数字通信系统中的载波同步技术研究
通信系统中同步技术的研究综述
法。 由于导频本身并不包含所要 传送的信息，对频率和功 率有限制，要求导频尽可能小地 影响信息传送，且便于提
取 同， 才谈得 上正确 地取 样判 决，因此位 同步 是正确取样判决 的基础 。
（）自同步 法：发送端不发 送专门的 同步信息 ，接收 ２ 端设 法从 接收 到的信号 中提取 同步信息 的方法 。这种 方法
效率高，干扰低，但收端设备较复杂 】 ４ 。
３ 同步技术的实现方法
自 同步 法 是 我 们 最 希 望 的 同 步 方 法 ， 因 为 可 以 把 全 部 功 率 和 带 宽 分 配 给 信 号 传 输 。 在 载 波 同 步 和 位 同 步 中， 两 种 方 法 都 有 采 用 ， 自 同步 法相 对应 用 较 广 ； 而 群 同步 一
调 ，使 整个 网能 按 一 定 的节 奏 有 条 不 紊 的工 作 。
（）载波 同步在 自同步下 有平方变换法 、平 方环 法和 １ 同相正 交环法，基本思想都是将不直 接包含载 波成分 的信 号进行 非线性变换后，从 中提取载波 。这几种 方法都存 在 相位模糊 的问题，前两个方法广泛用于抗相位模糊 能力强
的ＤＰ Ｋ 号 解 调 ， 后 法 由 于 采 用 了锁 相 环 ， 提 取 的载 波 Ｓ 信
通 过上面 的阐述，我 们可 以从 整体上 清晰 了解４
种 同步 的 关系是 互为前 提， 一脉相 承 的：接 收到 已调 信 号，利用载波同步产生的相干载波完成相干解调，还 原出 基 带信 号之后，在位 同步的保证下进行取样 判决，恢 复出
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圆 圈 圜 困
１ 引言
同步是通 信系 统 中一个 ｊ 情况下，收发双方不在一地，
工 作 ， 必 须 要 有 同 步 系 统 来 保
(完整word版)数字通信原理复习题及参考答案
中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案数字通信原理一、填空题：1.已知二进制数字信号每个码元占有的时间为1ms,0、1码等概率出现，则码元速率为__________，信息速率为__________；2。
从信息传输角度来看，数字通信系统的主要质量指标是__________和__________。
3.高斯白噪声是指噪声的概率密度服从__________分布，功率谱密度服从__________分布.4.通常，在纠、检错编码中引入的监督码元越多，信道的____ _ _____下降也越多。
5。
若要检出3个错码，则分组码的最小码距dmin 应__ __ ____。
6.码重是码组中__ __的个数。
7.对线性分组码，如果找到了码的 ，那么编码方法就完全确定了。
8.常用的简单差错控制码有奇偶监督码、水平奇偶监督码、水平垂直奇偶监督码、群计数码 和 码。
9。
已知（5，1)重复码，它的两个码组分别为00000和11111，则(5，1）重复码的最小码距为________，只用于检错，能检出________位错码。
10。
四进制数字信号的信息传输速率为800b/s,其码元速率为____________，若传送1小时后,接收到40个错误码元，其误码率为____________。
11。
数字信号有时也称离散信号,这个离散是指信号的_______是离散变化的，而不一定指_______离散 12。
如果在已知发送独立的符号中，符号“E"出现的概率为0。
125，则符号“E"所包含的信息量为 。
13.对线性分组码,如果找到了码的 ，那么编码方法就完全确定了。
14。
在2PSK 输出信号中存在倒相现象，其解决方法是采用___________。
15.假设分组码的最小码距为8，则它能检测误码的位数至多为16．假设线性分组码信息码元长为5。
若希望所编码字能够纠正1位错，码字最小码长为 。
17。
通信系统的性能指标主要有 和 ，在模拟通信系统中前者用有效传输带宽衡量，后者用接收端输出的 衡量。
载波同步实验报告
一、实习目的通过对专业基础课与专业理论课的学习后，以及同学们都具备了一些有关模拟电路及数字电路分析、设计、调试能力。
本次实习主要是针对整个通信系统而言的。
1.掌握通信系统的整体概念及组成模块。
2.理解每个模块的原理及实现的功能。
3.根据自己所完成的模块载波同步模块：1. 掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。
