摘要：采用计算机仿真的方法评估加性高斯白噪声（AWGN）对锁相环（PLL）相位估计性能的影响，进而对AWGN下两种在工程中大量使用的非面向判决环——平方环和科斯塔斯环的性能情况进行仿真对比分析，得出在噪声对相位估计值的影响方面，平方环和科斯塔斯环的性能相似。
关键词：锁相环 平方环 科斯塔斯环
引言：在通信系统中，为了正确恢复接收信号，要求接收端必须与发送端同步，因而同步成了通信系统中一个重要的实际问题。在实际工程中通常采用锁相环来跟踪并获取载波，最终达到载波同步，从而解调出发送信号。目前，在工程实践中广泛的用于载波同步的是两种非面向判决环：平方环和科斯塔斯环，考虑到具体应用环境的不同，二者采用了不同的实现方法，在实际工作环境中发送信号不可避免的要受到噪声与干扰的恶化，因此，对在高斯白噪声信道下的平方环和科斯塔斯环的相位估计性能进行仿真研究，将有助于指导工程实践。
一、本课题的目的及研究意义
本论文采用计算机仿真的方法，评估加性高斯白噪声对锁相环相位估计性能的影响，进而对加性高斯白噪声下两种在工程中大量使用的平方环和科斯塔斯环的性能情况进行仿真对比分析。
本课题主要针对在加性高斯白噪声信道下的科斯塔斯环的相位进行仿真评估，将具有一定的实际意义。
二、本课题的国内外研究现状
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。
有学者研究过AWGN下平方环和科斯塔斯环的性能仿真分析，采用计算机仿真的方法,评估加性高斯白噪声(AWGN)对锁相环(PLL)相位估计性能的影响,进而对AWGN下两种在工程中大量使用的非面向判决环———平方环和科斯塔斯(Costas)环的性能情况进行仿真对比分析,得出在噪声对相位估计值的影响方面,平方环和科斯塔斯环的性能相似。事实上，如果科斯塔斯环中的环路滤波器与平方环中的环路滤波器相同,则二者是等效的。由于平方环的压控振荡（VCO）输出信号的频率为输入信号频率的2倍,当输入载波频率较高时,VCO的倍频输出在工程上难以实现,所以此时一般采用科斯塔斯环；但平方环结构较科斯塔斯环简单,因此当条件受限且输入信号载波频率较低时可采用平方环。
- 本课题的研究内容
- 锁相环原理
锁相环路（PLL）是一个闭环的跟踪系统，它能够跟踪输入信号的相位和频率。确切地讲，锁相环是一个使用输出信号（由振荡器产生的）与参考信号或者输入信号在频率和相位上同步的电路。在同步（通常称为锁定）状态，振荡器输出信号和参考信号之间的相位差为零，或者保持常数。
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