CN103457680A - 卫星通信中基于全数字接收的定时同步误差检测方法 - Google Patents

Abstract

卫星通信中基于全数字接收的定时同步误差检测改进方法。鉴于Gardner算法在定时同步环路中的广泛应用及其对限带信号的局限性，当两相邻符号发生极性跳转时，利用相邻两码元余弦滚降成形滤波后两最佳采样点及其中间点的样值关系，先考虑不同相邻符号对中间值的影响，根据最小均方误差准则求出该影响值，然后再消除该影响值。当两相邻符号没有极性跳变时，考虑如何减小因无法获取定时信息而产生的自噪声。在E-Gardner算法中用符号函数sign(·)解决该问题。在卫星信道环境下，该增强算法结构简单，在小滚降系数情况下对QPSK调制信号的时钟捕获及误差检测的性能有明显改善，而且能有效地消除自噪声及降低系统资源消耗。

Description

卫星通信中基于全数字接收的定时同步误差检测方法

技术领域

本发明涉及空间通信，尤其涉及低轨道卫星通信中接收端的时间同步技术。

背景技术

低轨道卫星通信是当前通信发展的热点之一，由于其覆盖面广、可靠性高、网络拓扑结构简单及方便灵活等特点，在数字视频广播卫星系统（DVB-S）以及铱星系统等多种卫星通信系统中，相移键控（PSK）调制方式得到了广泛应用，为了提高卫星调制解调器的性能，就需要引入同步技术。符号同步是卫星通信系统的关键技术之一，其准确性将直接影响整个系统的性能。随着计算机及数字信号处理技术的发展，传统数字通信系统由于采用的反馈式模拟环路的载波和时钟恢复算法主要集中于经典的以锁相环（PLL）为基础的递归反馈式结构，这种结构的锁相环不仅捕获时间长而且调试困难。因此，基于数字信号处理的全数字接收机在卫星通信中得到了广泛应用。由于移动终端与卫星间长的传播时延及其相对运动引起的多普勒频移，使接收端不可避免的存在采样时刻偏差，导致数据样点并不一定在最佳采样点上，从而造成了误码。鉴于此，很多关于全数字接收的同步研究和算法被提出。

定时恢复中经典算法主要有：(1)较早出现是早迟门算法，这个算法利用了存在时钟误差时，最佳采样点前一个和后一个采样点幅度差值不为零的特点来提取误差信息。当最佳采样点前后采样点的幅度不同时，则用这两点的幅度差值产生一个时钟误差；当环路收敛同步时，它们的幅值相等，此时前后采样点中间的样点值就是所需要的符号值。因此采用早迟门算法时，每符号至少需要三个采样点，这对许多输入高数据率的系统是不太适合的。(2)Mueller和Muller提出了一种Mueller&Muller算法（参见文献：E.Shoor,A.Ran,A.Mezer.Recovering precoding data using a Mueller-Muller recovery mechanism.U.S.Patent,2011,No.7920649）,该算法每个符号需要一个采样点，而且该算法面向判决，利用了判决后的采样点。该算法虽然需要的采样点很少，但它对载波频偏及相位比较敏感，因此需要在定时同步之前完成载波同步。(3)Gardner算法（参见文献：Z.Da,L.X.Wang.The Application of Gardner Algorithm to Sampling RateSynchronization in OFDM Systems.Journal of Electronics&InformationTechnology,2011,4:017）,该算法不需要判决反馈，每一个符号只需要两个采样点，其中一个为符号最佳采样点，另一个为两个最佳采样点之间的采样点。该算法每个符号周期计算一次，在实际中参与计算的为内插估值，同时其与载波相位无关，也就意味着在频偏纠正完成以前，符号定时同步就可以达到收敛。

