張振權(quán)等

摘 要：在衛(wèi)星通信的眾多可用頻段中，UHF頻段的信號具有頻率相對較低，可以使天線波束較寬，而傳播損耗和多譜勒頻移比較小，同時波長較長信號繞射能力因而也較強；具有設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單可靠、多譜勒頻移小和費用低等優(yōu)點。正是因為這些特點，UHF頻段衛(wèi)星通信極大地滿足了移動通信的要求，對移動用戶具有較強的支持力。該文分析了UHF波段中位定時信號的性能和檢測技術(shù)，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整、定時同步整體實現(xiàn)方案，并通過FPGA進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：UHF波段 定時同步 FPGA仿真

中圖分類號：TN919.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0066-02

衛(wèi)星通信天生作為一種應(yīng)急通信手段被廣泛使用在各個通信領(lǐng)域中并已經(jīng)成為現(xiàn)代社會中一種重要的通信手段，在衛(wèi)星通信的眾多可用頻段中，UHF頻段的信號具有一系列獨特的特點（1）UHF頻段信號能穿透惡劣的氣候、叢林遮蔽和城市環(huán)境，進(jìn)行有效的通信。（2）UHF頻段頻率相對較低，因而可以使天線波束較寬，而傳播損耗和多譜勒頻移比較小，同時波長較長信號繞射能力因而也較強。（3）UHF頻段中較低頻率部分的電子設(shè)備有較高的效率，正是因為這些特點，UHF頻段衛(wèi)星通信極大地滿足了移動通信的要求，對移動用戶具有較強的支持力。UHF波段中位同步技術(shù)是其調(diào)制解調(diào)中一個關(guān)鍵技術(shù)，位同步性能的好壞，直接影響到解調(diào)的性能。本文通過分析UHF波段中位定時信號的性能和檢測技術(shù)，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整，定時同步整體實現(xiàn)方案，并通過FPGA進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)。

1 定時同步技術(shù)及實現(xiàn)方法

一般來講，位同步技術(shù)可以劃分為相互聯(lián)系的兩部分：位定時誤差檢測和位定時調(diào)整。位定時檢測指的是根據(jù)接收到的信號，提取出位定時誤差信息；位定時調(diào)整是指根據(jù)檢測到的位定時誤差，去調(diào)整判決時鐘或調(diào)整判決時刻的信號樣值，達(dá)到系統(tǒng)位定時的同步。在位同步技術(shù)的檢測中主要有以下兩種方法。

1.1 定時誤差檢測技術(shù)

目前常用的位定時誤差檢測方法有以下幾種：早遲門算法：利用匹配濾波器或相關(guān)器輸出信號的對稱特性，通過在早于和遲于理想抽樣位置抽樣來產(chǎn)生誤差信號，其特點是每個符號需要3個樣值。Gardner算法：是Gardner在1986年提出來的被廣泛的應(yīng)用于許多實際的定時恢復(fù)環(huán)路中，它有一個顯著的特點是對載波相位偏移不敏感，這樣可以獨立地進(jìn)行定時恢復(fù)的工作。Mueller & Muller算法：其特點是每符號只需要1個樣值，有利于簡化硬件設(shè)計，但其對載波相位偏移比較敏感，在實際應(yīng)用中受到較大的限制。平方位定時誤差檢測算法（以后簡稱為平方法）：Martin Oerder和Heinrich Meyr在1988年對其進(jìn)行了完整的論述，目前廣泛地應(yīng)用在各種數(shù)字通信系統(tǒng)中。這種方法有以下顯著優(yōu)點：適合各種線性調(diào)制，非常適合在軟件無線電系統(tǒng)中使用；對載波頻偏不敏感，可以獨立的進(jìn)行位定時檢測；不需判決反饋環(huán)路，硬件實現(xiàn)簡單?；谄椒椒ǖ倪@些優(yōu)點，同步誤差檢測采用此算法。

1.2 定時調(diào)整技術(shù)

