数字Costas环的设计与实现

针对扩频系统的载波同步,研究了数字Costas环的设计和实现方法。介绍了数字Costas环的结构、实现载波同步的基本方法。以二阶环为例,分析了数字锁相环的环路滤波器的参数设计方法,为数字Costas环的设计提供了参考。提出了在高速信号处理板(以FPGA和DSP为基础)中数字Costas环的实现方案,经工程验证,能够实现载波同步,解调出所需信号。     

一种改进的高动态QPSK信号解调算法

正交相移键控(QPSK)调制解调方式广泛应用于深空通信、数字卫星通信等高速系统中,高动态QPSK信号具有较大的多普勒载波频偏,针对现有的解调算法对QPSK信号频偏估计范围小、精度较低等问题,提出了一种改进的高动态QPSK信号解调算法。该算法利用基于Zoom-FFT的Quinn频率估计算法对载波频偏进行估计,将频偏估计分为粗估计和精估计两个过程,对估计所得频偏进行补偿后利用Costas环完成载波同步。在MATLAB中对算法进行了仿真,仿真结果表明,该算法能够实现对高动态大频偏QPSK信号的有效捕获,与传统的解调方式相比,该算法对载波频偏的估计范围更大,且具有更高的频偏估计精度和更好的误码性能。     

全数字Costas环在FPGA上的设计与实现

Costas环是一种闭环自动调整系统,常用于抑制载波的相位调制系统中提取参考载波信号。文中在FPGA(现场可编程门阵列)平台上实现了全数字化的Costas环载波恢复电路,介绍了Costas环的基本原理,详细阐述了环路各部件的参数及电路设计,给出了实现后的RTL(寄存器传输逻辑)原理图及仿真测试数据,仿真结果表明,该Costas环路具有十分优良的性能。     

基于FPGA的全数字高阶QAM载波同步设计

在分析四相松尾环应用于QPSK载波同步的基础上,对环路进行改进,使该环路能够应用于高阶的QAM载波同步。采用System Generator以及Verilog HDL对改进后的环路进行FPGA设计验证,结果表明改进后的载波同步环路能够实现对16QAM载波锁定同步,星座图抖动小,同步时间迅速。     

大频偏低信噪比条件下QPSK载波环的设计

在介绍锁相环原理的基础上,针对大频偏和低信噪比条件对锁相环参数进行修正,并分析了传统判决反馈环载波跟踪方法的缺点。提出一种在大频偏和低信噪比条件下FFT频偏估计辅助锁相环的设计方法。仿真结果表明该环路在极低信噪比下仍可以快速捕获。将该方法应用于工程中,并与单锁相环载波同步系统的锁定时间进行比较,实测结果证明了分析的正确性。     

基于平方谱估计的OQPSK载波同步算法

基于COSTAS环的载波同步环路在对大频偏OQPSK信号进行载波同步时,所需的入锁时间较长,不能满足突发信号的处理要求。针对这一问题,该文将OQPSK信号的平方谱与载波同步环路相结合设计了改进算法。仿真结果显示,改进算法比传统算法的估计精度更高;在信噪比高于6 dB时,入锁时间短、误比特率接近理论限,满足大频偏突发信号的处理要求。     

基于反正切相位检测的Costas环分析及FPGA实现

载波同步是数字无线通信中的一个重要问题,通过对目前QPSK系统中常用的载波同步方法进行比较,在此基础之上介绍了一种基于反正切相位检测的Costas环相干载波提取算法。利用现场可编程门阵列FPGA的可编程性,详细地将此算法模块化,最后在Quartus Ⅱ实现仿真验证。结果表明,该算法载波同步效果良好。随着FPGA的发展,提出的算法对于载波同步环路抖动要求严格的系统具有一定实用价值。     

基于FFT的校频技术及其FPGA实现

在全数字化MPSK(多相移键控)解调中,有时存在着相当大的相对载波频偏,导致接收机不能正常工作.文中介绍了基于最大似然准则的FFT(快速傅里叶变换)频偏估计算法,分析了该算法的复杂度,并将该算法应用于MPSK信号载波恢复,达到对频偏进行有效估计并矫正的目的.首先给出了应用FFT频率估计器的MPSK信号载波恢复结构,以及在FPGA(现场可编程门阵列)上实现该算法的关键技术.在使用IP核的基础上,详细描述了FFT频率估计器在FPGA中的实现过程.最后分析了算法实现时需要的硬件资源和性能.     

压缩域直扩测控通信信号载波同步技术

为解决压缩感知理论在直扩测控通信应用过程中面临的压缩域信号载波同步问题,针对重构算法复杂度偏高、计算资源消耗过大与系统实时性要求之间的矛盾,提出了一种改进的压缩域Costas环技术,该环路不再需要进行信号重构,可以直接从压缩域信号中提取频率和相位信息。首先通过压缩域信号估计理论分析,给出了压缩域直扩测控通信信号处理框架,并提出了改进的压缩域Costas环路;然后对环路模型及其跟踪精度进行了理论分析;最后通过计算机仿真验证了该环路技术有效性。理论分析和仿真实验表明环路能够在压缩域中实现高动态信号的高精度载波跟踪和解调处理。压缩域Costas环技术可应用在基于压缩感知的宽带扩频测控通信系统、认知无线电等相关领域,具有一定工程应用价值。     

