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  • QPSK 载波同步 FPGA 锁相环参数设计 QPSK解调原理
  • 针对QPSK相干解调的载波同步进行了相应的研究。 通过比较几个载波恢复环路,选择四元松尾环作为载波恢复环路。 首先,对数字锁相环的核心部分进行分析和实现,最后通过Simulink工具完成系统的实现。
  • QPSK解调中载波同步技术的研究,齐进,,基于高速突发通信中QPSK系统对同步时间的要求,本文分析了数据辅助式载波同步算法的基本原理,研究了初始相位捕获算法和传统的COSTA
  • 18.基于Matlab的QPSK系统载波同步分析 前面几节介绍了相干解调的几个基本概念,下来结合一个实际的通信系统,从实际的应用出发深入理解载波同步的概念。载波同步是基于锁相环技术使本地获取和载波同频同相的参考...
    • 18.基于Matlab的QPSK系统载波同步分析

    前面几节介绍了相干解调的几个基本概念,下来结合一个实际的通信系统,从实际的应用出发深入理解载波同步的概念。载波同步是基于锁相环技术使本地获取和载波同频同相的参考信号,用来解调信号。

    载波同步就是对本地参考信号进行频率和相位偏差的补偿,进而实现本地参考信号和载波信号同频同相。

    载波同步只适用于单载波调制系统,载波同步算法对于BPSK、QPSK、OQPSK、8-PSK、PAM和QAM都是兼容的。

    目前锁相环使用比较多的是Costas环和平方环进行载波同步,但是两者都有\pi相位模糊的特点。

    18.1.QPSK通信系统载波同步分析

    • 系统参数设置:

    帧长:1000bits(包括preamble)

    帧个数:10;

    调制模式:QPSK;

    解调相位模糊处理:barker码,由于锁相环处理必然有相位模糊,所以通过barker码解决相位模糊的问题; 

    %%------------------------------ Parameter ------------------------------%%
    M = 4;% Modulation order,QPSK
    rng(1993) % For repeatable results,每次仿真结果相同
    barker = comm.BarkerCode(...
        'Length',13,'SamplesPerFrame',13);% For preamble,使用preamble来解决相位模糊问题 
    msgLen = 1e4;
    numFrames = 10;%10帧
    frameLen = msgLen/numFrames;
    •  产生射频信号

            将preamble添加到帧头位置;

    %%--------------------------- Generate Tx Signal ------------------------%%
    preamble = (1+barker())/2;% Length 13,unipolar,将双极性的barker码,转换为单极性
    data = zeros(msgLen,1);
    for idx = 1 : numFrames
        payload = randi([0 M-1],frameLen-barker.Length,1);
        data((idx-1)*frameLen + (1:frameLen)) = [preamble; payload];%将barker码添加到帧头
    end
    
    modSig = pskmod(data,4,pi/4);%产生调制信号
    • 生成相位和频率偏差

    相偏:45°

    频偏:10KHz

    采样频率:1Mhz,频偏是采样频率的1%

    %%------------------- Generate Phase and Frequence Offset ---------------%%
    pfo = comm.PhaseFrequencyOffset('PhaseOffset',45, ...
        'FrequencyOffset',1e4,'SampleRate',1e6);
    • 生成载波同步器

    SamplesPerSymbol:符号过采样倍数,本例子默认为1;

    %%---------------------------- Carrier Synchronizer ---------------------%%
    carrierSync = comm.CarrierSynchronizer( ...
        'SamplesPerSymbol',1,'Modulation','QPSK');
    • 添加相偏、频偏和信道噪声
    %%-------------------- Add Phase and Frequence Offset -------------------%%
    modSigOffset = pfo(modSig);
    %%--------------------------- Add Channel Noise -------------------------%%
    rxSig = awgn(modSigOffset,12);
    • 查看发射信号的星座图

    由星座图可以看出由于存在相偏和频偏导致星座点没有收敛,星座图发散。

    添加相偏和频偏的发射信号星座点如下:

     

    scatterplot(rxSig)%发射星座图
    • 对比同步处理前后的星座图

    存在相偏和频偏的情况下,对比第一帧和第十帧的星座图可以看出进过同步器后星座点已经开始收敛。

     没有相偏和频偏的情况下,对比第一帧和第十帧的星座图可以看出星座点均敛。

    • 对同步后的信号进行解调并计算BER

    syncDataTtlErr = 3990;

    syncDataBER = 0.4986;

