数字通信系统中的载波同步技术研究

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。

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。

基于OFDM的电力线载波通信的研究-基础电子引言电力线载波通信是以电力线为传输媒介，通过载波方式传输模拟或数字信号的技术，而且无外架通信线路。

介绍正交频分复用的基本原理，根据利用正交频分复用OFDM(Orthogal Frequency Division Multiplexing)技术能够较好调制解调信号的特性，提出一种基于OFDM 的电力线载波通信系统设计方案，利用电力线实现载波通信。

2 电力线载波通信电力线载波通信是电力系统特有的一种通信方式，可用于传输电话、远动数据和远方保护等信号，是确保电网安全、优质、经济运行，实现调度自动化和管理现代化的重要通信方式。

它以电力线路为传输通道，具有通道可靠性高，投资少见效快，与电网建设同步等优点。

图1为电力线载波通信系统组成图。

其基本原理是将载有信息的高频信号施加到电力线上进行数据传输，再通过电力线调制解调分离出电力线信道的高频信号，然后传送到终端设备。

各种成熟的调制解调技术已应用到电力线载波通信系统，针对适应高速率传输，正交频分复用调制解调技术是解决传输频带利用率的有效方法。

电力线载波通信技术在高、中、低压3个电压等级的应用技术、线路状况和应用要求都有所不同，高压电力线载波是指应用于35 kV及以上电压等级的载波通信设备。

载波线路状况良好，主要传输调度电话、远动、高频保护及其他监控系统的信息。

3 OFDM调制解调技术OFDM是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。

其数据传输的基本原理是把串行数据流转换成N路速率较低的并行数据流，用它们分别调制N路子载波后并行传输，子载波相互正交其频谱相互重叠，从而具有很强的抗信道衰落能力和较高的频谱利用率，并能很好地抑制码间干扰。

其中第n个子载波频率选择为：式中，X(k)是接收端第k路子载波的输出信号。

从式(4)看出，它与发送端的第k路子载波信号相等，这样可正确解调出该载波的原信号X0,X1,…XN-1。