联合旋转平均周期图和解调软信息的载波同步方法
同步原理(载波同步与位同步)
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，常用锁相环代替窄带滤波器。如下图： 平方环法提取载波框图 锁相环具有良好的跟踪，窄带滤波和记忆功能。
等价于：中心频率可调的窄带滤波器
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
载波同步：是指在相干解调时，接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。 载波同步是实现相干解调的先决条件。 提取相干载波的方法：直接法（自同步法）
插入导频法
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
直接法：有些信号（DSB-SC,PSK），虽然本身不含有载波分量，但经过某种非线性变化后，将具有载波的谐波分量，因此可以从中提取。下面介绍几种常用的方法：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
一：在抑制载波的双边带信号中插入导频法 导频的插入方法： 在抑制载波双边带信号的已调信号的载频出插入一个与该信号频谱正交的载波信号。 插入导频系统的发端框图： 输出信号为：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
1
插入导频系统的接收端框图：
平方变换法和平方环法 设调制信号 ，则抑制载波的双边带信号为： 平方变换法提取载波框图： 窄带滤波器输出为：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
二分频器输出，可得载波信号： 注意：载波提取的方框图中用了一个二分频电路，由于分频起点的不确定性，使输出的载波相对于接收信号的相位有180度的相位模糊。 相位模糊对模拟通信关系不大（人耳听不出相位变化） 对数字通信影响很大，有可能使2PSK相干解调后出 现“反向工作”的问题。 解决办法：对调制器输入的信息序列进行差分编码。（2DPSK）
4.5 载波同步
双边带信号 平方后
sm (t ) m(t ) cosct
e(t ) m(t ) cos ct
(4.5 - 1)
2
1 2 1 2 m (t ) m (t ) cos 2 ct (4.5 - 2) 2 2 若用一窄带滤波器将2ωc频率分量滤出，再进行二分 频，就可获得所需的相干载波。
2.
同相正交环法又叫科斯塔斯(Costas)环。在此环路 中，压控振荡器 (VCO) 提供两路互为正交的载波，与 输入接收信号分别在同相和正交两个鉴相器中进行鉴 相，经低通滤波之后的输出均含调制信号，两者相乘 后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与 相位差有关的控制压控，从而准确地对压控振荡器进 行调整。 VCO输出
S
m(t ) cos t sin t
解调原理图：
[m(t ).cos c t sin c t ].cos c t m(t ) cos 2 c t sin c t cos c t 1 1 m(t )(1 cos 2c t ) sin 2c t 2 2
2
VCO输出
v0 (t ) Asin(2ct 2 )
(4.5 - 6) (4.5 - 6)
鉴相器误差输出 vd Kd sin 2
输 入 已调 信 号
平 方 律 部 件
鉴相器
环路 滤波器
压控 振荡器
二分频
载 波 输出
锁 相 环
图4.5-2 平方环法提取载波
式中，Kd为鉴相灵敏度，是一个常数。vd仅与相 位差有关，它通过环路滤波器去控制压控振荡器的相 位和频率，环路锁定之后， θ 是一个很小的量。因此， VCO的输出经过二分频后，就是所需的相干载波。
输 入 已调 信 号 平 方 律 部 件 鉴相器 环路 滤波器 压控 振荡器 二分频 载 波 输出
联合旋转平均周期图和解调软信息的载波同步方法
（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ， Ｘ ｉ ｄ ｉ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ７ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ｉ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ— Ｍｅ ａ ｎ — Ｓ ｑ ｕ ａ ｒ ｅ Ｓ ｏ ｔ ｆ Ｏｕ ｔ ｐ ｕ ｔ（ Ｍ Ｓ Ｏ） ．