    从结果可以看出BER比较大,由于星座点已经收敛,说明已经获得同频同相的本地载波信号,造成BER高的原因可能是相位模糊造成的。

    %%-----------------------------------------------------------------------%%
    syncData = pskdemod(syncSignal,4,pi/4);%Demodulate the synchronized signal
    [syncDataTtlErr,syncDataBER] = biterr(data(6000:end),syncData(6000:end))%Compute and display the total bit errors and BER
    • 利用barker码计算相位模糊

    相位模糊范围:0\pm \frac{\pi }{2},或者\pm \pi,通常情况下Costas环和平方环的是\pi的相位模糊,具体和调制模式有关;

    求出载波同步前后相同barker码的相位角,就求出了相位模糊角;

    angle求出的相位角范围\pm \pi,满足相位模糊范围;

    %%--------------------------- Phase ambiguity ---------------------------%%
    idx = 9000 + (1:barker.Length);
    phOffset = angle(modSig(idx) .* conj(syncSignal(idx)));
    phOffset = round((2/pi) * phOffset); % -1, 0, 1, +/-2
    phOffset(phOffset==-2) = 2; % Prep for mean operation
    phOffset = mean((pi/2) * phOffset); % -pi/2, 0, pi/2, or pi
    disp(['Estimated mean phase offset = ',num2str(phOffset*180/pi),' degrees'])

    求出的相位模糊:Estimated mean phase offset = 180 degrees

    • 补偿相位模糊,将补偿后的数据进行解调并计算BER

    syncDataTtlErr = 403;

    syncDataBER = 0.0504; 

    %%------------------------------ Phase Shift ----------------------------%%
    resPhzSig = exp(1i*phOffset) * syncSignal;
    
    resPhzData = pskdemod(resPhzSig,4,pi/4);%Demodulate the signal after resolving the phase ambiguity
    [resPhzTtlErr, resPhzBER] = biterr(data(6000:end),resPhzData(6000:end))

    ​​​​​​​18.2.下一步分析内容

    结合以上分析实例,对具体同步器算法进行研究;

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  • 发送载波10M,码元速率1M。初始载波频偏50KHZ。感兴趣的朋友可以加噪声,加脉冲成型滤波。
  • 涉及:QPSK信号调制(带噪声)、解调、加纳算法码元同步、科斯塔斯环载波同步。信号采样率32M 星座图显示 眼图显示
  • QPSK数字化解调中载波同步技术研究_宁广志,介绍载波同步相关技术。
  • 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...
  • 单载波为、BPSK、QPSK三种情况下锁相环载波同步的MATLAB仿真代码M文件
  • QPSK 回复通常可以使用四相-正交环,这儿介绍一下使用松尾环(因为是个叫松尾的日本人发明的)回复QPSK载波,优点我就不说了。松尾环的设计本质上还是Costas衍生过来的,通过数学上对各个信号的分析,只是修改了鉴...

             QPSK 回复通常可以使用四相-正交环,这儿介绍一下使用松尾环(因为是个叫松尾的日本人发明的)回复QPSK的载波,优点我就不说了。松尾环的设计本质上还是Costas衍生过来的,通过数学上对各个信号的分析,只是修改了鉴相器部分。下面的这个图是不包含低通的方式,我的模型中是包含的低通。

    image

    Simulink 图如下

    image

    参数设计:

    1、判决器,大于0 是1,小于0是-1

    2、同相和正交之路上的低通滤波器去前面鉴相器的1/20(和Costas环是一致的),都是可以换成了IIR了

    3、环路滤波器带宽为载波频率的1/40~1/50比较合适

    4、VCO的灵敏度和前面的衰减,可以开环调试,可以载波频率的1/10 为基础调整,决定的环路的稳定性和捕获带宽

    下载链接:http://download.csdn.net/source/2855036#

    http://download.csdn.net/source/2855116

    对照CostasLoop

    image

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  • Author:McCrocodile 2010/11/04 载波... 对于不包含载频分量的信号载波同步一般有:同相-正交环(就是常说的Costas环)、判决反馈环(几乎可以适用所有调制方式)、同相-正交环衍生环(QPSK松尾环、N相同相-正交环)。

