基于判决反馈环路的QPSK信号载波同步技术的研究

摘要

现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，保密性强。载波同步技术是调制解调技术中一个必不可少的单元，它补偿了信号在信道传输和解调过程中所造成的频率偏移和相位偏移。本文紧紧围绕着通信系统中载波同步技术，选择了QPSK调制方式，并利用判决反馈环设计了一个可靠的载波同步环路。本文首先讨论了载波同步的基本原理，介绍了载波同步的性能指标，比较了几种常用的载波同步环路的优劣。给出了调制解调的一般模型，并在此模型的基础之上讨论了同步跟踪的办法，给出了利用判决反馈环路进行载波同步的实现方案。
　　随着超大规模集成电路技术和计算机辅助设计技术的发展，FPGA技术得到了广泛的应用。本文介绍了FPGA开发的相关理论，给出了整个系统的总体设计和发射及载波同步子系统的各个模块的功能以及在QUARTUSII上的实现细节。并进行了功能仿真和时序仿真，给出了仿真结果。经过仿真，系统的设计基本上达到了预定的指标。
　　本文设计的载波同步环路抗干扰性强，可移植性好，有广阔的应用前景。

目录

基于判决反馈环路的QPSK信号载波同步技术的研究

STUDY ON TECHNOLOGY OF QPSK SIGNAL CARRIER SYNCHRONIZATION FORM DECISION FEEDBACK LOOP

摘 要

Abstract

目　录

第1章 　绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 　国内外相关领域的研究状况及分析

1.2.1　载波同步理论的研究及发展现状

1.2.2　软件无线电的研究及发展现状

1.2.3　数字调制解调技术的研究及发展现状

1.3 　FPGA的发展和设计流程

1.3.1 　FPGA的发展

1.3.2 　FPGA的设计流程

1.4 　本文主要研究的内容

1.5 　本文结构

第2章 　载波同步的基本原理

2.1 　载波同步基本概念

2.1.1　同步技术的分类

2.1.2　载波同步

2.2　载波同步环路介绍

2.2.1　科斯塔斯环

2.2.2　四次方环

2.2.3　判决反馈环

2.3 　QPSK数字调制解调原理

2.3.1　QPSK调制

2.3.2　QPSK解调

2.4　本章小结

第3章 载波同步系统的硬件设计方案

3.1 　载波同步系统的硬件设计方案

3.2 　模/数(A/D)转换设计

3.2.1 　AD9054简介

3.2.2 　AD9054主要特点

3.3 　FPGA电路设计

3.3.1 　FPGA芯片的选择

3.3.2 　Cyclone系列芯片的主要特性

3.3.3 　振荡电路设计

3.3.4 　EP1C20 F400配置方式

3.4 　Altera公司的QuartusII开发系统

3.4.1　设计输入方法

3.4.2　编译和仿真

3.4.3　配置和实验

3.5 　本章小结

第4章 　载波同步环路的软件设计及实现

4.1 　载波同步环路的软件总体设计方案

4.1.1 　发射子系统软件设计方案

4.1.2 　载波同步环路系统软件设计方案

4.2 　载波同步系统的主要参数

4.3 　发射子系统的软件实现

4.3.1 　串并转换的设计和实现

4.3.2 　数控振荡器NCO的设计和实现

4.3.3 　QPSK调制器的设计和软件实现

4.4 　载波同步系统的软件实现

4.4.1 　混频模块的设计和软件实现

4.4.2 　数据码元积分器的设计和软件实现

4.4.3 　反馈控制模块的设计和软件实现

4.4.4 　判决模块的设计和软件实现

4.5 　载波同步环路的整体仿真结果

4.6 　本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致 谢

个人简历