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｗｉ ｔ ｈ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｐ ｉ ｌ ｏ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｔ ｙ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ａ ＢＥＲ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｎ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ａ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｅ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｏ ｆ ｆ ｓ ｅ ｔ ｓ ａ ｓ
第３ ５卷 第 ９期 ２ ０ １ ３年 ９月
联合导频辅助和解扩软输出的突发直扩载波同步
西安电子科技大学学报（ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ０Ｆ ＸＩ ＤＩ ＡＮ ＵＮ Ｉ ＶＥＲ ＳＩ ＴＹ
Ｏｃ ｔ ． ２ Ｏ １ ３
第４ ｏ卷Leabharlann 第 ５期 Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． ５
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ２ ４ ０ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ８
助 和 解 扩 软 输 出 的载 波 同 步 算 法． 基 于 导频 和 数 据 分 插 的 帧 结 构 ， 首 先 利 用 导 频 信 息 采 用 平 均 周 期 图 法 对 载 波频 偏 进 行 粗 估 计 ， 通 过 最 大 似 然算 法得 到 相 偏 粗 估 计 值 ， 并对接 收信 号进行分 段相位 补偿 ； 然后 利用 解 扩 软 输 出进 行 频偏 细估 计 ， 进 而得 到 相偏 的 细 估 值 ． 理论分 析和仿 真结果 表 明： 在 极 低 信 噪 比 和 导 频 数 目一定 的条 件 下 ， 算 法 的估 计 性 能接 近 修 正 克 拉 美 罗 界 ， 具有 较高 的频偏估 计精度 ， 且 频偏和 相偏估 计 范 围大， 能 达 到 理 想 同步 的误 比特 率 性 能． 关 键 词 ：载 波 同 步 ； 直接序列扩频 ； 导频 ； 解扩软 输出 中 图分 类 号 ： ＴＮ９ １ ４ ． ４ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ２ ４ ０ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ４ ４ — ０ ７
Ｔｅ ｃ ｈ ．ｏ ｎ Ｉ ｎ ｆ ｏ ． Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｄｉ ｓ ｓ ｅ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｃｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ Ｌａ ｂ． ，Ｓ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ
载波同步原理
载波同步原理
载波同步原理是指在通信系统中，为了保证信号的稳定性和可靠性，需要对信号的载波进行同步。
载波同步原理是通信系统中非常重要的一部分，它可以有效地提高通信系统的性能和可靠性。
在通信系统中，信号的传输需要通过载波来进行传输。
载波是一种特殊的信号，它可以携带信息信号进行传输。
在传输过程中，如果载波的频率和相位发生了变化，就会导致信号的失真和误码率的增加。
因此，为了保证信号的稳定性和可靠性，需要对载波进行同步。
载波同步的原理是通过接收端的反馈信号来调整本地载波的频率和相位，使其与发送端的载波保持同步。
具体来说，接收端会将接收到的信号与本地载波进行混频，得到中频信号。
然后，通过解调器将中频信号转换为基带信号，再通过解码器将基带信号转换为原始数据。
在这个过程中，如果接收到的信号与本地载波不同步，就会导致解调器和解码器无法正确地解码信号，从而导致误码率的增加。
为了解决这个问题，接收端会将解码器输出的数据与发送端发送的数据进行比较，如果发现误码率过高，就会通过反馈信号调整本地载波的频率和相位，使其与发送端的载波保持同步。
这样，就可以有效地降低误码率，提高通信系统的性能和可靠性。
载波同步原理是通信系统中非常重要的一部分，它可以有效地提高通信系统的性能和可靠性。
通过对载波进行同步，可以保证信号的
稳定性和可靠性，从而提高通信系统的传输效率和质量。
载波同步原理
载波同步原理
载波同步原理是指在通信系统中，发送端和接收端之间的载波频率要保持一致，以确保正确地传输信息。
