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第一章设计总体思路及方案确定该课程设计要求从2DPSK信号中载波的提取与实现。
通常载波的提取方法有两种：一种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）称作导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为插入导频法；另一种是不专门发送导频，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。
直接法又主要有平方环法和科斯塔斯环法两种比较常用的方法。
平方交换法提取载波方框图中的2c f窄带滤波器若用锁相环（第二章详细介绍）代替，就称为平方环法提取载波，如图1-1所示。
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。
用平方法提取载波同步信号时，对于没有载波分量的信号可以用非线性变换的方法得到载波分量。
对信号做平方运算是常用的方法，因此我选择平方环法。
平方环电路即对信号进行平方后提取载波。
设接收信号为：S( t )=m(t)cos W0t式中m(t)为调制信号，它无直流分量。
这样，在S( t )中没有载频分量。
将此信号平方后，得到：S2( t )=m2(t)cos2W0t＝m2(t)/2+ m2(t)cos2W0t/2 其中包含两倍的载频（2f0）的分量，用窄带滤波器将此分量滤出，并经过二分频，就得出载频f0的分量。
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。
用平方法提取载频时，可以使用锁相环（PLL）代替窄带滤波器由于锁相环的输出信号具有更好的稳定性，并且不必须有连续的输入信号（例如，时分制信号），所以它的应用较为广泛。
在现代数字接受机中，锁相环的具体电路可能大大有别于上图中的电路，但是其性能是等效的。
起到鉴相器作用的相乘电路可以用一组匹配滤波器代替，其中每个匹配滤波器的匹配特性具有稍微不同的相位偏置，其输出送给一个加权函数，使加权函数给出相位误差的估值。
看起来这样做很复杂，但是用数字信号处理技术则很容易实现。
通信原理考试第一章 绪论 1、信号是消息的载体。
2、模拟通信系统传输质量的度量准则主要是信噪比；数字通信系统传输质量的度量准则主要是错误判决的概率。
3、在数字通信系统中，可以采用纠错编码等差错控制技术，从而大大提高系统的抗干扰性。
4、5、衡量一个通信系统性能优劣的基本因素是有效性和可靠性。
有效性是指信道传输信息的速度快慢，可靠性则是指信道传输信息的准确程度。
6、模拟通信系统中用带宽衡量系统性能的有效性，用信噪比衡量系统性能的可靠性；数字通信系统的有效性用传输传输速率(或码元传输速率或者信息传输速率)衡量，可靠性用差错率(或误码率及误信率)衡量7.香农公式：)/1(log 2N S B C +=8.噪声按照来源分人为噪声和自然噪声两大类，其中自然噪声中的热噪声来自一切电阻性元器件中电子的热运动，热噪声无处不在，不可避免地存在于一切电子设备中。
9.噪声按性质分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声。
10.由于在一般的通信系统的工作频率范围内热噪声的频谱是均匀分布的，好像白光的频谱在可见的频谱范围内均匀分布那样，所以热噪声又常称为白噪声。
11.公式概率与信息量关系:)(log x p I a -= 二进制信息量:)(log 2x p I -=M MI M 22log /11log :-=-=进制每一码元信息量 离散独立非等概率的信息量: (1)平均信息量----信源熵)(log )()(21i Mi i x p x p x H ∑=-=比特/符号(2)总的信息量)(log )()(21i Mi i x p x p m x mH I ∑=-==(3)平均信息速率非等概率（也适用于等概率）()()b B R H x R = =⨯平均信息速率信源熵码元速率等概率2log b B R R M =【例1】已知彩色电视图象由1000000个象素组成。
设每个象素有64种彩色度。
每种彩色有16个亮度等级。
如果所有彩色度和亮度等级的组合机会均等，并统计独立，（1）试计算每秒传送100个画面所需的信息量；（2）如果接收机信噪比为30dB ，为了传送彩色图象所需信道带宽为多少？ ［正确答案］1）bit 109)1664(log 1010026=⨯⨯⨯2log ;()b B b B R R M R R ==⨯【评注】等概率信息速率非等概率也适用于等概率平均信息量2）B=C/(log2(1+S/N)=109/log2(1000)=108(Hz)2log (1/)C B S N =+【评注】香农公式：信道容量(即信道最大信息速率)【例2】 设某信息源的输出由A,B,C,D,E 五个符号组成，出现的概率分别为1/3, 1/4, 1/4, 1/12, 1/12。
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。
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。
（一）1．在四进制系统中每秒传输1000个四进制符号，则此系统的码元速率为_1000B______,信息速率为2000b/s。
2．当无信号时，加性噪声是否存在存在。
乘性噪声是否存在？不存在。
3．调制信道分为恒参信道_和随参信道，短波电离层反射信道属于随参信道。
