【正文】 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)中載波同步技術(shù)原理應(yīng)用與研究畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 III第一章 緒論 1 1 2 3第二章 同步的概念 4 同步的分類 4 載波同步 4 位同步 4 群同步 5 網(wǎng)同步 5 載波同步性能指標(biāo) 5 精度 5第三章 載波同步原理 9 直接法（自同步法） 9 同相正交環(huán)法（科斯塔斯環(huán)） 10 插入導(dǎo)頻法 12 時(shí)域插入導(dǎo)頻法 16第四章 載波同步應(yīng)用實(shí)例 18 馬達(dá)控制中的載波同步 18 BPSK載波同步 19 BPSK信號(hào)載波同步方法 19——濾波法 19 20 逆調(diào)制環(huán) 21 判決反饋環(huán) 22 彩色副載波同步 23第五章 全文總結(jié) 27 通信發(fā)展的未來前景 27參考文獻(xiàn) 29致 謝 30畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 32第一章 緒論從上個(gè)世紀(jì)70年代開始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，微電子技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)等的發(fā)展，通信技術(shù)發(fā)生了很大的變化，從模擬通信系統(tǒng)到數(shù)字通信系統(tǒng)，從固定通信到移動(dòng)通信，新的通信體制及標(biāo)準(zhǔn)不斷提出，通信業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大。在現(xiàn)代通信中，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的增加，為在有限的頻帶內(nèi)傳輸更多容量的數(shù)字信息，一些更為復(fù)雜的通信技術(shù)被采用。在模擬通信時(shí)代，模擬器件的非理想特性對(duì)系統(tǒng)性能有很大影響，如模擬濾波器的相位失真，放大器和混頻器的非線性等。而且模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，功耗大，調(diào)試不變，易出故障，兼容性很差。在模擬通信階段，人們對(duì)載波和位時(shí)鐘恢復(fù)算法的研究工作主要集中于經(jīng)典的以鎖相環(huán)路PLL為基礎(chǔ)的遞歸反饋式結(jié)構(gòu)。鎖相環(huán)路捕獲時(shí)間長(zhǎng)，其可靠性較差。而且對(duì)于較復(fù)雜的高效的一些通信技術(shù)，鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)很困難，系統(tǒng)構(gòu)成相當(dāng)復(fù)雜，這種技術(shù)的使用受到了限制，所所有這些弊端都說明模擬通信系統(tǒng)已經(jīng)不適合現(xiàn)代通信的要求。同步是通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的實(shí)際問題，當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測(cè)時(shí)，接收端需要提供一個(gè)與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波，這個(gè)相干載波的獲取就成為載波同步。通信是在兩點(diǎn)之間進(jìn)行時(shí)，完成了載波同步，位同步和群同步之后，接收端不僅獲取了相干載波，而且通信雙方的時(shí)標(biāo)關(guān)系也解決了，接收端就能以較低的錯(cuò)誤概率恢復(fù)出數(shù)字信息。然而，隨著數(shù)字通信的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，多個(gè)用戶相互通信而組成了數(shù)字通信網(wǎng)，為了保證通信網(wǎng)內(nèi)各用戶之間可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，還必須實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的單元——載波同步（又叫做載波恢復(fù)）的方法。它主要是進(jìn)行兩個(gè)方面的工作，一個(gè)是補(bǔ)償信號(hào)在傳輸過程中所造成的頻偏損害，另一個(gè)是跟蹤相位，因此載波恢復(fù)包括載波相位偏移的估計(jì)和載波頻率偏移的估計(jì)以及對(duì)它們的補(bǔ)償。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的載波同步，是進(jìn)行信息傳輸?shù)囊粋€(gè)極其重要的問題，對(duì)通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣有著很大的影響。同步是通信領(lǐng)域中一個(gè)重要的技術(shù)問題，同步性能的優(yōu)劣將直接決定整個(gè)通信系統(tǒng)的性能。可以說，在通信系統(tǒng)中，同步是進(jìn)行信息傳輸?shù)那疤?。隨著現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，同步的重要性更加突出，許多先進(jìn)的通信技術(shù)與系統(tǒng)都要求精確地實(shí)現(xiàn)載波同步，位同步與幀同步，否則系統(tǒng)的優(yōu)越性能將無(wú)法得到保證。