同济大学电子与信息工程学院
硕士学位论文
单载波频域均衡SC/FDE与多载波OFDM的性能比较
姓名：王竞
申请学位级别：硕士
专业：信号与信息处理
指导教师：葛万成
20070301
抄表系统及其方法 本发明公开了一种抄表系统包括电力线宽带载波通信单元、无线通信单元、时钟单元、控制单元以及存储单元；所述电力线宽带载波通信单元用于收发通过电力线载波方式传送的抄表信号；所述无线通信单元用于收发通过无线通信方式传送的抄表信号；控制单元用于信道状况的侦测，根据侦测结果控制抄表系统在电力线宽带载波通信以及无线通信之间的信道自动切换，切换信道后进行自动组网，并将从电力线宽带载波通信单元以及无线通信单元接收到的抄表信号进行格式转换生成电表数据。本抄表系统利用宽带载波通信可靠性高、数据传输率高、数据容量大、双向传输等特点，将无线通信方式以及电力线通信方式相互结合，使抄表布线等现场施工工作变得简便灵活。 电力线载波Power Line Carrier - PLC通信是利用高压电力线在电力载波领域通常指 35kV及以上电压等级中压电力线指10kV电压等级或低压配电线380/220V用户线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式 PLC = Power Line Carrier,电力线载波 电力线载波(PLC)是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。 近年来电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代，并且随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。电力线载波通信这座被国外传媒喻为未被挖掘的金山正逐渐成为一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。 但是电力线载波通讯因为有以下缺点，导致PLC主要应用－－“电力上网”未能大规模应用： 1、配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送； 2、三相电力线间有很大信号损失（10 dB -30dB）。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输； 3、不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同，藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比，电力载波信号少损失十几dB，但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用； 4、电力线存在本身因有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ和 60HZ，则周期为20ms和16.7ms，在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有固定的100HZ或120HZ脉冲干扰，
二 单载波频域均衡技术 2.1 单载波频域均衡系统简介 在对抗多径衰落信道方面，基本的传输技术可以分为多载波和单载波两大类。在多载波传输技术中，最具代表性的是OFDM 技术，它通过IFFT 变换将原始的数据符号调制到正交的子载波上；在单载波传输技术中，需要在接收端采用均衡器来补偿码间串扰，均衡可以采用传统的时域滤波器，也可以在频域进行，相应的系统分别成为单载波时域均衡系统(SC —TDE)和单载波频域均衡系统(SC —FDE)。单载波频域均衡系统结合了OFDM 系统和单载波时域均衡系统的优点，在复杂度和性能的折衷方面优于后两者。 单载波频域均衡系统框图如图15所示。 图15 单载波频域系统框图 在发射端，信源产生的比特流()d n 经过调制得到符号序列()x n 后，首先经过分块操作成长度为N 的数据块0121(),(),(),...,()N x n x n x n x n -，其中 ()(),01k x n x Nn k k N =+≤≤- （67） 将每个快的最后g N 个符号拷贝到块首作为循环前缀，得到长度为b g N N N =+的数据块，构成发射符号序列()s n ，通过多径衰落信道()h n 和噪声方差2σ的AWGN 信道()v n 到达接收端。 在接收端，接收到的信号()r n 分成长度为b N 的数据块011(),(),...,()N r n r n r n -，其中()(),01k b b r n r N n k k N =+≤≤-。然后对每个酷爱进行删除循环前缀的操作，得到()y n 。使用N 点FFT 将信号变换到频域中，得到频域序列()Y n 。在频域经 过均衡处理后的序列?()X n ，再通过N 点IFFT 操作变换回时域序列?()x n ，在时
