上海交通大学
博士后学位论文
多载波传输技术
姓名：杨代明
申请学位级别：博士后
专业：@
指导教师：龚诚;郑世宝
20070301
多载波传输技术研究
７０Ｍｎｚ中频的频率不准确度（设基准晶振准确度＝２５Ｘ１０１）；
射频的不准确度（设基准晶振准确度＝０．５Ｘ１０１）；
飞机运动引起的多普勒频移（设两架飞机分别以８００１ｍ／ｈ的绝对速度相向运动）。
７０姗］ｚ中频的频率不准确度为：２ｘ２５×７０＝３５００Ｈｚ＝３．５ｋＨｚ
４．３ＧＨｚ射频的不准确度为：１×４３００＝４３００Ｈｚ＝４．３ｋＨｚ
飞机运动引起的多普勒频移通过计算为：兰三；尝斋竽竺：６．２Ｉｄｔｚ
以上三项的载波总频移为：４．３ｋＨｚ－＋６．２ｋＨｚ＋３．５ｋＨｚ＝１４ｋＨｚ。
２．３衰落环境下多载波信号特点
在下面的图２．９～图２．１５中，我们仿真了０Ｆ蹦信号的发射和接收信号．其中图２．９是发射的０ＦＩｌｌ信号，图２．１０是接收的ＯＦＤｂｌ信号。图２．１ｌ－２．１２表示两个可能的信道状态。图２．１３－２．１５表示几种可能的接收信号的星座图。
上海交通大学博士后研究工作报告
图２．１０ＯＦＤＭ接收信号
图２．１１ＯＦＤＭ信道特征
多载波传辆技术研究
图２．１２ＯＦＤＭ信道特征
图２．１３ＯＦＤＭ接收信号星座
第七章数字信号的调制传输 本章教学基本要求： 掌握：1. 二进制数字调制基本原理 2. 几种调制方式的特点、性能对比 3. 会画2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形图 理解：多进制数字调制的几种方式 本章核心内容： 一、数字频带传输系统基本结构 二、模拟调制原理和频分复用 三、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK系统的调制和解调原理 四、二进制数字调制系统抗噪声性能和系统性能比较 五、简介其他数字调制系统 重点：二进制数字调制的基本原理；二进制数字调制的抗噪性能分析及比较； 难点：二进制数字调制的抗噪性能分析及比较 学时安排：6学时 引言：前一章介绍的数字基带传输系统,?是将信源发出的信息码经码型变换及波形形成后直接传送至接收端。虽然码型变换及波形形成可使其频谱结构发生某些变化，但分布的范围仍然在基带范围内。因此，数字基带信号不可能在诸如无线信道、光纤信道等传输媒质中直接传输。与模拟信号一样，必须经调制后才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。 1、数字信号的传输方式 数字信号共有两种传输方式 （1）、基带传输（已经在第6章介绍）：数字信号直接传送的方式。 （2）、频带传输（将在本章介绍）：用数字基带信号调制载波后的传送方式。 数字调制传输系统定义：用数字基带信号调制载波的一种传输系统，这个系统也称为数字频带传输系统。 2、载波的形式 载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系统都选择单频信号（正弦波或余弦波）作为载波，因为便于产生与接收。 3、数字调制的分类 共有以下三种基本形式。 (1)振幅键控（ASK）；(2)频移键控（FSK）；(3)相移键控（PSK） 其它形式由此派生而来。也可分为：(1)线性调制(如ASK)；(2)非线性调制（如FSK，PSK） 本章主要讨论二进制数字调制系统的原理及抗噪声性能,?并简要介绍多进制数字调制原理及其它几种派生出来的数字调制方式。 §7.1 二进制数字调制原理 §7.1.1 二进制幅度键控（2ASK） 一、ASK概念：正弦载波的幅度随着调制信号而变化。 即传“1”信号时，发送载波， 传“0”信号时，送0电平。 所以也称这种调制为通（on）、断(off)键控OOK。 其实现模型如图7.1-1所示，其调制波形如图7.1-2所示。
数字信号载波调制实验指导书 数字信号载波调制实验 一、实验目的 1、运用MATLAB 软件工具仿真数字信号的载波传输．研究数字信号载波调制ASK 、FSK 、PSK 在不同调制参数下的信号变化及频谱。 2，研究频移键控的两种解调方式；相干解调与非相干解调。 3、了解高斯白噪声方差对系统的影响。 4、了解伪随机序列的产生，扰码及解扰工作原理。 二、实验原理 数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控（ASK ），频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干解调方式，进行解调，还原为原数字基带信号。 在幅度键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0的控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通—断键控（00K ）。二进制幅度键控信号的频谱宽度是二进制基带信号的两倍。 在二进制频移键控中，载波频率随着调制信号1或0而变，1对应于载波频率f 1，0对应于载波频率f 2，二进制频移键控己调信号可以看作是两个不同载频的幅度键控已调信号之和。它的频带宽度是两倍基带信号带宽（B ）与21||f f -之和。 在二进制相移键控中，载波的相位随调制信号1或0而改变，通常用相位0°和180°来分别表示1或0，二进制相移键控的功率谱与通一断键控的相同，只是少了一个离散的载频分量。 m 序列是最常用的一种伪随机序列，是由带线性反馈的移位寄存器所产生的序列。它具有最长周期。由n 级移位寄存器产生的m 序列，其周期为21,n m -序列有很强的规律性及其伪随机性。因此，在通信工程上得到广泛应用，在本实验中用于扰码和解扰。 扰码原理是以线性反馈移位寄存器理论作为基础的。在数字基带信号传输中，将二进制数字信息先作“随机化”处理，变为伪随机序列，从而限制连“0”
