同步原理(载波同步与位同步)

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QPSK调制信号的同步载波提取

作者：张小莉 樊延虎

来源：《现代电子技术》2015年第03期

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摘 要： 为了在QPSK数字调制系统中恢复QPSK的载波同步信号，以确保接收机能够接收到无失真的数据，在对QPSK调制理论阐述后提出基于DDS的平方环直接提取载波的方法，分析了电路中各个部分的作用和功能，用Matlab软件进行仿真实验，对锁相环提取的载波信号进行分析，在锁相环性能良好的前提下，实现了载波信号的提取。利用Verilog HDL语言对硬件电路进行行为级描述，综合出RTL级电路。

关键字： QPSK； 载波同步； DDS； 调制信号

中图分类号： TN913.6⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）03⁃0054⁃03

Synchronous carrier extraction of QPSK modulated signal 龙源期刊网

ZHANG Xiao⁃li， FAN Yan⁃hu

（School of Physics and Electronic Engineering， Yan’an University， Yan’an 716000，

China）

Abstract： In order to restore the QPSK Carrier synchronization signals in the QPSK digital

modulation system and ensure that the receiver can receive data without distortion， QPSK

modulation theory is described and the DDS⁃based method that the carrier is directly extracted by the

模拟信号：指代表消息的信号参量（幅度、频率、相位）随消息连续变化的信号。信号参量连续，时间上无限制。

数字信号：时间上和幅度上都离散的信号。

信息源：分为模拟信源和离散信源，不同的信源有不同的信息速率。

通信系统按媒介分为有线通信和无线通信，有线通信是以传输线缆作为媒介，包括电缆通信、光纤通信；无线通信是无线电波在自由空间中传播信息，包括短波通信、微波通信、卫星通信。

基带信号：把反映原始消息的电信号

频带信号：即已调信号，经过调制的信号

调制：是用需要发送的信号去控制载波的某个或几个参数，从而将信号寄生在载波上。a.基带信号转为适合信道传输的频带信号b.改善系统的性能c .实现信道复用，提高信道利用率。

解调：将寄生在载波或指光波上的信号取下来并尽量恢复原有信号的真实度。

模拟解调和数字解调；幅度解调、频率解调和相位解调

系统的主要性能指标：有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、方便性

模拟系统：有效性：利用消息传输速度或者有效传输频带来衡量 与频带成反比

可靠性：用接收端最终信噪比， 成正比

数字系统：有效性： 码元速率、信息速率、系统的频带利用

可靠性：误码率、误信率，二进制通信中二者相等

抽样定理：一个频带限制在(0,fH)HZ内的时间连续信号m(t)，如果T<=1/(2fH)s的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被得到的抽样值完全确定。

基带传输系统：直接传输基带信号的系统

频带传输系统：包括调制与解调过程的传输系统

线路传输码型：有线信道中传输的数字基带信号

码型编码：把数字信息表示为电脉冲的过程

码型译码：由码型还原为数字信息的过程

接收波形在特定时刻无码间干扰的充要条件：仅在本码元的抽样时刻上有最大值，而对其他码元抽样的信号无影响，也就是在抽样点上不存在码间干扰

数字调制信号，在二进制时有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK）三种基本信号形式

项目x 同步复位同步置位的上升沿D触发

班级：xxxx 学号：xxxxxxxx 姓名：xxxx

一、实训任务

1.实现同步复位同步置位上升沿D触发的功能

2.使用verilog语言编辑实现逻辑功能

Waveform File建立仿真波形文件

实训报告

二、实训要求

1、绘图必须规范、严谨，要求仿真成功。?

2、不得相互拷贝和抄袭

三、实训内容

通过对要求，结合D触发器用Verilog 语言，编写程序，通过仿真实现功能。

带同步置位/复位端的D触发器的真值表

S R D CLK Q Q'

0

1

1

1

1 1

0

1

1

1 ×

×

×

0

1 上升沿

上升沿

0

上升沿

上升沿 1

0

保持

0

1 0

1

保持

1

0

四、结果分析

当rst收到信号0，clk上升沿置时，复位。当set收到信号0，clk上升沿置时，置位。结果见附页（仿真图）

遇到的问题

If语句中如果想添加第二个条件应该用else if( )来实现。

五、实训心得

这个项目和之前的项目相比感觉难度上来了一些，但是还是通过反复的琢磨，终于实现了项目所要的效果，心理还是比较开心的，通过这次实训收货还是很多的，比如在思考如何将同步复位和同步置位放在一个if 语句中，通过对书上的例题反复的看，终于了解与明白，实现了结果。

六、附件 仿真图

程序

14－1 实验九 同步载波提取实验

一、实验目的

1． 掌握用科斯塔斯（Costas）环提取相干载波的原理与实现方法。

2． 了解相干载波相位模糊现象的产生原因。

二、实验内容

1． 观察科斯塔斯环提取相干载波的过程。

2． 观察科斯塔斯环提取的相干载波，并做分析。

三、实验器材

1． 信号源模块

2． 同步信号提取模块

3． 数字调制模块

4． 20M双踪示波器 一台

5． 频率计（选用） 一台

四、实验原理

当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波提取，或称为载波同步。提取载波的方法一般分为两类：一类是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称作导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为插入导频法；另一类是不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法。下面就重点介绍直接法的两种方法。

1． 平方变换法和平方环法

设调制信号为()mt，()mt中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为

ttmtsccos)()(

接收端将该信号进行平方变换，即经过一个平方律部件后就得到

ttmtmttmtecc2cos)(212)(cos)()(2222 （14－1）

由式（14－1）看出，虽然前面假设了()mt中无直流分量，但2()mt中却有直流分量，而()et表示式的第二项中包含有2ωc频率的分量。若用一窄带滤波器将2ωc频率分量滤出，再进行二分频，就获得所需的载波。根据这种分析所得出的平方变换法提取载波的方框图如图14-1所示。若调制信号()mt＝±1，该抑制载波的双边带信号就成为二相移相信号，这时