根據(jù)接收到的信號，實現(xiàn)系統(tǒng)的位定時同步。根據(jù)對本地時鐘處理機制的不同這些方法主要可以分為兩類，一類是通過直接改變本地時鐘的頻率和相位來實現(xiàn)位定時的調(diào)整，該方法的優(yōu)點是技術(shù)簡單、成熟，但該類方法的缺點是很明顯的：首先由于直接控制VCO時鐘的頻率和相位，調(diào)整起來不方便，準(zhǔn)確性不高；其次該方法實現(xiàn)困難，難以采用數(shù)字信號處理的辦法來實現(xiàn)。另一類是使用固定的本地時鐘而通過改變其它參數(shù)來實現(xiàn)位定時的調(diào)整。主要有兩種典型的方法：數(shù)字鎖相環(huán)調(diào)整方法和內(nèi)插位定時調(diào)整方法。數(shù)字鎖相環(huán)方法發(fā)展時間長、理論成熟、實現(xiàn)簡單，在位定時系統(tǒng)中得到較普遍的應(yīng)用。內(nèi)插調(diào)整方法根據(jù)位定時誤差信息，通過控制內(nèi)插濾波器的參數(shù)，采用數(shù)字信號處理的辦法，直接恢復(fù)出所需的信號樣值。

2 定時同步的FPGA仿真和實現(xiàn)

綜合前面的討論，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整，定時同步整體實現(xiàn)方案如圖1所示。實現(xiàn)方案中去除了匹配濾波器，主要是由于圖中給出的濾波器為模擬濾波器，實現(xiàn)比較困難，且當(dāng)系統(tǒng)存在頻偏時難以實現(xiàn)“完全匹配”。

2.1 定時同步實現(xiàn)方法

位同步系統(tǒng)整體實現(xiàn)方案如圖1所示。首先將I、Q兩路基帶數(shù)據(jù)（來源于數(shù)字下變頻模塊）經(jīng)內(nèi)插器后獲得每符號4個樣點的數(shù)據(jù)，然后采用平方法檢測出位定時誤差，根據(jù)計算出的值去控制內(nèi)插器，通過對內(nèi)插濾波器系數(shù)的不同選擇獲得同步后的信號樣值。同步檢測模塊主要包括平方運算，傅氏變換模塊，Kalman濾波和相位計算模塊。傅氏變換模塊的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如下圖所示。由于，所以如何根據(jù)得到的值，計算出是本模塊要實現(xiàn)的功能。在范圍內(nèi)。問題在于反正切函數(shù)難以通過硬件直接計算，通常求法有兩種：第一種方法是查找反正切函所示。這種實現(xiàn)方法首先通過一個除法器，求出Im（X）/Re（X）的值，然后根據(jù)得到的商查找反正切函數(shù)表。缺點在于：除法運算耗費資源較大，而且如需要得到精確的估計結(jié)果需要一個龐大的查找表，這也需消耗較多的硬件資源。第二種方法是采用CORDIC坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)算法，通過迭代的方式計算出相位。這種方法不需要查找表和除法器，且由于是針對低速的基帶數(shù)據(jù)運算，對運算速度要求不高，可以使用低速的串行結(jié)構(gòu)，使用這種算法可以大大減小對硬件資源的消耗。

2.2 定時同步的FPGA的仿真及實現(xiàn)

FPGA選用Altera公司Cyclone II 器件系列的EP2C20F484芯片。該芯片資源豐富，共有邏輯單元（LE）18752個，RAM 總量239616比特，其中M4KRAM 有52塊，嵌入式18×18乘法器有26個，鎖相環(huán)（PLL）4個，可用I/O管腳315個，完全能夠滿足相應(yīng)的需求。利用了QuartusII軟件對定時同步方案進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖2所示，可以看出，經(jīng)過若干歩調(diào)整后，系統(tǒng)的位定時誤差穩(wěn)定在7（位定時誤差用10位二進(jìn)制補碼表示，“7”表示位定時誤差為7/512=1.36%），可以看到，經(jīng)過若干歩調(diào)整后系統(tǒng)達(dá)到了同步，說明設(shè)計結(jié)果正確。