一种适合突发数字通信的快速载波频偏估计算法

给出了一种适用于MPSK解调的非数据辅助(NDA)载波频偏估计算法,该算法采用前向开环载波同步方式,与传统的Costas环相比,这种方式具有同步速度快、载波频偏估计范围大的优点,尤其适用于高速突发数字通信系统。理论和实验结果表明,该算法计算量小,复杂度低,抗噪声性能好,适合于工程实现。     

数字中继卫星通信系统中的载波恢复技术

载波频偏估计是数字中继卫星通信系统中的一个关键技术。对非线性变换FFT载波频偏估计算法进行了推导,采用基于周期图峰值位置的三点插值法对FFT算法进行了改进,进一步采用二叉搜索法实现更高精度的载波频偏估计。给出了计算机仿真结果,表明该方案能够有效抑制噪声,在有限的计算量下具有良好的频偏估计性能。     

基于FFT的突发通信载波大频偏估计算法

针对数据辅助的突发通信载波大频偏估计,提出了一种基于FFT的频偏估计算法。通过本地训练序列与接收信号滑窗去调制,再经过FFT运算,搜索最大值输出的滑窗位置作为同步判决,同时根据FFT最大值位置进行频偏估计。对性能进行了仿真分析,64个符号估计能在Es/N0=-1 dB条件下,正确估计出载波频偏,并且频偏估计范围与符号速率无关。针对工程实现,给出了简化算法。     

GPS软件接收机载波跟踪环路设计

为研究GPS信号处理技术,首先设计了GPS软件接收机的总体方案,然后对其中的关键模块——载波跟踪环进行深入分析并拟定环路各部件的实现方案,利用MATLAB对环路进行仿真分析,验证了该方案的可行性,最后在Altera公司的FPGA上完成了环路的设计.结果表明,Costas载波跟踪环性能良好,完全能够满足GPS软件接收机的工作要求,具有一定的工程参考价值.     

基于软件无线电的载波跟踪环研究及仿真

载波跟踪是扩频通信中的一项关键技术，直接影响解调指标。文中介绍了Costas环的工作原理及数学模型，并分析了NCO和环路滤波器，对Costas环进行了改进．通过Matlab仿真，结果表明：在相同环路参数下，改进的Costas环比模拟的Costas环的跟踪性能有所改善．     

基于软件无线电的扩频通信系统同步性的研究

采用现场可编程门阵列FPGA实现软件无线电技术,控制和调整扩频通信系统的同步性能。该系统介绍了用FPGA实现对采样信号正交数字下变频,完成同步搜索和频偏估计,以及纠正载波频偏和调整码元速率,同步跟踪。系统锁定同步信息并跟踪载波频偏变化,进行扩频码的非相干解调和解扩,最后还原出基带信息,实现同步性。     

一种通用MPSK载波同步方法及其FPGA实现

为解决MPSK体制信号解调中可能存在的较大载波频偏,介绍一种结合基于最大似然准则的FFT频偏估计与通用载波锁相环的多调制体制通用载波同步方案。依次分析了该方案的算法原理、结构特点与运算和硬件复杂度,并说明该算法在FPGA上实现该方案的整体结构安排与关键技术要点。在Xilinx的XC4VLX200芯片上实现了该电路。结果表明该电路可完成对较大的频偏、较低的信噪比条件下MPSK信号载波同步工作,具有较好的工程应用价值。     

OFDM系统中同步算法的FPGA 实现

给出了一种用于 OFDM 系统中可同时完成帧起始位置估计和载波频偏估计／补偿的同步算法及其 FPGA 实现方法。采用量化的方法对该不需要额外同步序列的估计算法进行了改进,提高了载波频偏的估计精度,并在数字域进行了频偏校正。在硬件实现上,利用 CORDIC 算法能够有效计算三角函数的特点,把频偏估计和频偏校正过程中的反正切运算和角度旋转操作转化成加法和移位操作,实现了计算精度、运算速度和硬件资源利用三方面性能的兼顾。     

一种突发直扩接收机的快速载波同步方案

在突发直接序列扩频接收机中,当捕获信号后,需要在较短的导频符号长度内快速实现载波同步,结合所涉及的项目,为了达到这一目的,采用了一种FFT校频＋锁频环＋数字Costas环的快速载波同步方法;并在项目指标所要求的信噪比下,在Matlab上做了算法仿真实验;仿真结果表明该方法可以在规定导频序列长度内快速实现载波同步,实现用户数据的正确解调;该方法具有可纠正频偏范围大,实现同步速度快,方法结构简单,能在低信噪比环境下稳定工作的特点。     

一种用于OQPSK调制测试的快速载波同步方法

OQPSK调制信号测试中传统基于科斯塔斯环的载波同步方法具有载波捕获时间长与入锁慢特点,不能满足实时分析测试的处理需求。针对该问题,该文采用基于离散傅里叶变换的载波频偏预估计与简化载波同步环路相结合的改进方法,实现OQPSK调制信号测试中载波相位的快速精确跟踪。研究表明,所提算法可以有效的减小捕获时间且估计性能稳定,可以满足矢量信号分析测试的快速处理要求。     

一种QPSK信号数字解调大频偏载波恢复算法

在全数字QPSK解调器中,有时存在着相当大的相对载波频偏,导致接收机不能正常工作.针对QPSK信号相干解调中载波同步问题,提出一种采用FFT及锁相环联合提取大频偏信号载波的方法,达到了对大频偏进行有效估计并提取较纯载波的目的.该方法统计性能好,结构简单,可估计的载波频率适应范围大,算法适合数字电路实现.