QAM调制载波恢复方法研究
图１ ４发送和接收的比特流
一户 〕 力
较
复子程序一、 Ｄ载波恢复子程 Ｄ 序二、 过零点时钟恢复子程序、 早 晚点时钟恢复子程序、 自适应均 衡子程序、 判断极性子程序。 ３Ｚ Ｐ Ｋ调制部分仿真波形 ．ＱＳ 调制部分先将输人比特流进 行串并变换 ， 期间调用了脉冲成 形子程序函数实现了矩形脉冲成 形的功能 接着将矩形脉冲进行 波形整形 ， 变为适合信道传输的 波形 ， 这是通过基带成形子程序 ｝ 函数实现的。 最后将两路信号进 ＿ ｛ 行正交调制。 ３３ Ｓ ． Ｐ Ｋ解调部分仿真波形 Ｑ 在解调部分， 先进行载波恢 复， 再相干解调。 解调后的信号送 人低通滤波保留低频成分 之后 进行时钟恢复， 均衡和判决。 在载 波恢复中， 我们将四倍载波恢复 算法和 Ｄ ｃ ｉ ｄ ｅｔ ｅｉｏ ｉ ｃ ｄ载波恢 ｓ ｎ ｅ ｒ 复的两中具体算法进行了仿真实 现。 在时钟恢复中， 本文仿真实现 了过零点时钟恢复算法和早晚点 时钟恢复算法。
万方数据
图１ 采用 Ｄ ２ Ｄ载彼恢复算法恢复出的载彼（ 假定要跟踪的载波相位为ａ ４ １１
＼ ４￥ ８ ｛０八２ 、｛８ 御｛９１０ ｛ｈ４ 八私刀 叮２ ： ． ６５ ： ０ ０ １０ ０ 贴 ２ ｝０ ０ ｔ０ １ Ｒ ６ ０ １ ｍ ＾ ０ ｝ １ “鸳８ ｛丫 ２ 八 ２ 一八 １０ ｛丫丫｛． 一｛４ ｛丫０ 八１ １ ０ ０ ８ ：４０｝ ． 汤 １ ０ ５ ０ １ ８ ６ 伸 嘴１０ ０ ０ ２ １６ ０ ０ ０ －
的是正交 调制 ， 如 果也 采用平方环载
波恢 复 算 法 两 个 正
图１几种不同的 １ＱＡＭ 星座 ６
２Ｌ电平变换 －
低 波 通滤 器｝城兰 、
串并变换
相移 ９ ０ 信 道
２Ｌ电平变换 －
判决 卜１门限
低涟器 ，波 畔
低 波 －－ 通沈 器ｋ － （ ｘ
１．
串并变 换
定时恢复
载波恢复
２ 载波恢复的实现算法
图１ １Ｑ 信号的星座图 ０ ／
这种算法是由Ｈ ｆ ａ ａ ｏ ｄｗ 提 ｉ
出的。 这里的判决是将收到的符 号判为星座图 上距 离它最近 的 点。 载波的恢复就是依照收到的 符号与星座图上距离它最近的点 的相位差来同步的。 根据这 种 算 法 ， 们 将 我 １Ｑ Ｍ 星座点分为两组， ６Ａ 分别 为Ｉ 类和 Ｉ 如图５ 类。 所示。 Ｉ 个星座点， 类包含８ 它们的 相位是 ａ＝二 ２ （ ＋１ ２ｎ ／ Ｘ ｎ ／） ＝
广行 与电视技术 ・ ０ 年芳 ２ ２肥 翔
图 ３四次方环级彼恢复方法
万方数据
Ｑ Ｍ 调制解调系统中载波恢复算法的研究 Ａ
相位变为４ 将这个信号送人锁 倍 相环进行锁相 ， 通过多次循环使
得输出相位与载波相位相同。 ２ ２ ｃ ｉｎ ｒｃ ｄ载波恢复 ． ｅｉｏ ｄ ｅｔ Ｄ ｓ ｉ ｅ
算法
在这种算法中， 我们假定已 知定时或是定时估计。 同样， 数据 序列或是数据序列的估计也是已 知的。 而且， 频率偏移也已经被纠 正了 以上这些可以辅助载波相
判决 Ｌ１ － 门限 图 ２ ＱＡＭ 调制解调系统的框架
低 波器阮 〔 通涟 咬
￣ 一｝ｉ －＃， ｘ －一一 － －Ｘ ｆＥ －ｑ ｌ， Ｅ＃ ｝１ －（ －｝ －３ ｝ ｆ ｅ ｃ ） Ｅ
压控振荡器
（ ｃ） ｆ
锁相环
在 ＢＳ Ｐ Ｋ等系统中， 采用了
ｂ ｏ（ ＋Ｑ 二ｐｌ ） Ｉ ｃ ｏ（ 一Ｑ） ＝ｐ ｌ １
ｄ （ＸＯＲ ） Ｒｃ ｂ Ｏ ＝ ａ Ｘ
１ 类包含其余８ 个星座点， 它 们的相位是 ６、二 ２ （士１５ ， ／ Ｘ ／） ｎ
ｎ ．．． ＝０ １ ２ ３
这里 ， ｌ ｘ 在 ｘ为正值时 ｐ （） ｏ 为Ｉｐｌ ） ， （ 在ｘ为负值时为 。 ｘ ｏ 。 ｄ值用于控制 Ｖ Ｏ，若 ｄ ， Ｃ ＝１
圈 ５ ＱＡＭ 星座图分为 Ｉ １ ６ 类和 １ 两组 类
首先我们假定已知数据序列 Ｃ 和定时 Ｔ， 。 ， 这样根据最大似然 估 计 ， 似 然 函数 最 大 化 得 到 将
Ｒ（ ０ ＝ Ｎ， ）
Ｒ ｅ、」乙Ｃ （口 （ ｅｘ 一 ） ， １ 仁ｐ “ ；ｎ ｐ） ）
这里，（ 表示匹配滤波器 ） ｐｎ 的复 输 出 。 最 大 点 ， 到 在 得