载波频率是参与通信的无线信号的基础频率，通过在信道中传输的正弦波来携带信息。
为了实现载波同步，通常会采用两种主要方法：相位锁定环（PLL）和频率锁定环（FLL）。
相位锁定环是一种反馈系统，其中包含一个相位比较器、低通滤波器和一对VCO（电压控制振荡器）。
发送端的VCO产生的频率会与接收端的VCO进行比较。
相位比较器将比较结果
转换成电压信号，通过低通滤波器平滑输出信号，再根据输出信号调整发送端VCO的频率，使其与接收端VCO保持一致。
这样，发送和接收端的载波频率就可以同步。
频率锁定环是另一种实现载波同步的方法，其主要组成部分包括一个频率比较器、低通滤波器和一个VCO。
接收端的VCO
产生的频率与发送端的载波频率进行比较，比较器将比较结果转换为电压信号，然后通过低通滤波器平滑输出信号，最后调整接收端的VCO频率，使其与发送端的载波频率保持一致。
这种方法依赖于比较接收端和发送端之间的频率差异，然后根据差异调整接收端的VCO频率，从而实现同步。
通过相位锁定环和频率锁定环这两种方法，通信系统能够实现载波同步，保证发送端和接收端之间的载波频率保持一致。
这样可以有效地传输信息，提高通信系统的可靠性和性能。
载波同步
比较式（7）与式（15）可知，Costas环与平方环具有 相同的鉴相特性（vd-θ曲线），如图 4 所示。 由图可知， θ=nπ（n为任意整数）为PLL的稳定平衡点。 PLL工作时可 能锁定在任何一个稳定平衡点上，考虑到在周期π内θ取值可 能为0或π，这意味着恢复出的载波可能与理想载波同相，也 可能反相。
2.科斯塔斯（Costas）环 科斯塔斯（ ） 即同相正交环法， 它的原理框图如图 3 所示。在此环路中， 压控振荡器（VCO）提供两路互为正交的载波，与输入接收信 号分别在同相和正交两个鉴相器中进行鉴相，经低通滤波之后 的输出均含调制信号， 两者相乘后可以消除调制信号的影响， 经环路滤波器得到仅与相位差有关的控制压控，从而准确地对 压控振荡器进行调整。 设输入的抑制载波双边带信号为m(t)cosωct，并假定环路锁 定，且不考虑噪声的影响，则VCO输出的两路互为正交的本地 载波分别为 v1= cos(ωct+θ) v2= sin(ωct+θ) (8) (9)
载波同步
• 电子与通信工程：薛同思，邹维辰，李超，高东惠
信号与信息处理： 杨延强，董旭良，戴小军
载波同步概述 载波同步概述
所谓同步是指收发双方在时间上步调一致，故又称定时。 在数字通信中，按照同步的功用分为：载波同步、位同步、群 同步和网同步。 载波同步是指在相干解调时，接收端需要提供一个与接收 信号中的调制载波严格同频同相的相干载波。在模拟调制和数 字调制中，要想实现相干解调，必须有相干载波。因此，载波 同步是实现相干解调的先决条件。 如果接收信号中包含离散的载波分量时，在接受端可从信 号中分离出信号载波作为本地相干波，这样分离出的本地相干 波必然和接收信号的载波频率相同，但要相位相同，仍要作适 当调整。如果接收信号中没有离散载频分量，就需要用复杂的 方法从信号中提取载波。
载波同步技术
利用式（7-23），可以求出
（7-24）
通常令k= 1/e，此时可求得
（7-25）
从式（7-25）可以看到，要使建立时间变短，Q值需要减小；要延长保持时间，Q值要求增大，因此这两个参数对Q值的要求是矛盾的。
直接法的优缺点主要表现在以下几方面：
(1) 不占用导频功率．因此信噪功率比可以大一些；
为此可以在信号频谱之外插入两个导频 和 ，使它们在接收端经过某些变换后产生所需要的 。设两导频与信号频谱两端的间隔分别为 和 则：
（7-11）
式中的 是残留边带形成滤波器传输函数中滚降部分所占带宽的一半（见图7-6），而 是调制信号的带宽。
图7-6 残留边带信号形成滤波器的传输函数
对于式（7-11）定义的各个频率值，可以利用框图7-7实现载波提取。
数字通信中经常使用多相移相信号，这类信号同样可以利用多次方变换法从已调信号中提取载波信息。如以四相移相信号为例，图7-4就展示了从四相移相信号中提取同步载波的方法。
图7-4 四次方变换法提取载波
7.2.2插入导频法
在模拟通信系统中，抑制载波的双边带信号本身不含有载波；残留边带信号虽然一般都含有载波分量，但很难从已调信号的频谱中将它分离出来；单边带信号更是不存在载波分量。在数字通信系统中，2PSK信号中的载波分量为零。对这些信号的载波提取，都可以用插入导频法，特别是单边带调制信号，只能用插入导频法提取载波。在这一节中，将分别讨论抑制载波的双边带信号和残留边带信号的插入导频法。
图7-8 时域插入导频法
在接收端用相应的控制信号将载频标准取出以形成解调用的同步载波。但是由于发送端发送的载波标准是不连续的，在一帧内只有很少一部分时间存在，因此如果用窄带滤波器取出这个间断的载波是不能应用的。对于这种时域插入导频方式的载波提取往往采用锁相环路，其方框图如图7-8（b）所示。在锁相环中，压控振荡器的自由振荡频率应尽量和载波标准频率相等，而且要有足够的频率稳定度，鉴相器每隔一帧时间与由门控信号取出的载波标准比较一次，并通过它去控制压控振荡器。当载频标准消失后，压控振荡器具有足够的同步保持时间，直到下一帧载波标准出现时再进行比较和调整。适当地设计锁相环路，就可以使恢复的同步载波的频率和相位的变化控制在允许的范围以内。