载波同步 实验目的 1、掌握用科斯塔斯（Costas）环提取相干载波的原理与实现方法。 2、了解相干载波相位模糊现象的产生原因。 实验内容 1、观察科斯塔斯环提取相干载波的过程。 2、观察科斯塔斯环提取的相干载波，并做分析。 实验模块 1、通信原理0 号模块一块 2、通信原理3 号模块一块 3、通信原理7 号模块一块 4、示波器一台 实验原理 1、基本原理 同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取方法就称为载波提取，或称为载波同步。 提取载波的方法一般分为两类：一类是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称为导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为导频插入法；另一类就是不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法。下面就重点介绍直接法的两种方法。 1）平方变换法和平方环法 设调制信号为，中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为 接收端将该信号进行平方变换，即经过一个平方律部件后就得到 （17-1） 由式（17-1）看出，虽然前面假设了中无直流分量，但中却有直流分量，而表示式的第二项中包含有2ωc频率的分量。若用一窄带滤波器将2ωc频率分量滤出，再进行二分频，就获得所需的载波。根据这种分析所得出的平方变换法
提取载波的方框图如图17-1所示。若调制信号＝±1，该抑制载波的双边带信号就成为二相移相信号，这时 （17-2） 图17-1 平方变换提取载波 因而，用图17-1所示的方框图同样可以提取出载波。 由于提取载波的方框图中用了一个二分频电路，故提取出的载波存在180°的相位模糊问题。对移相信号而言，解决这个问题的常用方法是采用相对移相。 平方交换法提取载波方框图中的窄带滤波器若用锁相环代替，构成如图17-2所示的方框图，就称为平方环法提取载波。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能。因此，平方环法提取载波应用较为广泛。 图17-2 平方环法提取载波 2）科斯塔斯环法 科斯塔斯环又称同相正交环，其原理框图如下： 图17-3 科斯塔斯环原理框图 在科斯塔斯环环路中，误差信号V7是由低通滤波器及两路相乘提供的。压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的则是压控振荡器输出经90o移相后的信号。两路相乘器的输出均包含有调制信号，两者相乘以后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压，从而准确地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。 现在从理论上对科斯塔斯环的工作过程加以说明。设输入调制信号为，则（17-3） （17-4） 经低通滤波器后的输出分别为： 将v5和v6在相乘器中相乘，得， （17-5） （17-5）中θ是压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差，当θ较小时， （17-6） （17-6）中的v7大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。用v7去调整压控振荡器输出信号的相位，最后使稳定相位误差减小到很小的数值。这样压控振荡器的输出就是所需提取的载波。 载波同步系统的主要性能指标是高效率和高精度。所谓高效率就是为了获得载波信号而尽量少消耗发送功率。用直接法提取载波时，发端不专门发送导频，因而效率高；而用插入导频法时，由于插入导频要消耗一部分功率，因而系统的效率降低。所谓高精度，就是提取出的载波应是相位尽量准确的相干载波，也就是相位误差应该尽量小。相位误差通常由稳态相差和随机相差组成。稳态相差主要是指载波信号通过同步信号提取电路一后，在稳态下所引起的相差；随机相差是由于随机噪声的影响而引起同步信号的相位误差。相位误差对双边带信号解调
水声通信的自适应频域均衡 摘要 这篇文章提出一种处理水下通信码间干扰的一种方法。该方法是在频域均衡技术基础上提出重叠和保存方法(overlap-and-save)。这种方法可以消除在每个块数据前的循环前缀引入的开销，并且在误比特率方面具有较好的性能。研究者还在距离大西洋海岸2千米的浅水区用该方法做了实验，在误比特率和均方误差方面做了评价。 1.引言 伴随着海洋开发和海洋环境监测的发展, 应用于各种水下设备的高数据率水声通信具有重要意义. 水声信道具有声速小、传播损失大、可用带宽有限、多径传播复杂且背景噪声高等特点, 是现有数字通信中最困难的信道之一。现在在水声信道中大部分应用的是正交频分复用技术，但该技术在水声信道中对多普勒频移非常敏感，很容易引起码间串扰。 为了更好的处理符号间干扰，作者在本篇论文中基于单载波传输系统，同时考虑到现在频域技术被广泛的应用，所以该方法是基于频域均衡技术的自适应频域均衡(AFDE)。传统的方法都要引入循环前缀，这样在传输端就要进行额外的处理，并且频谱效率也会降低。作者提出的方法使用重叠和保存，避免了引入循环前缀所带来的问题。同时该方法在接收端利用数据块持续时间信道变化来选择块长度。在接收端利用重叠保存自适应均衡技术来补偿多普勒频移带来的干扰。 2.接收器的设计 自适应频域均衡算法的全数字单载波接收机是在时变信道环境中，信息数据采用卷积码的编码方式，然后经过QPSK 调制器。传输到水声信道的信号表示为： ()()()? ?????-=∑+∞-∞=+n t f j n c e nT t g d t s ψπ2Re (2-1) 其中fc 是载波频率，y 是未知的载波相位，dn 是经QPSK 后所传输的符号，g(t ）表示脉冲整形滤波器。 对于数字带通信号，因为接收的信号频带受限，下转换过程通过数字化方式，并且通过采样数字转换器实现最优采样。整个过程如图2-1所示：