基于Gardner定时误差检测器的反馈环路由于结构简单，且独立于载波相位，在全数字接收机中被广泛采用。然而随着滚降系数减小，其抖动性会增大，表明了该算法在限带情况下的局限性，同时当相邻符号极性无跳变时，环路会出现严重的自噪声。鉴于此，提出了一些修正措施（参见文献：L.Zhang,Z.He.A modified timing synchronization algorithm for QPSK in digital receiver.IEEEInternational Conference on Artificial Intelligence,Management Science andElectronic Commerce,2011,1821-1824）。此修正算法在一定程度上减小了定时误差，但对QPSK卫星信号来说，由于低轨卫星信道的衰落特性，定时误差检测器的输出偏差仍较大，另外该修正算法在工程实现中复杂度较高不易实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在移动卫星信道中，针对发送的QPSK信号幅度上的多值性和随机性，即使对信号准确采样，定时误差输出也不为零，因此其不利于同步环路的锁定，同时系统会输出严重自噪声，以致接收端无法准确恢复出发送信号等问题。我们提出一种基于全数字接收的定时同步误差检测方法，既能消除同步环路中的定时误差偏差，又能有效的减小系统自噪声及系统资源消耗。

本发明解决上述问题的技术方案是：卫星通信系统发送的相移键控信号进入接收端定时同步环路误差检测模块后，当相邻符号发生极性跳变时，估计余弦滚降成形滤波后两最佳采样点对其中间点的影响，采用最小均方误差(MMSE)准则计算该影响值，用获得的采样中间值减去该影响值；当相邻符号没有发生极性跳变时，用符号函数sign(·)表示E-Gardner定时误差检测算法中的方向，获取定时信息，将其作为驱动信号反馈调节同步环路，使其快速趋于稳定。其具体过程如下：

1.发送端的连续正交QPSK信号经成形滤波器后由L波段调制并发送，经卫星移动信道和接收端初步载波同步后进入定时同步环路；

2.在定时同步环路中对接收信号采用异步采样恢复，即在估算采样时钟和最佳采样时刻之间误差的基础上,通过插值算法对采样值进行修正。其具体方法为：对每个码元先进行四样点采样，然后利用基于四点样本集的拉格朗日插值公式，计算该码元的两个采样值。经选通运算后，可得到每个码元的最佳样值y(n)和两相邻最佳样值间的中间样值y(n-1/2)；

3.将上述样值用于Gardner算法中，当没有定时误差时，输出为零；当定时滞后时，定时误差输出为正值；当定时超前时定时，误差输出为负值。为了能尽快进入定时同步状态及改变Gardner算法只对零点检测有效性的缺点，即只将y(n-1/2)归零化即可。同时为了减小噪声对定时误差信号的影响，可以用判决点附近数值的符号值代替判决点附近的实际数值。通过以上两方面的改进，得到E-Gardner检测误差。

4.将通过E-Gardner算法检测到的准确有效的时钟误差信号反馈给前端控制模块，校正采用独立采样时钟源所带来的偏差，即将得到的定时误差送给环路滤波器，得到更新后的递减步长，再将递减步长送到定时控制器，计算出新的正确的内插基点和分数间隔以使插值滤波器校正定时误差所用。然后依次重复上述步骤，最终整个系统的性能达到稳定状态。

对时钟误差检测器输出的定时误差值、数控振荡器(NCO)调整的稳态误差、误码率统计、捕获及跟踪等性能指标的考察是通过设置定时同步环路的系统参数并运用E-Gardner算法实现的。具体技术方案为：

一种卫星通信中基于全数字接收的定时同步误差检测方法，卫星通信系统发送的相移键控信号进入接收端定时同步环路误差检测模块后，当相邻符号发生极性跳变时，估计余弦滚降成形滤波后两最佳采样点对其中间采样点y(n-1/2)的影响，根据公式：

确定该影响值；用获得的采样中间值减去该影响值；当相邻符号没有发生极性跳变时，用符号函数sign(·)表示E-Gardner定时误差检测算法中的方向，获取定时信息，将其作为驱动信号反馈调节同步环路，使其快速趋于稳定，即将定时误差送给环路滤波器，得到更新后的递减步长，将递减步长送到定时控制器，计算出新的内插基点和分数间隔以使插值滤波器校正定时误差。其中，y(n)表示符号序列n的码的最佳采样点，α为升余弦滤波器滚降因子，T为符号周期，τ为定时延时误差。