单载波调制和多载波调制优缺点比较 大家都知道，上海交大的ADTB-T方案和清华的DMB-T方案，双方争论的焦点就是，单载波调制性能优越还是多载波调制性能优越。 因此，在这里还是有必要简单介绍一下，什么是单载波调制和多载波调制。 所谓单载波调制，就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM （QPSK、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256- QAM 或8-VS B、16-VSB等都是单载波调制。 上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制，在1999年50周年大庆试播的时候，上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16- QAM 数字调制。 QAM 调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制模式，如上面列出的就有7 种，一般记为n-QAM，n 表示各种调制映射到星座图上的模数。模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降低，例如：4-QAM的码率为2bit/S，而16-QAM的码率为4bit/S。一般，信号传输条件越差，选择的模式就越低，例如： 卫星通信只能选择QPSK而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256- QAM;对于地面电视广播，信号发送一般选8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高只能选到64-QAM。 正交调幅就是把一序列需要传送的数字信号（ 2 进制码）分成两组，并分别对两组数字信号进行幅度编码，使之变成幅度不同的调制信号，即I 信号和Q 信号，然后用I 信号和Q 信号分别对两个频率相同，但相位正好相差的两个载波进行调幅，最后再把两路调制过的信号合成在一起进行传送。由于在调制之前已经对输入信号进行过幅度编码，因此，这种调制也称为正交数字幅度调制。 我国的HDTV如选用MPGE-2编码，最高传送码率大约为20Mbit/S，如果选用16-QAM 调制模式，其频谱利用率是每赫芝传送4 位数据，即码率为4bit/S。由此可知其载波最咼频率约为6MHz,经咼频调制后米用残留边带发送，其载频带宽大约
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
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
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）。
实验三数字信号载波传输系统仿真 一．实验内容： 通信的最终目的是远距离传递信息。虽然基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅度键控、频移键控和相移键控。它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号。 1、掌握数字信号传输的三种调制方式。 2、掌握每种调制的解调方式。 3、掌握数字信号载波传输系统的原理，进而设计出系统。 4.分工 二．基本原理：（以二进制数字信号为例） （一）、2ASK（二进制幅移键控调制）幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。其最简单的形式是载波在二进制调制信号控制下通断，这种方式称作通-断键控(OOK 。还有一种形式，通过数字信号与载波的相乘得到调制信号。 调制方法：用相乘器实现调制器或单刀双掷开关 解调方法：相干法，非相干法
系统原理框图： 相干解调： 非相干解调： （二）、2FSK（二进制频移键控） 所谓 FSK 就是用数字信号去调制载波的频率。本实验中,二进制的基带信号是用正负电平来表示的。1 对应于载波频率 F1,0 对应于 F。 非相干解调： 相干解调：
过零检测解调： 三．总体设计： 由上面2ASK的调制框图与解调框图和2FSK的调制框图与解调框图进行systemview软件仿真，并将结果记录如下。 四．详细设计： 2ASK调幅法生成：
