DSP Builder实现全数字接收机定时载波同步算法

"基于DSP Builder全数字接收机定时载波同步算法的实现 (2008年)" 本文探讨了在全数字接收机中的一个重要技术——同步算法的实施，具体包括定时同步和载波相位补偿。文章主要介绍了如何利用Gardner反馈环路实现定时同步，以及借助数字Costas环进行载波相位补偿。这些算法都在Altera公司的DSP Builder平台上进行了实际设计和实现。 定时同步是接收机的关键功能之一，确保接收到的数据正确地按照发送时的时序解码。Gardner算法被广泛用于定时误差检测，它具有对载波偏差不敏感的优点，允许在载波同步之前进行。在本文中，Gardner算法通过比较当前符号与前一符号的最佳判决点来计算定时误差，误差信号随后通过一个二阶比例积分滤波器进行处理，以跟踪相位和频率的变化。滤波器的输出控制数控振荡器（NCO），调整采样时刻以减少定时误差。 载波同步则涉及对信号载波频率的精确跟踪。文章提到了基于数字Costas环的实现方法，这是一种有效的相位锁定技术。数字Costas环通过比较正交分量的幅度来估计载波相位误差，并通过NCO进行补偿。在定点实现中，考虑到精度和硬件效率，通常会采用特定的结构，如Farrow结构的Cubic内插器，来实现内插滤波器。 在实际应用中，接收机使用独立的本地振荡器，导致采样时钟与信号符号周期可能存在无理数关系，这需要通过内插滤波器进行时变插值和抽取，以恢复准确的符号定时。内插滤波器的冲击响应由连续形式的滤波器函数h(t)决定，其输出是通过内插点计算得到的。 实验结果表明，该系统在性能上表现优秀，信噪比恶化小于1.5dB，这意味着即使在噪声环境下，系统的解码能力也得到了良好的保持。时钟捕捉带大于±1%，意味着系统能够在宽范围的时钟偏移下捕获正确的时钟频率。同时，载波频差捕捉带大于±4%，显示了系统对载波频率偏移的良好适应性。 本文详细阐述了全数字接收机中基于DSP Builder的定时和载波同步算法的实现，提供了理论分析和实际设计，通过计算机仿真和FPGA实现验证了其有效性。这些研究成果对于无线通信、雷达系统和卫星通信等领域具有重要的参考价值。