m基于Costas环的QPSK载波同步matlab性能仿真,对比不同环路系数等对载波同步的影响

1.算法仿真效果

matlab2022a仿真结果如下：

 

 

2.算法涉及理论知识概要

        在数字通信中，载波同步是保证正常数据传输的重要环节之一。Costas环是一种常用的基于相位差检测的载波同步方法，适用于QPSK调制信号的同步。本文将介绍基于Costas环的QPSK载波同步方法，并比较不同环路系数对载波同步的影响。

 

      载波同步是相干解调的基础，不管对于模拟通信还是数字通信来说，只要是相干解调，接收端都必须提供同频同相的载波。当然，若采用基带传输，此时便没有载波同步的问题，因为没有频带调制，即没有乘以载波进行频谱搬移的过程。

 

2.3、不同环路系数对载波同步的影响

       在实际应用中，选择合适的环路系数对于保证载波同步的稳定性和精度非常重要。一般来说，比例增益 $K_p$ 决定了载波同步的响应速度，积分增益 $K_i$ 决定了载波同步的稳定性。在本文中，我们将分别比较不同的 $K_p$ 和 $K_i$ 值对于载波同步的影响。在实验中，我们将QPSK调制信号传输至接收端，通过基于Costas环的QPSK载波同步方法实现载波同步，并记录不同 $K_p$ 和 $K_i$ 值下的误差向量幅度和相位误差。

 

3.MATLAB核心程序 `SNRS = [2:2:16];

 

for SNR_DB = SNRS

    SNR_DB

     % SNR_DB = 4

     rece = awgn(send,SNR_DB,'measured');  %接受端的信号，加载指定的snr

     %rece = send;

     %锁相环参数预设

     Discriminator_Out=zeros(carlen * nsamp,1);

     Freq_Control=zeros(carlen * nsamp,1);

     PLL_Phase_Part=zeros(carlen * nsamp,1);   %锁相环频率

     PLL_Freq_Part=zeros(carlen * nsamp,1);    %锁相环相位

     WC_frame = zeros(1,carlen * nsamp);       

     NCO_Phase = 0;

 

............................................................................

         end

     end

 

    

    %判断同步头，信号是否出现了反相，及时调整

    num1 = symerr(sign(I_D(comps1:compf1)) , sign(dataoutI(comps1:compf1)));

    num2 = symerr(sign(I_D(comps1:compf1)) , -sign(dataoutI(comps1:compf1)));

    num3 = symerr(sign(I_D(comps1:compf1)) , sign(dataoutQ(comps1:compf1)));

    num4 = symerr(sign(I_D(comps1:compf1)) , -sign(dataoutQ(comps1:compf1)));

    numI = [num1,num2,num3,num4];

    num = min(numI)

 

    if num1 == num

        dataout_I = dataoutI;

    elseif num2 == num

        dataout_I = -dataoutI;

    elseif  num3 == num

        dataout_I = dataoutQ;

    else

        dataout_I = -dataoutQ;

    end

 

    num1 = symerr(sign(Q_D(comps2:compf2)) , sign(dataoutQ(comps2:compf2)));

    num2 = symerr(sign(Q_D(comps2:compf2)) , -sign(dataoutQ(comps2:compf2)));

    num3 = symerr(sign(Q_D(comps2:compf2)) , sign(dataoutI(comps2:compf2)));

    num4 = symerr(sign(Q_D(comps2:compf2)) , -sign(dataoutI(comps2:compf2)));

    numQ = [num1,num2,num3,num4];

    num = min(numQ)

 

    if num1 == num

        dataout_Q = dataoutQ;

    elseif num2 == num

        dataout_Q = -dataoutQ;

    elseif  num3 == num

        dataout_Q = dataoutI;

    else

        dataout_Q = -dataoutI;

    end`