基于costas环的QPSK信号解调的研究与实现

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1、第25卷第1期盐城工学院学报(自然科学版)Vol．25No．12012年03月JournalofYanchengInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition)Mar．2012基于costas环的QPSK信号解调的研究与实现刘艳华(盐城工学院信息工程学院，江苏盐城224051)摘要:在MATLAB平台研究costas环法QPSK信号解调的实现，给出了整个同步过程的仿真模型，各部分的具体实现和关键部分的仿真结果。选择接收信号与本地载波的频差为10

2、kHz进行仿真，观察同步过程和解调结果，改变频差，观察同步时间，最后改变仿真参数，得到costas环的锁相范围和锁相精度。仿真结果表明，该模型能够实现QPSK信号的快速正确解调，载波同步时间与本地载波和接收信号之间的频率差有关。关键词:QPSK;解调;costas环;仿真中图分类号:TN914．42文献标识码:A文章编号:1671－5322(2012)01－0053－05随着基于卫星通信的个人通信和移动通信的设输入的QPSK信号为(DI(t)、DQ(t)为两路应用越来越广泛，如何对信号进行正确的解调和相互正交的信号):准确的接收，成为我们面临的一个新课题。s(t)=DI(

3、t)·cos(ωt+)+四相相移键控(QPSK)是在移动通信、卫星DQ(t)·sin(ωt+)(1)通信、数字电视中广泛应用的一种数字调制技VCO输出的载波信号为:［1］术。在数字卫星通信系统中，QPSK调制方式c(t)=sin(ωt)(2)由于其频谱利用率高、抗干扰性强等优点成为应鉴相器的输出信号为:［2］用最为广泛的调制方式之一。11u1(t)=－DI(t)sin+DQ(t)cos(3)载波同步是数字通信系统中必不可少的一个22环节。BPSK、QPSK信号是抑制了载波的信号，抑u(t)=－1D(t)sin(+π)+2I24制载波跟踪环包括同相正交环即cost

4、as环、平方［3］1π环和判决反馈环。DQ(t)cos(+)(4)24本文首先研究了基于costas环的QPSK信号1π的解调原理，然后用四相costas环法实现QPSKu3(t)=－2DI(t)sin(+2)+信号的解调，借助MATLAB/Simulink仿真平台构1πDQ(t)cos(+)(5)建了该解调方法的仿真模型，观察仿真结果并作22出分析。13πu4(t)=－DI(t)sin(+)+241costas环法QPSK解调原理13πDQ(t)cos(+)(6)24costas环法是利用锁相环提取载频，用乘法1π器和简单的低通滤波器代替平方器，性能与平方u5

5、(t)=u1(t)·u2(t)=(cos－44环一样。推广到多进制，对于QPSK信号，平方环π法需要对信号进行4次方运算，比较复杂。从DI(t)DQ(t)sin(2+4))(7)QPSK信号中提取载波的四相costas环结构如图［4－5］1所示。收稿日期:2011－11－22作者简介:刘艳华(1983－)，女，河北唐山人，助教，硕士，主要研究方向为扩频通信与信号处理。·54·盐城工学院学报(自然科学版)第25卷图1四相costas环结构Fig．1Structureoffour－ph

6、asecostasloop1π复出基带信号，VCO的输出即为同步后的载波。u6(t)=u3(t)·u4(t)=(cos－442costas环法QPSK解调的仿真实现5πDI(t)DQ(t)sin(2+))(8)4根据上面介绍的解调原理，在MATLAB/Sim-12πu7(t)=u5(t)·u6(t)=(cos－ulink上搭建QPSK信号解调的仿真模型。采用164四相costas环实现载波同步、解调整体仿真模型2π1sin(2+))=－sin(4)(9)416如图2所示。通过costas环路处理，提取出VCO的输出信图2中，信号源(SIGNALSOURCE)产生一个

7、号与接收的QPSK信号的相位差，来控制VCO的QPSK信号，通过解调子模块(pi/4costasdemodu-输出频率，使VCO的输出与接收的QPSK信号载late)进行解调，得到两路正交的基带信号(I和波达到完全同步，用同步的载波对QPSK信号进行Q)，最后由并－串转换模块(paralleltoserial)，将解调，即可获得基带信号。在图1中，u1(t)，u3(t)两路正交信号合并为一路信号，即为解调出的原即为解调的两路正交信号，经过简单处理即可恢始基带信息。示波器用来观察仿真结果。图2四相costas环仿真实现Fig．2