Ｅ Ｕｅ ） ［ （ 习 ｎ （） ５ 这里 Ｅ 」 表示在每个符号取 ［ 样点的统计平均 。 假定在理想的 条件下
座点的 ｝Ｉ １ Ｉ二３Ｑ１ 或是 ！ ＝３１。 Ｑ｝ ＩＩ
Ｈｒａ 的 ｏｉ ｗａ ｄ
０５ ． ０ －． ０５ ＿１
尸
实现电路通过比较 １ ０ ０ ０ １ ５ ０ １ １ ５ １ １ １ ０ ２ 输 人 的 １Ｑ 信 号 ， １ ／Ｑ信号和经正交调制后的信号 ｐ ｎ ＝Ａ￡ ｘ （ ＋ｖｎ ｅ ｐ ｊ） （ ） （） ｅ 值 来进 行判断 。 若 图 ａ （） ６ 满 足 ｝ Ｉｍ ＜ Ｉ １ ／ 频谱 注 －２ 这里，（ 是噪声的取样值 ， ＱＩ Ｘ１｛这里 ） ｖｎ ＜ｎ １ ， 召 ｍ 和 ｎ通常 为２ ． Ａ是信号幅度。 （） ６代人 ｏ 将（ 和（） ３
现算法进行了讨论， 软件仿真实现 了４ Ａ （ Ｐ Ｋ） Ｑ Ｍ Ｓ 的整个调制解调系统， Ｑ 并重点就载波恢复 的几种算法进行了仿真比较， 出了相关结论。 得
【 关健词】时钟恢复
１ Ｍ Ａ 调制解调的 Ｑ
基本原理及系统框 图
Ｑ Ｍ是一种振幅和相位相 Ａ
结合的多进制数字调制方式。它 具有较高的频带利用率和较好的 功率利用率 ，因而在通信领域获 得了迅速发展 。所谓幅度和相位 联合调制 ，是指调制载波的振幅 和相位都随两个独立的基带信号 而变化。其信号星座图的结构形 状可以有多种 ，如图 １ 所示。星 座图的结构不同，对应的误码性 能也不同，主要取决于信号空间 中各信号点之间的最小距离。 Ｑ Ｍ 调制解调系统的框架 Ａ 如图２ 所示。
（） ２
差。 将公式（） ２中的求和号移到外
面， 得到：
艺ｌ［ｐ一ｂ． 〕 。 ｍ （ｉｃ （ 一 ｅ ｘ ）ｐ ｎ ）
定义 ： 幽６ ｉ ｎ － 载波恢复 Ｕｅｉ ｄｅ ｅｓ ｉ ｏ ｒ 算法２ 实现
信号
（ Ａ） ２
ｕ ｍ ｐ一 ０ ． （） （） ， ［ ｊ ｃｐｎ１ ３ 一Ｉ ｅ （ ） ｘ ＊
仁 『 卜 卜 卜 卜 ｌ ｅｓ卜 卜 」
｝ 。 劝
几 ， 一
Ｑ 号 信
它是相位错误检测器的输出 序列 。 这个错误取样可被用于反
馈环 。
卜 』 卜
一种很有效的反馈算法是 ： ０ ｎ １ （ ４ ）一０ ｎ （ ）＋ｋ ｅｎ （ ） ａ （ ） ４ ｕ 它代表简单的， 一阶锁相环 对于频偏已经纠正的系统 ， 一 阶
０， ， ， １２３
一 ４ｌ２６ ： ０Ａ００ ． １１ ） 丫Ｔ４８ ０ ！ ６０００ １ 典 ０ｔ ２ １ ０ ＊ ２ Ｏ１ ０ ８ ０ ｎ ｇ ａ
图１ ］采用四倍载波恢复算法恢复出的载波（ 假定要跟踪的载波相位为 二 ４ ／）
ａ ｏ（ Ｘ ｐ ｌＱ） ） ＯＲ ｏ（ ＝ｐ ｌＩ
锁相环就已经可以进行很好的锁
相 了。 这个环路将测得的相 位误
田 ７脉 冲成形后的 Ｉ 信兮 ／Ｑ
万方数据
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｑ Ｍ调制解调系统中载波恢复算法的研究 Ａ
差 累加 ， 环路增 益设为 Ｋ 。 ａ定义
工 类星座点的 ｌ
｝ 川＝１ ． ＱＩ ａ类星
１５ ． １
一
相位检侧器的特征值 Ｕ （） ｅ 为相 ｎ 位错误检测器的平均输出。 ＝ Ｕ，
在 Ｑ Ｍ 相干解调系统中， Ａ 需要精确地恢复出载波。 所以人
们对于载波恢复的算法给予了足 够重视 ， 提出了许多不同方法。 以 下就本文中程序仿真的几个算法 进行讨论。 ２ １ 次方 环 （ ｉ ｓ ）裁 波 ． Ｎ Ｔｍｅ 一ｎ
恢 复算法
带 涌砖姑器
（ｆ ４ ｃ）
｝ａ ９０
，
一 １ ．０
！ｉ （ｒ ｝Ｉ 册Ｉ ｛ｉ ｝ ｝ ！ １ ｝ ｌ ｉ ｌ
１５ ２
们 户 户 Ｕ Ｏ
４ 书 币
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（） ５得到 Ｕ 一Ｅ Ｉ ｅｐ 一＆ｃ 。 ［ ｘ（ ｊ ｝ ｍ（ ） ＊ ｛ ｅｐ ） （ ｝〕 ） ） ＡＣ ｘ （ｏ ｎ ｎ ｊ ＋ｖ ａ 一ＡＥ｝｝ ＇ ｅｐｊ 。 ６） ， ｃ ｝Ｉ ｘ （ ６一 ）］ ｍ［ （ 这里，ｅ －ｂ ， ， ｏ ＝ｅ 注意 Ｅ ’ Ｉ ｌ ｅ 相应与信号星座 ． 图的平均功率， 是相位检测器的 增益系数。 相位检测器的特征值 是以２ 为周期的， 二 通常的相位模