用符号函数sign(·)表示E-Gardner定时误差检测算法中的方向具体为：对于极性相同的两相邻符号，[sign(y(n))-sign(y(n-1))]＝0，即定时误差为零；对于极性不同的两相邻符号，[sign(y(n))-sign(y(n-1))]≠0，即定时误差不为零。根据公式 $e\left(n\right)=\mathrm{Re}\left\{\right[y((n-1/2)T+\mathrm{\τ})-\frac{2\cos (\mathrm{\α\π}/2)}{\mathrm{\π}(1-{\mathrm{\α}}^2)}{[y(\mathrm{nT}+\mathrm{\τ})+y((n-1)T+\mathrm{\τ})]]}^{*}$ 计算

·[sign(y(nT+τ))+sign(y((n-1)T+τ))]}

定时误差e(n)，其中，Re(·)和y^*(·)分别表示取实部和共轭操作，y(n-1/2)表示相邻两个最佳采样点中间的采样点,y(n)表示每个码的最佳采样点，sign(·)为符号函数，n为符号序列，α为升余弦滤波器滚降因子，T为符号周期，τ为定时延时误差。

本发明针对发送的QPSK信号幅度上的多值性和随机性，提出一种基于全数字接收的定时同步误差检测方法，既能消除同步环路中的定时误差偏差，又能有效的减小系统自噪声及系统资源消耗，有利于同步环路的锁定，接收端能更加准确恢复出发送信号。

附图说明

图1定时同步环路结构图；

图2移动卫星信道综合模型图；

图3定时误差检测器改进结构图；

图4本发明中E-Gardner算法流程图。

具体实施方式

当两相邻符号发生极性跳转时，为了得到准确有效的定时误差信息，利用相邻两码元余弦滚降成形滤波后两最佳采样点及其中间点的样值关系，先考虑不同相邻符号对中间值的影响，根据最小均方误差(MMSE)准则求出该影响值，然后再消除该影响值。当两相邻符号没有极性跳变时，考虑如何减小因无法获取定时信息而产生的自噪声。即在理想条件下，若两相邻码元同极性，误差检测器输出为零，否则定时误差值不为零，在E-Gardner算法中用符号函数sign(·)解决该问题。具体步骤为：

1.发送端的连续正交QPSK信号经成形滤波器后由L波段调制并发送，经卫星移动信道和接收端初步载波同步后进入定时同步环路；

2.在定时同步环路中对接收信号采用异步采样恢复，即在估算采样时钟和最佳采样时刻之间误差的基础上,通过插值算法对采样值进行修正。其具体方法为：对每个码元先进行四样点采样，然后利用基于四点样本集的拉格朗日插值公式，计算该码元的两个采样值。经选通运算后，可得到每个码元的最佳样值y(n)和两相邻最佳样值间的中间样值y(n-1/2)；

3.将上述样值用于Gardner算法，当没有定时误差时，输出为零；当定时滞后时，定时误差输出为正值；当定时超前时定时，误差输出为负值。为了能尽快进入定时同步状态及改变Gardner算法只对零点检测有效性的缺点，即只将y(n-1/2)归零化即可。同时为了减小噪声对定时误差信号的影响，可以用判决点附近数值的符号值代替判决点附近的实际数值。通过以上两方面的改进，得到E-Gardner误差检测。

4.将通过E-Gardner算法检测到的准确有效的时钟误差信号反馈给前端控制模块，校正采用独立采样时钟源所带来的偏差，即将得到的定时误差送给环路滤波器，得到更新后的递减步长，再将递减步长送到定时控制器，计算出新的正确的内插基点和分数间隔以使插值滤波器校正定时误差所用。然后依次重复上述步骤，最终整个系统的性能达到稳定状态。