仿真波形图 2ASK键控法生成：PN码频率10HZ，sin为100HZ 2ASK的调幅法的调制解调系统：PN码频率10HZ，sin为100HZ 2ASK的调制与解调的系统仿真图
多入多出-正交频分复用 未来的宽带无线通信系统，将在高稳定性和高数据传输速率的前提下，满足从语音到多媒体的多种综合业务需求。而要在有限的频谱资源上实现综合业务内容的快速传输，需要频谱效率极高的技术。多入多出技术充分开发空间资源，利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下，可以成倍地提高信道容量。正交频分复用（正交频分复用）技术是多载波窄带传输的一种，其子载波之间相互正交，可以高效地利用频谱资源。二者的有效结合可以克服多径效应和频率选择性衰落带来的不良影响，实现信号传输的高度可靠性，还可以增加系统容量，提高频谱利用率，是第四代移动通信的热点技术。 正交频分复用技术原理及实现 无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而正交频分复用技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成多个正交子信道，然后将高速数据信号转换成多个并行的低速子数据流，调制到每个信道的子载波上进行窄带传输。 每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道可以看成平坦性衰落，从而可以消除信道波形间的干扰。由于正交频分复用是一种多载波调制技术，正交频分复用系统采用正交方法来区分不同子载波，子载波间的频谱可以相互重叠，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又极大地提高了频谱利用率。如图1可见正交频分复用的正交性。 图1 正交频分复用信号频谱 由于正交频分复用系统中有大量载波，所以在实际应用中不可能像传统的处理方法一样，使用几十个甚至几百个振荡器和锁相环进行相干解调。因此，Weinstein提出了一种用离散傅里叶变换实现正交频分复用的方法。 设正交频分复用信号发射周期为［0，T］,在一个周期内传输的N个符号为(D0，D1，…，DN-1)。第k个符号Dk 调制第k个载波fk，所以合成的正交频分复用信号为:
第九章 数字载波调制 图见附文件：9-1、9－2、9－8、9－9①②、9－17、9－18 未做出：9－9③、9－14、9－19、9－20、9－21 9-1 设发送的数字序列为：1011001010，试分别画出以下两种情况下的2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 的信号波形： ①载频为码元速率的2倍； ②载频为码元速率的1.5倍。 解：图9-1 9-2 设发送的数字序列为0、1交替码，试计算并画出2PSK 信号的频谱。 解：2PSK 信号相当于将发送的0、1序列转换为双极性码)(t S D 后与载波相乘，设 10,11-→+→，则t A t S t S D PSK 02cos )()(ω=。 )]()([4 )(002 2ωωωωω++-= ∴D D PSK P P A P 根据第八章对基带数字随机脉冲序列功率谱的分析，有 ∑∞ -∞ =--++--=m T T T T T D m m G P m PG f G G P P f P ) (|)()1()(||)()(|)1()(2 21 2 221ωωδωωωωω其中)2 ( )(),2 ( )(21T TSa G T TSa G ωωωω-==，T f T 1= 为码元间隔。 代入上式，可得：)()12(2 )1(4)(2 ωδωω-+-=P f T TSa P P P T D )] ()()[12(4 1])2 ( )2 ( [)1()(002 2 2 2 2ωωδωωδωωωωω-++-+ ++--=∴P f A T Sa T Sa T P P A P T PSK 当P ＝ 2 1时，没有冲激项。 图9－2 9-3什么是OOK 的包络检波法的判决门限、归一化门限及最佳门限？设码元“0”“1”等概出现，且系统的输入信噪比S/N =10dB ，试计算归一化门限值及系统的误码率。 解：①判决门限th V 指将接收端的接收信号V 判决为1或0的门限值。如th V V >时判为1， th V V <时判为0。 归一化门限σ th V V = ，2 σ为噪声方差。 最佳门限* th V 是使误码率达到最小的判决门限。 ②已知OOK 包络检波法的最佳门限* th V ＝ 2 A ，由20 1022 2A A r = == σσ 得，
