CN106209288B - 一种卫星通信突发定时同步系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星通信突发定时同步系统，包括第一定时同步单元和第二定时同步单元；所述第一定时同步单元包括：第一级定时同步模块，用于获取突发信号在接收信号序列中的位置；第一缓存模块，用于缓存接收信号序列；第一抽取模块，用于根据突发信号在接收信号序列中的位置从第一缓存模块中的接收信号序列中抽取出完整的突发信号；所述第二定时同步单元包括：第二级定时模块，用于获取突发信号的最佳采样点并输出；第二缓存模块，用于缓存突发信号；第二抽取模块，用于根据所述突发信号的最佳采样点从第二缓存模块中的突发信号中抽取出突发信号的最佳采样序列。本发明能够准确定位出较少独特码突发的最佳采样位置。

Description

一种卫星通信突发定时同步系统

技术领域

本发明涉及卫星无线通信技术领域，特别是涉及一种卫星通信突发定时同步系统。

背景技术

时分多址(TDMA)的卫星通信系统采用突发方式通信。突发中包含已知独特码字段，用于接收端同步。已知独特码字段越多，接收端同步性能越好，但是数据传输效率越低。由于卫星通信时使用的卫星带宽资源极其宝贵，时分多址的卫星通信系统中，通常使用包含较多独特码的突发用于全网同步，使用包含较少独特码的突发用于传输业务数据或系统信息。

突发定时同步技术是一种从接收到的多倍采样突发信号中定位出突发最佳采样值的技术。由于定时同步带来的误差可能导致时分多址系统发生突发冲突或收不到突发等现象，进而导致无法通信。因此，能够准确定位出突发最佳采样值，对时分多址的卫星通信系统至关重要。

目前，定时同步方法较多，主要有：通过压控振荡器控制采样时刻；将接收信号与本地已知独特码序列做自相关处理，使得相关峰取得最大值所对应采样时刻为最佳采样时刻。然而，通过压控振荡器控制采样时刻的定时同步方法不适用于突发定时同步；基于自相关处理的定时同步方法，在已知独特码较少时，存在定时误差较大的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种卫星通信突发定时同步系统，能够准确定位出较少独特码突发的最佳采样位置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种卫星通信突发定时同步系统，包括：第一定时同步单元，用于根据接收信号序列抽取出完整的突发信号；第二定时同步单元，用于根据所述突发信号抽取出突发信号的最佳采样序列。

所述第一定时同步单元包括：第一级定时同步模块，用于对所述接收信号序列进行第一级定时同步处理，获取突发信号在接收信号序列中的位置并输出；第一缓存模块，用于缓存接收信号序列；第一抽取模块，用于根据所述突发信号在接收信号序列中的位置从所述第一缓存模块中的接收信号序列中抽取出完整的突发信号。

所述第一级定时同步模块采用相关能量最大法来获取突发信号在接收信号序列中的位置。

获取突发信号在接收信号序列中的位置的方法为：采用与突发信号具有相同长度的相关能量窗扫描所述接收信号序列；将所述相关能量窗内的符号序列与已知独特码序列做相关能量运算；所述相关能量窗每次滑动一个符号采样，每次滑动过程中，在窗内计算出一个相关能量；记录下使得相关能量取得最大值时的相关能量窗所处的位置，该位置即为突发信号在接收信号序列中的位置。

所述相关能量的计算公式如下：

式中：u表示相关能量，c'_k为接收到的前导码，c_k为已知前导码，p'_k为接收到的导频，p_k为已知导频，d'_k为接收到的后导码，d_k为已知后导码，Ls为前导码长度，Lp为导频长度，Ld为后导码长度。

所述第二定时同步单元包括：第二级定时模块，用于对所述突发信号进行第二级定时同步处理，获取突发信号的最佳采样点并输出；第二缓存模块，用于缓存所述突发信号；第二抽取模块，用于根据所述突发信号的最佳采样点从所述第二缓存模块中的突发信号中抽取出突发信号的最佳采样序列。

所述第二级定时同步模块采用能量最大值法来获取突发信号的最佳采样点。

所述能量最大值法的计算方法为：分别统计突发信号的各组采样点的能量；找出能量最大的一组采样点，该组采样点即为突发信号的最佳采样点。

所述采样点的能量的计算公式如下：

式中：r_k为突发信号的第k个符号的采样值，L为突发信号的长度。

本发明的有益效果是：本发明采用两级定时结构，第一级定时结构采用相关能量最大法实现粗定时，第二级定时结构采用能量最大法实现精定时，从而克服了已知独特码较少的突发定时同步误差较大的问题，能够准确定位出较少独特码突发的最佳采样位置。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的框图；

图2为本发明中第一级定时同步示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

接收端在完成全网频率同步和全网时钟同步处理后，接收到的突发具有较小频率偏差和时间偏差(频率偏差小于符号速率的千分之一，时间偏差在预知的几个符号内)。突发将出现在预先已知的时间窗内，即时隙内。突发的定时同步也就转化为已知时隙内突发最佳采样点的定位。

