通信算法之112：载波同步及comm.CarrierSynchronizer

Posted 2023-03-05 leeshao12

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        载波同步是基于锁相环技术使本地获取和载波同频同相的参考信号，用来解调信号。载波同步就是对本地参考信号进行频率和相位偏差的补偿，进而实现本地参考信号和载波信号同频同相。

        载波同步只适用于单载波调制系统，载波同步算法对于BPSK、QPSK、OQPSK、8-PSK、PAM和QAM都是兼容的。目前锁相环使用比较多的是Costas环和平方环进行载波同步，但是两者都有相位模糊的特点。

        BER比较大，由于星座点已经收敛，说明已经获得同频同相的本地载波信号，造成BER高的原因可能是相位模糊造成的。（就是求初始相位）

相位模糊范围：0、，或者，通常情况下Costas环和平方环的是的相位模糊，具体和调制模式有关；

求出载波同步前后相同barker码的相位角，就求出了相位模糊角；

angle求出的相位角范围，满足相位模糊范围；

%%--------------------------- Phase ambiguity ---------------------------%%
idx = 9000 + (1:barker.Length);
phOffset = angle(modSig(idx) .* conj(syncSignal(idx)));
phOffset = round((2/pi) * phOffset); % -1, 0, 1, +/-2
phOffset(phOffset==-2) = 2; % Prep for mean operation
phOffset = mean((pi/2) * phOffset); % -pi/2, 0, pi/2, or pi
disp(['Estimated mean phase offset = ',num2str(phOffset*180/pi),' degrees'])
求出的相位模糊：Estimated mean phase offset = 180 degrees

补偿相位模糊，将补偿后的数据进行解调并计算BER

%%------------------------------ Phase Shift ----------------------------%%
resPhzSig = exp(1i*phOffset) * syncSignal;
 
resPhzData = pskdemod(resPhzSig,4,pi/4);%Demodulate the signal after resolving the phase

 

生成相位和频率偏差
相偏：45°  频偏：10KHz  采样频率：1Mhz，频偏是采样频率的1%

%%------------------- Generate Phase and Frequence Offset ---------------%%
pfo = comm.PhaseFrequencyOffset('PhaseOffset',45,  'FrequencyOffset',1e4,'SampleRate',1e6);

生成载波同步器
SamplesPerSymbol：符号过采样倍数，本例子默认为1；

%%---------------------------- Carrier Synchronizer ---------------------%%
carrierSync = comm.CarrierSynchronizer(  'SamplesPerSymbol',1,'Modulation','QPSK');

 

添加相偏、频偏和信道噪声
%%-------------------- Add Phase and Frequence Offset -------------------%%
modSigOffset = pfo(modSig);
%%--------------------------- Add Channel Noise -------------------------%%rxSig =

rxSig = awgn(modSigOffset,20);

 

carrierSync（rxSig ）