，二 ｔ ＿
。 名 １ ｉｆ 淄 ． ｉ 执乐班玻 ＿
图１ ３自适应均衡性能
价１ ｏ ． ｚ ｓ ｅ １ ｋ １ ． ｗ ． ，
一
（ １载波恢复仿真波形 （） 适应均衡仿真波形 ２自
说明： 由于采用 了自适应均 衡， 所以输出前几个值是随机的
： ＿ 一
１５ ３ ０，由 于传输 中 的频 率变 化使得接
＼｛｛啊丫丫 ／｛八 ｛洪 丫丫 ） ／
则 ｖｃ 输 出的相 位 应 滞 后 ； ０ 若
ｄ ， Ｖ ０输 出的相位应提 一０ 则 Ｃ 前。 举例来说 ， 一个星座点相位 为
田仔， 科 创 牌 汇 技， 名
电视制抽设备专业制造商
电￥，－ ）ｌ５ＤＢ Ｂ （ ６４ Ｏ／ Ｅ ｘｌ ｄ ｐ创． ｝ ｉｂ ｝． ， ３如 ． ． 附 翔 ，倒 ＞‘ ￣ 口 中； 口ｉ 训 ，
ｄ ／ ０＝ 公 式 （１） 到 Ｒ ｄ ０。 得
几 １
先进行四次方， 再通过频率为４ Ｉ ｃ 的滤波 ， 这时信号频率变为４ ， 倍
ＩＬｐ一） ｐ ） 。 ｍ （」Ｅ ， 一 ｅ ０ Ｃ （」 ｘ ＊ｎ
高阶qam调制信号的载波恢复技术研究
高阶qam调制信号的载波恢复技术研究高阶QAM调制信号的载波恢复技术研究引言：高阶QAM调制信号是一种常用的数字调制技术，它通过在正交信号上调制不同的幅度和相位来传输信息。
然而，高阶QAM调制信号的解调过程中，由于噪声、多径效应等因素的影响，载波会发生漂移，从而导致解调错误，降低系统性能。
因此，研究高阶QAM调制信号的载波恢复技术对于提高系统的可靠性和性能至关重要。
一、背景介绍高阶QAM调制信号是一种基于正交信号的调制技术，常用的高阶QAM调制有16QAM、64QAM、256QAM等。
在传输过程中，信号会受到多种干扰，其中之一就是载波漂移。
载波漂移会导致解调过程中信号的相位和幅度发生变化，从而引起解调错误。
因此，研究高阶QAM调制信号的载波恢复技术具有重要的理论和应用价值。
二、载波恢复的原理和方法在高阶QAM调制信号的解调过程中，载波恢复技术的目标是准确地恢复信号的相位和幅度。
为了实现这个目标，目前主要采用的方法有两种，一种是基于相位锁定环路（PLL）的方法，另一种是基于盲解调的方法。
1.基于PLL的方法基于PLL的方法是一种常用的载波恢复技术，它通过不断调整本地振荡器的相位和频率，使其与接收到的信号保持同步。
其中，最常用的PLL结构是Costas环路，它通过一个二阶环路来恢复信号的相位和幅度。
在Costas环路中，通过比较解调信号的实部和虚部，可以得到相位误差信号，然后通过一个积分环节和一个低通滤波器来调整本地振荡器的相位和频率，最终实现载波的恢复。
2.基于盲解调的方法基于盲解调的方法是一种无需已知信号的先验知识，通过统计方法来估计载波的相位和幅度。
其中，最常用的方法是基于最大似然估计的盲解调方法。
在这种方法中，通过最大化接收信号的似然函数，利用迭代算法来估计载波的相位和幅度。
这种方法不需要已知信号的先验知识，适用于复杂的信道环境和高阶QAM调制信号。
三、研究进展和挑战高阶QAM调制信号的载波恢复技术已经取得了一定的研究进展。
光学通信网络中的QAM调制研究
光学通信网络中的QAM调制研究引言随着信息技术的高速发展，通信技术也在快速发展。
光通信作为一种新兴、高速度、高带宽的通信方式，已经成为21世纪的重要发展方向。
其中QAM调制技术被广泛应用于光通信网络中，具有调制频谱效率高、信噪比高、抗干扰能力强等优点。
本文将详细介绍光通信网络中的QAM调制技术。
一、QAM调制技术QAM即正交振幅调制，它是一种将数字信号转换为模拟信号的数字调制技术。
相比较于其它数字调制技术，QAM调制技术的调制频谱效率高，信噪比高，抗干扰能力强等优点使其广泛应用于光通信网络中。
QAM调制技术将数字信号分为两个部分，一部分称为振幅部分，另一部分称为相位部分。
在QAM调制中，我们通过将两个正交的调制信号分别调制到载波上来进行数字信号调制。