    Author:McCrocodile 2010/11/04

             载波的提取在相干解调中往往比较重要,根据信号中是否包含载频分量,载波同步一般也可以分为两种方法。包含载频分量的可以采用窄带滤波或者基本的锁相环环路来实现,不包含的则比较麻烦需要采用特殊的环路实现载波的同步。这里介绍的BPSK的载波恢复就属于后面一种。

    对于不包含载频分量的信号载波同步一般有:同相-正交环(就是常说的Costas环)、判决反馈环(几乎可以适用所有调制方式)、同相-正交环衍生环(QPSK松尾环、N相同相-正交环)。

           下图所示为costas Loop ,环路中参数的设置采用的典型值。IQ两路上滤波器的低通通带是通带带宽为输入鉴相器(这儿也就是Product1和Product2)频率的1/5,环路滤波器可以采用低通FIR代替通带带宽为鉴相器1、鉴相器2的输入信号频率的1/10,VCO的输入灵敏度也为鉴相频率的1/10。VCO前面的Gain 一般是由所需的扑捉带宽和扑捉速度有关系,同样也会影响环路的相位裕量带啦稳定性的影响。这个环路能够在高SNR的情况下工作的较好。环路中的滤波器可以使用IIR 代替,在设计环路的参数可先在VCO与增益之间断开环路,并给我iVCO一个固定的参数调整各参数。如果要得到更好的效果,此环路的参数还是有比较大的优化空间。捕获带宽/捕获的速度/环路稳定度之间相互关联。

           

    Simulink 的模型下载:http://download.csdn.net/source/2808067

    观察一下结果:

    参考:

    Mathworks fileexchange

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  • MATLAB 进行信号处理,通信原理,定时同步、载波同步等加粗样式 cdma通信系统仿真 使用MATLAB仿真DS-CDMA系统,根据功能需求和相关指标要求,设计了传输信道、PN扩频/解扩、QPSK调制/解调、成型滤波、匹配滤波等模块...

    MATLAB 进行信号处理,通信原理,定时同步、载波同步等
    cdma通信系统仿真
    使用MATLAB仿真DS-CDMA系统,根据功能需求和相关指标要求,设计了传输信道、PN扩频/解扩、QPSK调制/解调、成型滤波、匹配滤波等模块。采用不同扩频方案,可提升系统频带利用率和抗干扰能力。同时,采用扩频方案,可使CDMA系统更易于实现。根据模块需求设置相应的参数,实现了不同用户、不同扩频方式、不同信噪比下CDMA系统的仿真。通过对比波形、误比特曲线等结果,可以知道在不同信噪比、不同用户量下,不同扩频方式的性能优劣。仿真结果表明整个系统设计的准确性。
    主要是对DS-CDMA系统进行详细研究与仿真,主要工作包括:
    1、对QPSK信号进行M序列、Gold序列、正交Gold序列进行研究并且实现扩频与解扩。
    2、DS-CDMA系统设计。
    3、在高斯白噪声信道中,根据不同用户量,对DS-CDMA系统中M序列、Gold序列、正交Gold序列三种扩频操作的性能进行对比仿真。
    4、在高斯白噪声信道和瑞利信道中,根据不同用户量,对DS-CDMA系统中M序列、Gold序列、正交Gold序列三种扩频操作的性能进行对比仿真。

    高斯白噪声信道和瑞利信道下,7个用户对应的CDMA系统的误比特曲线
    在这里插入图片描述

    高斯白噪声信道和瑞利信道下,7个用户对应的CDMA系统的误比特曲线
    在这里插入图片描述

    基于Simulink的PCM语音通信系统设计
    数字通信中BPSK和DPSK调制以及PCM的均匀量化编码和A律13折近似编码的matlab例程。
    在这里插入图片描述

    以上文章为千有科技(nothingButSuccess)专有,未经允许,不允许转发或者用于商用,否则将追责。

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    qpsk论文QPSK数字化解调中载波同步技术研究
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    2013-06-22 08:50:41
    自己写的QPSK解调的代码 载波频率 4.4M 载波频率 1M 载波同步用的是 松尾环
  • qpsk调制解调器Simulink仿真,使用COSTAS环载波同步的方法,其中包括误码率检测,星座图等
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空空如也

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qpsk载波同步