2. 掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。
3. 了解相干载波相位模糊现象产生的原因。
二、实习要求在本实习我主要负责完成载波同步单元，该单元采用平方环从2DPSK信号中提取相干载波。
1. 观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。
2. 观察环路的捕捉带和同步带。
3. 用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。
三、实习内容（1）实习题目: 数字通信系统---载波同步（2）原理介绍:通信是通过某种媒体进行的信息传递。
在古代，人们通过驿站、飞鸽传书、烽火报警等方式进行信息传递。
到了今天，随着科学水平的飞速发展，相继出现了无线电，固定电话，移动电话，互联网甚至可视电话等各种通信方式。
通信技术拉近了人与人之间的距离，提高了经济的效率，深刻的改变了人类的生活方式和社会面貌。
:通信系统的一般模型如下在本次实验中, 通过动手焊接部分模块最后通过联试来完成整个通信系统的过程.主要目的是让大家更深刻的理解通信系统的整体概念及基本理论。
1.整个系统试验框图如下：TX-3 ͨÐÅÔÀí½ÌѧʳÑéϳͱ °¼¾ÖʾÒâͼ通信系统中常用平方环或同相正交环（科斯塔斯环）从2DPSK信号中提取相干载波。
同步技术
同步技术一、同步技术的定义：同步技术即调整通信网中的各种信号使之协同工作的技术。
诸信号协同工作是通信网正常传输信息的基础。
二、同步技术的分类：按照同步的功能来分，同步可以分为载波同步、位同步（码元同步）、群同步（帧同步）和网同步（通信网中用）等四种。
（一）载波同步1、定义当采用同步解调（相干检测，它的基本功能就是完成频谱的线性搬移，但为了防止失真，同步检波电路中都必须输入与载波同步的解调载波。
）时，接收端需要提供一个与接收信号载波同频同相的相干载波，而这个相干载波的获取就称为载波提取，或称为载波同步。
2-12、提取方法载波同步一般有两类方法：一类是直接提取法（自同步法），一类是插入倒频法（外同步法）。
（1）直接提取法（自同步法）定义：是从接收到的有用信号中直接（或经变换）提取相干载波，而不需要另外传送载波或其它倒频信号。
基本原理：有些信号（如DSB信号、2PSK信号等）虽然本身不包含载波分量，但却包含载波信息，对该信号进行某些非线性变换以后，就可以直接从中提取出载波分量来。
提取方法：平方变换法和平方环法、同相正交环法（科斯塔斯环）①平方变换法和平方环法图2-2平方变换法提取载波图2-2即为平方变换法提取载波，为了改善性能，可以在平方变换法大的基础上，把窄带滤波器用锁相环替代，构成如图2-3所示的方框图，这就是平方环法提取载波。
图2-3平方环法提取载波由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波性能，因此平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能，因而得到广泛的应用。
②同相正交环法（科斯塔斯环）图2-4同相正交环法提取载波同相正交环法（科斯塔斯环）是利用锁相环提取载波的另一种常用方法，由于加到上下两个相乘器的本地信号分别为压控振荡器的输出信号和它的正交信号，因此常称这种环路为同相正交环，有时也被称为科斯塔斯环（Costas）环。
如图2-4所示。
（2）插入倒频法（外同步法）定义：是在发端发送信息码元的同时，再发送一个（或多个）包含载波信息的倒频信号，并且要求这个倒频信号不随传播的信息变换，在接收端根据倒频信号提取载波。
现代通信技术-同步的基本概念
02.同步的分类
外同步： 由 按传输 方式分：
发送 的同步信息， 把这个专门的同步信息 出来作 为同步信号的方法， 称为
自同步： 发送端 发送专门的同步信息，接收 端设法 同步信息 的方法，称为自同步法
谢谢
《现代通信技术》课程
同步的基本 概念
目 录
01 02
同步的定义
同步的分类
01.同步的定义
为什么要研究同步技术？
同步是数字通信中一个重要的实际问题，通 信系统如果出现同步误差或失去同步,就会使 通信系统性能降低或通信失效。
所谓同步是指收发双方在时间上步调一致，故又 称定时。
02.同步的分类
载波同步
按功用分：
位同步
ห้องสมุดไป่ตู้群同步
网同步
02.同步的分类