二、QAM特点（一）调制频谱效率高QAM调制技术可以将多个符号映射到一组正弦信号中，因此可以使单个带宽载波传输更多信息，从而提高调制频谱效率。
（二）信噪比高由于QAM调制技术在进行调制之前将数字信号分为振幅和相位两个部分，所以可以将信号通过合理的调制算法使其更容易被接收器所接收，从而获得更高的信噪比。
（三）抗干扰能力强QAM调制技术可以将数字信号映射到正弦波的多个相位上，使其更易于区分，可以有效地避免来自其它干扰信号的干扰。
三、QAM调制的应用（一）宽带光通信QAM调制技术应用于宽带光通信中可以提高传输速率，提高调制频谱效率和信噪比等。
（二）卫星通信QAM调制技术应用于卫星通信中可以提高数据传输的可靠性和速率，同时抵抗各种天气和干扰等因素。
（三）数字电视广播QAM调制技术应用于数字电视广播中可以便于信号分离和恢复，因为它结合了两种基本的数字调制技术，即调幅和调相。
（四）工业自动化QAM调制技术应用于工业自动化中可以提高数据传输速率和可靠性，同时可以降低能量消耗和降低信号处理的复杂度。
结论QAM调制技术作为数字调制技术的一种，具有调制频谱效率高、信噪比高、抗干扰能力强等优点。
宽带QAM波形解调的关键技术研究
ｔ ｅｂ ｏ ｄ ａ ｄＱＡＭ ｖ ｆｒ ｂ ｃ ｕ ｅｏ ｈ ｎ ｌｅ ｃ ｆｔ ｅｃ ａ ｎ １ ａ ｅ ｎ ｔ ｅｉｔｏ ｕ ｔ ｎ ｏ ｈ ｒｎ ｉｌ ｆＱＡＭ ｈ ｒａ ｂ ｎ ｗａ ｅｏｍ ｅ ａ ｓ ｆｔｅ ｉｆ ｎ ｅｏ ｈ ｈ ｎ ｅ．Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｆｔ ｅｐ ｉｃｐ ｅｏ ｕ ｏ
（ 海军工程大学电子工程 学院” 武汉
胡
华
５２ ２ ） ７ ０ １
５２２） ７０ １
４０ ３ ） 中国人 民解放军 ９ ８ ３ 队 三亚 ３０３（ ２２ 部
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（ 国人 民解 放 军 ９ ９２部 队 。 三 亚 中 １８
摘
要 ＱＡＭ 调制是一种频谱效 率很 高的数字调制方式 ， 在诸如数字微波通信 及卫星通信等 领域被广泛应用 。但 由
ｉｖ ｌ ｅ ｅ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｓ ｃ ｓ ｔ ｎ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａ ｉ ｎ， ａ ｒｅ ｅ ｏ ｅ ｙ ａ ｄ ｅ ｕ ｌ ａ ｉ ｎ ａ ｅ ｄ ｔ ｉ ｄ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｅ ｎ ｏｖ ｄ ｋ ｙ ｔｃ ｎｑ ｅ ｕ ｈ ａ ｉ ｇ ｙ ｃ ｒ ｎｚｔ ｍｉ ｏ ｃ ｒ ｉ ｒ ｒ ｃ ｖ ｒ ｎ ｑ ａ ｉ ｔ ｒ ｅａ ｌ ｎ ｌ ｚ ｄ ａ ｄ ｒ — ｚ ｏ ｅ ｓ ａｃ ｅ ． ｅ ｒ ｈ ｄ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ａ ｒ ｔｒ ｓ ｒｃ ｅＱｕ ｄ ａｕ ｅＡｍｐｉ ｄ ｄ ｌｔ ｎ（ ｌ ｕ ｅ Ｍｏ ｕａｉ ｔ ｏ ＱＡＭ）ｉ ｉｉａ ｍｏ ｕａ ｉｎ ｔｃ ｎｑ ｅｗｈｃ ａ ｉｈ ｓ ｅｔｕ ｓａ ｄｇｔｌ ｄ ｌｔ ｅ ｈ ｉｕ ｉｈ ｈ ｓｈｇ ｐ ｃｒ ｍ ｏ
ＴＮ９１ ７ １．２
。
中图分类号
一种全数字QAM接收机符号定时和载波相位恢复方案
一种全数字QAM接收机符号定时和载波相位恢复方案郑大春;项海格
【期刊名称】《通信学报》
【年(卷),期】1998(19)7
【摘要】本文提出的全数字QAM接收机同步系统的实现方案,将最大平均功率定时同步算法与最大似然载波相位恢复方法相结合,实现了符号定时的同步和载波相位的恢复,整个算法构成一个数字信号处理过程,将符号定时、载波相位和符号解调最佳问题的三维搜索分解为符号定时和载波相位最佳估计的一维搜索,在实现同步的同时也得到符号的最佳解调.算法在定时和相位估计过程中分别采用局部并行前向结构,运算速度快,不需要专门设计同步头就能用于TDAM突发模式.