成都理工大学工程技术学院本科毕业论文 自适应载波同步及其Matlab仿真 作者姓名： 专业名称： 指导老师： 年月日
摘要 自适应滤波算法的研究是现在社会自适应信号处理中最为活跃的研究课题之一。找寻收敛速度快，计算简单，数值稳定性好的自适应滤波算法是研究人员不断努力追求的目标。本设计在论述自适应滤波基本原理的基础上，说明了几种当前几种典型的自适应滤波算法和应用。并对这几种典型自适应滤波算法的性能特点进行简单的比较，给出了算法性能的综合评价。 载波同步是无线通信接收机的主要功能之一，其对通信系统质量的提高至关重要。随着新算法涌现和芯片处理速度的提高，不同的解决方案不断的提出。自适应载波同步是一种依据自适应算法的同步方法，内容新颖。本课题在介绍自适应算法和载波同步问题的基础上，详细讨论了平方差分环路法和锁相环路法，具体包括代价函数、代价函数的导数、迭代公式和原理图等，并在论文的第三部分给出了这两种方法的Matlab仿真。仿真结果验证了这两种方法在跟踪载波相位方面是满足要求的，且收敛速度较快。 关键词：自适应滤波载波同步平方差分环路锁相环路法
Abstact The research of adaptive filtering algorithm is one of the most activity tasks, the goal that researchers want to pursue is to find an adaptive filtering algorithm that converge fast and compute simplely. Based on the basis adaptive filtering principle, this paper introduces several typical adaptive algorithms and applications, then compares those algorithm's characters and gives the orithm performance evaluation. Carrier synchronization is one of the main functions of Wireless communications receiver，it is essential for the improvement in the quality of the communication system. With the emergence of new algorithms and the speed improvement of chip processing, different solutions is proposed continuously. Adaptive carrier synchronization is a synchronization method based on adaptive algorithms, and its content is innovative. Based on the introducing of adaptive algorithm and carrier synchronization, this issue has a detailed discussion of the square difference method and the PLL loop method, including its cost function, cost function derivative, iterative formula and schematic, etc. And the third part of the paper gives two methods of Matlab simulation.Simulation results show the two methods with tracking the carrier phase is to meet the requirements, and convergence speedly. Keywords:adaptive filter, carrier synchronization, differential circle square , phase-locked loop method
单载波频域均衡技术在随钻声波传输中的应用探析 发表时间：2019-07-29T12:29:14.530Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：郭美芳 [导读] 摘要：梳状窄带通道属于随钻声波传输信道频域的特性之一，这种特性很容易导致码间串扰问题出现，这类问题的解决向来属于业界研究的重点，相关研究也因此大量涌现。 中时讯通信建设有限公司广东省广州市 510000 摘要：梳状窄带通道属于随钻声波传输信道频域的特性之一，这种特性很容易导致码间串扰问题出现，这类问题的解决向来属于业界研究的重点，相关研究也因此大量涌现。基于此，本文简单介绍了单载波频域均衡技术的基本原理，并围绕信道估计深入探讨了该技术在码间串扰消除中所能够发挥的作用，该技术具备的降低通信误码率作用也通过仿真分析得到了证明。 关键词：单载波频域均衡技术；随钻声波传输；误码率 前言：通阻带相间的梳状信道属于沿钻杆传输时声波信道的主要特征，由于信道的结构关系与通带范围关系密切，结合钻柱结构，即可通过计算得出信道特征为“窄带有起伏”。