数字通信中的数据传输速率、波特率、符号率计算在数字通信中的数据传输速率与调制速率是两个容易混淆的概念。 数据传输速率（又称码率、比特率或数据带宽）描述通信中每秒传送数据代码的比特数，单位是bps。 当要将数据进行远距离传送时，往往是将数据通过调制解调技术进行传送的，即将数据信号先调制在载波上传送，如QPSK、各种QAM调制等，在接收端再通过解调得到数据信号。 数据信号在对载波调制过程中会使载波的各种参数产生变化（幅度变化、相位变化、频率变化、载波的有或无等，视调制方式而定），波特率是描述数据信号对模拟载波调制过程中，载波每秒中变化的数值，又称为调制速率，波特率又称符号率。 在数据调制中，数据是由符号组成的，随着采用的调制技术的不同，调制符号所映射的比特数也不同。 符号又称单位码元，它是一个单元传送周期内的数据信息。 如果一个单位码元对应二个比特数（一个二进制数有两种状态0和1，所以为二个比特）的数据信息，那么符号率等于比特率；如果一个单位码元对应多个比特数的数据信息（m个），则称单位码元为多进制码元。 此时比特率与符号率的关系是： 比特率=符号率*log2 m,比如QPSK调制是四相位码，它的一个单位码元对应四个比特数据信息，即m=4，则比特率=2*符号率，这里“log2 m”又称为频带利用率,单位是： bps/hz。 另外已调信号传输时，符号率（SR）和传输带宽（BW）的关系是： BW=SR（1+α），α是低通滤波器的滚降系数，当它的取值为0时，频带利用率最高，占用的带宽最小，但由于波形拖尾振荡起伏大(如图5-15b),容易造成
码间干扰；当它的取值为1时，带外特性呈平坦特性，占用的带宽最大是为0时的两倍；由此可见,提高频带利用率与"拖尾"收敛相互矛盾，为此它的取值一般不小于 0.1 5。 例如，在数字电视系统，当α= 0.16时，一个模拟频道的带宽为8M，那么其符号率=8/（1+ 0.16）= 6.896Ms/s。 如果采用64QAM调制方式，那么其比特率= 6.896*log2 64= 6.896*6= 41.376Mbps。
什么是单载波调制和多载波调制 大家都知道，上海交大的ADTB-T方案和清华的DMB-T方案，双方争论的焦点就是，单载波调制性能优越还是多载波调制性能优越。因此，在这里还是有必要简单介绍一下，什么是单载波调制和多载波调制。 所谓单载波调制，就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM （QPSK）、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM或8-VSB、16-VSB等都是单载波调制。 上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制，在1999年50周年大庆试播的时候，上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16-QAM数字调制。 QAM调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制模式，如上面列出的就有7种，一般记为n-QAM，n表示各种调制映射到星座图上的模数。模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降低，例如：4-QAM的码率为2bit/S，而16-QAM 的码率为4bit/S。一般，信号传输条件越差，选择的模式就越低，例如：卫星通信只能选择QPSK，而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256-QAM；对于地面电视广播，信号发送一般选8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高只能选到64-QAM。 正交调幅就是把一序列需要传送的数字信号（2进制码）分成两组，并分别对两组数字信号进行幅度编码，使之变成幅度不同的调制信号，即I信号和Q信号，然后用I信号和Q 信号分别对两个频率相同，但相位正好相差的两个载波进行调幅，最后再把两路调制过的信号合成在一起进行传送。由于在调制之前已经对输入信号进行过幅度编码，因此，这种调制也称为正交数字幅度调制。
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
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
多载波ＣＤＭＡ技术原理分析 【摘要】：多载波扩频码分多址(MC-CDMA)是一种消除符号间干扰的有效技术，它结合了OFDM和CDMA的优点，在高速数据传输时，其抗符号间干扰的性能明显优于传统的单载波CDMA，文章介绍了多载波扩频码分多址技术的基本原理及其技术特点，为该技术的实际应用提供了理论基础。 【关键词】：多载波；CDMA；OFDM；码分多址；扩频 1. 概述 码分多址（CDMA）技术作为一种扩频技术，将信息扩展到比基带信号宽得多的频谱上传输，码元的周期大大缩短，在高速率数据传输时，必然会受到码间干扰的影响。虽然可以使用RAKE 接收技术来解决多径效应等问题，但面对Mbs级的第三代移动通信系统，RAKE 接收技术仍无法使CDMA 性能得到大幅度的提高。实际上当数据速率达到百Mb/s时，系统性能的下降和同步的困难使得CDMA技术的应用显得很不可行。多载波CDMA技术能有效的解决这个问题。