科斯塔斯環(huán)法載波同步技術(shù)仿真設(shè)計綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u3371科斯塔斯環(huán)法載波同步技術(shù)仿真設(shè)計綜述 124031第1.1節(jié)科斯塔斯環(huán)法仿真設(shè)計 115225第1.2節(jié)科斯塔斯環(huán)法在BPSK系統(tǒng)中的應(yīng)用及性能分析 2第1.1節(jié)科斯塔斯環(huán)法仿真設(shè)計根據(jù)2.3節(jié)科斯塔斯環(huán)法載波同步的基本原理，在Matlab/Simulink的模塊庫中找到對應(yīng)模型進(jìn)行連接設(shè)置。其中，信號發(fā)生器是產(chǎn)生的基帶信號和載波信號，基帶信號和載波信號經(jīng)過相乘實來現(xiàn)BPSK信號調(diào)制，信號通過濾波器和VCO后，利用scope對各點信號波形進(jìn)行觀測，具體模型如圖1.1所示。圖1.1基于科斯塔斯環(huán)法載波同步的仿真模型仿真模塊參數(shù)和具體步驟如下：1.調(diào)制模塊：伯努利二進(jìn)制信號產(chǎn)生器（BernoulliBinaryGenerator）產(chǎn)生采樣時間（Sampletime）為0.002s的一串二進(jìn)制數(shù)，經(jīng)Switch模塊后產(chǎn)生雙極性基帶信號；正弦波信號發(fā)生器（SineWave）產(chǎn)生角頻率為2*pi*1000rad/s的數(shù)字正弦波，為了圖像更精確采樣時間（Sampletime）越大越好，在此我設(shè)置為1/5000000s，通過乘法器（Product）后產(chǎn)生BPSK調(diào)制信號。2.噪聲信道：隨機(jī)信號發(fā)生器（RandomNumber）作為加性高斯白噪聲在信道中傳輸，信道中的噪聲設(shè)置方差為0.1。3.載波同步：兩個乘法器（Product1和Product2）作為鎖相環(huán)的鑒相器，AnalogFilterDesign和AnalogFilterDesign1是截止頻率均為2*pi*500rad/s的低通濾波器，VCO中心頻率為1000HZ，為使得鎖相環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)其功能，參考設(shè)置值為9000Hz/V。信號通過VCO后繼續(xù)通過Zero-OrderHold（零階保持器，可以使連續(xù)信號變?yōu)殡x散信號）、AnalyticSignal（解析模塊，會將信號變?yōu)橐粋€復(fù)信號），最后經(jīng)ComplextoReal-Imag模塊（此模塊可以將前面過來的信號分解出實部和虛部輸出）輸出一組正交的正弦波，即是所需求的載波。示波器的波形圖如下：圖1.2初始載波信號、經(jīng)ComplextoReal-Imag模塊輸出的實部信號（Scope）圖1.3初始載波信號、經(jīng)VCO后輸出的載波信號（Scope1）通過圖1.2與圖1.3可以看出VCO和ComplextoReal-Imag模塊同步出來的載波頻率已經(jīng)和初始載波信號一樣，但存在相位模糊問題。第1.2節(jié)科斯塔斯環(huán)法在BPSK系統(tǒng)中的應(yīng)用及性能分析根據(jù)3.2節(jié)中BPSK系統(tǒng)的基本原理以及1.1節(jié)中的仿真設(shè)計，在Matlab/Simulink中建立模型，如圖1.4所示：圖1.4基于BPSK系統(tǒng)的科斯塔斯環(huán)載波同步模型下面是各部分的參數(shù)設(shè)置：1.調(diào)制模塊：伯努利二進(jìn)制信號產(chǎn)生器（BernoulliBinaryGenerator）產(chǎn)生采樣時間（Sampletime）為0.002s的一串二進(jìn)制數(shù)，經(jīng)Switch模塊后產(chǎn)生雙極性基帶信號；正弦波信號發(fā)生器（SineWave）產(chǎn)生角頻率為2*pi*1000rad/s的數(shù)字正弦波，為了圖像更精確采樣時間（Sampletime）越大越好，在此我設(shè)置為1/5000000s，通過乘法器（Product）后產(chǎn)生BPSK調(diào)制信號。2.噪聲信道：隨機(jī)信號發(fā)生器（RandomNumber）作為加性高斯白噪聲在信道中傳輸，信道中的噪聲設(shè)置方差為0.1。3.載波同步：兩個乘法器（Product1和Product2）作為鎖相環(huán)的鑒相器，AnalogFilterDesign和AnalogFilterDesign1是截止頻率均為2*pi*500rad/s的低通濾波器，VCO中心頻率為1000HZ，為使得鎖相環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)其功能，參考設(shè)置值為9000Hz/V。信號通過VCO后繼續(xù)通過Zero-OrderHold（零階保持器，可以使連續(xù)信號變?yōu)殡x散信號）、AnalyticSignal（解析模塊，會將信號變?yōu)橐粋€復(fù)信號），最后經(jīng)ComplextoReal-Imag模塊（此模塊可以將前面過來的信號分解出實部和虛部輸出）輸出一組正交的正弦波，即是所需求的載波。1.解調(diào)模塊：恢復(fù)出來的載波經(jīng)乘法器（Product4）與帶有加性高斯白噪聲的調(diào)制信號相乘，再經(jīng)過截止角頻率為1000的低通濾波器（AnalogFilterDesign3）、包絡(luò)檢波器（Zero-OrderHold）和抽樣判決器（Switch1）后就得到了解調(diào)信號。初始載波信號和經(jīng)ComplextoReal-Imag模塊輸出的實部載波信號，如下圖1.5。圖1.5初始載波信號以及經(jīng)ComplextoReal-Imag模塊輸出的實部信號（Scope）由圖1.5可知，VCO輸出的恢復(fù)載波與初始載波的相位接近相反，這就是環(huán)路輸出載波的相位模糊現(xiàn)象。如果要使它們的相位接近相同，可以使用希爾伯特變換的方法，使VCO輸出的信號中的全部頻率分量均移向九十度后輸出，這樣就會大致消除相位模糊的現(xiàn)象。信道噪聲為0.1情況下的解調(diào)輸出，如圖1.6。圖1.6初始伯努利二進(jìn)制信號和解調(diào)信號（Scope1）由圖1.6恢復(fù)出的解調(diào)信號與初始伯努利二進(jìn)制信號對比可知：解調(diào)信號比恢復(fù)出的解調(diào)信號延遲了一個碼元周期，這說明科斯塔斯環(huán)同步后的載波存在著相位模糊問題。信道噪聲為10情況下的解調(diào)輸出，如圖1.7。圖1.7初始伯努利二進(jìn)制