高精度可变延时控制技术研究

（ 国防 科 技 大 学 电子 科 学 与 工 程 学 院 卫 星 导 航 定 位 技 术 工 程 研 究 中 心 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ７ ３ ）
摘 要 ：高精度 动 态延 时控 制 器在 信 道模 拟 系统 中有 着广 泛 的应 用 ， 对 于普 通 结构 的 滤
波 器而 言 ， 无 法 实现任 意 值 延 时。Ｆ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ 结 构 滤 波 器 可 消 除 输 出 结 果 对 滤 波 器 系 数 的 依 赖
活 。
在采 样 率允 许 的 条 件 下 ， 提高采样率 ， 可 以提 高采 样点 之 间 的时 间精度 ， 从 而可 以提 高整 个 系统
的延 时精 度 。但 是 这 势 必会 导 致 大数 据 存 储 的 问
假设 采 样 速 率 为 ／ ， 每 两 个 采 样 点 之 间 的 时
都 对应 着 不 同的滤 波器 系数 ， 要 实现 高精 度延 时必
须 存储 大量 的滤波 器系 数 ， 在 高 动态 的延 时调 整 中 局 限性 明 显 。为 了解 决 这 个 问题 ， 可应用 Ｆ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ 结 构滤 波器 来 消除 输 出结 果 对 滤 波 器 系数 的依 赖 性， 使之 只 与延 时量 相关 ］ 。这种结 构 避免 了频 繁
行线 性相 位加 权 ， 最 后 经过 Ｉ Ｆ Ｆ Ｔ得 到 延 时后 的 信
其 延 时传输 函数 为
Ｈ（ ｉ ） 一 ｅ ． （ ２ ）
号 。要用 这种 方法 进 行 高 精 度 延 时 要 求 数 据 采 样 率很 高 ， 同时 繁琐 的计 算 占用 了 巨 大 的 资源 ， 提 高
０ 引 言
延 时控 制器 ， 尤其 是 高精 度动 态延 时控 制器 在
信道 模拟 系统 中有 着 广泛 的应 用 。 常用 的产 生 延 时 方法 有 频 域 相 位 加 权 法 口 和 滤波 器法 ， 频 域 相 位 加 权 法 需 要 将 时 域 信 号 经 过
１ 时延 原 理
对 一个 数字 信 号 而 言 ， 对 它 的延 时 ， 就 是 对 采
样 点 的延 时 。对 一 个 数 字 信 号 延 迟 Ｄ 个 采 样 点
即：
ｚ Ｄ（ ） ＝ ＝ ＝ ｏ （ 一 Ｄ ） ． （ １ ）
Ｆ Ｆ Ｔ变换 到频 域 ， 并分 成 若 干个 子 带 ， 对 各 子 带 进
联 系人 ： 高磊 Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ｇ ａ ｏ ｌ ｅ ｉ ｃ ｓ ＠ｙ ｅ ａ ｈ ． ｎ ｅ ｔ
４ ２
全
球
定
位 系 统
第 ３ ８卷
为满 足时延 可 控 的 需求 、 简化 系 统 设 计 ， 需 要
对滤 波器 系数 的计算 进行 优化 ， 理想情 况是 每次 调
（ ） 一∑ ｃ （ ） ，
挑一 ０
（ １ ０ ）
那 么滤波 器传 输 函数 ：
Ｎ
Ｈ ａ （ ） 一∑ ｈ ａ （ ） 一
＂ 一 ０
Ｎ
Ｍ
图 １ 时 延 流 程 图
一
∑［ ∑Ｃ ｍ （ ｎ ） ］
Ｍ Ｎ
△ Ｔ ＝Ｎ△ Ｔ 。 一＿ ＿ Ｎ （ Ｎ＝１ ， ２ ， ３ …）
第 ３ ８卷 第 ４期
２ ０ １ ３年 ８月
全 球 定 位 系 统
Ｇ Ｎ ＳＳ Ｗ ｏｒ ｌ ｄ ｏｆ Ｃ ｈｉ ｎａ
Ｖｏ１ ． ３ ８， Ｎｏ ． ４ Ａｕ ｇｕ ｓ ｔ ， ２ ０ １ ３
高 精 度 可 变 延 时控 制技 术 研 究
高 磊 ， 李蓬蓬 ， 黄仰博 ， 王 飞 雪
间 间 隔 为 △ Ｔ 。一 ÷ ．
Ｊ ｓ
题 。 目前 日趋 完善 的高速存 储 技术 ， 使 片 内资源 无 法满 足存 储 需 求 时 ， 外 接大容量 Ｄ ＤＲ 存 储 器 ， 实
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ — ０ ８
（ ４ ）
经 过 Ｎ 点延 时后 ， 总延 时量 为
了软硬 件 成本 。而滤 波 器 法 对 采 样 率 的 要 求相 对 较低 ， 运算 量小 。 但 是对 于普 通 结构 的滤 波器 而 言 ， 每 个延 时 点
其 冲击 响应 表达式 为
） 一 卜 ｄ
一 ｓ ｉ ｎ ｃ Ｅ ￣ （ ｎ — Ｄ） ］ ， （ ３ ） 式中： Ｄ—Ｎ＋ ， Ｎ 为整 数延 时 ， ｄ为 小数 延时 。
为 同时 实现大 范 围和 高精度 的要 求 ， 应 分别 对
整数 延 时和小 数 延 时 进 行设 计 。 ， 小 数延 时保 证其延 时精 度 。
延 时处理 过程 如 图 １ 所示 。
１ ． １ 整 数 时 延
查找、 载 入 滤 波 器 系 数 的过 程 ， 使 设 计 更 简单 、 灵
关键 词 ： 动 态延 时 ； 高精度 ； 大范围
中 图分类 号 ： Ｐ ２ ２ ８ ． ４ 文献标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ８ — ９ ２ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ４ １ － ０ ５ 现大 规模 整数 点延 时成 为 了可能 。
性， 使 之 只与 延 时量相 关 ， 满足 高精 度动 态延 时控 制 器 的 需求 。 日趋 完善 的 高速 存 储技 术 ， 实
现 大规模 整数 点存 储成 为 了可能 ， 可 提 高每 个 采样 点 的精 度 。采 用 Ｄ Ｄ Ｒ＋ Ｆ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ 结 构 实现 延 时 既 可 以提 高 延 时精 度 ， 又便 于 实 时控 制 。
整延 时 ， 滤波 器 系数 可 以保 持 不 变 。使 用 Ｆ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ
结构 就 可 以达 到这个 目的 。 Ｆ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ结 构 的可变延 时滤 波器 基本 原 理是 采
用 多项式 拟合 滤波器 系数 ， 其原 理如 下 ：
设 滤波器 系数 可 以表示 为
Ｍ
ｄ