对时钟误差检测器输出的定时误差值、数控振荡器(NCO)调整的稳态误差、误码率统计、捕获及跟踪等性能指标的考察是通过设置定时同步环路的系统参数并运用E-Gardner算法实现的。

以下结合附图和具体实例对本发明的实施作具体描述。

如图1所示为本发明涉及的定时同步环路结构图。采用典型的数字锁相环结构，主要包括四个部分：立方插值滤波器、时钟误差检测器、二阶环路滤波器及定时控制器，同时该定时同步环路前端是卫星移动信道，本地固定采样时钟及匹配滤波器。

卫星移动信道用于估计信号传播过程中由多普勒频移引起的载波偏差；匹配滤波器使接收的信号达到最大信噪比，通常选用平方根升余弦滤波器；本地采样时钟完成与发送端相互独立的采样过程，实现全数字接收；立方插值滤波器主要完成数据采样点的调整，本实施例最优可采用算法复杂度和性能折中的四点分段拟合三阶拉格朗日多项式插值滤波器；时钟误差检测器主要用于计算信号定时误差偏差，使整个反馈环路有驱动信号。二阶环路滤波器不仅能滤去噪声，还能完成定时控制模块中数控振荡器控制字的更新，采用二阶有源比例积分低通滤波器；定时控制器可以划分为数控振荡器（NCO）和小数时间间隔计算两部分，前者用于确定内插基点，同时产生内插时钟，而后者为插值滤波器提供小数时间间隔；抽取模块用于恢复经定时同步环路输出信号的符号速率。由反馈式数字锁相环结构可知，只要能够得到正确的内插基点和分数间隔，插值滤波器就能计算出正确的内插值，接着根据内插值计算相应的时钟误差，然后将得到的误差送给环路滤波器，就可以得到更新后的递减步长，再将递减步长送到定时控制器，计算出新的正确的内插基点和分数间隔。整个定时同步环路这样周期性的工作，不断进行反馈调节，最终达到稳定。

图2为本发明涉及的移动卫星信道综合模型图。卫星移动信道同时具有卫星信道和移动信道的特征，存在着多径效应、阴影效应、多普勒频移和电离层闪烁等影响数字信号传输可靠性的因素。

在低轨移动卫星信道中，由于卫星的高度低及运行速度快，导致多普勒频移大范围的快速时变，其大小取决于卫星和用户的相对运动速度和位置。设计该卫星信道模型时忽略了电离层闪烁等影响，认为信道主要由直射分量和多径分量组成。基于广义静态非相关散射（WSSUS）模型假设的卫星移动通信信道模型的冲激响应为：

$h(\mathrm{\τ},t)=a_0\exp \left(j2\mathrm{\π}{f}_{D}t\right)\mathrm{\δ}\left(\mathrm{\τ}\right)+\underset{N\→\∞}{\lim }{a}_1\frac{1}{\sqrt{N}}\·\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\exp (j{\mathrm{\θ}}_n+j2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{Dn}}t)\mathrm{\δ}(\mathrm{\τ}-{\mathrm{\τ}}_n)$

其中，t,τ表示特定的时刻和时间的增量；a₀，a₁分别为直射分量和多径分量的强度；f_D为直射分量的多普勒频移；θ_n，f_Dn，τ_n分别为第n条路径的相位差、多普勒频移和延迟；系数

是归一化因子,使得多径分量的能量之和为单位能量1。由上式可以得到移动卫星信道的离散时间模型如图2所示。多径分量第n条路径的相位差θ_n、多普勒频偏f_Dn和延迟τ_n均为随机变量，故使用一个概率分布服从（0,1）均匀分布的变量u_n来模拟一个随机变量。参数模拟如下：