由于突发包含的独特码数量较少，使用相关能量算法找到的最佳采样点存在误差；因此，本发明使用两级定时同步级联的方法实现突发定时同步。

如图1所示，一种卫星通信突发定时同步系统，包括第一定时同步单元和第二定时同步单元。

所述突发定时同步系统还包括，接收信号序列获取单元，用于获取已知时隙内的接收信号序列，将所述接收信号序列记为r(k)。

所述第一定时同步单元使用突发中的独特码字段，采用相关能量最大法实现粗定时；第二定时同步单元使用突发的所有符号，采用能量最大法实现精定时，从而克服了已知独特码较少的突发定时同步误差较大的问题，能够准确定位出较少独特码突发的最佳采样位置。

所述第一定时同步单元，用于根据接收信号序列抽取出完整的突发信号。

所述第一定时同步单元包括：第一级定时同步模块，用于对所述接收信号序列进行第一级定时同步处理，获取突发信号在接收信号序列中的位置并输出；第一缓存模块，用于缓存接收信号序列；第一抽取模块，用于根据所述突发信号在接收信号序列中的位置从所述第一缓存模块中的接收信号序列中抽取出完整的突发信号。第一抽取模块抽取得到的突发信号为多倍采样信号。

所述第一级定时同步模块采用相关能量最大法来获取突发信号在接收信号序列中的位置。

获取突发信号的位置的方法包括：采用与突发信号具有相同长度的相关能量窗扫描所述接收信号序列；将所述相关能量窗内的符号序列与已知独特码序列做相关能量运算，如图2所示，当窗内的符号序列与本地已知独特码序列匹配时，相关能量出现最大；所述相关能量窗每次滑动一个符号采样，每次滑动过程中，在窗内计算出一个相关能量；记录下使得相关能量取得最大值时的相关能量窗所处的位置，该位置即为突发信号在接收信号序列中的位置。

所述相关能量的计算公式如下：

式中：u表示相关能量，c'_k为接收到的前导码，c_k为已知前导码，p'_k为接收到的导频，p_k为已知导频，d'_k为接收到的后导码，d_k为已知后导码，Ls为前导码长度，Lp为导频长度，Ld为后导码长度。接收到的前导码、导频、后导码，包含在接收到的突发信号中；本地存储了已知的前导码、导频、后导码；算法计算过程为：与突发相同长度的相关能量窗中的前导码位置的接收信号与本地已知前导码，导频位置的接收信号与本地已知导频，后导码位置的接收信号与已知后导码。

所述第二定时同步单元，用于根据所述突发信号抽取出突发信号的最佳采样序列。

所述第二定时同步单元包括：第二级定时模块，用于对所述突发信号进行第二级定时同步处理，获取突发信号的最佳采样点并输出；第二缓存模块，用于缓存所述突发信号；第二抽取模块，用于根据所述突发信号的最佳采样点从所述第二缓存模块中的突发信号中抽取出突发信号的最佳采样序列。

所述第二级定时同步模块采用能量最大值法来获取突发信号的最佳采样点。

所述能量最大值的计算方法为：分别统计突发信号的各组采样点的能量；找出能量最大的一组采样点，该组采样点即为突发信号的最佳采样点。

所述采样点的能量的计算公式如下：

式中：r_k为突发信号的第k个符号的采样值，L为突发信号的长度。

所述突发定时同步系统还包括用于存储已知独特码序列的存储单元。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种卫星通信突发定时同步系统，其特征在于：包括：

第一定时同步单元，用于根据接收信号序列抽取出完整的突发信号；

第二定时同步单元，用于根据所述突发信号抽取出突发信号的最佳采样序列；所述第一定时同步单元包括：

第一级定时同步模块，用于对所述接收信号序列进行第一级定时同步处理，获取突发信号在接收信号序列中的位置并输出；

第一缓存模块，用于缓存接收信号序列；

第一抽取模块，用于根据所述突发信号在接收信号序列中的位置从所述第一缓存模块中的接收信号序列中抽取出完整的突发信号；所述第一级定时同步模块采用相关能量最大法来获取突发信号在接收信号序列中的位置；获取突发信号在接收信号序列中的位置的方法为：

采用与突发信号具有相同长度的相关能量窗扫描所述接收信号序列；

将所述相关能量窗内的符号序列与已知独特码序列做相关能量运算；

所述相关能量窗每次滑动一个符号采样，每次滑动过程中，在窗内计算出一个相关能量；

记录下使得相关能量取得最大值时的相关能量窗所处的位置，该位置即为突发信号在接收信号序列中的位置；所述相关能量的计算公式如下：

式中：u表示相关能量，c'_k为接收到的前导码，c_k为已知前导码，p'_k为接收到的导频，p_k为已知导频，d'_k为接收到的后导码，d_k为已知后导码，Ls为前导码长度，Lp为导频长度，Ld为后导码长度；所述第二定时同步单元包括：

第二级定时模块，用于对所述突发信号进行第二级定时同步处理，获取突发信号的最佳采样点并输出；

第二缓存模块，用于缓存所述突发信号；

第二抽取模块，用于根据所述突发信号的最佳采样点从所述第二缓存模块中的突发信号中抽取出突发信号的最佳采样序列；所述第二级定时同步模块采用能量最大值法来获取突发信号的最佳采样点；所述能量最大值法的计算方法为：

分别统计突发信号的各组采样点的能量；

找出能量最大的一组采样点，该组采样点即为突发信号的最佳采样点；所述采样点的能量的计算公式如下：

式中：r_k为突发信号的第k个符号的采样值，L为突发信号的长度。