第18卷Vol.18第7期No.7电子设计工程ElectronicDesignEngineering2010年7月Jul.2010基于SystemGenerator的Gardner算法设计与实现彭小卫，刘倍圣，曾亚军，徐节涛，赵利（桂林电子科大学，广西桂林541004）摘要：采用Gardner算法，对QPSK调制解调系统中的位同步系统进行设计与实现，大大提高了系统性能和资源利用率。重点阐述采用FPGA开发环境SystemGenerator系统设计工具进行位同步设计与实现的方法，并在LyrtechSFFSDRDP（Lyrtech小型软件无线电开发平台）上进行硬件协同仿真与验证，同时给出了相应的仿真波形。仿真结果在软件无线电技术及应用方面有着重要的理论研究价值，在开发设计上可大幅度地缩短开发周期，节约成本。关键词：Gardner算法；SystemGenerator；软件无线电；硬件协同仿真中图分类号：TN919文献标识码：A文章编号：1674－6236（2010）07-0016-03DesignandrealizationofGardneralgorithmbasedonSystemGeneratorPENGXiao-wei，LIUBei-sheng，ZENGYa-jun，XUJie-tao，ZHAOLi（GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，China）Abstract：TheGardneralgorithmisadoptedtothedesignandrealizationofsymbolsynchronizationintheQPSKmodula-tionanddemodulationsystem，whichcangreatlyimprovesystemperformanceandresourceutilization.Themethodofhowtousethexilinxsystemgeneratorsystemdesigntooltodesignandrealizesymbolsynchronizationisespeciallyexpounded，atthesametime，thenewideaofFPGAhardware-in-the-loopco-simulationandattestationontheLyrtechSFFSDRDPisprovided.Alsotherelevantsimulationwaveisshown.Simulationisconducted，whichprovidesanimportanttheoreticalre-searchvalueinsoftwaredefinedradiotechnologyandapplications.Themethodisusedtoshortenthedevelopmentcycleandsavecost.Keywords：Gardneralgorithm；systemgenerator；softwaredefinedradio；hardware-in-the-loopco-simulation在数字采样接收机中，符号定时恢复算法有很多种，包括早迟门（Early-late）算法、MM（MuellerandMuller）算法、Gardner算法[1]等。早迟门算法是利用理想采样点的早迟2个采样点来产生误差信息的，它需要每个符号至少3个采样点，这对硬件实现来说是一种资源的浪费。MM算法只需1个采样点，但它对载波偏差敏感，这在移动通信中是不可避免的，所以这种算法在实际中很少用到。Gardner算法是F.M.Gardner提出的一种适合于BPSK/QPSK的每符号采样两点的算法，它是由最大似然准则推导。因此该算法所需采样点少、易于高速实现，且具有检测性能不受载波相位恢复影响的优点，广泛应用于解调接收设备。1Gardner算法的QPSK位同步系统[2-3]在一般的接收机中，采样时钟是由锁相环控制的，它采用时钟误差信号控制压控振荡器，实现时钟相位误差的调整，然后直接采样获得信号的最佳采样点。而在全数字接收机中，基于Gardner的算法是一种异步时钟恢复方法，由于采用固定频率的时钟进行采样，所以当抽样时钟与码元不同步时，可以通过插值的方法，得到同步的信号采样值。根据Gardner算法的原理，设计QPSK位同步系统结构如图1所示。从图1中可看出该QPSK位同步系统是由内插滤波器、数控振荡器、定时误差检测器、环路滤波器和控制器组成。图1QPSK位同步系统结构1.1内插滤波器内插器（Interpolator）从采样序列中恢复出最佳采样值，是整个位同步系统的关键。要计算出正确的内插值，必须知道正确的插值基点m和小数插值间隔mu，这两个值是由控制器提供的。假设接收端的固定采样时钟为fS，符号周期为T，内插器周期为Ti，以一路信号I路为例，内插滤波器接受的信号为xI（mTS），其中TS=1/fS，则经过内插后的信号为yL（kTi）。内插滤波器的内插值计算公式为：收稿日期：2009-12-14稿件编号：200912035基金项目：2009年广西研究生教育创新计划项目（2009105950810M12）作者简介：彭小卫（1984—），男，江西吉安人，硕士研究生。研究方向：基于软件无线电基带数字信号处理模块的设计与实现。－16－彭小卫，等基于SystemGenerator的Gardner算法设计与实现yL（kTi）=∑xI（mTS...