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载波恢复算法设计及实现

数学的实践与认识 2021年第23期51卷 30-38页

作者：李智皮鉴源季秋涵华中科技大学物理学院引力中心湖北武汉430074 华中科技大学管理学院湖北武汉430074

光数字信号处理(DSP)芯片在通信、计算机、消费类电子产品等领域有广泛地应用,针对DSP芯片的载波恢复(CR)算法进行研究,讨论了在多种情况下算法的最优工程设计.首先对光传送链路进行建模,通过蒙特卡洛法确定了16QAM时信噪比与误码率BER... 详细信息

光数字信号处理(DSP)芯片在通信、计算机、消费类电子产品等领域有广泛地应用,针对DSP芯片的载波恢复(CR)算法进行研究,讨论了在多种情况下算法的最优工程设计.首先对光传送链路进行建模,通过蒙特卡洛法确定了16QAM时信噪比与误码率BER的关系,在BER=0.02的情况下确定了RSNR,然后建模分析了误码率与Pilot符号数以及净荷符号数的关系,通过插值方式进行净荷相位补偿,最终给出在导频符号数为9,总符号数为826时,导频开销取最小值1.09%,并给出导频符号数与线宽的定量关系.针对CR算法的定点量化设计,首先通过分析确定了接收端符号的整数位长度;然后计算不同小数位时CR算法所占用的资源函数,并分析量化噪声对性能的影响,给出量化噪声在相位补偿过程中引入的相噪函数;最后构造多目标约束下的资源最优化模型,并基于最优参数解设计了相应的CR算法流程图.

关键词：载波恢复算法蒙特卡洛模拟法目标规划模型

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QAM解调系统中数字载波恢复算法的研究

电信技术研究 2004年第10期 1-6页

作者：戴岚罗武忠

本文对QAM解调系统中数字载波恢复的几种算法进行了讨论，并针对16QAM信号提出了一种基于COSTAS环的简化算法。文中还对几种载波恢复算法的性能进行了仿真比较，得出了相关结论。

关键词： QAM解调载波恢复算法 16QAM 信号数字仿真性能简化算法系统

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全数字接收机中的载波恢复算法研究

哈尔滨工程大学学报 2002年第5期23卷 57-61页

作者：袁清升陈慧徐定杰袁赣南哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

针对数字信号传输同步接收机的数字化实现,提出了一种载波同步新算法即相位处理载波恢复法.它直接对接收信号的相角进行处理,完成载波频率的快速捕获和载波相位的跟踪.理论分析和计算机仿真表明,该算法简单有效,运算量小,便于用DSP器件... 详细信息

针对数字信号传输同步接收机的数字化实现,提出了一种载波同步新算法即相位处理载波恢复法.它直接对接收信号的相角进行处理,完成载波频率的快速捕获和载波相位的跟踪.理论分析和计算机仿真表明,该算法简单有效,运算量小,便于用DSP器件来实现,适用性强.

关键词：全数字接收机载波恢复算法载波同步数字信号处理载波相位 Kalman滤波算法导航设备

基于ABPSK的自适应盲同步载波恢复算法研究

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电子测量技术 2008年第10期31卷 138-141页

作者：李瑞祥航天信息股份有限公司北京100195

卫星通信作为大有发展前途的通信方式之一,在全球范围内得到了广泛的应用。针对卫星通信中由于多普勒频移造成的大频偏无法利用相位处理直接完成的问题,本文提出了一种基于ABPSK调制方式的自适应盲同步载波同步算法,包括载波频偏估计算... 详细信息

卫星通信作为大有发展前途的通信方式之一,在全球范围内得到了广泛的应用。针对卫星通信中由于多普勒频移造成的大频偏无法利用相位处理直接完成的问题,本文提出了一种基于ABPSK调制方式的自适应盲同步载波同步算法,包括载波频偏估计算法和载波相位估计算法。该算法利用前向载波频偏估计开环与载波相位估计闭环校正,完成载波频率的快速捕获和载波相位的跟踪。利用ADS软件进行理论分析和计算机仿真表明,该算法简单有效,运算量小,便于用FPGA器件来实现,适用性强。

关键词：数字卫星通信 ABPSK 载波恢复算法

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一种基于伪频偏的载波恢复算法

西安电子科技大学学报 2004年第5期31卷 688-692页

作者：曾志斌褚振勇易克初西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室陕西西安710071

推导并分析了频偏、相偏对通信系统的影响,提出了一种新的基于伪频偏概念的载波恢复算法.该算法首先估计大频偏范围内可能的几个频偏值,然后去除其中的伪频偏,最终得到真实的频偏值,以达到纠正大频偏的目的.该算法同时还利用一种快速相... 详细信息

推导并分析了频偏、相偏对通信系统的影响,提出了一种新的基于伪频偏概念的载波恢复算法.该算法首先估计大频偏范围内可能的几个频偏值,然后去除其中的伪频偏,最终得到真实的频偏值,以达到纠正大频偏的目的.该算法同时还利用一种快速相偏估计方法对相偏进行了估计和校正.仿真表明载波恢复算法运算量小,能够实现快速恢复载波.