由于存在接箍，声波钻杆多径传输的声波信号不可避免的会出现频率选择性慢衰落问题，这源于码间干扰和衰减问题，为解决这类问题，单载波频域均衡技术应运而生，通过该技术完成频域均衡处理，即可有效增加码间干扰的对抗能力。 1. 基本原理 作为无线传输领域广受关注的抗多径干扰技术，单载波频域均衡技术在我国各领域均有着较为广泛应用。对于应用传统技术的单载波时域均衡系统来说，时延扩展的指数与均衡器抽头数成正比，且存在较高的运算复杂度。但在单载波频域均衡技术支持下，正交频分复用系统的FFT模块能够从发射端转至接收端，通过接收端，单载波频域均衡技术即可实现信号的频域均衡处理，并保证时延扩展的对数与均衡器的抽头数成正比，系统的复杂度由此即可实现长足下降，图1为单载波频域均衡系统基本原理图[1]。 图1 单载波频域均衡系统基本原理图 经过QAM调制，发送端数据源可加入UW形成帧数据格式，循环前缀为UW，作为导频并负责码间干扰的屏蔽，以此进行信道估计。单载波频域均衡技术的数学原理存在三方面假设，分别为采用线性时不变系统、存在有理想同步的接收机、信道平坦衰落，其中接收机需实现所有定时误差和频率偏移的准确估计。 对于长度为N的数据块，所有数据块均带有循环前缀，可得到公式（1），公式中的Wk、rn、hn、νn分别为均衡滤波器频域系数、接收信号、单位脉冲响应（传输信道）、独立高斯白噪声，νn的方差为，均值为0，在其中代表卷积。 （1） 结合式（1）进行离散傅里叶变换、频域均衡处理并引入最小均方误差准则，即可确定信道估计中应用单载波频域均衡技术得出的，即Hk的估计值，基于式（2），即可求得均衡器的权值Wk。 （2） 单载波频域均衡技术得在频域均衡，因此rn（接收信号）需变换到频域，为消除传输过程中的码间干扰，需采用为数据块添加循环前缀的方式，循环前缀选择UW序列，导频作用和帧间干扰能够在各块内容不变的前提下得到有效处理。UW序列的长度需大于信道的最大时延长度，UW序列采用Zadoff-Chu序列，结合仿真可确定，在该序列的周期为64时，接收信号效果最好，即r=1.5。 2. 信道估计 在应用最小均方估计算法的过程中，为顺利实现频域均衡，信道频率响应估计的准确性属于其中关键，均衡滤波器频域系数的计算也会因此受到直接影响。设导频信号为进行仿真，并结合图1内容。在仿真过程中，采用QAM形式的调制方式用于二进制序列输入，以此在信号星座上实现映射，为组织帧数据流，需插入UW序列于数据块之间。对于接收到的SC-FDE帧，接收端需围绕其开展针对性的解帧，以此将其中的UW序列与数据块分离开来。经FFT，数据块将传送至频域，在信道估计支持下，即可围绕数据块得出均衡权重，并在单载波频域均衡技术支持下完成频域均衡处理，将频域信号变换回时域需得到IFFI支持，为得到最终的二进制输出信号，最后还需经过QAM调解[2]。 基于正交载波抑制的双边带调制被称为正交幅度调制，为实现数字信息的两路并行传输，QAM频谱正交性质需得到充分应用。在信道估计过程中，基于理想序列和接收到序列的频域相除后，信道频率响应估计即可顺利求得，但考虑到数据数列的长度和UW序列的长度并不一致，为尽可能提升信道估计的效率，避免效率过低问题出现，应设法保证数据数列的长度大于UW序列的长度。为有效控制UW序列长度，需针对性开展信道频率响应的开展插值处理，具体的处理过程需首先通过IFFT将估计值变换到时域，以此进行信号末尾补零处理，即可在时域得到期望长度，最终需通过FFT将信号变换到频域。 3. 仿真分析 在仿真过程中，采用单载波频域均衡技术用于高斯信道的信息传输，并在相同信噪比下对比信道均衡与非均衡的数据传输误码率、速率，以此判断传输性能的优劣，图1单载波频域均衡系统基本原理图的传输模块简要说明如下：（1）采用待调制的二进制比特流作为发射端数据。（2）采用4QAM调制方式用于数据流调制，以此调制星座图，特定的二进制数字码与星座图中的每个符号相对应，同时将两两进行比特流数据分组，并通过映射得到相应符号，如将两两分开的比特流映射为格雷码，星座图中符号的位置通过格雷码一一对应，通过映射处理，二进制比特流可转换为3个符号，所有二进制比特流会基于映射转换为共计4个符号。 梳状带通信道属于井下声波信道，为满足仿真需要，仅选择其中的一个窄带通道，其构造中心频率为0.2P，因此数字滤波器设计的带通信道的带通宽度为0.2p，基于仿真即可明确信道时域特性、信道频域特性。基于仿真图可以发现，信道通带内存在起伏，通过加入10dB 信噪比的噪声，即可在仿真中形成通带幅值的起伏。通过信道的待传输数据流采用单载波频域均衡技术进行均衡和未均衡对比，结合星座
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。 2-1 2、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。即发端除了发送有用信号外，还在适当的位置上插入一个供接收端恢复相干载波之用的正弦波信号（这个信号通常称为导频信号）。