3 結(jié)語

UHF頻段衛(wèi)星通信極大地滿足了移動通信的要求，對移動用戶具有較強的支持力。本文分析了UHF波段中位定時信號的性能和檢測技術(shù)，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整，定時同步整體實現(xiàn)方案，并通過FPGA進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)，從仿真結(jié)果來看可以達(dá)到對UHF波段位信號的定時同步。

參考文獻(xiàn)

[1] 張立新.衛(wèi)星系統(tǒng)的定位定時系統(tǒng).空間電子技術(shù)，2003（3）：39-42.

[2] 王利眾.UHF波段PLL頻率合成器的設(shè)計[J]..太原師范學(xué)院學(xué)報2011（12）：56-68.

[3] 王磊.Gardner算法在OFDM采樣頻率同步中的應(yīng)用[J].電子與信息學(xué)報，2011（4）：865-868.

[4] 梁千帆，陳建華.UHF頻段衛(wèi)星通信的現(xiàn)狀與未來發(fā)展[J].網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用，2007（6）：27-28.

[5] 宋文政.OFDM定時同步設(shè)計與FPGA實現(xiàn)[J].信息工程大學(xué)學(xué)報[J] 2009（4）：476：479.

[6] 吳慧朋.一種MSK信號符號定時同步算法的FPGA實現(xiàn)[J].電信技術(shù)研究，2011（5）：18：22.endprint

摘 要：在衛(wèi)星通信的眾多可用頻段中，UHF頻段的信號具有頻率相對較低，可以使天線波束較寬，而傳播損耗和多譜勒頻移比較小，同時波長較長信號繞射能力因而也較強；具有設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單可靠、多譜勒頻移小和費用低等優(yōu)點。正是因為這些特點，UHF頻段衛(wèi)星通信極大地滿足了移動通信的要求，對移動用戶具有較強的支持力。該文分析了UHF波段中位定時信號的性能和檢測技術(shù)，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整、定時同步整體實現(xiàn)方案，并通過FPGA進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：UHF波段 定時同步 FPGA仿真

中圖分類號：TN919.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0066-02

衛(wèi)星通信天生作為一種應(yīng)急通信手段被廣泛使用在各個通信領(lǐng)域中并已經(jīng)成為現(xiàn)代社會中一種重要的通信手段，在衛(wèi)星通信的眾多可用頻段中，UHF頻段的信號具有一系列獨特的特點（1）UHF頻段信號能穿透惡劣的氣候、叢林遮蔽和城市環(huán)境，進(jìn)行有效的通信。（2）UHF頻段頻率相對較低，因而可以使天線波束較寬，而傳播損耗和多譜勒頻移比較小，同時波長較長信號繞射能力因而也較強。（3）UHF頻段中較低頻率部分的電子設(shè)備有較高的效率，正是因為這些特點，UHF頻段衛(wèi)星通信極大地滿足了移動通信的要求，對移動用戶具有較強的支持力。UHF波段中位同步技術(shù)是其調(diào)制解調(diào)中一個關(guān)鍵技術(shù)，位同步性能的好壞，直接影響到解調(diào)的性能。本文通過分析UHF波段中位定時信號的性能和檢測技術(shù)，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整，定時同步整體實現(xiàn)方案，并通過FPGA進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)。

1 定時同步技術(shù)及實現(xiàn)方法

一般來講，位同步技術(shù)可以劃分為相互聯(lián)系的兩部分：位定時誤差檢測和位定時調(diào)整。位定時檢測指的是根據(jù)接收到的信號，提取出位定時誤差信息；位定時調(diào)整是指根據(jù)檢測到的位定時誤差，去調(diào)整判決時鐘或調(diào)整判決時刻的信號樣值，達(dá)到系統(tǒng)位定時的同步。在位同步技術(shù)的檢測中主要有以下兩種方法。