载波同步算法
默认短时间内收发两端频率相对稳定，所以，仅在训练序列（帧头或者时隙头，BPSK 调制）中做载波同步，方法如下：1 基本原理普通数字Costas 环（在BPSK 调制下可用）结构如下：通用原理图：输入信号为BPSK 调制后的训练序列（PN 序列），数据部分不做同步处理。
原理如下：输入信号：0()()cos()r t a n t ωθ=+ （1） NCO 输出为：0cos()t ω和0sin()t ω， （2） 所以，下变频并低通滤波后的IQ 两路输出为：()cos()a n θ-和()sin()a n θ （3）通过鉴相器相乘后：21[()]sin(2)2a n θ-⨯（4） 考虑到()a n 的取值为1±，所以，当相偏较小时，鉴相器的输出可以近似为：21[()]sin(2)2a n θθ-⨯≈- （5）即，输出信号为相差的相反数。
再将鉴相器的输出经过环路滤波器进行进一步的滤波和参数调整，就可以作为NCO 的输入进行相位调制（跟踪）。
2 基本要求对于LPF ，截止频率可以参考发送端波形成形滤波器的截止频率，并考虑收发两端载波频率不相等引起的15KHz 左右频偏。
阶数可暂定16阶，抽头系数根据AD 进度取12位。
对于NCO ，中心频率20MHz ，相位可调（当无调制信号输入时，NCO 输出稳定正弦波或余弦波），相位调整参数位宽为24~32位待定。
对于鉴相器（即乘法器），输入为LPF 的输出（24位以上，可以考虑截取），输出位数取为输入信号的两倍（考虑截取）。
对于环路滤波器（LF ，原理见下一小节），参数c1，c2位数与鉴相器输出相同，具体值根据LPF ，NCO 调整步长等确定。
另外，LF 中还得考虑消除公式（5）中的负号。
3 参数设计及具体实现其中，LF 实现方法如下（原理参考全数字Costas 环在FPGA 上的设计与实现；代码参考无线通信FPGA 设计，李朝峰）：LF 不仅实现低通滤波，还实现对环路参数的调整。
数字通信系统的载波同步技术研究与实现
数字通信系统的载波同步技术研究与实现数字通信系统的载波同步技术研究与实现摘要：数字通信系统的载波同步技术是保证通信系统正常运行的重要环节。
本文将介绍载波同步技术的基本原理和常见方法，并通过实验仿真的方式进行验证，展示了载波同步技术的实际应用效果。
一、引言在数字通信系统中，载波同步技术是一项基础而重要的技术之一。
载波同步技术的任务是保证发送端和接收端的载波信号在频率、相位和时间上保持一致，从而保证信息的可靠传输。
本文将重点介绍数字通信系统中的载波同步技术研究与实现。
二、载波同步技术的基本原理1. 频率同步频率同步是指在数字通信系统中实现发送端和接收端载波信号频率的一致性。
频率同步的主要目标是使接收端能够正确地解调出发送端传输的数字信号。
常见的频率同步方法包括：（1）基于周期和滤波器的频率同步方法：通过对接收信号进行周期测量，并利用滤波器对测量值进行平滑处理，从而得到准确的频率估计值。
（2）基于导频信号的频率同步方法：发送端在发送信号的头部添加导频信号，接收端通过检测导频信号的相位偏移来进行频率同步。
（3）基于相位锁定环的频率同步方法：利用相位锁定环对接收信号进行相位差测量，并通过反馈控制来实现频率同步。
2. 相位同步相位同步是指在数字通信系统中实现发送端和接收端载波信号相位的一致性。
相位同步的主要目标是在频率同步的基础上，使接收端能够正确地解调出发送端传输的数字信号。
常见的相位同步方法包括：（1）基于动态符号定时的相位同步方法：利用接收信号中的信号能量进行符号定时，从而得到准确的相位估计值。
（2）基于导频信号的相位同步方法：发送端在发送信号的头部添加导频信号，接收端通过检测导频信号的相位偏移来进行相位同步。
（3）基于相位锁定环的相位同步方法：利用相位锁定环对接收信号进行相位差测量，并通过反馈控制来实现相位同步。
三、载波同步技术的实现方法在实际的数字通信系统中，为了实现载波同步，通常会采用组合多种同步方法的方式。
载波同步提取方法
载波同步提取方法载波同步提取方法是数字通信中非常重要的一部分，它主要用于接收端对于发送端发出的信号进行恢复。
在数字通信中，载波同步提取方法是非常必要的，因为发送端的信号往往会受到频率偏移、相位噪声等各种干扰，使得接收端很难对信号进行准确的解调和恢复。
因此，载波同步提取方法的研究和应用对于数字通信系统的性能至关重要。
载波同步提取方法主要包括信号检测、频率估计和相位同步三个方面。
首先，信号检测是通过接收端对接收到的信号进行初步处理，识别出信号的存在和基本特征。
接着，频率估计是对信号的频率进行估计和补偿，以纠正由于频率偏移而引起的信号失真。
最后，相位同步是对信号的相位进行调整，以使得接收端的信号与发送端的同步，从而实现准确的解调和信号恢复。