【总页数】1页(P0)
【作者】郑大春;项海格
【作者单位】北京大学电子学系,北京,100871;北京大学电子学系,北京,100871【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.一种全数字接收机的定时同步r与载波大频偏估计方法设计与实现 [J], 邱文静
2.一种用于QAM接收机的符号定时盲恢复方法 [J], 杨彦伟;史东滨;万毅
3.QAM全数字接收机载波相位恢复环路 [J], 邓洋;赵民建;王匡;仇佩亮
4.正交复用QAM系统的定时和载波相位跟踪新算法 [J], 周毅;朱雪龙
5.全数字接收机中一种载波相位恢复的新方法 [J], 樊平毅;冯重熙
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数字微波通信中的高阶QAM载波同步算法介绍及仿真-精选资料
数字微波通信中的高阶QAM载波同步算法介绍及仿真1QAM调制简介单载波情况下，数字微波通信设备传输容量主要取决于射频带宽与调制方式，目前大容量的数字微波通信设备采用的调制方式主要是128/256/512QAM。
QAM调制实现框图如图1所示。
2QAM解调简介解调器要实现正确解调要完成的工作包括AGC符号同步，自适应均衡，载波同步。
解调实现框图如图2所示AGC自动增益控制，使接收电平保持与参考电平一致。
符号同步：使抽样判决点处的值没有码间干扰。
自适应均衡：校正波形失真。
载波同步：使收发载波同频同相。
其中，最简单的解调原理其实就是同步载波与信号相乘再滤掉倍频项。
简要推导如下：在理想条件下，进入接收机的s( t )=I X cos(3 t )+QX sin接收机解调的时候，用cos ( 31+ △ ^ )x s (t) X 2=I X [cos (2 31+ △ © ) +cos (0+A © ) ]+QX [sin (2 3 t+ △ © ) +sin (0+A © )]滤掉二倍频项得：I X cos (△ © ) +QXsin (△ © )； (1-1 )同理用sin(3 t) X s (t )X2而后滤掉二倍频项得QX cos (△ © ) -1 X sin (△ © )； (1-2 )当^ © =0时式(1-1 )等于I ，式(1-2)等于Q 此时能完 全分离 IQ 相互间的影响。
成功实现解调。
3 载波同步问题的产生在数字传输系统中， 由于收发端的本振时钟不精确相等或者信道特性的快速变化使得信号偏离中心频谱， 都会导致下变频后到影响，引起信号的相位抖动。
为了消除因此产生的载波频偏 △ f 和相偏△ 9，在数字传输系统接收端的 QAM 解调器中需要通过载波恢复( Carrier recovery )环路来计算出信号 相偏，并将载波频偏与相偏的值反馈回混频器来消除载波频偏与 相偏。
QAM盲载波恢复算法---DD算法(频率捕获范围代码)
%%DD算法---频率捕获范围%仿真参数N = 500000;M = 256;SNR = 30;samplingFreq = 5000000;carrFreqOffset = -300000:20000:300000; carrPhsOffset = 0;h1 = modem.qammod('M',2^8, 'SymbolOrder', 'Gray');h2 = modem.qamdemod('M', 2^8, 'SymbolOrder', 'Gray');%鉴相器参量DifferOfPha = zeros(1,N);DD_bitsOutput = zeros(1,N);DD_DifferOfPha = zeros(1,N);Z = zeros(1,N);Y = zeros(1,256);%锁定检测器参量lamuda = 0.7;beita = 0.6;Ncounter = 0;Track_sign = 0;MeanOfY = 0;Lock_N = zeros(1,length(carrFreqOffset));%环路滤波器及NCO参量fs = samplingFreq;fn = 50000;yita = 0.5;wn = 2*pi*fn/fs;Kp = 2*yita*wn;Ki = wn^2;PraZ = 0;PhasControl = 0;PhaseOfNCO = 0;%环路捕获频率PreAcqFreq = 0;RealAcqFreq = zeros(1,length(carrFreqOffset));%通信过程仿真for fre = 1:1:length(carrFreqOffset)bitSrc = randi([0 M-1],1,N);bitsTransmit = modulate(h1,bitSrc);phaseStep = carrFreqOffset(fre) / samplingFreq;phaseVar = phaseStep * (0:1:length(bitsTransmit)-1);aftFreOffset = bitsTransmit .* exp(1j*(2*pi*phaseVar+carrPhsOffset)); bitsnoise = awgn(aftFreOffset,SNR,'measured');for m=1:N%%PDDifferOfPha(m) = bitsnoise(m)*exp(-1j*PhaseOfNCO);DD_bitsOutput(m) = demodulate(h2,DifferOfPha(m));DD_DifferOfPha(m) = modulate(h1,DD_bitsOutput(m));Ncounter=Ncounter+1;if(abs(DD_DifferOfPha(m)-DifferOfPha(m))<lamuda)Y(Ncounter)=1;elseY(Ncounter)=0;endif(Ncounter==256)MeanOfY = mean(Y);Ncounter = 0;endif(Track_sign==0)Z(m) = imag(DifferOfPha(m)/DD_DifferOfPha(m));if(MeanOfY>yita)Track_sign = 1;Lock_N(fre) = m;endelseZ(m) = imag(DifferOfPha(m)/DD_DifferOfPha(m)); end%%Loop FilterPhaz = Kp*Z(m) + PhasControl;PhasControl = Ki*Z(m) + PhasControl;%%NCOPhaseOfNCO = PhaseOfNCO + Phaz;%%acqucisition frequencyAcqfreq = 0.01*PhasControl + 0.99*PreAcqFreq; PreAcqFreq = Acqfreq;RealAcqFreq(fre) = PreAcqFreq/2/pi*5000000;endend%figurefigure(1);i1 = 1:1:length(carrFreqOffset);plot((i1-16)*20000,RealAcqFreq,'k-*','linewidth',2); xlabel('实际频率偏移/Hz');ylabel('环路捕获频率/Hz');grid on;if 0figure(2);i2 = 1:1:length(carrFreqOffset);plot((i1-16)*20000,Lock_N,'k-*','linewidth',2);xlabel('实际频率偏移/Hz');ylabel('环路工作时间/T');end。
基于数字锁相环的QAM载波恢复
ＱＡＭ ｒｉｒＲｅ ｏ ｅｙ Ｂａ ｅ ｎ Ｄｉｉ ｌ Ｌ Ｃａ ｒ ｃ ｖ ｒ ｓ ｄ ｏ ｇｔ ｅ ａ ＰＬ
定 。锁 相环 的 内部结 构 如 图 １所示
Ｃ有 线 电视 传 输 时采 用 Ｑ Ｍ 调 制 方 式 。其 目的 Ａ
就 是为 了存 有 限 的 带 宽 里 传 输 更 多 的信 息 ．倜 导 Ｑ Ｍ接 收机在对 数 据 信 息 正 确解 调 之前 必 须 对 接 Ａ 收 信号进行定 时 同步 ， 波 同步 和均 衡 。载 波 同步 载 分 为两类 ： 是有前 导序 列 的快 速 同步 ； 类是全 一类 一 调 制信号 （ 前 导序 列 ） 快 速 同步 。前 者 的前 导 无 的
ｄ ｉｌ Ｌ ｏｒ ｏｅ ｔ ａｉ． Ａ Ｌ Ｂｓ ｕ ｔｎｈｓｂｅ ａｉ ｕ ｉ ｏ ｔ ｔ ｖｒｙｔ ｉｔ Ｌｔ ｅ ｖｒ ｈ ｃｒｅ Ｍ Ｔ Ａ ｉ ｌｉ ａ ｅｎｃｒｅ ｏｔｎ ｒ ｒ ｏ ｅｆ ｈ ｇａ Ｐ ｃ ｅ ｒｒ ｍ ａｏ ｒｄ ａ ｉ ｅ
Ａ ｓ ａｔＱ Ｍ ｓｓ ｍ ｉ ａｈｇ ｆｃｅｔ ｓ ｆ ｐｃｒｍ，ｕ ｕｔ ｓｎ ｉｖ ｏｔｅｔｎ ｎ ｂ ｔ ｃ： Ａ ｙｔ ｉ ｅ ｉ ｅｏ ｅｔ ｂ ｔｔｉ ｑ ｉ ｅ ｓｉ ｔ ｈ ｉ ｇａｄ ｒ ｅ ｓ ｈ ｉ ｎｕ ｓ ｕ ｉｓ ｅ ｔｅ ｉ
ｃ ｒｉｒ ｐ ａ ｅ ｄ ｖ ａｉｎ。Ｓ ａ ｉｒ ｒ ｃ ｖ ｒ ｓ ｎ ｅ ｅ ａ ｒｅ ｈ ｓ ｅ ｉｔｏ ｏ ｃ ｒ ｅ ｅ ｏ ｅ ｙ ｉ ｅ ｄ ｄ．Ｉ ｉ ｐ ｒ Ｗ ｅ ｕ ｅ ｐ ｅ ｍｂ ｅ ｓ ｑ ｅ ｃ ｎ ｎ ｔ ｓ ｐａ ｅ ， ｓ Ｐ ｒ ａ ｌ ｅ ｕ ｎ ｅ ａ ｄ ｈ
基于扫频算法的QAM载波恢复技术研究
信息终端与显示 ｌ
文章 编 号 ： ０ ２ ８ ９ （ ０ ） ５ ０ ５ — ５ １０ — ６ ２２ １ ０ — ０ ７ ０ １
基于扫频算法的 Ｑ Ｍ 载波恢复技术研究 Ａ
汪 建 ， 刘华平 ２刘 贤华
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上 结 合 面 向判 决 算 法 ， 现 了对 载 波ห้องสมุดไป่ตู้大 范 围 内 频偏 的 捕 捉 和 跟 踪 ； 进 了 扫 频 门 限 的 设 定 方 法 ， 得 在 各 种 Ｑ Ｍ 制 式 下 该 算 法 实 改 使 Ａ
都 具 有 快 速 的 频 偏 捕 捉 能 力 。Ｍａ ａ ｔ ｂ仿 真结 果 表 明 ， 方 法 性 能 可 靠 ， 偏 捕 捉 范 围 可达 ５ ｌ 该 频 ％符 号 率 ， 用 于 高 速 全 数 字 Ｑ Ｍ 接 适 Ａ
（ ．重庆 邮 电 大 学 ，重 庆 ４ ０ ６ ； ． 庆 四 联 微 电子 有 限公 司 ， 重庆 ４ １ ２ ） １ ００５２ 重 ０ １ １
【 摘
要 】 针对 Ｑ Ｍ 调 制 解 调 方 案 ， 讨 一 种 行 而 有 效 的 载 波 恢 复 技 术 。 扫 频 算 法 具 有 极 大 的 频 偏 捕 获 能 力 ， 扫 频 算 法 的 基 础 Ａ 探 在
十字星座qam信号载波同步算法研究
摘要在采用QAM调制的数字系统中，增加调制阶数实现高效传输的同时，系统对载波误差的敏感程度也随之增加，使得准确同步和恢复高阶QAM信号成为数字传输的研究热点。
目前，方形QAM信号的载波同步技术比较成熟，而十字星座QAM 由于其特殊的星座结构，使得针对方形星座结构设计的载波恢复算法不能实现理想的同步效果。
特别地，在矢量信号分析中，恢复接收信号至正确的星座位置后对其进行矢量误差分析，载波同步性能将直接影响信号质量的分析结果。
因此，在矢量信号分析系统中，实现十字星座QAM信号精确的载波同步具有重要意义。
本文以构建十字星座32QAM、128QAM调制方式在矢量信号分析应用场景中的载波同步系统为目标，同时对载波频率同步和载波相位同步等关键技术进行深入研究。
在理论研究方面，首先建立十字星座QAM信号数学模型以及接收端全数字等效基带模型，为后续算法的深入研究建立基础。
为解决十字星座QAM系统中频率同步问题，以满足频差估计精度为目标，对现有DFT频率同步技术和基于CPS 的载波频偏估计算法进行深入研究；接下来，为实现载波相位误差的估计以恢复精确的载波同步结果，本文提出基于直方图算法的改进相偏估计算法和适用于十字星座QAM信号的PFDPLL环路同步算法，前者可以在相位捕获阶段实现估计性能和计算复杂度之间的平衡，后者可以进一步提高十字星座QAM信号的相位同步精度。
最后，针对矢量信号分析的实际应用场景，在上述研究成果的基础上，设计并完成了十字星座32QAM、128QAM调制信号的载波同步结构与矢量误差测量系统，并利用实际信源数据对所设计的系统进行整体测试。
理论分析和实际信号的测试结果表明，按照所设计的载波同步方案对接收到的十字星座QAM信号进行载波恢复之后，各项调制误差的测量结果与业界是德89600 VSA软件的测量结果相当；并且，在保证载波同步精度的基础上，本文给出的载波同步方案的频率捕获范围优于该VSA软件。
