数字中频接收机重采样及位同步技术研究与实现

摘要

随着无线通信技术、软件无线电技术、计算机技术以及大规模集成电路技术的快速发展，数字中频接收机以其较强的通用性、开放性、可编程性等特点成为现代通信系统的重要组成部分。因此，研究数字中频接收机技术有重要的意义。在遥测领域中，PCM/FM是一种广泛使用的遥测体制。随着遥测体制的广泛应用，需要测量的数据量越来越大，遥测的距离越来越远，因此遥测系统中的干扰越来越大，这就要求遥测系统的接收机在低信噪比下有良好性能。
　　本文以PCM/FM遥测数字中频接收机为背景，分析了数字中频接收机中的重采样、位同步和帧同步技术。利用拉格朗日插值算法实现了重采样技术，并且提出了一种适合于低信噪比下工作的位同步算法，同时选取了最佳同步码作为连贯式插入法的帧同步码实现了帧同步。
　　本文重点是提出了低信噪比下的位同步算法。位同步又称码元同步，它是数字通信系统特有的一种同步，并且不论是基带传输还是频带传输都需要位同步。同步系统性能的降低，会直接导致通信系统性能的降低，甚至使通信系统不能工作。所以采用一个良好的位同步系统至关重要。由于PCM/FM遥测系统的信噪比较低，传统的位同步算法不能满足系统要求，因此本文借助均匀滤波理论，提出一种适合于低信噪比下工作的位同步算法。通过仿真证明该位同步算法在低信噪比下有良好的性能。
　　最后，本文在 MATLAB平台上仿真了重采样算法和同步算法，并且利用VHDL语言编程，然后在 Quartus II软件编译，时序仿真，通过 SignalTap II的调试，最终在FPGA上实现了重采样、位同步和帧同步技术。并且已经应用在实际遥测数字中频接收机中。