基于FPGA的LEO卫星通信大频偏时钟恢复算法设计

在卫星高速数传通信系统中,多普勒效应等因素会导致收发符号定时偏差加大,采用Gardner时钟恢复算法可以有效地消除其影响。然而现有时钟恢复算法实现结构存在着采样速率和实现复杂度较高的问题,由于实际系统中采样率和硬件资源有限,使其难以满足更高速率以及更高定时偏差容忍度的需求。基于Gardner时钟恢复算法,提出了一种新的并行实现结构,通过引入增删状态机、样值调整模块以及符号抽取模块使其能够在两倍符号率采样时实现快速符号定时计算。仿真及FPGA板级测试表明,该结构适应QPSK/8PSK/16APSK多种调制格式,能够容忍高达±400×10^(-6)的定时频率偏差,且长期测试误码率稳定。另外,在实现625 MBaud符号率的实时接收机系统时,所提出的并行实现结构相对传统结构节省了约37%的LUT资源以及一半以上的Register和DSP资源,在资源受限的实时通信系统中具有很大的应用价值。