关键词：十字形QAM；载波同步；星座相位特征；矢量信号分析AbstractIn the digital system transmitting QAM signals, the increase of constellation points makes the system more sensitive to the carrier error when high transmission efficiency is obtained by increasing modulation order. It makes accurate synchronization and recovery of the high order QAM signal becomes the research hotspot of digital transmission. At present, the carrier synchronization technology for standard square QAM signal is relatively mature, while these algorithms designed based on the structure of square QAM constellation cannot perform the same well as they are applied to cross QAM signal because of the latter’s special constellation structure. Particularly, a vector signal analysis system restores the received signal to the correct constellation position then analyzing its modulation error. The synchronization performance in the front of the vector signal system will directly affect the analysis results. Therefore, achieving accurate carrier synchronization for cross QAM signal in the vector signal analysis system is of great significance.This paper concentrates on the implementation of carrier synchronization system applied to cross 32QAM and 128QAM modulation in the application scenario of vector signal analysis, and the key technologies such as carrier frequency synchronization and carrier phase synchronization will be thoroughly studied and then improved. In the theoretical research, mathematical model of cross QAM signal and all-digital equivalent baseband model of the receiver are established, which are the foundation for the further research of the follow-up algorithm. In order to solve the problem of frequency synchronization in cross QAM system, the existing DFT spectrum estimation technology and CPS-based carrier frequency offset estimation algorithm will be given in-depth study, considering of the requirements for the cross QAM system’s stability and accuracy. Next, in the study of carrier phase synchronization technology, this paper proposes an improved histogram-based algorithm for phase offset estimation and a PFDPLL carrier recovery structure suitable for cross QAM signal. The former can achieve the balance between the estimation performance and the computational complexity in capturing carrier phase, and the latter can further improve the phase accuracy of the cross QAM signal.At the end, based on above research results, a carrier synchronization system for 32QAM and 128QAM modulation signals is designed in the practical application of vector signal analysis, then the established system is fully tested using actual signal source data. Theoretical analysis and actual test results show that the measurement results of the modulation errors are equivalent to those of the Keysight 89600 VSA software after