1.1 定時誤差檢測技術(shù)

目前常用的位定時誤差檢測方法有以下幾種：早遲門算法：利用匹配濾波器或相關(guān)器輸出信號的對稱特性，通過在早于和遲于理想抽樣位置抽樣來產(chǎn)生誤差信號，其特點是每個符號需要3個樣值。Gardner算法：是Gardner在1986年提出來的被廣泛的應(yīng)用于許多實際的定時恢復(fù)環(huán)路中，它有一個顯著的特點是對載波相位偏移不敏感，這樣可以獨立地進(jìn)行定時恢復(fù)的工作。Mueller & Muller算法：其特點是每符號只需要1個樣值，有利于簡化硬件設(shè)計，但其對載波相位偏移比較敏感，在實際應(yīng)用中受到較大的限制。平方位定時誤差檢測算法（以后簡稱為平方法）：Martin Oerder和Heinrich Meyr在1988年對其進(jìn)行了完整的論述，目前廣泛地應(yīng)用在各種數(shù)字通信系統(tǒng)中。這種方法有以下顯著優(yōu)點：適合各種線性調(diào)制，非常適合在軟件無線電系統(tǒng)中使用；對載波頻偏不敏感，可以獨立的進(jìn)行位定時檢測；不需判決反饋環(huán)路，硬件實現(xiàn)簡單?；谄椒椒ǖ倪@些優(yōu)點，同步誤差檢測采用此算法。

1.2 定時調(diào)整技術(shù)

根據(jù)接收到的信號，實現(xiàn)系統(tǒng)的位定時同步。根據(jù)對本地時鐘處理機制的不同這些方法主要可以分為兩類，一類是通過直接改變本地時鐘的頻率和相位來實現(xiàn)位定時的調(diào)整，該方法的優(yōu)點是技術(shù)簡單、成熟，但該類方法的缺點是很明顯的：首先由于直接控制VCO時鐘的頻率和相位，調(diào)整起來不方便，準(zhǔn)確性不高；其次該方法實現(xiàn)困難，難以采用數(shù)字信號處理的辦法來實現(xiàn)。另一類是使用固定的本地時鐘而通過改變其它參數(shù)來實現(xiàn)位定時的調(diào)整。主要有兩種典型的方法：數(shù)字鎖相環(huán)調(diào)整方法和內(nèi)插位定時調(diào)整方法。數(shù)字鎖相環(huán)方法發(fā)展時間長、理論成熟、實現(xiàn)簡單，在位定時系統(tǒng)中得到較普遍的應(yīng)用。內(nèi)插調(diào)整方法根據(jù)位定時誤差信息，通過控制內(nèi)插濾波器的參數(shù)，采用數(shù)字信號處理的辦法，直接恢復(fù)出所需的信號樣值。

2 定時同步的FPGA仿真和實現(xiàn)

綜合前面的討論，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整，定時同步整體實現(xiàn)方案如圖1所示。實現(xiàn)方案中去除了匹配濾波器，主要是由于圖中給出的濾波器為模擬濾波器，實現(xiàn)比較困難，且當(dāng)系統(tǒng)存在頻偏時難以實現(xiàn)“完全匹配”。