4．广义信道按照它包含的功能，可以划分为调制信道和编码信道。
5．在数字通信中，当信号带宽超过多径传播随参信道的相干带宽时，会产生快衰落。
6．信源编码的目的是降低信息冗余度，提高传输有效性；信道编码的目的是_增加__信息冗余度，提高传输可靠性。
7．窄带信号通过随参信道多径传输后，其信号包络服从广义瑞利分布，称之为瑞利型衰落。
8．模拟信号是指信号的参量可连续取值的信号，数字信号是指信号的参量可离散取值的信号。
9、数字通信系统的有效性主要性能指标是信息速率或码元速率；可靠性主要性能指标是误码率或误比特率；信源编码提高通信系统的传输有效性，信道编码提高通信系统的传输可靠性。
10、窄带信号通过随参信道传输后，其信号包络服从＿瑞利＿分布，称之为瑞利型衰落。
11、噪声按照来源可以为分＿人为噪声＿＿、＿自然噪声＿＿和＿内部噪声＿＿，按照性质可以为分＿窄带噪声＿、＿脉冲噪声＿和＿起伏噪声＿＿。
（二）1．广义平稳随机过程的两个特点分别是__一维分布与时间无关_和_二维分布仅与时间有关_。
2．窄带高斯噪声包络的一维分布为_正态分布__，相位分布服从___均匀__分布；正弦波加窄带高斯噪声包络的一维分布为__瑞利分布_____。
3．高斯随机过程通过线性系统后输出为__高斯随机__过程。
4．一个均值为0，方差为σn2的窄带平稳高斯随机过程，它的同相分量和正交分量是__高斯____随机过程，2_。
且其均值为__0___，方差为_ ___σn5．平稳随机过程X(t)，其自相关系数R(0)为X（t）的__归一化平均功率______，R(∞)为X(t) 的_直流分量归一化功率___。
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-cosω180°,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( ) = 2( ) 2= 2( )2 + 2( ) 2 ( ) = 2( ) 2 =+ 2 滤波器¶þ·ÖƵ载波输出部件3.2.1 直接法（自同步法）有些信号（如抑制载波的双边带信号等）虽然本身不包含载波分量，但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，这就是直接法提取同步载波的基本原理。
第1章概论+信息论一、填空题(１)模拟信号是指信号的参量可取值的信号,数字信号是指信号的参量可取值的信号。
（连续,离散)(2)信源编码的目的是信息冗余度，提高传输的性;信道编码是目的是信息冗余度，提高传输。
（降低，有效；增加，可靠）(3）在四进制系统中每秒传输10０0个四进制符号，则此系统的码元速率R B 为,信息速率R b为。
(100０Bd，20０0b/s）（4）出现概率越的消息,其所含信息量越大。
(小)（5)已知八进制信号的传输速率为1６００波特，若信息速率保持不变，变换成二进制数字信号的传输速率为波特。
(48００)(6)某离散信源输出二进制符号，在条件下，每个二进制符号携带1比特信息量;在条件下,每个二进制符号携带的信息量小于1比特。
（等概，不等概）（７）四元信源的四个符号出现的概率分别为1/２,1/4,1／８，1/8，信源熵为;理论上,四元信源的最大熵为。
（１.7５bit/符号，2b ｉｔ/符号)(8）当无信号时，加性噪声是否还存在?。
乘性噪声是否还存在?。
(存在,不存在)（９)调制信道分为和,短波电离层反射信道属于信道。
(恒参信道、随参信道，随参信道）（１０）广义信道按照它包含的功能，可以划分为和。
（调制信道,编码信道）。
（11）恒参信道的线性失真包括和。
(幅频失真,相频失真）（12)随参信道传输媒质的特点是, ，。
（传输衰耗随时间而变,传输时延随时间而变,多径传播)（13）信号在随参信道中传输时,产生频率弥散的主要原因是。
(多径衰落) （14）设某随参信道的最大多径时延差为4us，为了避免发生选择性衰落,在该信道上传输的数字信号的码元脉冲宽度为。
(大于4us)(１5）在数字通信中，当信号带宽超过多径传播随参信道的相关带宽时,会产生衰落。
(频率选择性）(1６)电离层反射通信1０00km时，最大时延差为2ｍs,那么传输媒质的相关带宽为Ｈz。
(500）（１7）连续信道香农公式可表示为,当信道带宽趋于无穷大时，信道容量趋于。
2．随参信道的传输媒质使信号传播产生了衰落，信号衰落的原因是多径传播。
3．某调频系统的调制指数mf=5，则该系统的调制制度增益G= 450 。
4．在数字基带传输系统中插入时域均衡器，其目的是有效地减小码间串扰。
5．我国使用的PCM系统，规定采用PCM30/32路帧结构，抽样频率是8k，每一路话音信号的传码率是64kb/s。
7．在FM通信系统中，采用预加重和去加重技术的目的是提高调制频率高频端的输出信噪比。
8．在数字通信系统中，码间串扰越大，眼图的张开度越小，误码率越大。
9．在数字通信系统中，载波同步的方法一般分为两大类，分别是直接提取法和插入导频法10．对2ASK、2FSK、2PSK三个通信系统的性能指标进行比较，其中有效性最差是 2FSK系统，可靠性最好的是2PSK系统。
1．在AM、DSB、SSB、VSB（残留边带）及FM等五个模拟通信系统中，抗噪性能最好的是FM ，最差的是AM当基带信号相同时，占用信道频带最小的是SSB 。
最高的是FM2．话音对数压缩的二个国际标准分别是A压缩率和μ压缩率，我国采用的是A。
3．在数字通信中，最佳接收是一个相对的概念，在分析确知信号的接收时，采用的最佳接收准则是最大似然准则。
4．在数字基带传输系统中插入时域均衡器，其目的是直接校正已失真的相应波形使整个系统的冲击响应满足无码间串扰。