关键词：频偏载波恢复算法通信系统估计方法快速恢复运算量仿真纠正概念推导

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相干光通信的载波恢复数字信号处理算法研究

相干光通信的载波恢复数字信号处理算法研究

作者：张杰电子科技大学

学位级别：硕士

随着人们对通信速率需求的日益增加,具有高灵敏度和高频谱利用率的相干光通信技术受到人们的日益关注。数字信号处理作为相干光通信系统的重要组成部分,为了减少对硬件的要求,需要对数字信号处理算法进行优化,本文主要对数字信号处理部... 详细信息

随着人们对通信速率需求的日益增加,具有高灵敏度和高频谱利用率的相干光通信技术受到人们的日益关注。数字信号处理作为相干光通信系统的重要组成部分,为了减少对硬件的要求,需要对数字信号处理算法进行优化,本文主要对数字信号处理部分的载波恢复算法进行研究。本文先对相干光通信发展的历史背景做了介绍。然后对相干光通信中的调制方式、相干检测原理及数字信号处理流程做了简要介绍。接着本文详细介绍了数字信号处理部分的载波恢复算法。本文对传统的4次方频偏估计算法进行优化改进,得出了一种基于求余的优化频偏估计算法。该算法以求余运算代替传统的四次方运算来去除调制相位,具有比4次方频偏估计算法更低的算法复杂度。之后继续对其优化改进得到了基于求余运算的2级频偏估计算法,并将该算法拓展到适用于16QAM信号。仿真结果表明,通常信噪比情况下,基于求余运算的频偏估计及2级频偏估计分别比基于四次方运算的频偏估计及2级频偏估计具有更高的估计精度。在16QAM信号中,2级求余算法对信号星座点的利用率为2级4次方算法的4倍。本文对传统的4次方载波相位估计算法进行优化改进,得出了一种高精度的4次方载波相位估计算法,该算法将由残余频偏、加性高斯噪声和相位噪声总的引起的相位偏移量看作一个整体,直接估计出每个符号由这三个因素总的引起的相位偏移,之后再恢复出调制相位。该算法减少了传统4次方相位估计算法中求和取平均这一步,降低了算法复杂度。仿真结果表明,用本文算法相位补偿后信号的相位同原来调制相位之的误差只有10rad量级,而用传统4次方相位估计算法进行相位补偿之后信号的相位与原来调制相位的误差可达0.3rad。并且该相位估计算法可以在不进行频偏补偿的前提下完成对QPSK信号的相位恢复。但在相位估计算法的相位解扰过程中引入了一个限制条件,即相邻两信号的相位偏移量之差不超过一定值,这使得相位估计算法的准确性也受到残余频偏、加性高斯噪声和相位噪声的限制,对于QPSK信号,当线宽为200KHz时,在进行频偏补偿与不进行频偏补偿的情况下满足条件的最低SNR分别为为14.58dB和16.8dB。对于16QAM信号,线宽为200KHz时满足相位解扰限制条件的最低SNR为24.66dB。

关键词：相干光通信数字信号处理载波恢复算法频偏估计算法相位估计算法

ASIC芯片上的载波恢复DSP算法设计与实现

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数学的实践与认识 2021年第23期51卷 73-84页

作者：鲁信金雷菁施育鑫孙艺夫国防科技大学电子科学学院湖南长沙410000

基于专用集成电路(ASIC)的光数字信号处理(ODSP)设计可以有效提高光传输芯片的传输容量.本文主要解决的问题对ASIC性能和资源进行权衡,实现具体场景下的DSP芯片的算法最优设计.首先我们对整个通信系统进行搭建,进一步讨论不同导频插入... 详细信息

基于专用集成电路(ASIC)的光数字信号处理(ODSP)设计可以有效提高光传输芯片的传输容量.本文主要解决的问题对ASIC性能和资源进行权衡,实现具体场景下的DSP芯片的算法最优设计.首先我们对整个通信系统进行搭建,进一步讨论不同导频插入、不同插值算法、不同导频调制值以及导频样式对系统性能以及导频开销的影响,以RSNR代价载波恢复算法,使得导频开销最小.此外,我们对系统性能和资源进行分析,利用Q学习算法构造性能和资源的综合代价函数,给出了一套自动优化位宽和实现性设计的方案,仿真结果表明采用Q学习算法可以迭代出可选的传输方案,并且迭代仿真结果也证明了Q学习结果的正确性.