2.1 定時同步實現(xiàn)方法

位同步系統(tǒng)整體實現(xiàn)方案如圖1所示。首先將I、Q兩路基帶數(shù)據(jù)（來源于數(shù)字下變頻模塊）經(jīng)內(nèi)插器后獲得每符號4個樣點的數(shù)據(jù)，然后采用平方法檢測出位定時誤差，根據(jù)計算出的值去控制內(nèi)插器，通過對內(nèi)插濾波器系數(shù)的不同選擇獲得同步后的信號樣值。同步檢測模塊主要包括平方運算，傅氏變換模塊，Kalman濾波和相位計算模塊。傅氏變換模塊的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如下圖所示。由于，所以如何根據(jù)得到的值，計算出是本模塊要實現(xiàn)的功能。在范圍內(nèi)。問題在于反正切函數(shù)難以通過硬件直接計算，通常求法有兩種：第一種方法是查找反正切函所示。這種實現(xiàn)方法首先通過一個除法器，求出Im（X）/Re（X）的值，然后根據(jù)得到的商查找反正切函數(shù)表。缺點在于：除法運算耗費資源較大，而且如需要得到精確的估計結(jié)果需要一個龐大的查找表，這也需消耗較多的硬件資源。第二種方法是采用CORDIC坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)算法，通過迭代的方式計算出相位。這種方法不需要查找表和除法器，且由于是針對低速的基帶數(shù)據(jù)運算，對運算速度要求不高，可以使用低速的串行結(jié)構(gòu)，使用這種算法可以大大減小對硬件資源的消耗。

2.2 定時同步的FPGA的仿真及實現(xiàn)

FPGA選用Altera公司Cyclone II 器件系列的EP2C20F484芯片。該芯片資源豐富，共有邏輯單元（LE）18752個，RAM 總量239616比特，其中M4KRAM 有52塊，嵌入式18×18乘法器有26個，鎖相環(huán)（PLL）4個，可用I/O管腳315個，完全能夠滿足相應(yīng)的需求。利用了QuartusII軟件對定時同步方案進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖2所示，可以看出，經(jīng)過若干歩調(diào)整后，系統(tǒng)的位定時誤差穩(wěn)定在7（位定時誤差用10位二進(jìn)制補碼表示，“7”表示位定時誤差為7/512=1.36%），可以看到，經(jīng)過若干歩調(diào)整后系統(tǒng)達(dá)到了同步，說明設(shè)計結(jié)果正確。

3 結(jié)語

UHF頻段衛(wèi)星通信極大地滿足了移動通信的要求，對移動用戶具有較強的支持力。本文分析了UHF波段中位定時信號的性能和檢測技術(shù)，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整，定時同步整體實現(xiàn)方案，并通過FPGA進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)，從仿真結(jié)果來看可以達(dá)到對UHF波段位信號的定時同步。

參考文獻(xiàn)

[1] 張立新.衛(wèi)星系統(tǒng)的定位定時系統(tǒng).空間電子技術(shù)，2003（3）：39-42.

[2] 王利眾.UHF波段PLL頻率合成器的設(shè)計[J]..太原師范學(xué)院學(xué)報2011（12）：56-68.

[3] 王磊.Gardner算法在OFDM采樣頻率同步中的應(yīng)用[J].電子與信息學(xué)報，2011（4）：865-868.

[4] 梁千帆，陳建華.UHF頻段衛(wèi)星通信的現(xiàn)狀與未來發(fā)展[J].網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用，2007（6）：27-28.

[5] 宋文政.OFDM定時同步設(shè)計與FPGA實現(xiàn)[J].信息工程大學(xué)學(xué)報[J] 2009（4）：476：479.

[6] 吳慧朋.一種MSK信號符號定時同步算法的FPGA實現(xiàn)[J].電信技術(shù)研究，2011（5）：18：22.endprint

摘 要：在衛(wèi)星通信的眾多可用頻段中，UHF頻段的信號具有頻率相對較低，可以使天線波束較寬，而傳播損耗和多譜勒頻移比較小，同時波長較長信號繞射能力因而也較強；具有設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單可靠、多譜勒頻移小和費用低等優(yōu)點。正是因為這些特點，UHF頻段衛(wèi)星通信極大地滿足了移動通信的要求，對移動用戶具有較強的支持力。該文分析了UHF波段中位定時信號的性能和檢測技術(shù)，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整、定時同步整體實現(xiàn)方案，并通過FPGA進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：UHF波段 定時同步 FPGA仿真

