基于FPGA的16QAM调制器设计与实现(3)
基于数字插值算法的符号同步可以分为四部。输入信号经过内插滤波器得到内插样值，将内插样值中进行定时误差，并经过环路滤波器滤掉信号中的高频噪声，得到控制信号反馈给内插滤波器，从而消除时钟误差。
结构如图4所示：
图4 插值滤波同步结构
2.12 超前-滞后门同步
在电路中把电流的相位超前电压的相位叫超前，此时电压滞后电流，电路整体呈现容性；滞后则是相反，电路呈现感性。
超前-滞后门同步算法基本思想是利用信号波形的对称性，即信号波形经过匹配滤波器或相关器的输出信号是对称的。对于矩形脉冲，匹配滤波器的输出在中间时刻达到最大值，只要采样值在最大值上，则一定能够保证符号同步[6]。
图5 超前-滞后门同步结构
2.13 锁相环法
锁相环 (phase-locked loop)为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO（压控振荡器）和PLL IC （锁相环集成电路）,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出，另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则PLL IC的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO,直到相位差恢复。达到锁频的目的。
在在数字通信系统中，实际发送信号的功率密度限于 频率以内，因此 含直流分量和频率为 的离散时钟分量。进而，将接收信号平方后，通过一个窄带滤波器即可将时钟分量过滤除出来，而这个窄带滤波器一般都使用锁相环来实现[7]。锁相法提取符号同步时钟的结构框图如图6所示。
图6 锁相环提取法符号同步
2.2符号同步方法的比较
衡量定时恢复性能的标准主要有两个：一个是定时恢复，接收机不仅要知道符号采样频率，还要知道符号采样的位置，即最佳采样点。定时相位就是采样位置的选取。在有限信道的同步通信系统中，采样点偏离最佳采样点的位置越远。符号串扰就越大。另一个是定时抖动，从数据恢复出的时钟（高频部分）会存在抖动，会造成符号间串扰[8]。
本文采用超前-滞后模块，因为从系统性能和硬件资源二者考虑，这样实现了性能的最佳和硬件资源利用的最优化。它与以后文章中介绍的科斯塔斯环（Costas）一起实现了16QAM的解调系统。超前-滞后模块，在峰值点若无对信号的采样（在噪声存在的情况下），而是在t=T—△时早采样或在t=T+△时迟采样。因为在最佳采样时刻t=T时，自相关函数是偶函数，那么早、迟采样值的绝对值相等。因此，在t=T—△和t=T+△的中点才是合适的采样时刻。它为超前一滞后门同步器奠定了基础[9]。设y(t)为输出信号的波形（接收滤波器），若在最佳时刻进行采样，即眼图张开最大时刻，采样值为 ，式中 是最佳定时相位。
假设偏离最佳采样时刻的偏离量用△表示，那么它在△的两个采样时刻是相等的，一个为超前采样，用 表示；另一个为滞后采样，用 表示。
（10）
但是若采样相位r≠ 未同步。那么这时超前抽样值和滞后抽样值分别为 、 。再将超前抽样值和滞后抽样值全波整流后，得到 及 。两式相减，得到：
（11）
再将 进行低通滤波，等于把 时间平均，得到< >。所以，低通滤波器的输出为：
（12）
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