在实际的数字通信系统中，载波同步提取方法有多种实现方式，下面将介绍一些常见的方法：1. 相关估计法：这是一种基于相关函数的频率估计方法。
它通过计算接收信号和本地参考信号的相关函数来估计两者之间的相位差和频率偏移，从而实现相位同步和频率校正。
2. Costas环路：这是一种常用的数字调制解调中采用的相位同步方法。
它通过在接收端引入一个Costas环路来实现相位同步，从而可以在有载波情况下对QAM、PSK等调制信号进行解调。
3. PLL环路：PLL（Phase-Locked Loop）是一种广泛应用于载波同步提取的方法。
它通过不断调整本地振荡器的相位和频率，使得其与接收信号的相位和频率保持同步，从而实现信号的准确解调。
除了上述方法，还有很多其他的载波同步提取方法，如最大似然估计法、瞬时频率估计法、均值估计法等。
这些方法各有特点，可以根据具体的通信系统要求和环境来选择合适的方法。
总的来说，载波同步提取方法是数字通信系统中不可或缺的一部分，它对于系统的性能和可靠性有着重要的影响。
因此，在设计和实现数字通信系统时，需要认真考虑载波同步提取方法的选择和优化，以确保系统能够在各种复杂的通信环境下都能够实现稳定、准确的信号恢复和解调。
基于导频受限短突发通信的高精度快速频偏估计
基于导频受限短突发通信的高精度快速频偏估计袁静珍【摘要】针对导频符号辅助调制(PSAM)的导频受限短突发通信载波同步,提出了一种高精度快速的频偏估计算法.其基本原理是:利用自相关算子得到具有较大估计范围和较低信噪比门限的联合自相关算法,再利用互相关算子获得具有高精度的简化互相关算法.理论分析和仿真结果表明,提出的算法能够消除大频偏,而且还具有较低的复杂度和良好的解调性能.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2018(058)010【总页数】5页(P1201-1205)【关键词】短突发通信;载波同步;导频符号辅助调制;频偏估计【作者】袁静珍【作者单位】韩山师范学院物理与电子工程学院,广东潮州521041【正文语种】中文【中图分类】TN911.231 引言近年来，短突发通信已经广泛应用于卫星遥感、深空通信等前沿领域，同时还将应用到第五代(5G)移动通信中[1-2]。
在这些通信领域中，通信双方的相对移动会产生多普勒效应，大多普勒频移会造成同步接收机无法实现相干解调，从而导致通信质量的急剧下降。
为了对抗大载波频偏，传统的估计算法可以分为数据辅助、非数据辅助两大类[3-4]，其中，非数据辅助这一类估计算法的信噪比门限和复杂度较数据辅助估计算法高，因此，在短突发通信中，普遍采用基于已知的数据符号的数据辅助估计算法。
用于第二代数字视频广播(Digital Video Broadcasting-Second Generation，DVB-S2)的数据帧结构将90个已知的数据符号作为帧头，再以1 440个数据符号附加36个导频符号为单元周期地构成DVB-S2数据帧结构。
文献[5-6]提出了一种基于导频符号辅助调制(Pilot-Symbol-Assisted-Modulation，PSAM)的数据帧结构，即将一定长度的导频符号分成两部分，含有若干个连续符号的部分作为帧头，细分成单个离散符号的部分插至帧中和帧尾。
联合旋转平均周期图和解调软信息的载波同步方法
联合旋转平均周期图和解调软信息的载波同步方法孙锦华;刘鹏;吴小钧【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2013(000)009【摘要】针对短突发信号的载波同步问题，该文提出联合旋转平均周期图和解调软信息的载波估计算法。
该算法首先对导频信息旋转不同频偏，利用平均周期图法进行载波粗估计，然后以解调软信息的最大均方软输出为准则，采用分步式搜索进一步进行载波细估计。
仿真结果表明该联合算法在导频开销较小的条件下，误码性能接近最佳相干解调性能，且复杂度较低，频偏估计范围可以达到±50%的符号速率。
当误比特率为10-2：10-4时，信噪比损失在0.3 dB内。
%For the carrier synchronization in short burst communication system, a joint Rotational Periodogram Averaging (RPA) and demodulation soft information carrier estimation algorithm is proposed. First, the pilot sequence is rotated with different frequency offsets, and the coarse carrier estimation is carried out with periodogram averaging method. Then, further fine estimation is done