5．根据信道传输函数k(t)的时变特性的不同可以将调制分为两大类随参信道和恒参信道。
8．简单增量调制中所产生的两种量化噪声是一般量化噪声和过载量化噪声。
9．数字通信的可靠性是用差错率来度量，而模拟通信的可靠性用输出信噪比来度1．A律PCM基群的信息速率为2048 （32*8/（125*10^-6），可同时传输30 路数字电5．常规的复用方式包括时分复用，频分复用和波分复用。
6．电话信道信噪比为20dB，带宽为 3.4kHz时的最高信息传输速率理论值为。
8．平稳随机过程的统计特性不随时间的推移而不同，其一维分布与时间无关，二维分布只与时间间隔有关。
载波同步提取试验概要载波同步提取试验是一种通过提取信号中的载波频率来实现同步的技术。
在无线通信领域，如果发送端和接收端的频率偏差过大，则无法正常通信。
因此，将接收端的频率与发送端同步非常重要。
本文将讨论载波同步提取试验的概述、目的、实验条件、实验步骤以及实验过程中需要注意的问题。
概述载波同步提取试验旨在通过提取接收端信号中的载波频率来实现和发送端的同步。
在无线通信中，载波频率一般是一个已知的常量，这个常量可以通过接收端的信号进行提取。
目的目前的无线通信技术中，载波同步提取技术已经得到了广泛应用。
然而，在实际使用过程中，如何准确地提取载波频率仍然是一个问题。
本实验旨在通过实验验证载波同步提取技术的可行性，并检验其在信号中正确提取载波频率的能力。
实验条件进行载波同步提取试验时应有以下条件：1.发送端和接收端采用同一类型的信号发生器2.发送端和接收端的载波频率应为已知常量3.发送端和接收端低通滤波器的截止频率应该相同实验步骤1.将信号发生器设置成发送端，并将载波频率设置为已知的常量f1。
将信号通过无线信道发送到接收端。
2.将信号发生器设置成接收端，并将载波频率设置为另一个已知的常量f2，注意要确保f2 ≠ f1。
接收器应是软件定义的，所以接收端如何处理数字信号的具体流程将不在讨论范围内。
3.将接收到的信号输入计算机中，并通过软件提取载波频率。
4.将提取的载波频率和已知的载波频率进行比较，如果它们的差异小于一个特定的阈值，则说明载波同步提取成功。
5.重复步骤1-4，分别使用不同频率的载波信号进行实验。
注意事项1.实验中需要确认发送端和接收端低通滤波器的截止频率相同，否则会导致信号被滤波掉。
2.在实验开始之前应该对实验设置和实验步骤进行仔细的计划和准备。
3.对实验结果的处理和分析应该有足够的专业知识和经验。
本文介绍了载波同步提取试验的概述、目的、实验条件、实验步骤以及实验过程中需要注意的问题。
通过实验检验，可以验证载波同步提取技术的可行性，并且检验其是否能够正确地提取载波频率。
QPSK调制信号的同步载波提取张小莉;樊延虎【摘要】为了在QPSK数字调制系统中恢复QPSK的载波同步信号，以确保接收机能够接收到无失真的数据，在对QPSK调制理论阐述后提出基于DDS的平方环直接提取载波的方法，分析了电路中各个部分的作用和功能，用Matlab软件进行仿真实验，对锁相环提取的载波信号进行分析，在锁相环性能良好的前提下，实现了载波信号的提取。
利用Verilog HDL语言对硬件电路进行行为级描述，综合出RTL级电路。
%In order to restore the QPSK Carrier synchronization signals in the QPSK digital modulation system and ensure that the receiver can receive data without distortion,QPSK modulation theory is described and the DDS⁃based method that the carrier is directly extracted by the square ring is proposed. The role and function of each part of the circuit are analyzed. Matlab software was used in the simulation experiment to analysis the carrier signal extracted by phase⁃locked loop. In a premise to maintain good performance of the phase⁃locked loop,the extraction of the carrier signal was achieved. The behavioral level de⁃scription of hardware circuits is performed with Verilog HDL. The RTL⁃level circuit was obtained by synthetical method.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P54-56)【关键词】QPSK;载波同步;DDS;调制信号【作者】张小莉;樊延虎【作者单位】延安大学物理与电子工程学院，陕西延安 716000;延安大学物理与电子工程学院，陕西延安 716000【正文语种】中文【中图分类】TN913.6-34正交相移键控（QPSK）是一种等包络的窄带宽数字调制技术[1]，具有较强的抗干扰能力、高频谱利用率等优点，在数字微波系统、数字卫星系统、数字电视系统、移动通信和宽带接入等不同领域得到广泛的应用。
