2012年第09期，第45卷总第249期通信技术CommunicationsTechnologyVol.45，No.09,2012No.249,Totally数字锁相环在位同步中的应用与实现李庆坤①，全厚德①，李庆会②（①军械工程学院，河北石家庄051000；②第二炮兵青州士官学校，山东青州262500）【摘要】给出了一种适用于数字接收机的位同步数字锁相环算法。首先分析了数字锁相环的各个组成部分，详细推导了数字锁相环路中环路滤波器参数、鉴相增益等各个参数的计算公式；然后利用Matlab分别仿真了环路对输入信号相位和频率阶跃的响应，对仿真结果进行了分析。仿真结果表明，采用数字锁相环的位同步电路对输入信号的相位和频率阶跃具有较好的跟踪性能。最后说明了在环路设计中应该注意的几个问题。【关键词】数字锁相环；鉴相增益；环路滤波器；数控振荡器【中图分类号】TN919.3【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2012)09-0029-04ApplicationandImplementationofDigitalPhaseLockLoopinSymbolTimingSynchronizationLIQing-kun①，QUANHou-de①，LIQing-hui②(①TheOrdnanceEngineeringCollege,ShijiazhuangHebei051000,China;②PettyOfficerSchooloftheSecondArtillery,QingzhouShandong262500,China)【Abstract】ADPLL(DigitalPhaseLockLoop)algorithmforthesymboltimingsynchronizationofdigitalreceiverisproposed.ThecomponentpartsoftheDPLLisanalyzedfirst,thecalculationformulasofvariousparametersincludingthoseofdiscriminatorgain,andloopfilteretc.arederivedindetail;thenwithMatlab,thesimulationsontheresponsesofthestepinphaseandfrequencyoftheinputsignalsaredoneMatlab.ThesimulationresultsindicatethatthesymboltimingsynchronizationwithDPLLcantracktheinputsignalsinphaseandfrequencywell.Some0引言位同步是在数字通信的诸多同步之中的首要问题，没有位同步就无从解出传输的数字信息[1-2]。位同步的作用是跟踪每个码元的最佳采样点，以进行判决采样。当输入信号发生偏移时，能够调节采样时钟，使其跟踪最佳采样点。位同步数字锁相环即根据信息码元周期产生采样时钟，并根据所产生采样时钟和接收码元信号之间的定时误差，调整数字锁相环的数控振荡器，使其输出的采样时钟跟踪最说位同步电路是数字通信中同步的关键技术。1位同步数字锁相环电路的工作原理位同步数字锁相环电路原理和大多数锁相环电路原理类似[1]，其结构如图1中的虚线框所示。从图中可以看出，其结构和常规的锁相环电路基本类似，只是多出了插值滤波运算部分。从功能意义上讲，虚线方框内的插值滤波模块和误差检测模块可以被认为是常规锁相环的鉴相部分。下面分别对各部分进行介绍。1.1数字鉴相在数字锁相环的数字鉴相中，有许多实现方案。常用的误差鉴相算法有：Gardner、Mueller-Muller、ZeroCrossingDetector(ZCTED)等。其中Gardner算收稿日期：2012-04-12。作者简介：李庆坤（1976-），男，博士后，主要研究方向为MIMO技术、空时编码与检测技术；全厚德（1963-），男，教授，主要研究方向为通信信号处理；李庆会（1980-），女，助教，主要研---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---法只需要每个符号采集两个点，运算量小，而且和调制方式、载波频率、相位无关，所以这里采用Gardner算法[3]。Gardner算法的基本思想是提取相邻码元最佳采样点的幅度和极性变化信息，再利用该信息来获得定时误差。图2输入采样与输出采样示意1.2数控振荡器(NCO)NCO的作用是产生“输出采样”信号和该信号与输入采样之间的“小数间隔”（见图2）。其中“输出采样”的目的是降低采样率；“小数间隔”的作用是进行插值运算，从而得到精确的输出采样值。在包含插值运算的位同步锁相环中，为了计算“小数间隔”，NCO的输入时钟必须为图2中的输入采样时钟。NCO有多种实现形式，一种较常用的实现方法为图3所示的计数器溢出方法。图中左侧是其功能方框图，右侧为计数器计数结果示意图。其中计数器为深度N的二进制图1数字锁相环组成方框示意其计算表达式如下：etxItT2xItxItTxQtT2...