the received cross QAM signal achieves carrier recovery according to the designed carrier synchronization scheme. On the basis of guaranteeing the synchronization accuracy of the carrier, the frequency acquisition range of the carrier synchronization scheme given in this paper is larger than that of the VSA software.Keywords：cross QAM, carrier synchronization, CPS, vector signal analysis目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................... I I第1章绪论 (1)1.1 课题背景及研究的目的和意义 (1)1.1.1 课题来源 (1)1.1.2 研究的目的和意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 载波频率同步研究现状 (3)1.2.2 载波相位同步研究现状 (4)1.2.3 闭环载波同步研究现状 (4)1.3 论文研究内容及结构安排 (6)1.3.1 论文研究内容 (6)1.3.2 论文安排 (6)第2章十字星座QAM信号载波同步关键技术研究 (8)2.1 引言 (8)2.2 十字星座QAM信号数学模型 (8)2.2.1 十字星座QAM信号的调制与解调 (8)2.2.2 接收机等效基带模型 (10)2.2.3 基带模型的验证 (11)2.3 载波恢复技术分析 (12)2.3.1 载波同步结构 (12)2.3.2 载波同步性能对解调信号的影响 (16)2.4 载波同步技术性能评价 (17)2.5 本章小结 (18)第3章十字星座QAM信号载波频偏估计算法 (19)3.1 引言 (19)3.2 DFT频谱估计 (19)3.2.1 DFT频率同步原理 (19)3.2.2 DFT算法估计性能 (21)3.3 星座相位特征 (23)3.3.1 信号数学模型 (23)3.3.2 噪声对信号CPS的影响 (25)3.4 利用星座相位特征CPS进行频偏估计 (27)3.4.1 信号数学模型 (27)3.4.2 基于信号CPS进行频偏估计 (29)3.4.3 基于CPS频偏估计算法性能分析 (31)3.5 本章小结 (33)第4章十字星座QAM信号载波相偏估计算法 (34)4.1 引言 (34)4.2 直方图算法 (34)4.2.1 载波相位误差估计的最大似然推导 (34)4.2.2 直方图算法相偏估计原理 (36)4.2.3 直方图算法性能分析 (37)4.3 改进直方图算法 (39)4.3.1 MHA算法原理 (39)4.3.2 改进直方图算法的估计性能 (39)4.4 鉴频鉴相环载波同步 (40)4.4.1 PFD载波同步环原理 (40)4.4.2 PFD环路同步性能分析 (42)4.5 本章小结 (44)第5章十字星座QAM信号载波同步系统的实现 (45)5.1 引言 (45)5.2 十字星座QAM信号载波同步方案 (45)5.2.1 VSA接收系统与实际信源数据 (45)5.2.2 十字星座QAM载波同步系统方案 (46)5.3 矢量信号误差测量 (47)5.3.1 测量信号模型 (47)5.3.2 误差项计算 (48)5.4 十字星座QAM载波同步系统实际数据测试 (52)5.5 本章小结 (54)结论 (55)参考文献 (56)攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 (61) (62)致谢 (63)第1章绪论1.1课题背景及研究的目的和意义1.1.1课题来源在目前频率资源紧张加剧的使用背景下，高阶数调制信号凭借其在频谱资源上的高效利用，成为数字通信领域内备受青睐的研究热点之一。
一种高阶QAM联合载波恢复算法的研究
一种高阶QAM联合载波恢复算法的研究彭钧;郭见兵;陈东进【摘要】文章在载波恢复的初始环节讨论了一种基于非线性变换的载波频偏盲估计算法,通过分析估计出了最小均方误差,提出了一种适用于中、高信噪比(SNR)下的简化算法,之后再用锁相环(PLL)技术跟踪细微的频偏和相位偏移.仿真结果证实了该算法的可信性和有效性,从而获得了一种简易的对高阶正交幅度调制(QAM)的载波恢复方法.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P20-22,43)【关键词】载波恢复;盲估计算法;极性判决锁相环;软件仿真【作者】彭钧;郭见兵;陈东进【作者单位】光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉虹信通信技术有限责任公司,湖北,武汉,430074;光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉虹信通信技术有限责任公司,湖北,武汉,430074;光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉虹信通信技术有限责任公司,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN9150 引言载波恢复是数字通信系统中必不可少的，它补偿了信号在传输中所造成的频偏损害并且跟踪相位。
在全数字解调中，由于发送端和接收端的载波振荡频率和相位不可能完全一致以及信道的时变特性，信号相位在传输中会受到损害，引起相位误差，而且短波信道的频率色散性也会引起很大的频偏，体现在星座图上就是旋转的星座。
为此，必须在接收端补偿这个频偏，使其不再转动。
由于正交幅度调制(QAM)技术对载波偏移的敏感性，使得载波恢复技术显得尤为重要。
文章在载波恢复的初始环节讨论了一种基于非线性变换的载波频偏盲估计算法，通过分析估计出了最小均方误差，提出了一种适用于中、高信噪比(SNR)下的简化算法，之后再用锁相环技术跟踪细微的频偏和相位偏移。
1 算法的基本描述1.1 无数据辅助的载波频偏估计算法本文采纳文献[1]提出的频偏粗估计的简化算法。