[发明专利]基于自适应调节环路增益的定时同步系统

说明书

本发明公开了基于自适应调节环路增益的定时同步系统，能够在Gardner同步环路模型的基础上，通过自适应调节环路滤波器的环路增益来实现调节环路带宽的目的，从而有效平衡定时同步跟踪精度和锁定时间之间的关系。该系统在Gardner定时同步环路上增加环路增益调节LGAA单元。LGAA单元连接在Gardner定时同步环路上的定时误差鉴别器和环路滤波器之间；LGAA单元以定时误差鉴别器的鉴别结果作为输入；其中取定时误差鉴别器输出的第p个鉴别结果的归一化值输入至环路滤波器。LGAA单元中，取以及与第p‑1个鉴别结果的归一化值的差值作为模糊控制器的输入变量，通过设定的模糊规则，得到模糊化的输出结果，对环路滤波器的增益进行更新。

技术领域

本发明涉及航天测控通信技术领域，具体涉及一种基于自适应调节环路增益的定时同步系统。

背景技术

在航天测控通信系统中，数据信息以一定的码元速率调制在载波上进行传输，接收端需要判断传输信号每个数据位的起始位置和结束位置，不断调整本地数据位采样脉冲，使之位于码元峰值时刻，实现最佳接收采样，完成数据解调。若本地数据位时钟与接收信号数据位不同步，采样判决时刻不再是最佳采样时刻，判决结果将有可能发生错误，解调误码率将会提高，因此定时同步性能一定程度上决定着通信系统的性能。

Gardner同步环路在每个数据位采样点不少于2个的情况下即可实现定时同步，一定程度上放宽了对硬件AD采样率的需求，同时由于其结构简单、精度高、效率高等优点被广泛应用于航天测控领域。跟踪精度和锁定时间是衡量Gardner定时同步环路性能的两个重要指标。跟踪精度标志着环路的稳定性，精度越高，定时同步越稳定，同步误差越小。锁定时间标志着环路的建立时间，锁定时间越短，环路稳定地越快，越能适应信号的动态变化。

环路跟踪精度主要受成型滤波器滚降系数、符号速率、信噪比和环路带宽的影响。考虑到信息符号速率、成型滤波器的滚降系数等信号参数为确知信息，信噪比是外界环境引起的随机变化量，环路设计要兼顾最低信噪比情况，对接收机而言，以上参数视为固定参量，因此在定时同步环路设计中，环路带宽成为影响跟踪精度的关键因素。减小环路带宽可以使抖动方差变小，从而提高跟踪精度，但是锁定时间会变长。而增大环路带宽可以减少锁定时间，但是会导致跟踪精度的下降。在定时同步过程中，如果使用固定环路带宽，将难以平衡跟踪精度和锁定时间之间的关系。

对此，目前有研究提出在环路锁定初期和后期采用不同的环路带宽，即在环路跟踪初期采用较大的环路带宽，从而有利于快速锁定；在环路跟踪后期采用较小的环路带宽，从而提高环路的跟踪精度。根据环路跟踪的状态采用不同的环路带宽可以一定程度上提高环路跟踪性能。

然而，直接调节环路带宽需要重新计算环路滤波器的系数，导致系统复杂度变高。

针对上述问题，如何通过调节环路增益系数来自适应调节环路带宽，从而实现在保证较高跟踪精度的基础上有效的缩短环路锁定时间，是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了基于自适应调节环路增益的定时同步系统，能够在Gardner同步环路模型的基础上，通过自适应调节环路滤波器的环路增益来实现调节环路带宽的目的，从而有效平衡定时同步跟踪精度和锁定时间之间的关系。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：基于自适应调节环路增益的定时同步系统，在Gardner定时同步环路上增加环路增益调节LGAA单元。

环路增益调节LGAA单元连接在Gardner定时同步环路上的定时误差鉴别器和环路滤波器之间；

环路增益调节LGAA单元以定时误差鉴别器的鉴别结果作为输入；其中取定时误差鉴别器输出的第p个鉴别结果的归一化值输入至环路滤波器。

环路增益调节LGAA单元中包含一个双输入-单输出Mamdani型模糊控制器；取以及与第p-1个鉴别结果的归一化值的差值以和作为模糊控制器的输入变量。