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1、Institute of Communications EngineeringInstitute of Communications EngineeringInstitute of Communications Engineering6.2.2 闭环反馈载波同步技术(续)二、M次方环M次方环用于MPSK信号，它属于非数据辅助（NDA）载波同步技术。 M次方环基本思路：通过对MPSK信号进行M次方运算，消除数据调制的影响，产生一个频率为输入信号M倍的非调制载波信号，再用锁相环对其进行滤波提纯，输出信号M分频后得到相干载波。二、M次方环示例：QPSK 信号表达式：4次方运算后得 得到一个频率为输入
2、信号4倍的非调制载波信号。通 过PLL锁定这个非调制载波信号，就可以产生相干载 波。 二、M次方环 M次方环用于MPSK信号载波同步的原理框图PD采用正弦型鉴相特性，设 则MPSK PD ( )M VCO ( )M LF u1u2ud参考载波rc二、M次方环 M次方环的等效鉴相特性 M次方环的等效鉴相特性在一个2周期中有M个稳定平衡点，因此它有M重相位模糊度。相位模糊度可以通过发端差分编码来解决 ，也可以通过加报头的方式解决。 0ude2/M4/M-2/M-4/M三、COSTAS环及其改型BPSK/QPSK信号，最常采用的载波同步方式为COSTAS环 COSTAS环、修正COSTAS环和数字C
3、OSTAS环都属于非数据辅助（NDA）载波同步技术 BPSK/QPSK信号：BPSK：QPSK：三、COSTAS环及其改型 COSTAS环、修正COSTAS环和数字COSTAS环的通 用电路结构 I(t) s(t) v(t) ud(t) Q(t) +90o LPF LPF VCO LF 处 理 电 路 设VCO的输出信号为v(t),对应的同相和正交参考载波为：同相正交e是s(t)和 v(t) 之间的相差三种环路的区别主要在处理电路，处理电路的输入为同相和正交支路的基带信号I(t)和Q(t)，输出ud(t)等效为鉴相器的输出。三、COSTAS环及其改型三、COSTAS环及其改型 COSTAS环
4、BPSK： QPSK：二相Costas ud e 四相Costas ud e -2 - 0 2 三、COSTAS环及其改型 修正COSTAS环 BPSK： QPSK：=Sin( e) e sgncos(e) eud e -2 - 0 2 BPSK鉴相特性sin(e) 相位区间 5 6 7 8 1 2 3 4 e cos(e) e ud e -2 - 0 2 QPSK鉴相特性三、COSTAS环及其改型 数字COSTAS环（松尾环） BPSK： QPSK：二相松尾环 ud e 四相松尾环 ud e -2 - 0 2 四、面向判决的载波同步技术 非数据辅助(NDA)方式中非线性处理导致噪声增强，估计
5、性能在高信噪比的条件下有较大的恶化。 面向判决的数据辅助(DDA)载波同步方法的基本思路：通过对接收信号进行数据判决，获得调制数据的估计 值，用估计的数据将已调载波还原成未调载波，再用锁 相环过滤和提纯。特点无需非线性处理，在高信噪比条件下的性能优于非数据辅助 载波同步方法低信噪比的情况下，由于出现大量的错误判决，造成性能恶 化四、面向判决的载波同步技术数字相位调制信号的DDA载波同步电路 M进制的数字相位调制信号：I(t) is(t) v(t) 抽样时钟 Q(t) Ud(t) +90o LPF LPF VCOLF 判决 时延 T 处理 电路 四、面向判决的载波同步技术 数字相位调制信号的DD
6、A载波同步电路（ 续）处理电路的运算规则为 ？：和的差值会是多少？ 数字相位调制信号的DDA载波同步的鉴相特性是以 2/M为周期的，具有M重相位模糊度。 Institute of Communications Engineering 6.2.3 开环前馈载波同步技术一、引言闭环反馈采用ML的连续估计技术 开环前馈则采用ML的点估计技术 开环前馈可以实现载波的快速捕获0)dt( TX r(t) cos(2fc t) ML 0)dt( TY 90o -tan-1(Y/X)r(t)dt T) (0sin(2fc t) VCO 二、非数据辅助MPSK开环载波同步M进制的数字相位调制信号可以表示成 设本
7、地振荡器的输出信号cos(2fct)，经过正交下变频、 匹配滤波和抽样后得到的基带信号I(t)和Q(t)的样本值I(n)和 Q(n)可以表示为：二、非数据辅助MPSK开环载波同步写成复数形式为： (n)为待估计的参数。 为了消除调制相位，对Y(n)进行在非线性处理，即对 Y(n)做M次方运算，得到X(n)为：二、非数据辅助MPSK开环载波同步再通过反余切和除M运算得到的点估计值：在一个观察时间T内分别对X(n)的实部和虚部求平均，以 消除噪声的影响。设T内的样本长度为N=2L+1，通过平均 可得到cosM(n) 和sinM(n) 的估计值A和B为：二、非数据辅助MPSK开环载波同步非数据辅助（
8、NDA）MPSK开环载波同步电路由于起始相位误差的不确定性，估计出相位的具有M 重相位模糊度。 I(n) i(n) As(t) 抽样时钟 相位估计 Q(n) q(n) B +90o MF MF非 线 性 处理 平均 平均 ) arg(1 BA MLo二、非数据辅助MPSK开环载波同步用得到的估计值 输出与匹配滤波器的输出复值Y(n)序列进行复乘运算就可以实现相干解调。 总结 本节课主要讲解了以下内容M次方环 COSTAS环及其改型 面向判决的载波同步技术 非数据辅助MPSK开环载波同步作业与思考题6.4 画出Costas环、修正Costas环和数字Costas环用于QPSK解调的鉴相特性曲线，给出具体的实现电路。6.5 采用V&V算法实现非数据辅助MPSK载波同步，会出现“模糊抖动”现象，产生这一现象的原因是什么？如何解决？Institute of Communications Engineering谢 谢！
