载波同步环路的数值仿真
本帖最后由 warmonkey 于 2013-11-9 00:04 编辑

任何调制都可以认为是将基带数据与载波信号作一定规律的运算,那么只要在接收端恢复出原始的载波信号,就能够通过逆运算解码出基带数据

输入信号:BPSK 50kbps
采样率:2MHz
载波频率:455kHz
VCO初始频率:485kHz
VCO初始相位:+90度
IQ滤波器带宽:25k
环路滤波器带宽:50kHz
VCO相位增益:25E+3 * (2pi rad/s) / V
相位PID控制器参数(Ts=0.5us):
P=8,I*Ts=0.096
锁定时间:800us(P>99%)

206270
+100  科创币    虎哥   2013-11-09   牛人,求教程
+1  科创币    布布卡   2013-11-09   matlab可以仿真电路? 很复杂的样子
+100  科创币    nhlijiaming   2013-11-09   高质量发帖
来自 无线电
2013-11-9 17:14:44
1楼
看图貌似环路滤波器没有接入?这样把频率2倍于载波的高频分量输入到PID不会干扰的吗

另外如何判断环路相位已锁定/失锁?
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warmonkey(作者)
2楼
nhlijiaming 发表于 2013-11-9 17:14
看图貌似环路滤波器没有接入?这样把频率2倍于载波的高频分量输入到PID不会干扰的吗

另外如何判断环路相 ...


1:是有干扰的,不过问题不大,接入一个通带大于基带带宽的滤波器也可以
2:当相位误差始终是小数值时说明已经锁定

PS:只需要粗略锁定就可以了,一旦接收到一个或者几个正确的符号,就可以把(理想符号-实际符号)得到的结果,作为相位和幅度误差信号,送入VCO/AGC
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2019-9-30 12:18:58
2019-9-30 12:18:58
warmonkey(作者)
3楼

以上内容仅实现了载波同步,对于解调PAM信号(BPSK、QPSK、8PSK、16QAM等)是远远不够的。

  1. 发射机基带会使用成型滤波器,需要相应的使用匹配滤波器,以实现最佳基带传输。简单的低通滤波的冲激响应不满足要求,严重影响灵敏度:

    1. 对于基带波形为方波的(Rectangular),此时可以不滤波,使用积分清除器。在一个码元的时间内累积,此为AWGN信道条件下对符号的最大似然估计;

    2. 对于邻道有干扰的情况,需要使用升余弦(RC)滤波器,以抑制带外干扰并实现最佳基带传输。符号的估计值,应该是滤波器输出在码元中心时刻的瞬间采样值;

    3. 基带发送方使用了根升余弦(RRC)滤波器,接收使用同样的滤波器,实现匹配滤波。其余同b。

  2. 实际信号码速率不是精确的也不是固定的,码元起始时刻不定,需要恢复码元时钟才能实现准确的累积/采样:

    1. 不管是积分清除,还是在码元中心时刻采样滤波器输出,都需要准确恢复码元时钟。需要使用mueller-muller或者gardner算法测定采样时刻误差,闭环反馈到任意速率重采样模块,使得采样时刻正确对齐并能够动态跟踪;

    2. 如果发射机码时钟和载波时钟从同一个参考振荡器产生,可以使用载波频移来辅助估计码速率;

    3. 也可以用专门的同步信号或者导频信号实现码同步、载波同步,例如GSM的FCCH信号(正弦波),或者是伪随机码作为数据包头。

  3. 闭环控制使用的控制器类型以及参数选取:

    1. 二阶PLL使用比例-积分(PI)控制器产生频率控制信号,这对于一般的接收机是够用的;

      此时可以通过环路带宽设定,阻尼系数设定(一般是1/sqrt(2)约为0.707),计算出PI控制器的参数;

    2. 如果需要对高动态目标进行跟踪,需要考虑引入FLL、三阶PLL、FLL+PLL,或者外部速度位置信息输入。


参考阅读:

http://people.ee.duke.edu/~mbrooke/ece4006/spring2003/Lecture/Material/eyes%20and%20NRZ%20and%20ISI.pdf

[修改于 19 天前 - 2019-09-30 12:20:24]

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