1、 载波同步： 相干解调中， 在接收端恢复相干载波（相 干载波与发送端载波同频，在相位上保持某 种同步关系）的过程称为载波同步（ 、 ）。
2、 位同步： 在接收端产生一个“码元定时脉冲序列”，其重复频率和
相位(位置)要与接收码元一致，以保证： ① 接收端的定时
脉冲重复频率和发送端的码元速率相同;② 取样判决时刻
对准最佳取样判决位置。这个过程称为“位同步”。
02.同步的分类
3、 群同步： 接收端产生与字、句和帧起止时间相一致 的定时信号的过程称为 (字、 句、 群)同 步。
4、 同步： 为保障数字通信网可靠地进行通信和数
据 ，全网产生一个统一的时间标准 的过程，称为网同步。
载波同步提取方法
载波同步提取方法载波同步提取方法是数字通信中非常重要的一部分，它主要用于接收端对于发送端发出的信号进行恢复。
在数字通信中，载波同步提取方法是非常必要的，因为发送端的信号往往会受到频率偏移、相位噪声等各种干扰，使得接收端很难对信号进行准确的解调和恢复。
因此，载波同步提取方法的研究和应用对于数字通信系统的性能至关重要。
载波同步提取方法主要包括信号检测、频率估计和相位同步三个方面。
首先，信号检测是通过接收端对接收到的信号进行初步处理，识别出信号的存在和基本特征。
接着，频率估计是对信号的频率进行估计和补偿，以纠正由于频率偏移而引起的信号失真。
最后，相位同步是对信号的相位进行调整，以使得接收端的信号与发送端的同步，从而实现准确的解调和信号恢复。
在实际的数字通信系统中，载波同步提取方法有多种实现方式，下面将介绍一些常见的方法：1. 相关估计法：这是一种基于相关函数的频率估计方法。
它通过计算接收信号和本地参考信号的相关函数来估计两者之间的相位差和频率偏移，从而实现相位同步和频率校正。
2. Costas环路：这是一种常用的数字调制解调中采用的相位同步方法。
它通过在接收端引入一个Costas环路来实现相位同步，从而可以在有载波情况下对QAM、PSK等调制信号进行解调。
3. PLL环路：PLL（Phase-Locked Loop）是一种广泛应用于载波同步提取的方法。
它通过不断调整本地振荡器的相位和频率，使得其与接收信号的相位和频率保持同步，从而实现信号的准确解调。
除了上述方法，还有很多其他的载波同步提取方法，如最大似然估计法、瞬时频率估计法、均值估计法等。
这些方法各有特点，可以根据具体的通信系统要求和环境来选择合适的方法。
总的来说，载波同步提取方法是数字通信系统中不可或缺的一部分，它对于系统的性能和可靠性有着重要的影响。
因此，在设计和实现数字通信系统时，需要认真考虑载波同步提取方法的选择和优化，以确保系统能够在各种复杂的通信环境下都能够实现稳定、准确的信号恢复和解调。
精品文档-数字通信原理(李白萍)-第8章
11
第 8 章 同步原理
平方变换法实现载波提取的原理方框图如图8-1所示。
图 8-1 平方变换法提取同步载波原理方框图
12
第 8 章 同步原理
如果基带信号m(t)=±1， 那么该抑制载波的双边带信号为 二进制相移键控信号(2PSK信号)， 这时已调信号sm(t)经过平方 律部件后得
sm2
(t)
1 2
1 2
cos
2ct
(8-3)
13
第 8 章 同步原理
(2) 平方环法。 为了改善平方变换法的性能， 使恢复的相 干载波更为纯净， 可以在平方变换法的基础上， 把窄带滤波器 改为锁相环， 这种实现的载波同步的方法就是平方环法。 其原 理方框图如图8-2所示。 由于锁相环具有良好的跟踪、 窄带滤 波和记忆功能， 因此平方环法比一般的平方变换法具有 更好的性能， 在载波提取中得到了广泛的应用。
v6
1 2
m(t ) s in
v5、v6经过乘法器后得到
(8-6)
v7
v5
v6
1 m2(t)sin
4
cos
1 m2(t)sin 2
8
(8-7)
20
第 8 章 同步原理
当θ较小时， (t)
(8-8)
式中，v7的大小与相位误差θ成正比。v7相当于一个鉴相器的 输出， 通过环路滤波器后就可以控制压控振荡器的输出相位，
图 8-6 DSB信号的导频插入示意图
28
第 8 章 同步原理
图 8-7 (a) 发送端; (b) 接收端
29
第 8 章 同步原理
设基带信号为m(t)， 且无直流分量; 被调载波为acsinωct;
插入导频为被调载波移相90°形成的， 为－accosωct。 其中
通信系统中同步技术的研究