第37卷第8期电子与信息学报 Vol.37 No.8 2015年8月 Journal of Electronics & Information Technology Aug. 2015 单载波通信系统的迭代频域合成均衡算法 乔良*①辛吉荣①②郑辉① ①(盲信号处理重点实验室成都 610041) ②(国防科学技术大学电子科学与工程学院长沙 410073) 摘要：为提高符号间干扰(ISI)信道条件下信号接收的可靠性，该文研究单载波通信系统的多天线空间分集接收问题，提出一种迭代频域合成均衡算法。该算法推导先验信息条件下合成均衡器的频域传输函数，并借助快速傅里叶变换(FFT)实现合成均衡器系数和均衡滤波的高效计算。仿真结果表明，相比时域算法，该算法能够在不损失性能的前提下，大幅降低运算复杂度。与单载波频域均衡(SC-FDE)算法相比，该算法不需要在数据传输的结构中插入循环前缀(CP)，提高频谱利用率，能够直接应用于现有单载波通信系统。 关键词：无线通信；空间分集；频域均衡；符号间干扰 中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2015)08-1950-07 DOI: 10.11999/JEIT141507 Iterative Frequency Domain Combining Equalization Algorithm for Single Carrier Systems Qiao Liang① Xin Ji-rong①② Zheng Hui① ①(National Key Laboratory of Science and Technology on Blind Signal Processing, Chengdu 610041, China) ②(College of Electronic Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China) Abstract: To combat the effect of InterSymbol Interference (ISI) while transmitting data over wireless fading channels, the issue of single carrier communication signal receiving with multiple antennas is studied and an iterative frequency domain combining equalization algorithm is proposed. The proposed algorithm derives the theoretical frequency domain transfer function of the combining equalizer with a priori information. An efficient implementation is proposed which employs the Fast Fourier Transform (FFT) to compute the combining equalizer coefficients and equalization filter. Numerical results show that the proposed algorithm reduces complexity enormously with nearly no performance loss compared with the time domain algorithm. Compared with Single Carrier Frequency Domain Equalization (SC-FDE), the Cyclic Prefix (CP) overhead can be avoided, and the computationally efficient frequency domain algorithm can be applied to the existing single carrier communication systems. Key words: Wireless communication; Spatial diversity; Frequency domain equalization; InterSymbol Interference (ISI) 1引言 无线通信系统中，信道的多径和衰落效应导致接收信号中产生符号间干扰(InterSymbol Interference, ISI)。信道均衡是补偿信道畸变、消除ISI的有效手段，但是对于严重ISI信道，均衡处理的信号中仍然会出现较高的误码率。采用多个接收天线的空间分集技术能够减小接收机遭遇信道衰落的深度和衰落的持续时间，从而提高信号传输的可靠性。空间分集与信道均衡技术的结合能够在减小信道衰落影响的同时消除ISI，提高通信的可靠性。 2014-11-27收到，2015-04-28改回，2015-06-08网络优先出版 国家自然科学基金(61172140)资助课题 *通信作者：乔良 lqiao57s@https://www.doczj.com/doc/626840158.html, Turbo均衡[1]是一种在均衡器和译码器之间迭代交换软信息的算法，它在信道均衡时充分利用了纠错编码的增益，因此在相同的信道条件下其性能优于传统均衡算法。近年来，Turbo均衡被广泛应用于短波[2]、水声通信[3]、OFDM[4]等领域。在迭代均衡与空间分集的联合优化方面，文献[5]提出了一种迭代合并均衡算法，根据最小均方误差(Minimum Mean Square Error, MMSE)准则，将多路接收信号以及译码器反馈的先验信息送入合成均衡器，同时完成分集合成和信道均衡。文献[6]在水声通信的背景下提出了一种空间分集自适应Turbo均衡算法，该算法在符号合成时使用了简单的等增益合成，无法达到最优的均衡合成性能。