多载波CDMA技术是将能有效对抗多径效应的正交多载波调制技术(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplex)和CDMA技术相结合的一种技术。为此，有必要首先讨论正交多载波调制技术（OFDM）。 2. OFDM技术 2.1 多载波技术 多载波传输技术是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应大多是非平坦的，而多载波的主要思想是在频域内将所给的信道分成许多子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性衰落，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个信道上是进行窄带传输，信号带宽小于信道的相关带宽，因此就可以大大消除码间干扰（ISI），适合于高速的无线数据通信。 多载波调制（MCM）与FDMA 中每个用户只能在一个子信道进行数据传输不同，它可以使每个用户在系统的若干个子信道进行数据传输，与FDMA 系统用户相比，它可以传输更高速率的数据传输。这一方案通过将宽带信号分成许多的不易受ISI干扰的窄带信号来降低ISI 的影响。窄带信号的带宽通常小于信道的相干带宽。因此，窄带信号不会发生频率选择性衰落。OFDM就是一种多载波调制技术。为了更好的理解多载波调制，我们对多载波调制和直接序列扩频作一比较。直接序列扩频原理如图1所示，多载波调制原理如图2所示。 2.2 OFDM基本原理 正交多载波调制技术（OFDM）是将高速率的串行数据转换为低速率的并
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。
目录 通信原理课程设计任务书 (3) 一、序言 (4) 二， 2ASK的基本原理................................... ..4 三, systemview的介绍 (5) 四、利用systemview实现系统仿真 (6) 五、系统分析 (12) 六、设计小结.................... (14) 七.参考文献....................... . (15) 《通信原理课程设计》任务书 一．序言 二进制数字振幅键控是一种最基本的调制方式,也是各种数字调制的基础。振幅键控(也称幅移键控>,记作ASK(Amplitude Shift Keying>。二进制数字振幅键控通常记作 2 ASK。对于振幅键控这样的线性调制来说，在二进制里，2 ASK是利用代表数字信息"0"或"1"的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送"1"，无载波输出时表示发送"0"。幅移键控法(ASK>的载波幅度是随着调制信号而变化的，其最简单的形式是载波数字形式的调制信号在控制下通断。载波在数字信号1或0的控制下通
或断，在信号为l的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送，调制后的信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍，所以把这种调制称为二进制振幅键控信号2ASK。 二，2ASK的基本原理 将原始的数字基带信号，经过频谱搬移，变换为适合在频带上传输的频带信号，传输这个信号的系统就称为频带传输系统。在频带传输系统中，根据数字信号对载波不同参数的控制，形成不同的频带调制方法。幅移键控法(ASK>的载波幅度是随着调制信号而变化的，其最简单的形式是，载波数字形式的调制信号在控制下通断，此时又可称作开关键控法(OOK>。本设计中选择正弦波作为载波，用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制，载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为l的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送，调制后的信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍，振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。 2ASK信号的产生方法我们用数字键控法，相应的调制器如图1-1所示。图< a）就是一般的模拟幅度调制的方法。在这里我们利用systemview软件来实现仿真。 三，systemview的介绍 SystemView是由Elanix公司发起的， ELANIX公司创建于1991年,主要从事高级的硬件和软件信号处理与通信系统的设计和开发。ELANIX公司位于CALIFORNIA州，公司总裁和创建人PATRICK J.READY博士拥有先进的信号处理器的美国和国际专利权,是一位信号处理和通信方面的改革者。ELANIX公司的技术力量雄厚,其设计工作可以依据使用的处理器及其环境的状况,使用DSP,MP'S,ASIC,VLSI神经网络和其他当前领先的技术。包括所有的用于商业和 噪音信号
