当前位置:首页 > 工业控制 > 电子设计自动化
[导读]0 引言 载波同步是无线通信系统中一个重要的实际问题,是基带信号处理的关键技术。导致载波频率及相位不确定性的主要因素有:一是频率源的漂移会引起载波频率的漂移;二是电波传输的时延会产生载波相位的偏移;三是多

0 引言

载波同步是无线通信系统中一个重要的实际问题,是基带信号处理的关键技术。导致载波频率及相位不确定性的主要因素有:一是频率源的漂移会引起载波频率的漂移;二是电波传输的时延会产生载波相位的偏移;三是多普勒频移,即在发射机和接收机产生相对移动时,会产生多普勒频移,从而导致载波频率的偏移;四是多径效应,即信号在传输过程中由于多路径(发射、折射1传播引起多径效应,从而带来载波频率和相位的延迟。

1 OQPSK调制原理

偏移四相相移键控(Offset QPSK,OQPSK)与QPSK信号常见于扩展频谱调制,与QPSK信号类似,OQPSK信号的Q路信号相比I路信号延迟半个码元宽度。其结果是消除了已调信号中突然相移π的现象。这样,每二分之*片时间信号就只能发生+π/2的变化。一般扩谱QPSK或OQPSK信号可用下式表示:


式中,θd(t)表示数据相位调制,c1(t)和c2(t)是相互独立的正交扩谱码,一般采用双极性不归零码(±1)。c1(t)和c2(t)码的元宽度相同。若c1(t)和c2(t)在时间上同步,即为QPSK调制。若c2(t)比c1(t)延迟半个码片时间,则为OQPSK调制。其中同相通道和正交通道的数据可以不同,这种调制叫双通道QPSK或OQPSK调制。其输出信号可以表示为:


另外,QPSK和OQPSK还允许同相通道和正交通道的发射功率不同。

2 OQPSK调制载波跟踪环的设计

由于系统收发时钟的不同源和多谱勒频移等问题,通常系统的收发会存在一定的频差,并且频差是随着时间变化的。对于OQPSK调制信号,这种频差所造成的后果是很严重的,不仅会引起信噪比下降,而且还会引起信号畸变,故应引入载波跟踪。下面以直扩OQPsK系统为例来说明其载波跟踪电路的设计。


图1所示是扩频OQPSK信号载波跟踪环的原理图。图中的r(k)为经过中频放大后的采样信号,可由下式表示:


其中,P为信号幅度,dI、dQ为I、Q两路信息数据,cI、cQ为I、Q两路扩频码序列,n(k)为噪声分量,信源编码方式为不归零码。

载波NCO输出信号为:可由其对两路正交信号进行频率和相位调整。为了抑制倒相现象的发生,可将I支路分别与CI(k)和CQ(k)相乘,并进行解扩处理。若扩频码已经取得完全同步,因I、Q两路扩频码近似正交,则RII(t)远大于RIQ(t)和噪声分量。然后由此误差来控制载波NCO并产生相应载波,再跟踪输入信号载波。

系统仿真时,可取10个二进制双极性码为信码,中频取7.2 MHz,载波NCO相位累加器的位宽为18位,载波NCO的参考频率为28.8 MHz。这样,载波NCO的输出频率精度为28.8 MHz/218≈0.1 kHz 。然后由NCO频率控制字公式k=f02N/fc,即可计算频率控制字的输入。

跟踪环路中累加器的长度为一个信码的长度即一个扩频码周期,由此发射载频和本地载波跟踪环路,即可输出瞬时相位误差,其具体数据如表1所列。


根据表1中的数据,由式ω=0θ/(NTpn)可计算出补偿频率,经验证与频偏大致相同(误差不超过300 Hz)。其中θ为表1中的误差,N为扩频码序列的长度;Tpn为扩频码一个码片时间。把该补偿频率与载波NCO系统之前输出的频率相加,然后计算出载波NCO频率控制字的输入,即可产生所需频率。在实际项目开发中,载波跟踪环路算法可在FPGA中实现。

