超高速数字解调中qpsk信号的符号同步研究

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1、研究与设计电子测量技术ELECTRONICMEASUREMENTTECHNOLOGY超高速数字解调中QPSK信号的符号同步研究张锦铉2闫毅I姚秀娟I王春梅I(l.'l1国科学院空间科学与应用研究屮心北京100190;2.川国科学院研究生院北京100190)摘要：在超高速宽带数字通信屮，符号同步是一项关键技术，目前通常采用高效算法+高速处理实现，本文即为解决超高速信号解调中的位同步问题而探索一种滤波算法与误差检测算法：妹于Farrow结构的改进插值滤波法£Gardner定吋误差检测算法。仿真构建数字化中频数据传输模型，以QPSK调制信号为例，对比改进的插值滤波器电立方插值滤波器的性能。Si

2、mulink仿真试验表明，在加入时移和频偏的情况下，系统有良好性能。关键词：符号时钟同步;改进的插值滤波iGirdner算法;四相移键控中图分类号：TN919.3文献标识码：ASymboltimingrecoveryinsuperhighspeeddemodulationforQPSKsignalsZhangJinyu1'2YanYi1YaoXiiyuan1WangChunmei1(1.CenterforSpaceScienceandAppliedResearchChineseAcademyofSciences,Beijing100190;2.GraduateUniversityofth

3、eChineseAcademyofSciences,Beijing100190)Abstract:lnsuperhighspeeddigitalcommunication,symboltimingrecoveryisakeytechnique・It7Kusuallyrealizedwiththeadoptionofefficientalgorithmandhighspeedprocessing・AnimproveilinterpolatorbasedonFarrowstructureandGardnerTimingerrordetectionisusedtosolvetheproblem

4、inthispape「・InMFtransmissionmodel,theperformanceoftheimprovedinterpolatorandcubicinterpolatoriscompared.Withfrequencyoffsetandtimeerrorsimulationresultsprovethatthemethodiseffective・Keywords:symboltimingrecoveryimprovedinterpolator;gardnermethod:QPSK固定采样时钟/;匹配二滤波器:0引言在数字通信系统中，符号时钟同步是一个重要技术，通常采用3种

5、基本方式实现⑴：模拟方式、混合方式和数字方式。传统的数字化接收机通过提取接收信号屮的时钟信息来调整接收机A/D采样时钟，这种方法称作同步时钟恢复。而全数字接收机中，通常采用一个独立于发送端朋时钟对接收信号进行直接采样，然后通过插值运算得到信号在最佳判决取样时刻的近似值，这种方法称作异步时钟恢复。相对于传统的同步吋钟恢复，异步吋钟恢复具有脈踪和同步时间短、调整范围大、硬件实现简单、成本代价低等优越性，相比更加适用于超高速宽带数字通信解调技术屮。木文是基于软件无线电体系架构，为实现全数字接收而提出一种高效符号同步设计方法，其思想是通过提取时钟误差反馈控制内插达到同步。时钟误差提取采用独立于载

6、波相位的Gardner算法，插值算法采用改进的基多劝式滤波器，此方法可在极大极小意义上对插值滤波器的離度响应和相位响应进行最优化。通过仿真试验对比，改辺的插值滤波器比立方插值滤波器的同步结果更为准确。1插值法的符号时钟同步原理图1给出基于内插滤波的时钟同步结构。图1基于内插滤波的时钟同步结构虚线部分是一个反馈型的符号时钟同步模块。A/D转换器以独立时钟T.对接收到的模拟信号进行釆样。II勺钟同步模块由定时误差检测、环路滤波和数控振荡器三部分组成。数控振荡器根据定时误差检测出的时钟相位误差啖得内插滤波器的控制量〃八“。经过时钟同步后产生插值信号yfkTJ，设调制信号的符号周期为T,有TrT

7、/k(k是一小整数)。最后经过抽取得z(nT)，信号频率变为符号频率，实现了和发射端平均符号频率匹配。设插值器的冲击响应为儿仃丿，则插值滤波器的计算式⑵表示为：y(kTt)=y[(mk+“丿Tt]=・i)TJh.l仃+“丿TJ(1)式中：m为基本指针,“为分数间隔，图2的插值过程表示了它们与7；和门之间的调整关系。可以看出，基于内插滤波的时钟同步就是要采样、插值、抽样后，得到信号在最佳判决取样时刻的近似值。输入采样时间]於中严厂叽叫