浅析数字信号的载波调制 浅析数字信号的载波调制 中国西部地区电视技术协会20xx年年会电视技术论文评比二等奖 20xx年度全省广播电视优秀科技论文三等奖 摘要：由于数字电视系统采用数字传输，而在传输系统中都使用到了数字调制技术，本文就对ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制方法进行详细的介绍。 1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制(PCM)的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以来的事情。随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。而这些系统都使用到了数字调制技术，本文就数字信号的调制方法作一些详细的介绍。 一数字调制 数字信号的载波调制是信道编码的一部分，我们之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制，未经处理的数字信号源不能适应这些限制。由于传输信道的频带资源总是有限的，因此提高
传输效率是通信系统所追求的最重要的指标之一。模拟通信很难控制传输效率，我们最常见到的单边带调幅（SSB）或残留边带调幅（VSB）可以节省近一半的传输频带。由于数字信号只有"0"和"1"两种状态，所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关电键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式就显得较为单纯。在对传输信道的各个元素进行最充分的利用时可以组合成各种不同的调制方式，并且可以清晰的描述与表达其数学模型。所以常用的数字调制技术有2ASK、4ASK、8ASK、BPSK、QPSK、8PSK、 2FSK、4FSK等，频带利用率从1bit/s/Hz～3bit/s/Hz。更有将幅度与相位联合调制的QAM技术，目前数字微波中广泛使用的 256QAM的频带利用率可达8bit/s/Hz，八倍于2ASK或BPSK。此外，还有可减小相位跳变的MSK等特殊的调制技术，为某些专门应用环境提供了强大的工具。近年来，四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展，并已应用于高速MODEM中，为进一步提高传输效率奠定了基础。总之，数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置的灵活性。 1、基带传输 传输信息有两种方式：基带传输和调制传输。由信源直接生成的信号，无论是模拟信号还是数字信号，都是基带信号，其频率比较低。所谓基带传输就是把信源生成的数字信号直接送入线路进行传输，如音频市话、计算机间的数据传输等。载波传输则
第六章 数字信号的载波传输 一、数字调制 与模拟信号调制类比，如果调制信号是数字脉冲序列就称为数字调制，或称数字载波调制。 在微波无线通信和光通信等通信系统中信道是带通型的，所以需要把数字基带信号的频谱搬移到相应的频段再送入信道传输。因此，数字调制系统又称为频带传输系统。 二、数字调制的三种基本方式 幅移键控ASK 、频移键控FSK 和相移键控PSK 。 6.1 二进制数字调制 一、二进制幅移键控2ASK 1．定义：用数字基带信号对正弦载波的幅度进行控制的方式称为幅移键控。记为2ASK 。 2．数学表达式 ()?? ?=" 0"0 "1"cos 02t A t s ASK ω 3．波形 与输入序列1001相对应的输出波形如图所示。 4．产生方式 （1）模拟法 如图（a ）所示 01010 信号 ASK 2
（2）键控法 如图（b ）所示 “1”码作为“电键”打开通路，送出载波；“0”码关闭通路，输出0电平。 5．解调方法 幅移键控的解调方法有两种. （1） 相干解调 (a) （2） 为非相干解调 (b) 二、二进制频移键控FSK 1．定义：用数字基带信号对正弦载波的频率进行控制的方式称为幅移键控。记为2FSK 。 2．数学表达式 ()?? ?=" 0"cos "1"cos 212t A t A t s FSK ωω 3．波形 输入序列为1001时，已调2FSK 的输出波形如图所示，图中f 1代表“1”，f 2代 Cos(ω0t+?) 输出 定时抽样 输出
表“0”。 4．产生方式 （1）模拟法 如图（a ）所示 （a ） （2）键控法 如图（b ）所示 采用键控法时，二进制矩形脉冲序列中的“1”和“0”分别控制两个独立的载波发生器，“1”码时输出载波频率f 1 ；“0”码时输出载波频率f 2。 5．解调方法 2FSK 的解调也有相干解调和非相干两种，其基本原理与2ASK 相同,只是使用了两套电路而已。 (1)相干解调 如图(a)所示 2 （a ） （2）非相干解调 如图(b)所示 1 1 信号 FSK 21 f 2 f 1 f 2 f f (t)(t) (b)