二 单载波频域均衡技术 ２.1 单载波频域均衡系统简介 在对抗多径衰落信道方面,基本的传输技术可以分为多载波和单载波两大类。在多载波传输技术中，最具代表性的是OFD Ｍ 技术,它通过IFFT 变换将原始的数据符号调制到正交的子载波上；在单载波传输技术中，需要在接收端采用均衡器来补偿码间串扰,均衡可以采用传统的时域滤波器,也可以在频域进行,相应的系统分别成为单载波时域均衡系统(SC —T ＤE ）和单载波频域均衡系统(S Ｃ—FD Ｅ)。单载波频域均衡系统结合了OFD Ｍ 系统和单载波时域均衡系统的优点,在复杂度和性能的折衷方面优于后两者。 单载波频域均衡系统框图如图15所示。 图１5 单载波频域系统框图 在发射端，信源产生的比特流()d n 经过调制得到符号序列()x n 后,首先经过分块操作成长度为N 的数据块0121(),(),(),...,()N x n x n x n x n -，其中 ()(),01 k x n x Nn k k N =+≤≤- (67） 将每个快的最后g N 个符号拷贝到块首作为循环前缀，得到长度为b g N N N =+的数据块，构成发射符号序列()s n ,通过多径衰落信道()h n 和噪声方差2σ的A ＷGN 信道()v n 到达接收端。 在接收端，接收到的信号()r n 分成长度为b N 的数据块011(),(),...,()N r n r n r n -，其中()(),01k b b r n r N n k k N =+≤≤-。然后对每个酷爱进行删除循环前缀的操作，得到()y n 。使用N 点FFT 将信号变换到频域中,得到频域序列()Y n 。在频域经过
目录 摘要 (1) 一、设计要求 (2) 二．设计目的 (2) 三．设计原理 (2) 3.1二进制移相键控(2PSK)原理 (2) 3.2载波同步原理 (3) 3.2.1直接法（自同步法） (4) 3.2.2插入导频法 (6) 四．各模块及总体电路设计 (7) 4.1调制模块的设计 (7) 4.2调制模块的设计 (10) 4.3载波同步系统总电路图 (12) 五．仿真结果 (13) 六．心得体会 (15) 参考文献 (16)
摘要 载波同步又称载波恢复（carrier restoration），即在接收设备中产生一个和接 收信号的载波同频同相的本地振荡（local oscillation），供给解调器作相干解调用。当接收信号中包含离散的载频分量时，在接收端需要从信号中分离出信号载波作为本地相干载波；这样分离出的本地相干载波频率必然与接收信号载波频率相同，但为了使相位也相同，可能需要对分离出的载波相位作适当的调整。若接收信号中没有离散载波分量，例如在2PSK信号中（“1”和“0”以等概率出现时），则接收端 需要用较复杂的方法从信号中提取载波。因此，在这些接收设备中需要有载波同步电路，以提供相干解调所需要的相干载波；相干载波必须与接收信号的载波严格地同频同相。 电路设计特点：载波提取电路采用直接法，即直接从发送信号中提取载波，电路 连线简单，易实现，成本低。 关键字：载波同步，EWB仿真，2PSK信号
?? 发送概率为 1-P
-cosω 180°, 号 2PSK 当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信
电力线载波通信的特点 一、高压载波路由合理，通道建设投资相对较低 高压电力线路的路由走向沿着终端站到枢纽站，再到调度所，正是电力调度通信所要求的合理路由，并且载波通道建设只需结合加工设备的投入而无须考虑线路投资，因此当之无愧成为电力通信的基本通信方式，尤其在边远地区更是这样。电力线载波通道往往先于变电站完成建设，对于新建电站的通信开通十分有利。为此，只要妥善解决电力线载波信道的容量问题，载波通信的优势就会显现出来。在中压配电网载波和低压用户电网载波中，节省线路建设费用，无须考虑破坏家庭已装修环境，也仍然是载波通信的优势。 二、传输频带受限，传输容量相对较小 在高压电网中，一般考虑到工频谐波及无线电发射干扰电力线载波的通信频带限制于40～500kHz之内，按照单方向占用4kHz带宽计算，理想情况下一条线路可安排115条高频载波通道。但由于电力线路各相之间及变电站之间的跨越衰减有限（13～43dB），不可能理想地按照频谱紧邻的方式安排载波通道，因此，真正组成电力线载波通信网所实现的载波通道是有限的，在当今通信业务已大大开拓的情况下，载波通道的信道容量已成为其进一步应用的“瓶颈”问题。尽管我们在载波频谱的分配上研究了随机插空法、分小区法、分组分段法、频率阻塞法及地图色法和计算机频率分配软件，并且规定不同电压等级的电力线路之间不得搭建高频桥路，使载波频率尽量得以重复使用，但还是不能满足需要。近来随着光纤通信的发展和全数字电力线载波机的出现，稍微缓解了载波频谱的紧张程度。 在10kV中压配电网和低压用户配电网中，除了新上的载波信号之外，不存在其它高频信号，并且一般为多址传输，因此通道容量问题并不突出。 三、可靠性要求高 有两个原因要求电力线载波机具有较高的可靠性，一是在电力系统中传输重要调度信息的需要；另一是电压隔离的人身安全需要。为此，电力线载波机在出厂前必须进行高温老化处理，最终检验必须包含安全性检验项目。为此，国家质检总局从八十年代开始即对电力线载波机（类）产品实行了强制性生产许可证管理[4]。随着时代的进步，目前管理的范围已包括各种电压等级的载波机、继电保护收发信机、载波数据传输装置（如配网自动化和抄表系统的载波部分）和电线上网调制解调器。