800 Mb／s高速解調(diào)器的定時(shí)恢復(fù)算法及實(shí)現(xiàn)研究

　　1 引 言

　　跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(TDRSS)是在航天技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)天地一體化綜合信息網(wǎng)的重要組成部分，他在軍事戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)和民用方面均具有重要地位和廣闊的發(fā)展前景。就其高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)來講，天上中、低軌道用戶航天器和數(shù)據(jù)中繼同步衛(wèi)星與地面上終端站構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)的、寬帶的大地?cái)?shù)據(jù)傳輸鏈，其數(shù)據(jù)速率從40 Mb/s到幾再M(fèi)b/s，甚至將來更高的Gb/s水平。這就需要一個(gè)高速數(shù)據(jù)的寬帶傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)信道。

　　在數(shù)字接收系統(tǒng)中，為了正確恢復(fù)出發(fā)送端的符號信息，必須做到定時(shí)同步。定時(shí)同步恢復(fù)技術(shù)是無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，對接收機(jī)的整體性能有直接影響。定時(shí)誤差的提取方法有很多，大體可以分為兩種：數(shù)據(jù)輔助(DA)和非數(shù)據(jù)輔助(NDA)。在高速數(shù)傳系統(tǒng)中，一般都采用的是非數(shù)據(jù)輔助算法，他具有快速捕獲定時(shí)誤差的優(yōu)點(diǎn)，而且不需要插入額外的定時(shí)信息，增加了實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)信息速率。

　　針對800 Mb/s 8PSK高速調(diào)制信號，本文采用MartinOer-der包絡(luò)平方DFT定時(shí)恢復(fù)算法，并通過仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證了其有效性。

　　2 定時(shí)恢復(fù)算法及實(shí)現(xiàn)

　　2.1 定時(shí)相位誤差的影響

　　當(dāng)高速數(shù)傳系統(tǒng)存在定時(shí)相位偏差時(shí)，ADC模塊對輸入信號進(jìn)行定時(shí)采樣的時(shí)刻將會偏離期望的最大信噪比采樣點(diǎn)。對于升余弦特性的匹配濾波信道，波形成型的符號峰值點(diǎn)就是所期望的最大信噪比采樣點(diǎn)，這種定時(shí)采樣時(shí)刻的偏離稱為定時(shí)相位誤差。當(dāng)存在定時(shí)相位誤差時(shí)，由于ADC定時(shí)采樣不在符號峰值點(diǎn)上，一方面信號幅度的減小使得采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的信噪比變差，另一方面碼間干擾的增加也使得采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的信噪比惡化，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能的信噪比實(shí)現(xiàn)損耗。這里，將符號周期劃分為32等份，即將定時(shí)相位誤差刻度劃分為(-16，+16)范圍。通過計(jì)算機(jī)仿真，對于滾降系數(shù)a=0.6的升余弦特性信道，在不同的定時(shí)相位偏差時(shí)8PSK調(diào)制解凋通道的符號誤碼率與輸入端比特信噪比關(guān)系曲線如圖1所示。

　　在輸入比特信噪比8 dB工作點(diǎn)上，定時(shí)相位偏差刻度在