[发明专利]符号定时恢复方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月29日提交的、题为“system and methods for satellite systems(用于卫星系统的系统和方法)”的美国临时专利申请序号No.61/217333的权益，其在此整个被引入作为参考。

技术领域

本发明原理涉及相移键控系统中的粗糙及精细符号定时恢复。

背景技术

数字视频广播发展了电缆、地面和卫星传输数字广播标准。在2003年，欧洲电信标准协会(ETSI)开发并批准了第二代数字视频广播卫星传输标准(DVB-S2)。DVB-S2标准的特征之一是和第一代标准DVB-S向后兼容。DVB-S2也包括自适应编码和调制、LDPC编码和外BCH码、及几种编码率。另外的特征是四种调制模式(QPSK、8PSK、16APSK和32APSK)。未来新一代标准可以在这些关键特征上扩展，并且可以想象将包括向后兼容性。

一般，在利用反馈符号定时恢复(STR)回路恢复载波的相移和频移之前，完成符号定时恢复。由于STR回路中延迟所造成的相位裕度损失问题，通常在接收器的匹配滤波器前面完成符号定时恢复的误差估计，以使回路中的延迟最小化。对于脉冲整形，一般利用根升余弦(RRC)滤波器对发送的脉冲进行整形。这造成了匹配滤波器前面的接收信号中的符号间干扰(ISI)，因为RRC脉冲不属于Nyquist脉冲类型。当滚降因子减小时，ISI变得更严重，且反馈解决方法的捕获范围或拉入将减小。

对于高于奈奎斯特速率(FTN)的信令，出现另一个问题，其中经过脉冲整形的符号在时间上移得更靠近。FTN将变成今后的主要主题，因为带宽有限，并且除了通常的带宽和对于给定信噪比(SNR)和误码率的额外带宽以外，在接收器设计中FTN还提供另一维。利用时间压缩定时网格上的信息脉冲，FTN造成了大量的ISI，并且对于大的定时偏移，基于反馈解决方法的经典定时恢复失效。在此描述的粗糙符号定时恢复方法解决在ISI变得更严重时的捕获范围减小问题，并提供非常鲁棒的恢复方法，甚至是对于由FTN传输造成的ISI。

一般，利用具有Gardner定时误差检测器的经典反馈解决方法来实现卫星接收器中的定时偏移估计。其它解决方案也是周知的，如M&M检测器，它使用后匹配滤波的样本，并且对ISI更不灵敏，但是对相位和频率误差更灵敏。

粗糙外部定时估计后面可以是精细符号定时恢复回路，或者可以分别实施每种想法。

在此讨论的精细符号定时恢复方法帮助符号定时恢复系统在不利条件下锁定，包括低SNR、低额外带宽以及在使用FTN信令时。为了从现有卫星信道挤出更大容量，正在研究新方法使更多数据适合于可用带宽，如减小额外带宽、使用FTN信令以及在更低SNR阈值下操作。这些方法的每一种都给符号定时恢复带来了困难。符号定时恢复是采用这些容量增强选项的限制因素之一。

本发明原理解决这些和其它问题，本发明提出了粗糙和精细符号定时恢复方案。利用类似DVB-S2的传输流中嵌入的预知数据，用于数据辅助符号定时估计的新的符号定时偏移检测算法用于粗糙定时调节，后面可以是精细符号定时恢复方法。前馈恢复依赖于数据流中嵌入的预知数据符号(如导频或同步(sync)符号)。在此描述的粗糙定时恢复想法解决传统反馈方法的当ISI变得更严重时的捕获范围减小问题。它是利用数据辅助前馈符号定时恢复方法来实现该解决方案的，该数据辅助前馈符号定时恢复方法提供一种非常鲁棒的恢复方法，甚至是对于由FTN传输造成的ISI。

在此提出的粗糙符号定时偏移检测器的一个优点是对相位和频率偏移及ISI不灵敏。当使用反馈的经典定时恢复方案由于大的ISI而不适用时，所提出的方法利用类似DVB-S2的传输流中的预知数据，来估计定时偏移。所提出的检测器依赖于预知符号，但是对于现代通信设计，使用具有长帧长的Turbo码或LDPC码，这使得必须插入预知符号供帧同步之用。而且，对于低SNR下的操作，常常将附加导频信息加到信号上，以辅助解调。

在此讨论的精细符号定时恢复方法帮助符号定时恢复系统在不利条件下实现和保持锁定，包括那些用于增加卫星信道容量的不利条件，如在较低SNR阈值下操作、减小额外带宽以及当使用FTN信令时，它们常常使符号定时恢复变得困难。

发明内容

本发明原理针对符号定时恢复方法和设备，并解决先有技术的这些及其它缺点。