3 载波NCO的设计

载波NCO可由ALTERA提供的IP核生成,也可由自己设计,图2所示是载波NCO的设计原理图。


由图2可见,载波NCO主要由相位累加器、相位调制器和波形存储器三部分组成。

3.1 相位累加器

相位累加器是NCO的核心,可完成相位累加功能。每来一个时钟脉冲,累加器都将频率控制字FW(N-1:0)与寄存器输出的相位累加数据相加,再把相加后的结果送至累加器的输入端。同时寄存器将加法器在上一个时钟作用后产生的相位数据反馈到加法器的输入端,以使加法器在下一个时钟作用下继续与频率控制字进行相加。这样,相位累加器即可在时钟的作用下进行相位累加。每当累加器加满时,产生一次溢出,以控制各寄存器异步清零,从而完成一个周期动作。而当下一时钟来时,再开始下一周期的累加。这里的频率控制字与输出频率f0的关系式为:

k=f02N/f

3.2 相位调制器

相位调制器可接收相位累加器的相位输出。这里应加一个相位偏移值,主要用于实现信号的相位调制,如PSK(相移键控)等,在不使用时可以去掉该部分,或加一个固定的相位控制字。

3.3 波形存储器

波形存储器即正弦ROM查找表,它采用相位累加器输出的数据作为波形存储器的取样地址,然后进行波形的相位一幅值转换,从而在给定的时间上确定输出的波形的抽样幅值。N位的寻址ROM相当于把0~360°的正弦信号离散成具有2N个采样值的序列。若波形有D位数据位,则2N个采样值的幅值将以D位二进制数固化在ROM中,这样,按照地址的不同,就可以输出相应的正弦信号的幅值。

4 结束语

本文介绍了直扩OQPSK系统载波跟踪的原理及FPGA实现方法。经实际的系统调试证明,该方法能有效的抑制OQPSK调制的倒相现象,即能在相位误差积累到一定程度后,有效地反馈到载波NCO的输入端.从而有效实现对高速运动目标的载波跟踪。



来源:xiaobai0次

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

工业自动化系统设计是一项涉及多个领域和技术的综合性任务。它旨在通过自动化设备和系统的集成,提高生产效率、降低能耗、确保产品质量和增强企业竞争力。本文将详细探讨工业自动化系统设计的原则、方法和实践,以期为相关从业人员提供有...

关键字: 工业自动化 设备 系统

光纤通信的原理是:在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复...

关键字: 光纤通信 载波 传输损耗

MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品,与MCS-48单片机相比,它的结构更先进,功能更强,在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令,指令数达111条,MCS-51单片机可以算是相当成功的产品,一直到...

关键字: 单片机 存储器 系统

DSP应用系统的运算量是确定选用处理能力为多大的DSP芯片的基础。运算量小则可以选用处理能力不是很强的DSP芯片,从而可以降低系统成本。相反,运算量大的DSP系统则必须选用处理能力强的DSP芯片,如果DSP芯片的处理能力...

关键字: DSP 芯片 系统

三家全球领先公司紧密协作,以满足基于台积公司先进技术的设计在芯片、封装和系统等方面的挑战

关键字: 芯片 封装 系统

因为各种新式微处理器的呈现和运用的不断深化,嵌入式体系在后PC年代得到了空前的开展。跟着时刻的推移和技能的前进,在工业操控和新式的手持式运用等范畴,用户体会成为产品成功的关键要素之一,越来越多的产品需求杰出的用户界面、互...

关键字: 嵌入式 系统 处理器

是德科技公司(NYSE:KEYS)近日宣布,该公司和麦吉尔大学成功完成了创纪录的 10 千米距离 1.2 Tbps 和 1.6 Tbps O波段相干传输演示,该波段的载波和本地振荡器用到了分布式反馈激光器(DFB)。是德...

关键字: 人工智能 载波 分布式反馈激光器

爱立信发布10款全新无线产品。其中,三频无线产品Radio 4485相比同类产品重量轻53%。此外,爱立信还同时发布了全新移动传输以及相关软件解决方案。 行业领先的600MHz Massive MIMO无线产品...

关键字: 爱立信 无线产品 载波 RADIO

QVM人工智能引擎是Qihoo Support Vector Machine(奇虎支持向量机)的缩写。是360完全自主研发的第三代引擎(具有中国的自主知识产权的引擎)。

关键字: 微软 Windows 系统

四大导航系统除了欧盟伽利略系统还未完成全部卫星发射,其它三个系统都已经完成卫星布局。四个系统可相互兼容、互为补充,这样用户可以享受不间断的定位服务。目前如智能手机内的导航定位技术,已有诸多品牌都支持这四大导航系统,可为用...

关键字: 导航 系统 定位服务
关闭
关闭