(1)θ_n的概率密度服从均匀分布，

则θ_n＝２πu_n。

(2)f_Dn概率密度p(f_D)满足多径分量入射角范围为的非对称多普勒功率谱，

(3)τ_n的概率密度p(τ)服从指数分布，假设低轨道移动卫星延迟衰减为τ_s=1us，采用延迟功率谱得到延迟τ_n=-ln(1-u_n)。

图3为本发明中定时误差检测器结构图。

1.当正交QPSK调制信号在移动卫星综合信道模型下发送时，考虑到衰落仅影响信号的幅度，使信号在幅度上具有多值性的特点，当两相邻符号有跳变时，即使准确采样信号，其定时误差输出也不为零，从而不利于同步环路的锁定。所以在Gardner算法的基础上，有必要进一步减小定时误差。

两相邻符号存在极性转换时减小定时误差偏差法：只需计算出相邻两码元两最佳采样点对其中间点的影响，并消除该影响即可。首先推导出相邻两码元升余弦滚降成形滤波后两最佳采样点对其中间点的影响，假设升余弦滤波器脉冲响应对称及定时延时误差τ统计独立，在最小均方误差（MMSE）准则条件下，该影响值为：

$y[(n-\frac{1}{2})T+\mathrm{\τ}]\≈\frac{2\cos (\mathrm{\α\π}/2)}{\mathrm{\π}(1-{\mathrm{\α}}^2)}[y(\mathrm{nT}+\mathrm{\τ})+y((n-1)T+\mathrm{\τ})]---\left(1\right)$

其中，y(n-1/2)表示相邻两个最佳采样点中间的采样点,y(n)表示每个码的最佳采样点，n为符号序列，α为升余弦滤波器滚降因子，T为符号周期，τ为定时延时误差。参数最佳样值y(n)和中间样值y(n-1/2)的获取过程为：对每个码元先进行四样点采样，然后利用基于四点样本集的拉格朗日插值公式，计算出每个码元的两个采样值，再经选通运算后，得到每个码元的最佳样值y(n)和两相邻最佳样值间的中间样值y(n-1/2)。

为了使定时环路快速实现同步，采用Gardner算法将y(n-1/2)归零化。也就是说将采样得到的中间样点值y(n-1/2)减去(1)式中的相邻两码元对其中间点的影响值 $\frac{2\cos (\mathrm{\α\π}/2)}{\mathrm{\π}(1-{\mathrm{\α}}^2)}[y(\mathrm{nT}+\mathrm{\τ})+y((n-1)T+\mathrm{\τ})].$ 于是，根据公式：

$e\left(n\right)=\mathrm{Re}\{{[y((n-1/2)T+\mathrm{\τ})-\frac{2\cos (\mathrm{\α\π}/2)}{\mathrm{\π}(1-{\mathrm{\α}}^2)}[y(\mathrm{nT}+\mathrm{\τ})+y((n-1)T+\mathrm{\τ})\left]\right]}^{*}\·---\left(2\right)$

$[y(\mathrm{nT}+\mathrm{\τ})+y((n-1)T+\mathrm{\τ})]\}$

计算定时误差。其中，e(n)表示定时误差，Re(·)和y^*(·)分别表示取实部和共轭操作，其余各变量的物理意义同前。就(2)式而言，定时误差e(n)表示矢量， $\mathrm{Re}{[y((n-1/2)T+\mathrm{\τ})-\frac{2\cos (\mathrm{\α\π}/2)}{\mathrm{\π}(1-{\mathrm{\α}}^2)}[y(\mathrm{nT}+\mathrm{\τ})+y((n-1)T+\mathrm{\τ})\left]\right]}^{*}$ 表示定时误差e(n)的大小，[y(nT+τ)+y((n-1)T+τ)]表示定时误差e(n)的方向。在理想采样情况下，两个最佳采样点之间的中间点样值为零。因此，在低轨卫星信道环境下，中间样值y(n-1/2)减去相邻符号对其影响的估计值以得到准确定时误差，如(2)式所示。