目前大多数高压及中压电力线载波机生产企业已按照生产许可证的要求建立了较为完善的质量体系。 四、线路噪声大 电力线路作为通信媒介带来的噪声干扰远比电信线路大得多（见图1），在高压电力线路上，游离放电电晕、绝缘子污闪放电、开关操作等产生的噪声比较大，尤其是突发噪声具有较高的电平（见图1）。根据国外资料描述，电力线的噪声特性可分为四种类型： 1、具有平滑功率谱的背景噪声，这种类型噪声的功率谱密度是频率的减函数，如电晕噪声。这种噪声特性可以用带干扰的时变线性滤波模型来描述。 2、脉冲噪声，由开关操作引起，这种噪声与电站操作活动的关系较大。 3、电网频率同步的噪声，主要由整流设备产生。 4、与电网频率无关的窄带干扰，主要由其它电力设备的电磁辐射引起。 一般电晕噪声电平大致为：220kV -25dB；110kV -35dB（带宽为5kHz），在工业区、沿海地区、高海拔地区、新线路、升压线路和绝缘设备存在微小放电的线路上噪声电平还将增
第一章绪论 ●架空明线实用传输频带最高频率可达300 kHz ●对称电缆可达600 kHz ●同轴电缆可达60MHz ●电力线高频通道可达500kHz ●频带平移：上边带话音三角形与调制器输入调制信号的话音三角形方向一致 频带倒置：下边带的话音三角形的方向与输入调制信号话音三角形的方向相反 载波通信的基本过程：一变二分三还原 变，就是用调制器把话音频带变换到高频频带； 分，就是频率分割，即在收信端用滤波器把各路信号从群信号中分割出来； 还原，就是利用解调器把高频频带还原成话音频带。 载波机中必须包括以下几种基本部件： ●(1)调制器(或解调器):实现频率变换。 ●(2)载波振荡器:产生载频信号。 ●(3)滤波器:完成选频与频率分割作用。 ●(4)放大器:提高信号电平。 两种现象： 解决收后重发添加差接系统： 差接系统能把用户方向的二线电路与载波机的收、发信支路的四线电路连接起来，同时能使收信支路与发信支路彼此隔离，切断“收后重发”通路。这是因为差接系统具有信号在邻端方向传输衰减小，对端衰减大的性能。 解决自发自收用以下两个方案： 1、双频带二线制双向通信 所谓双带二线制，指的是在一对通信线路的两个方向上，采用两个不同的线路传输频带，利用方向滤波器把收、发两个方向的线路传输频带分开，切断“自发自收”通路，从而实现双向通信。这种方法主要用在线路传输线对较少的载波通信系统中。如架空明线、电力线载波通信系统中都采用这种通信方式。 2、单边带四线制双向通信 所谓单边带四线制，指的是在线路上收、发信两个传输方向上采用相同的传输频带，而用两对导线（四根导线）来各自传输一个方向的信号，从而切断了“自发自收”通路。这种方法主要用于对称电缆和同轴电缆载波通信系统。 载波机特点与技术要求 ?发信功率较大 ?有较快调节速度和较大调节范围的自动电平调节系统 ?大多是单路机 ?能适应不同电压等级的电力线通信需要 ?具有自动交换系统，并提供优先权配置
课程设计任务书 学生姓名：陈德松专业班级：电信0901 指导教师：苏扬工作单位：信息工程学院 题目：载波同步系统设计 初始条件： 具备通信课程的理论知识；具备模拟与数字电路基本电路的设计能力；掌握通信电路的设计知识，掌握通信电路的基本调试方法；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、从输入载波128KHz2PSK信号中提取载波信号； 2、对系统各个组成部分与模块进行设计，包括乘法器电路， 选频放大器，带通滤波器等； 3、安装和调试整个电路，并测试出结果； 4、进行系统仿真，调试并完成符合要求的课程设计书。 时间安排： 二十二周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要................................................................ I 1. 二进制移相键控(2PSK)原理.. (1) 2．载波同步原理 (3) 2.1直接法（自同步法） (3) 2.2插入导频法 (5) 3.各模块及总体电路设计 (7) 3.1 调制模块的设计 (7) 3.3载波提取电路 (11) 3.4载波同步系统总电路图 (13) 4.仿真结果 (14) 5.心得体会 (16) 参考文献 (17)
摘要 载波同步又称载波恢复（carrier restoration），即在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频同相的本地振荡（local oscillation），供给解调器作相干解调用。当接收信号中包含离散的载频分量时，在接收端需要从信号中分离出信号载波作为本地相干载波；这样分离出的本地相干载波频率必然与接收信号载波频率相同，但为了使相位也相同，可能需要对分离出的载波相位作适当的调整。若接收信号中没有离散载波分量，例如在2PSK信号中（“1” 和“0” 以等概率出现时），则接收端需要用较复杂的方法从信号中提取载波。因此，在这些接收设备中需要有载波同步电路，以提供相干解调所需要的相干载波；相干载波必须与接收信号的载波严格地同频同相。 电路设计特点：载波提取电路采用直接法，即直接从发送信号中提取载波，电路连线简单，易实现，成本低。 关键字：载波同步，EWB仿真，2PSK信号