中圖分類號：TN919.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0066-02

衛(wèi)星通信天生作為一種應(yīng)急通信手段被廣泛使用在各個通信領(lǐng)域中并已經(jīng)成為現(xiàn)代社會中一種重要的通信手段，在衛(wèi)星通信的眾多可用頻段中，UHF頻段的信號具有一系列獨特的特點（1）UHF頻段信號能穿透惡劣的氣候、叢林遮蔽和城市環(huán)境，進(jìn)行有效的通信。（2）UHF頻段頻率相對較低，因而可以使天線波束較寬，而傳播損耗和多譜勒頻移比較小，同時波長較長信號繞射能力因而也較強。（3）UHF頻段中較低頻率部分的電子設(shè)備有較高的效率，正是因為這些特點，UHF頻段衛(wèi)星通信極大地滿足了移動通信的要求，對移動用戶具有較強的支持力。UHF波段中位同步技術(shù)是其調(diào)制解調(diào)中一個關(guān)鍵技術(shù)，位同步性能的好壞，直接影響到解調(diào)的性能。本文通過分析UHF波段中位定時信號的性能和檢測技術(shù)，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整，定時同步整體實現(xiàn)方案，并通過FPGA進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)。

1 定時同步技術(shù)及實現(xiàn)方法

一般來講，位同步技術(shù)可以劃分為相互聯(lián)系的兩部分：位定時誤差檢測和位定時調(diào)整。位定時檢測指的是根據(jù)接收到的信號，提取出位定時誤差信息；位定時調(diào)整是指根據(jù)檢測到的位定時誤差，去調(diào)整判決時鐘或調(diào)整判決時刻的信號樣值，達(dá)到系統(tǒng)位定時的同步。在位同步技術(shù)的檢測中主要有以下兩種方法。

1.1 定時誤差檢測技術(shù)

目前常用的位定時誤差檢測方法有以下幾種：早遲門算法：利用匹配濾波器或相關(guān)器輸出信號的對稱特性，通過在早于和遲于理想抽樣位置抽樣來產(chǎn)生誤差信號，其特點是每個符號需要3個樣值。Gardner算法：是Gardner在1986年提出來的被廣泛的應(yīng)用于許多實際的定時恢復(fù)環(huán)路中，它有一個顯著的特點是對載波相位偏移不敏感，這樣可以獨立地進(jìn)行定時恢復(fù)的工作。Mueller & Muller算法：其特點是每符號只需要1個樣值，有利于簡化硬件設(shè)計，但其對載波相位偏移比較敏感，在實際應(yīng)用中受到較大的限制。平方位定時誤差檢測算法（以后簡稱為平方法）：Martin Oerder和Heinrich Meyr在1988年對其進(jìn)行了完整的論述，目前廣泛地應(yīng)用在各種數(shù)字通信系統(tǒng)中。這種方法有以下顯著優(yōu)點：適合各種線性調(diào)制，非常適合在軟件無線電系統(tǒng)中使用；對載波頻偏不敏感，可以獨立的進(jìn)行位定時檢測；不需判決反饋環(huán)路，硬件實現(xiàn)簡單。基于平方法的這些優(yōu)點，同步誤差檢測采用此算法。

1.2 定時調(diào)整技術(shù)

根據(jù)接收到的信號，實現(xiàn)系統(tǒng)的位定時同步。根據(jù)對本地時鐘處理機制的不同這些方法主要可以分為兩類，一類是通過直接改變本地時鐘的頻率和相位來實現(xiàn)位定時的調(diào)整，該方法的優(yōu)點是技術(shù)簡單、成熟，但該類方法的缺點是很明顯的：首先由于直接控制VCO時鐘的頻率和相位，調(diào)整起來不方便，準(zhǔn)確性不高；其次該方法實現(xiàn)困難，難以采用數(shù)字信號處理的辦法來實現(xiàn)。另一類是使用固定的本地時鐘而通過改變其它參數(shù)來實現(xiàn)位定時的調(diào)整。主要有兩種典型的方法：數(shù)字鎖相環(huán)調(diào)整方法和內(nèi)插位定時調(diào)整方法。數(shù)字鎖相環(huán)方法發(fā)展時間長、理論成熟、實現(xiàn)簡單，在位定時系統(tǒng)中得到較普遍的應(yīng)用。內(nèi)插調(diào)整方法根據(jù)位定時誤差信息，通過控制內(nèi)插濾波器的參數(shù)，采用數(shù)字信號處理的辦法，直接恢復(fù)出所需的信號樣值。