ｎ ｌｚ ｄ．Ｆ ｎ ｌ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｉｄｃ ｓａ ｄ ｉ ａ ｔ ｎ ｔｅ ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｓ ｓｅ ｒ ｒｖｄ ｄ． ａ ａｙ ｅ ｉ ａｌ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｎ ｉｅ ｎ ｍｐ ｃ ｏ ｙ ｏ ｏ ｈ ｎ ｃ ｔ ｙ ｔｍｓａ ｅ ｐ ｉ ｅ ｏ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｍ ｕ ｉａ ｏ ｙ ｔｍ； ｃ ｒ ｅ ｙ ｃ ｒ ｎｚ ｔ ｎ ｂｔ ｓ ｃ ｒｎ ｚ ｔ ｎ； ｇｏ ｐ ｓ ｎ ｈ ｏ ｚ ｔ ｎ； ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｎ ｃ ｔ ｎ ｓｓｅ ｉ ａ ｒ ｒ ｓｎ ｈｏ ｉ ｉ ； ｉ ｙ ｈ ｏ ｉ ｉ ｉ ａｏ ｎ ａｏ ｒ ｕ ｙ ｃ ｒｎ ａ ｉ ｉ ｏ
ｅ ａ ｔ ，ｔｉ ｕ ｓｉｎ ｍｕ ｔｂ ｅ ｏｖ ｄ ｆ ｓ ｌ ｓ ａｌｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｓ ｓ ｍｓ ｎ ｏｄ ｒｔ ｄ ｒｔｎ ｅ ｘ ｃｌ ｈ ｓｑ ｅ ｔ ｓ ｅ ｒｓ ｌｅ ｒｔ ｎ ａ ｙ ｏ ｉ ｉ ｍｏ ｔ ｌ ｏ ｎｃ ｔ ｙｔ ｏ ｅ ．Ｉ ｒ ｅ ｕ ｅｓ ｄ ｔ ｏｎ ａ ｈ ｏ ｅ ａ ｙ ｃ ｒｎｚ ｔ ｎ ｔ ｈ ｏｏ ｙ ｔｉ ｐ ｐ ｒ ｅ ｐ ｕ ｈ ａ ｉ ｒ ｃｐ ｅ ｏ ｅ ｃ ｒ ｅ ｙ ｃ ｒｎｚ ｔ ｎ ｂ ｔ ｖ ｒ Ｕ ｓｎ ｈ ｏ ｉ ｉ ｅ ｎ ｌｇ ， ｈ ｓ ａ ｅ ｘ ｏ ｄ ｔｅ ｂ ｓｃ ｐ ｉ ｉ ｌ ｆ ｔ ａ ｔ ｒ ｓｎ ｈ ｏ ｉ ｉ ， ｉ ａｏ ｃ ｎ ｈ ｉ ａｏ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ｎ ｉ ｏ ｍ ｕｎ ｃ ｔｏ ｙ ｔｍ ｓ ａ ｃ ｎ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｃ ｍ ｏ ｉａ ｉｎ ｓ ｓｅ
Ｚ ＨＯＵ ． ０ Ｙｕ ｂ
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数字通信系统中的载波同步技术研究
一、引言
在数字通信系统中解调方式可以决定数字调制系统的性能。
载波恢复是数字通信系统中一个必不可少的部分，补偿了信号在传输过程中造成的频偏损害且跟踪相位。
二、载波同步信号的性能要求
载波同步系统的主要性能指标是精度、效率、相位抖动、同步建立时间等。
（一）精度
精度是指提取载波与需要的载波标准比较，相位误差应该尽量小。
（二）效率
效率指获取载波信号的过程中尽量少消耗发送功率。
载波同步追求的是高效率。
（三）同步建立时间ts
同步建立时间是指从开机或失步到同步所需要的时间。
为了使同步建立的更快载波同步系统要求ts越小越好。
三、频偏及载波相位误差对数字通信系统的影响
对双边带信号设，是提取的相干载波，解调器滤波后输出低频信号m’(t)为（1）
如果提取的相干载波与输入载波没有相位差，即 =0， =1，则解调输出，这时信号幅度最大。
若存在相位误差，因为 <1，解调后输出信号幅度下降，信噪比下降倍，因此会使误码率增加。
对2psk信号当信噪比下降倍时，这时误码率将会变为
（2）
对于单边带解调和残留边带解调而言，相位误差不仅会使信噪比下降，而且在解调器输出中会产生原基带信号的正交项，使基带信号发生畸变，这种影响将随增大而严重。
（3）
在数字通信系统中因为发送端和接收端的本振时钟不一致，用在载频和中频上的射频振荡器的频率不确定性也会引起大的频偏，不同频偏时相邻符号间不仅有固定的相位差变化，而且还会随着时间的变化额外加上某个不确定相位。
星座图上表现出来的就是星座图不是在固定的几个点而是随着时间变化在旋转。
图1是用matlab工软件仿真的不同频率偏移时 -dqpsk通信系统的误码率曲线。
从图1可以看出频率偏移也会导致 -dqpsk通信系统在检测时误比特率(ber)性能变差，频偏对通信系统的误码率的影响很大，为此必须在接收端补偿这个频偏，这就需要进行载波恢复，评价接收机性能的重要标准之一就是载波提取性能的好坏，为了保证信息的可靠传输，对载波相位偏移以及频率偏移的估计方法的研究具有重要意义。