科斯塔斯环总结报告.docx

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Costas 环研究总结报告
一、 研究目的：
高速移动通信系统中，收、发送机的相对运动使得接收信号不可避免地形成快衰落
信道，从而引入较大的多普勒偏移和多普勒变化率， 故此必须纠正或补偿多普勒频偏和多普
勒变化率，以保证收发系统间的信号同步。
由于较大的多普勒频偏和多普勒变化率的存在， 造成接收载波与给定载波在频率和相
位上均存在较大的差别，为正确解调需使用载波跟踪机制来提取相干载波， costas 环路是
高效、 可靠的跟踪环路， 在成熟系统中常用来来提取接收信号相干载波， 以实现对接收信号
进行精确相干解调，确保收发系统信号间高可靠和高精度的同步。
二、 性能要求：
依系统指标需求， 要求该环路能够狗在 100 us（约合 200 个复值信号点） 之内达到求解稳定，输出相干载波的实时频偏估测值，并纠正频偏，纠偏范围依系统指标需求应达到
1khz-30khz（载波 2Mhz）；频率抖动范围在频偏的 10%以内（噪声≤ 10db ）；相位抖动范围
在± 5o（噪声≤ 10db） costas 环路的高效性和可靠性以及较低的实现代价， 本课题经
。基于
过仿真验证，选择该环路作为该功能模块的实现环路。
三、 costas 环路基本原理概述：
Costas 环路在系统架构中的接入示意图如图 1 所示：
I
前基模块
正交变换Q

costas环
路

I '
QI' 位同步 后基模块
使能控制信号
图 1
costas 环路系统架构中的接入图
Costas环路功能结构图如图
2 所示：
v3
输
低通
输入已调
出 cos
'
v1
信号
v d 环路滤
振荡器
波器
相移

v5
vd
sin

v2
低通
v4

v6
图 2costas 环路功能结构图
设输入的下变频后的 2PSK 信号（假设没有 GAWN 噪声影响）

m(t )cos( wct ) ，其中
;..
..
m(t) 是基带调制信号 cos(WCt) 是调制载波，假定环路锁定，且不考虑噪声影响，则振荡器输出的两路互为正交的本地载波分别为
v1 cos(w c t (t))
(2)
v2 sin(w c t (t))
(3)
(t) 为本地载波与输入相干载波之间的相位差。
由图 1 所示输入信号
m(t)cos(w c t) 分别与锁定后的本地载波即式
(2) 、 (3)相乘得到
v3
m(t )cos(w c t)
cos(w c t
(t))
1 m(t ) cos(
(t ))
cos(2w c t
(t))
2
(4)