2 定時同步的FPGA仿真和實現(xiàn)

綜合前面的討論，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整，定時同步整體實現(xiàn)方案如圖1所示。實現(xiàn)方案中去除了匹配濾波器，主要是由于圖中給出的濾波器為模擬濾波器，實現(xiàn)比較困難，且當(dāng)系統(tǒng)存在頻偏時難以實現(xiàn)“完全匹配”。

2.1 定時同步實現(xiàn)方法

位同步系統(tǒng)整體實現(xiàn)方案如圖1所示。首先將I、Q兩路基帶數(shù)據(jù)（來源于數(shù)字下變頻模塊）經(jīng)內(nèi)插器后獲得每符號4個樣點的數(shù)據(jù)，然后采用平方法檢測出位定時誤差，根據(jù)計算出的值去控制內(nèi)插器，通過對內(nèi)插濾波器系數(shù)的不同選擇獲得同步后的信號樣值。同步檢測模塊主要包括平方運算，傅氏變換模塊，Kalman濾波和相位計算模塊。傅氏變換模塊的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如下圖所示。由于，所以如何根據(jù)得到的值，計算出是本模塊要實現(xiàn)的功能。在范圍內(nèi)。問題在于反正切函數(shù)難以通過硬件直接計算，通常求法有兩種：第一種方法是查找反正切函所示。這種實現(xiàn)方法首先通過一個除法器，求出Im（X）/Re（X）的值，然后根據(jù)得到的商查找反正切函數(shù)表。缺點在于：除法運算耗費資源較大，而且如需要得到精確的估計結(jié)果需要一個龐大的查找表，這也需消耗較多的硬件資源。第二種方法是采用CORDIC坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)算法，通過迭代的方式計算出相位。這種方法不需要查找表和除法器，且由于是針對低速的基帶數(shù)據(jù)運算，對運算速度要求不高，可以使用低速的串行結(jié)構(gòu)，使用這種算法可以大大減小對硬件資源的消耗。

2.2 定時同步的FPGA的仿真及實現(xiàn)

FPGA選用Altera公司Cyclone II 器件系列的EP2C20F484芯片。該芯片資源豐富，共有邏輯單元（LE）18752個，RAM 總量239616比特，其中M4KRAM 有52塊，嵌入式18×18乘法器有26個，鎖相環(huán)（PLL）4個，可用I/O管腳315個，完全能夠滿足相應(yīng)的需求。利用了QuartusII軟件對定時同步方案進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖2所示，可以看出，經(jīng)過若干歩調(diào)整后，系統(tǒng)的位定時誤差穩(wěn)定在7（位定時誤差用10位二進(jìn)制補碼表示，“7”表示位定時誤差為7/512=1.36%），可以看到，經(jīng)過若干歩調(diào)整后系統(tǒng)達(dá)到了同步，說明設(shè)計結(jié)果正確。

3 結(jié)語

UHF頻段衛(wèi)星通信極大地滿足了移動通信的要求，對移動用戶具有較強的支持力。本文分析了UHF波段中位定時信號的性能和檢測技術(shù)，采用平方法檢測位定時誤差，采用內(nèi)插方法來實現(xiàn)位定時調(diào)整，定時同步整體實現(xiàn)方案，并通過FPGA進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)，從仿真結(jié)果來看可以達(dá)到對UHF波段位信號的定時同步。

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