by stepwise search. The precise carrier synchronization parameters are obtained based on the criterion of Maximum-Mean-Square Soft Output (M2S2O). Simulation results show that the proposed algorithm with short pilots and lower complexity can achieve a BER performance which is very near that of the optimal coherent demodulation and eliminate large carrier offsets as much as plus and minus half of the data rate. When Bit ErrorRate (BER) is in the region of 10-2:10-4 , the Signal-to-Noise Ratio (SNR) degradation is within 0.3 dB.【总页数】6页(P2200-2205)【作者】孙锦华;刘鹏;吴小钧【作者单位】西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室西安710071;西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室西安710071;长安大学信息工程学院西安 710064【正文语种】中文【中图分类】TN92【相关文献】1.一种基于周期图解调2FSK信号的新算法 [J], 刘虹霞;付永庆2.导频和软信息联合辅助的短突发SOQPSK载波同步 [J], 孙锦华;朱吉利;吴小钧3.一种适用于多相相干解调的载波同步方法 [J], 贾平生4.基于周期图的π／4-DQPSK高速跳频系统同步方法 [J], 王坦;郑林华;雷紫微;毛维同5.卫星成对载波多址信号的一种联合分离解调算法 [J], 廖灿辉;黄渊凌;周世东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
同步技术——精选推荐
同步技术同步技术⼀、同步技术的定义：同步技术即调整通信⽹中的各种信号使之协同⼯作的技术。
诸信号协同⼯作是通信⽹正常传输信息的基础。
⼆、同步技术的分类：按照同步的功能来分，同步可以分为载波同步、位同步（码元同步）、群同步（帧同步）和⽹同步（通信⽹中⽤）等四种。
（⼀）载波同步1、定义当采⽤同步解调（相⼲检测，它的基本功能就是完成频谱的线性搬移，但为了防⽌失真，同步检波电路中都必须输⼊与载波同步的解调载波。
）时，接收端需要提供⼀个与接收信号载波同频同相的相⼲载波，⽽这个相⼲载波的获取就称为载波提取，或称为载波同步。
2-12、提取⽅法载波同步⼀般有两类⽅法：⼀类是直接提取法（⾃同步法），⼀类是插⼊倒频法（外同步法）。
（1）直接提取法（⾃同步法）定义：是从接收到的有⽤信号中直接（或经变换）提取相⼲载波，⽽不需要另外传送载波或其它倒频信号。
基本原理：有些信号（如DSB信号、2PSK信号等）虽然本⾝不包含载波分量，但却包含载波信息，对该信号进⾏某些⾮线性变换以后，就可以直接从中提取出载波分量来。
提取⽅法：平⽅变换法和平⽅环法、同相正交环法（科斯塔斯环）①平⽅变换法和平⽅环法图2-2平⽅变换法提取载波图2-2即为平⽅变换法提取载波，为了改善性能，可以在平⽅变换法⼤的基础上，把窄带滤波器⽤锁相环替代，构成如图2-3所⽰的⽅框图，这就是平⽅环法提取载波。
图2-3平⽅环法提取载波由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波性能，因此平⽅环法⽐⼀般的平⽅变换法具有更好的性能，因⽽得到⼴泛的应⽤。
②同相正交环法（科斯塔斯环）图2-4同相正交环法提取载波同相正交环法（科斯塔斯环）是利⽤锁相环提取载波的另⼀种常⽤⽅法，由于加到上下两个相乘器的本地信号分别为压控振荡器的输出信号和它的正交信号，因此常称这种环路为同相正交环，有时也被称为科斯塔斯环（Costas）环。
如图2-4所⽰。
（2）插⼊倒频法（外同步法）定义：是在发端发送信息码元的同时，再发送⼀个（或多个）包含载波信息的倒频信号，并且要求这个倒频信号不随传播的信息变换，在接收端根据倒频信号提取载波。
联合结构下的快速符号同步和载波同步
联合结构下的快速符号同步和载波同步
杨琳;吴勋森;代巧莲
【期刊名称】《数据采集与处理》
【年(卷),期】2007(22)2
【摘要】为了实现解调中的快速同步,本文给出了一种联合结构下无数据辅助载波同步和符号同步的方法.首先利用前向估测方法对参数进行预估计,在此基础上结合后向反馈方法完成同步.该方法既有较快收敛速度,又有较高估计精度.计算机仿真和实际信号试验结果证实了该方法的有效性.