2.当两相邻符号极性不变化时，同步环路中没有定时误差检测信息，系统会输出自噪声。鉴于此，必须使定时误差输出值为零，这样能有效减小自噪声。两相邻符号无极性跳转时消减自噪声：在定时同步环路中，若两相邻码元同极性，误差检测器的理想输出应为零，否则定时误差值不为零。同时，为了将多比特乘法运算变成单比特选通运算，使增强的E-Gardner算法参与实数乘法运算的个数比Gardner修正算法少，从而能降低算法实现复杂度并减少了系统的资源消耗。因此，为了减小噪声对定时误差信号的影响，可以用判决点附近数值的符号值代替判决点附近的实际数值。由于QPSK信号的符号值只有1和-1两种状态，于是，将符号函数sign(·)用在E-Gardner算法中表示定时误差e(n)方向的表达式中即可，则改进的定时误差公式为：

e(n)=Re{[y((n-1/2)T+τ)]^*·[sign(y(nT+τ))+sign(y((n-1)T+τ))]}

                                            （3）

其中，sign(·)为符号函数，当sign(·)≥0时，其值为1，当sign(·)<0时，其值为-1。其余各变量的物理意义同前。根据(3)式，即两相邻符号为同号时，定时误差e(n)为零，反之，两相邻符号为异号时，e(n)不为零。

3.当QPSK信号以连续帧的形式在卫星信道中传输时，若两相邻符号有极性跳转时通过减去其对中间点的影响值以实现快速同步；若两相邻符号无极性跳转时通过使用sign(·)函数有效消减了系统自噪声。由于定时误差e(n)为矢量，其大小对应了定时误差减小的改进方法，其方向对应用sign(·)函数消减系统自噪声的方法。即不论两相邻符号极性相同与否，E-Gardner算法能同时实现达到减小定时误差和消减系统自噪声的目的。结合(2)式和(3)式，根据E-Gardner算法表达式调用公式：

$e\left(n\right)=\mathrm{Re}\{{[y((n-1/2)T+\mathrm{\&tau;})-\frac{2\cos (\mathrm{\&alpha;\&pi;}/2)}{\mathrm{\&pi;}(1-{\mathrm{\&alpha;}}^2)}[y(\mathrm{nT}+\mathrm{\&tau;})+y((n-1)T+\mathrm{\&tau;})\left]\right]}^{*}---\left(4\right)$

$\&CenterDot;[\mathrm{sign}\left(y(\mathrm{nT}+\mathrm{\&tau;})\right)+\mathrm{sign}\left(y((n-1)T+\mathrm{\&tau;})\right)]\}$

计算定时误差e(n)，其中，Re(·)和y^*(·)分别表示取实部和共轭操作，y(n-1/2)表示相邻两个最佳采样点中间的采样点,y(n)表示符号序列n的码对应的最佳采样点，sign(·)为符号函数，α为升余弦滤波器滚降因子，T为符号周期，τ为定时延时误差。由上述公式可知：当没有定时误差时，e(n)为零；当定时滞后时，定时误差输出e(n)为正值；当定时超前时定时，误差输出e(n)为负值。

针对图3定时误差检测器改进结构图，其实际为(4)式E-Gardner算法离散框图，其主要由加法器、乘法器、延迟器等组成，sign,conj,real分别表示符号函数，取共轭和实部操作，且标量乘法器中

由图1定时环路模型知，连续采样序列经立方插值滤波器及选通运算后，得到每个码元的最佳样值点y(n)，并将此样值送入改进的定时误差检测器中，经一个延迟器后信号变为y(n-1)，经第二个延迟器后信号为y(n-2)。如图3所示，经标量乘法器后信号为ξ·[y(n-1)+y(n-2)]。因此，输入的y(n)信号经定时误差检测后得到定时误差的表达式，即

$e\left(n\right)=\mathrm{Re}\{{[y((n-1/2)T+\mathrm{\&tau;})-\frac{2\cos (\mathrm{\&alpha;\&pi;}/2)}{\mathrm{\&pi;}(1-{\mathrm{\&alpha;}}^2)}[y(\mathrm{nT}+\mathrm{\&tau;})+y((n-1)T+\mathrm{\&tau;})\left]\right]}^{*}.$

