操作环境：

MATLAB 2022a

1、算法描述

QPSK，有时也称作四位元PSK、四相位PSK、4-PSK，在坐标图上看是圆上四个对称的点。通过四个相位，QPSK可以编码2位元符号。图中采用格雷码来达到最小位元错误率（BER） — 是BPSK的两倍. 这意味著可以在BPSK系统带宽不变的情况下增大一倍数据传送速率或者在BPSK数据传送速率不变的情况下将所需带宽减半。

数学分析表明，QPSK既可以在保证相同信号带宽的前提下倍增BPSK系统的数据速率，也可以在保证数据速率的前提下减半BPSK系统的带宽需求。在后一种情况下，QPSK的BER与BPSK系统的BER完全相同。

由于无线电通讯的带宽都是由FCC一类部门所事先分配规定的，QPSK较之于BPSK的优势便开始显现出来：QPSK系统在给定的带宽内可以在BER相同的情况下可以提供BPSK系统两倍的带宽。采取QPSK系统在实际工程上的代价是其接收设备要远比BPSK系统的接收设备复杂。然而，随着现代电子技术的迅猛发展，这种代价已经变得微不足道。

较之BPSK系统，QPSK系统在接收端存在相位模糊的问题，所以实际应用中经常采取差分编码QPSK的方式。

**锁相环（PLL）** 是一种控制系统，用于将一个参考信号的相位与一个输入信号的相位同步。它在许多领域中都有应用，如通信、无线电、音频、视频和计算机系统。锁相环通常由以下几个关键组件组成：

1. **相位比较器（Phase Comparator）：** 这个组件比较输入信号和参考信号的相位差异，并输出一个反映这种差异的电压或数字信号。
2. **低通滤波器（Low-Pass Filter）：** 这个组件用于平滑相位比较器的输出，以便获得一个稳定的控制电压或信号。
3. **振荡器（Oscillator）：** 这是一个产生频率稳定的信号的元件，其频率可以通过调节控制电压来改变。在锁相环中，振荡器的频率可以被控制，以便使其输出的信号与参考信号的频率和相位保持同步。
4. **分频器（Divider）：** 这个组件将振荡器的输出分频，生成一个或多个较低频率的信号，用于各种应用中。

**Gardner同步算法** 是一种数字通信系统中的时钟同步算法，适用于传输信道可能引入不确定延迟的情况。以下是算法的详细步骤：
1. **采样阶段：** 接收端以恒定的采样率对接收信号进行采样，得到一系列采样值。
2. **差异计算：** 算法计算相邻两个采样点之间的差异，即它们之间的信号值差。这个差异值代表了信号在传输路径中可能遭受的延迟。
3. **错误计算：** 对于每对相邻采样点，将差异值乘以它们的乘积，得到一个误差值。这个误差值可以指示接收时钟的相位相对于发送时钟的偏移。
4. **相位调整：** 根据误差值的正负，调整本地时钟的相位。如果误差为正，表示接收时钟比发送时钟快，因此需要减小本地时钟的相位；如果误差为负，则需要增加本地时钟的相位。
5. **循环迭代：** 重复以上步骤，直到接收时钟的相位与发送时钟的相位基本一致，从而实现精确的时钟同步。

总体而言，Gardner同步算法通过不断计算信号差异和调整本地时钟相位，逐步减小时钟偏移，从而实现精确的时钟同步，即使在信道质量不佳的情况下也能够有效工作。这对于数字通信系统中的数据恢复和解调至关重要。

2、仿真结果演示

3、关键代码展示

略

4、MATLAB 源码获取

点击下方原文链接获取

【MATLAB源码-第27期】基于matlab的QPSK定时同步仿真，采用gardner算法，Costa锁相环。_matlab 定时同步-CSDN博客https://blog.csdn.net/Koukesuki/article/details/132853456?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522171314739716800182777622%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=171314739716800182777622&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-1-132853456-null-null.nonecase&utm_term=27&spm=1018.2226.3001.4450