电力线载波技术特点 电力线载波(PLC)是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。 但是电力线载波通讯因为有以下缺点，导致PLC主要应用－－“电力上网”未能大规模应用： 1、配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送； 2、三相电力线间有很大信号损失（10 dB -30dB）。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输； 3、不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同，藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比，电力载波信号少损失十几dB，但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用； 4、电力线存在本身因有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ和60HZ，则周期为20ms和16.7ms，在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有固定的100HZ或120HZ脉冲干扰，干扰时间约2ms，因定干扰必须加以处理。有一种利用波形过0点的短时间内进行数据
传输的方法，但由于过0点时间短，实际应用与交流波形同步不好控制，现代通讯数据帧又比较长，所以难以应用； 5、电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实际应用中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。 虽然技术问题随着时间的发展，最终都能被解决被克服，但是从目前国内宽带网建设的情况来看，留给PLC的时间和空间并不宽裕。2000年以来各大运营商大规模推出ADSL、光纤、无线网络等多种宽带接入业务，留给电力线上网的生存空间，已经不断被其他接入方式压缩。现在，PLC除了在远程抄表上有所应用外，已没有了当初的豪言壮语。 随着家庭智能系统这个话题的兴起，也给PLC带来了一个新的舞台。在目前的家庭智能系统中，以PC机为核心的家庭智能系统是最受人热捧的。该系统的观念就是，随着电脑的普及，可以将所有家用电器需要处理的数据都交给电脑来完成。这样就需要在家电与PC间构建一个数据传送网络，现在大家都看好无线，但是在家庭这个环境中，“墙多”这一特征严重影响着无线传输的质量，特别是在别墅和跃层式住宅中这一缺陷更加明显。如果架设专用有线网络除了增加成本，那么家电的位置今后也无法随意挪动。 PLC的最大特点：不需要重新架设网络，只要有电线，就
电力线载波通信技术的发展及特点 摘要 本文介绍了电力线载波通信的发展及特点，文中主要就高压电力线载波通信、中压配电网电力线载波数据通信和低压用户配电网电力线载波通信，以及与其相关的关键技术问题进行了讨论。 0 引言 电力线载波（Power Line Carrier - PLC）通信是利用高压电力线（在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级）、中压电力线（指10kV电压等级）或低压配电线（380/220V用户线）作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。近年来，高压电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代。并且，随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面，电力线载波通信这座被国外传媒喻为“未被挖掘的金山”正逐渐成为一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。在这种形势下，本文旨在通过对电力线载波通信技术的发展及所涉及的一些技术问题的讨论，阐明电力线载波通信的发展历程、特点及技术关键。 2 电力线载波通信的特点
2.1 高压载波路由合理，通道建设投资相对较低高压电力线路的路由走向沿着终端站到枢纽站，再到调度所，正是电力调度通信所要求的合理路由，并且载波通道建设只需结合加工设备的投入而无须考虑线路投资，因此当之无愧成为电力通信的基本通信方式，尤其在边远地区更是这样。电力线载波通道往往先于变电站完成建设，对于新建电站的通信开通十分有利。为此，只要妥善解决电力线载波信道的容量问题，载波通信的优势就会显现出来。在中压配电网载波和低压用户电网载波中，节省线路建设费用，无须考虑破坏家庭已装修环境，也仍然是载波通信的优势。 2.2 传输频带受限，传输容量相对较小 在高压电网中，一般考虑到工频谐波及无线电发射干扰电力线载波的通信频带限制于40～500kHz之内，按照单方向占用4kHz带宽计算，理想情况下一条线路可安排115条高频载波通道。但由于电力线路各相之间及变电站之间的跨越衰减有限（13～43dB），不可能理想地按照频谱紧邻的方式安排载波通道，因此，真正组成电力线载波通信网所实现的载波通道是有限的，在当今通信业务已大大开拓的情况下，载波通道的信道容量已成为其进一步应用的“瓶颈”问题。尽管我们在载波频谱的分配上研究了随机插空法、分小区法、分组分段法、频率阻塞法及地图色法和计算机频率分配软件，并且规定不同电压等级的电力线路之间不得搭建高频桥路，使载波频率尽量得以重复使用，但还是不能满足需要。近来随着光纤通信的发展和全数字电力线载波机的出现，稍微缓解了载波频谱的紧张程度。在10kV中压配电