【总页数】5页(P201-205)
【作者】杨琳;吴勋森;代巧莲
【作者单位】信号盲处理国防科技重点实验室,成都,610041;西南电子电信技术研究所,成都,610041;西南电子电信技术研究所,成都,610041
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.一种基于多个OFDM符号的载波同步和定时同步算法及在TD-SCDMA中的应用 [J], 张荣涛;谢显中
2.CMMB接收机符号同步与载波同步算法设计 [J], 李洋;杨波
3.地面数字电视符号与载波同步的FPGA实现 [J], 李奇;归琳;张文军
4.一种用于OQPSK调制测试的快速载波同步方法 [J], 张光山;刘磊;付存文
5.实现相干解调中快速同步的一种联合结构 [J], 代巧莲;杨琳
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②
(State Key Laboratory of Integrated Service Networks, Xidian University, Xi’an 710071, China) (School of Information Engineering, Chang’an University, Xi’an 710064, China)
பைடு நூலகம்
(4)
最后得到频偏和相偏的粗估计值分别为
D f RPA = km l k }, + m , km = arg max{C TN fft LTN fft k lm = arg max{C k（ ,l fl )} k = km
l
2
系统模型
图 1 是联合 RPA 和软信息的载波同步算法的系 统模型。首先将信息比特与导频复用，组成一个数 据帧， 如图 2 所示， 然后经过 SOQPSK 调制得到复 基带信号。复基带信号通过高斯白噪声信道，并且 假设系统具有理想 附加载波频偏 Df 和随机相位 f 。 符号定时及帧同步，接收到的离散基带信号可以表
(长安大学信息工程学院 710064)
摘
要：针对短突发信号的载波同步问题，该文提出联合旋转平均周期图和解调软信息的载波估计算法。该算法首
先对导频信息旋转不同频偏，利用平均周期图法进行载波粗估计，然后以解调软信息的最大均方软输出为准则，采 用分步式搜索进一步进行载波细估计。 仿真结果表明该联合算法在导频开销较小的条件下， 误码性能接近最佳相干 解调性能，且复杂度较低，频偏估计范围可以达到±50%的符号速率。当误比特率为 10 在 0.3 dB 内。 关键词：无线通信；平均周期图；软信息；最大均方软输出；载波估计 中图分类号：TN92 DOI: 10.3724/SP.J.1146.2012.01576 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2013)09-2200-06
第 35 卷第 9 期 2013 年 9 月
电 子 与 信 息 学 报 Journal of Electronics & Information Technology
Vol.35No.9 Sept. 2013
联合旋转平均周期图和解调软信息的载波同步方法
孙锦华
① ② *①
刘 鹏
①
吴小钧
西安
②
(西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 西安 710071)
-2
10-4 时，信噪比损失
A Joint Rotational Periodogram Averaging and Demodulation Soft Information Carrier Synchronization Algorithm
Sun Jin-hua
① ② ①
Liu Peng
①
Wu Xiao-jun
3
载波同步方法
对接收到的信号Y = {yk }, k = 0, , N / 2 - 1 ，
3.1 载波粗估计 RPA 算法 提取导频信息并去调制后得到 * z k =y k s k , k = 0, , P / 2 - 1 转，每次相应的旋转频偏为 fl ，得到 Zl 为
Zl = Ze - j 2p fl , fl = l , l = 0, ,L - 1 LTN fft
示为
yk = sk exp [ j (2pk DfT + f)] + nk , k = 0,1, , N/2 - 1
(1)
其 中 T 为 符 号 周 期 ， 归 一 化 频 偏 DfT 满 足
| DfT |< 1 , f Î [-p, p) , N 为 一 帧 数 据 的 总 比 特
数， 包含 P bit 导频和 D bit 数据信息， nk 是零均值， 方差 s 2 的复高斯白噪声。
2012-12-04 收到，2013-05-11 改回 国家自然科学基金(60902039, 61271175)，中央高校基本科研业务费 专项资金(K50511010014, K5051201043, CHD2011JC088)和长安大 学基础研究支持计划资助课题 *通信作者：孙锦华 jhsun@
(2)
接着对 Z = {z k } ( k = 0, , P / 2 - 1 ) 作 L 次频偏旋 (3)
其中 N fft 为 FFT 变换点数。 然后对 Zl 作平均周期图
k ， 得到C
