邮局订阅号
:
82-946 360
元
/
年
技
术
创
新
电 子 设 计
《
PLC
技术应用
200
例
》
您 的 论 文 得 到 两 院 院 士 关 注
直扩
QPSK
系统中
Costas
环原理及其实现
Principle and Im plem entation of Costas Loop in Direct- Sequence Spread- Spectrum & QPSK-
m odulating Com m unication System
(
北京航空航天大学
)
常 青 毕存磊 张其善
CHANG QING BI CUNLEI ZHANG QISHAN
摘要
:
介绍 了 某 直 接 序 列 扩 频
、
QPSK
调 制 系 统 接 收 通 道 中 四 相
Costas
载 波 跟 踪 环 的 原 理 及 其 基 于
DSP+FPGA
的 实 现
。
着 重
论述了 跟 踪环的 鉴 相特性 和 环路滤 波 器 的设 计 和 参数计 算
。
关键词
:
直序扩频
;QPSK
解调
;
四相
Costas
环
;
载波跟踪
中图分类号
:TN92
文献标识码
:B
Abstract:
In this paper, the principle of four- phase Costas Loop in a direct- sequence spread- spectrum (DS/SS)& QPSK- modulated
communication system and its implementation based on DSP+FPGA are presented. Especially, the discriminator' s characteristic and
the loop- filter' s design are dissertated in detail.
Keywords:DS/SS,QPSK demodulation,four- phase Costas Loop,Carrier tracking
文章编号
:1008- 0570(2006)12-
2
- 0241- 02
引言
由于扩频通信系统大多数采用数字调制技术
,
它
应属于载波抑制系统
。
对抑制载波信号进行跟踪需要
采用一些特殊的锁相环路
,
如平方环
、
同相
-
正交环
(Costas
环
)
、
判决反馈环
、
通用载波恢复环等
。
从相位参
量估值观点来看
,
它们都非常近似最佳结构的形式
。
J.
P.Costas
在
1956
年的一篇关于同步通信的论文中首
先提出采用同相
-
正交环来恢复抑制载波信号
[1]
。
后
来有不少学者对这种
I- Q
结构进行了改进
,
比如日本
NTT
专家松尾先生首先提出一种对
QPSK
载波信号进
行基带数字处理
,
人们常称为
“
松尾环
”。
系统中
,
发射端采用直序扩频和 调制
,
扩频码长为
127
;
接收端采用匹配滤波器和超前
-
滞后
延迟锁定环进行码捕获和跟踪
,
采用四相
Costas
环进
行载波跟踪
。
本文介绍了四相
Costas
环的跟踪原理及
其基于
DSP
和
FPGA
的实现
,
着重介绍了环路滤波器
的设计
,
给出了实际测试的结果
。
1
四相
Costas
载波跟踪环的原理
系统采用的四相
Costas
载波跟踪环的原理框图
如图
1
。
图中
,I
in
为接收到的零中频
QPSK
调制信号
,
残余
载波频率为
w+w
d
;
Q
in
为与
I
in
正交信号
,
在相位上滞后
π/2
。
不妨设
:
(1)
(2)
式中
,
w
d
为经复乘法器后的残余频差
,
θ
为信号初
始相位
,
T
c
为一个码片宽度
,
为本地伪码信号与接
收伪码信号的相位差
, 。
图
1
四相
Costas
环原理框图
复乘法器的算法如下
:
(3)
(4)
(5)
(6)
将式
(1)(2)
分别代入式
(3)(4)(5)(6)
,
则经复乘法器后
的输出为
:
(7)
(8)
(9)
(10)
常青
:
副教授
基金资助
:
国家自然科学基金
(60027001)
;
中国航空工业第一集团公司航空基金
(04F51068)
241
- -