$\&CenterDot;[\mathrm{sign}\left(y(\mathrm{nT}+\mathrm{\&tau;})\right)+\mathrm{sign}\left(y((n-1)T+\mathrm{\&tau;})\right)]\}$

如果e(n)为零，则该定时误差驱动信号不再进入图1的环路滤波器及反馈模块中。否则，该定时误差驱动信号不断进行反馈，直到定时误差e(n)为零，然后将同步后的信号送入抽取模块恢复出符号速率。

图4为本发明中E-Gardner算法流程图，其具体步骤如下：

1.系统初始化，假设连续QPSK信号只在图2所示的卫星移动信道下传输，经下变频和接收端匹配滤波以及本地时钟采样后进入图1所示的定时同步环路。对每个码元先进行四样点采样，然后利用基于四点样本集的拉格朗日插值公式，计算出该码元的两个采样值，经选通运算后，得到每个码元的最佳样值y(n)和两相邻最佳样值间的中间样值y(n-1/2)。

2.采用最小均方误差准则，将得到的符号样值计算相邻两码元两最佳采样点对中间点的影响，且其影响值约为用采样得到的y(n-1/2)减去该影响值可得到定时误差e(n)的大小，同时将sign(·)函数用于E-Gardner算法表示方向的表达式中。

3.通过使用E-Gardner算法，计算出的定时误差e(n)若为零，说明系统已趋于或达到定时同步状态，不用对误差信号反馈；若定时误差e(n)为正值或负值，说明接收端本地采样滞后或者提前，需要对误差信号反馈以校正采样偏差。

将定时误差送给环路滤波器，得到更新后的递减步长，将递减步长送到定时控制器，计算出新的内插基点和分数间隔以使插值滤波器校正定时误差。

Claims (4)

1.一种卫星通信中基于全数字接收的定时同步误差检测方法，其特征在于，卫星通信系统发送的相移键控信号进入接收端定时同步环路误差检测模块后，当相邻符号发生极性跳变时，估计余弦滚降成形滤波后两最佳采样点对其中间采样点y(n-1/2)的影响，根据公式：

确定该影响值；用获得的采样中间值减去该影响值；当相邻符号没有发生极性跳变时，用符号函数sign(·)表示E-Gardner定时误差检测算法中的方向，获取定时信息，将其作为驱动信号反馈调节同步环路，其中，y(n)表示符号序列n的码的最佳采样点，α为升余弦滤波器滚降因子，T为符号周期，τ为定时延时误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用符号函数sign(·)表示E-Gardner定时误差检测算法中的方向具体为：对于极性相同的两相邻符号，[sign(y(n))-sign(y(n-1))]＝0，即定时误差为零；对于极性不同的两相邻符号，[sign(y(n))-sign(y(n-1))]≠0，即定时误差不为零。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式 $e\left(n\right)=\mathrm{Re}\{{[y((n-1/2)T+\mathrm{\&tau;})-\frac{2\cos (\mathrm{\&alpha;\&pi;}/2)}{\mathrm{\&pi;}(1-{\mathrm{\&alpha;}}^2)}[y(\mathrm{nT}+\mathrm{\&tau;})+y((n-1)T+\mathrm{\&tau;})\left]\right]}^{*}$ 计算定时

·[sign(y(nT+τ))+sign(y((n-1)T+τ))]}

误差e(n)，其中，Re(·)和y^*(·)分别表示取实部和共轭操作，y(n-1/2)表示相邻两个最佳采样点中间的采样点,y(n)表示每个码的最佳采样点，sign(·)为符号函数，n为符号序列，α为升余弦滤波器滚降因子，T为符号周期，τ为定时延时误差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将其作为驱动信号反馈调节同步环路具体为：将定时误差送给环路滤波器，得到更新后的递减步长，将递减步长送到定时控制器，计算出新的内插基点和分数间隔以使插值滤波器校正定时误差。

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