L -1 k = 1 åC k ,l ( fl ), C k ,l ( fl ) = FFT(Zl , N fft ), C L l =0 l = 0, , L - 1, k = 0, , N fft - 1
Abstract: For the carrier synchronization in short burst communication system, a joint Rotational Periodogram
Averaging (RPA) and demodulation soft information carrier estimation algorithm is proposed. First, the pilot sequence is rotated with different frequency offsets, and the coarse carrier estimation is carried out with periodogram averaging method. Then, further fine estimation is done by stepwise search. The precise carrier synchronization parameters are obtained based on the criterion of Maximum-Mean-Square Soft Output (M2S2O). Simulation results show that the proposed algorithm with short pilots and lower complexity can achieve a BER performance which is very near that of the optimal coherent demodulation and eliminate large carrier offsets as much as plus and minus half of the data rate. When Bit Error Rate (BER) is in the region of 10-2 10-4 , the Signal-to-Noise Ratio (SNR) degradation is within 0.3 dB.
述通信领域中，是最为常用的调制方式之一。为保 障通信质量， 要求采用 SOQPSK 调制的通信系统能 够在大频偏环境下可靠地工作，载波同步是需要解 决的关键问题。 传统载波同步算法主要有使用导频符号的 DA (Data-Aided) 算法和基于调制数据或译码信息的 NDA(Non-Data-Aied)算法。 DA 算法[3]如 Kay, Fitz, FFT(Fast Fourier Transform)等不能兼顾工作信噪 比门限和估计范围，且需要通过增加导频符号数提 高估计精度，不适合短突发系统。文献[4]提出了几 种改进的 FFT 频偏估计算法，将导频分若干块，每 块旋转对应的频偏，然后作周期图平均，该算法在 观测数据足够长时可以有效改善低信噪比下的估计 性能，但在导频开销一定时，估计精度不高，始终 无法逼近 MCRB(Modified Cramer-Rao Bound)。
(5) (6)
ìP/2-1 - j 2pk D ü ï f RPAT ï ï RPA = angle ï f í å z ke ý ï ï ï k =0 ï î þ
文献[4]的 R&A 算法在粗估计中是将导频分块 进行频偏旋转， 这样在可以获得较长的观测数据时，
图 1 系统同步模型
2202
[f RPA -Dfarea , f RPA + Dfarea ] ，细估计的搜索频率 满足 D D f 和搜索相位 f f Î [D f RPA - Dfarea ,D f RPA
电 子 与 信 息 学 报
第 35 卷
图 2 数据帧结构
R&A 算法估计性能较好，但对于短突发通信，在导 频开销非常有限的情况下， R&A 算法无法逼近 MCRB， 而 RPA 算法对导频块整体分别旋转不同的 频偏，仍可以获得较高的估计精度。 3.2 载波细估计算法 在 RPA 算法得到载波粗估计值的基础上， 以所 有数据解调软信息的均方值作为目标函数，即均方 软输出函数 MSSO(Mean Square Soft Output)，分 别进行频偏和相偏的 1 维分布式搜索，可以在提高 搜索效率的同时，避免复杂的频相 2 维搜索及相位 模糊问题。均方软输出函数 MSSO 为 1 N -1 (7) MSSO(Df , f) = å (Ld (n ))2 N n =0 其中 Ld (⋅) 为数据比特解调后的软值[5,12]。 载波细估计算法的具体步骤如下： 步骤 1 利用粗估计相偏值对接收信号进行补 偿，得到初步校正信号 y'k (Df ) ' yk (Df ) = yk exp(-j f (8) RPA ), 0 £ k £ N / 2 - 1 步骤 2 确定频偏及相偏细估计区间和步长： 根据载波粗估计后的剩余频偏及相偏值 dfre , dpha 确 f RPA - Dfarea , D f RPA + Dfarea ] , 定 细 估 计 区 间 [D
Key words: Wireless communication; Periodogram averaging; Soft information; Maximum-Mean-Square Soft