关键词：数字信号处理载波恢复算法导频 Q学习

ASIC芯片上的载波恢复DSP算法设计与实现

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数学的实践与认识 2021年第23期51卷 85-95页

作者：王越赵家敏张少波西安交通大学信息与通信工程学院陕西西安710049

针对第十七届中国研究生数学建模A题展开研究,对ASIC芯片上的载波恢复DSP算法设计与实现进行分析和建模.首先对光纤通信系统进行建模,根据模型选取了基于判决反馈的载波恢复算法,此算法可以在极小的导频开销下满足RSNR代价小于0.3dB的要... 详细信息

针对第十七届中国研究生数学建模A题展开研究,对ASIC芯片上的载波恢复DSP算法设计与实现进行分析和建模.首先对光纤通信系统进行建模,根据模型选取了基于判决反馈的载波恢复算法,此算法可以在极小的导频开销下满足RSNR代价小于0.3dB的要求;其次在一定的线宽值和色散值范围内对色散、线宽与导频开销之间的关系进行了定性分析与定量仿真.结果表明,色散值与线宽值越大,满足RSNR代价的要求所需的导频开销就越大,近似满足线宽增大10倍,导频开销需增大8倍的规律;再次,设计了基于CORDIC算法的硬件实现方案,并给出了片上资源消耗分析,综合考虑性能和资源后,选取了位宽为8位的方案;最后,建立基于性能与资源的综合代价函数,通过优化算法确立最优方案.结果表明此算法可以根据传输距离,自动给出满足系统性能的量化位宽、导频长度和导频开销,同时可通过对权系数的调节给出不同需求下的方案设计.

关键词：数学建模载波恢复算法 CORDIC算法资源优化

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相干光通信系统中QPSK调制解调实验研究

相干光通信系统中QPSK调制解调实验研究

作者：李鹏霞西安理工大学

学位级别：硕士

相干光通信因其具有较高的探测灵敏度、传输速率及频谱利用率而备受关注。在相干光通信系统中,由于正交失衡、频率偏移、时钟偏移等使信号特性变差,造成通信质量下降。本文采用数字信号处理技术对接收信号进行损伤补偿,继而恢复基带信号... 详细信息

相干光通信因其具有较高的探测灵敏度、传输速率及频谱利用率而备受关注。在相干光通信系统中,由于正交失衡、频率偏移、时钟偏移等使信号特性变差,造成通信质量下降。本文采用数字信号处理技术对接收信号进行损伤补偿,继而恢复基带信号,提高通信质量。论文主要工作包括以下几个方面:1.相干光通信系统中正交相移键控(Quadrature phase shift keying,QPSK)调制解调基础的分析与研究。研制了相干光通信系统实验平台,分析了 QPSK调制原理并进行了实验研究。对常用的正交失衡算法和载波恢复算法的优点及不足进行了总结。***中频信号相干解调的分析与实现。主要分析了相干接收机输出的两路中频信号正交失衡原因,利用搭建的实验平台研究了角度失衡和幅度失衡对相干光通信系统性能的影响,并通过施密特正交化算法对非正交的中频信号实现了正交化;对施密特正交化算法、载波恢复算法及位同步算法的实现过程进行了详细的理论推导。***调制解调的实验研究。实验验证了噪声及频率偏移对相干光通信系统性能的影响;分析了环路带宽及噪声对Gardner环的环路收敛性能及相干光通信系统性能的影响,验证了松尾环和Gardner环的工作性能。结果表明:中频信号经过施密特正交化算法校正后,得到的带载波QPSK信号星座图由椭圆形校正为圆形。采用松尾环实现载波恢复时,在环路捕获带为-250k-Hz～3 00kHz之间可较好的实现载波恢复。采用Gardner算法实现时钟恢复时,在环路带宽为800kHz,信噪比为15dB情况下都可实现环路的捕获、跟踪,说明Gardner环性能良好。

关键词：相干光通信施密特正交化算法载波恢复算法位同步算法