在通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)序列都是經(jīng)過一定的方式映射，被發(fā)射機(jī)調(diào)制到一定的頻率通過信道發(fā)送出去，接收機(jī)接收到的數(shù)據(jù)其參數(shù)受到發(fā)送機(jī)，接收機(jī)和信道的影響，接收機(jī)要在對(duì)這些參數(shù)準(zhǔn)確估計(jì)的基礎(chǔ)上依靠判決裝置恢復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。同步技術(shù)就是對(duì)這些參數(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的估計(jì)和校正。微電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的相互滲透與協(xié)調(diào)發(fā)展，是數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，數(shù)字信號(hào)和數(shù)字系統(tǒng)得天獨(dú)厚的內(nèi)在品質(zhì)是數(shù)字通信方式逐步取代模擬通信方式的根本原因。數(shù)字信號(hào)容易被產(chǎn)生保存和在傳輸過程中再生，具有很強(qiáng)的抗噪聲能力。信道對(duì)各種形式的數(shù)據(jù)具有透明性，千差萬(wàn)別的模擬信號(hào)均可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)在同一信道中傳輸，使得通信系統(tǒng)具有更強(qiáng)的通用性和更靈活的網(wǎng)絡(luò)互連性。數(shù)字信號(hào)的這些特點(diǎn)是模擬信號(hào)無(wú)法比擬的。當(dāng)接收端采用相干解調(diào)時(shí)，接收端需要一個(gè)與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波，這個(gè)相干載波的獲取就稱為載波同步，因此子阿伯同步是同步的一個(gè)重要分支，是實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)的基礎(chǔ)。在中頻數(shù)字接收機(jī)中，數(shù)字下變頻的本地振蕩信號(hào)是一個(gè)固定頻率的自由振蕩信號(hào)，它不可能和輸入信號(hào)的載波頻率完全相等，必然產(chǎn)生一個(gè)頻偏；相位噪聲也會(huì)引起載波相位和頻率偏差；同時(shí)運(yùn)動(dòng)中的物體進(jìn)行通信時(shí)出現(xiàn)的多普勒效應(yīng)，也會(huì)使接受信號(hào)的頻率發(fā)生變化，對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生惡劣的影響，使接受系統(tǒng)性能下降。因此，如何抵御噪聲的干擾，從噪聲中高質(zhì)量提取相干載波，是載波同步的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。近年來，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字通信以其顯著的優(yōu)勢(shì)逐漸代替模擬通信，采用數(shù)字技術(shù)，不僅可以避免模擬電路的固有失真，溫度漂移和增益變換對(duì)系統(tǒng)性能的惡化，而且可以提高系統(tǒng)的可靠性，靈活性和集成度。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是通信系統(tǒng)中載波同步技術(shù)原理應(yīng)用與研究。本課題首先從載波同步的定義入手，熟悉載波同步的基本原理。深入研究不同情況下載波同步方式的條件。最后歸納總結(jié)出載波同步在通信系統(tǒng)中的最佳應(yīng)用方式。并舉出載波同步技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的具體應(yīng)用，分析其原理。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，以及在某些采用同步解調(diào)的模擬通信系統(tǒng)中，同步是一個(gè)非常重要的問題。由于收，發(fā)雙方不在一地，要使它們能步調(diào)一致地協(xié)調(diào)工作，就必須要有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，即要有同步系統(tǒng)來保證。通過對(duì)BPSK信號(hào)的分析來研究載波同步的主要特性。第二章 同步的概念 同步的分類在數(shù)字通信系統(tǒng)中，以及在某些采用同步解調(diào)的模擬通信系統(tǒng)中，同步是一個(gè)非常重要的問題。由于收、發(fā)雙方不在一地，要使它們能步調(diào)一致地協(xié)調(diào)工作，就必須要有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，既要有同步系統(tǒng)來保證。所謂同步是指收、發(fā)方在時(shí)間上步調(diào)一致，所以又稱為定時(shí)。按照同步的功能來劃分，有載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步四種。 載波同步載波同步又稱載波恢復(fù)（carrier restoration），即在接收設(shè)備中產(chǎn)生一個(gè)和接收信號(hào)的載波同頻同相的本地振蕩（local oscillation），供給解調(diào)器作相干解調(diào)用。當(dāng)接收信號(hào)中包含離散的載頻分量時(shí)，在接收端需要從信號(hào)中分離出信號(hào)載波作為本地相干載波；這樣分離出的本地相干載波頻率必然與接收信號(hào)載波頻率相同，但為了使相位也相同，可能需要對(duì)分離出的載波相位作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。若接收信號(hào)中沒有離散載波分量，例如在2PSK信號(hào)中（“1” 和“0” 以等概率出現(xiàn)時(shí)），則接收端需要用較復(fù)雜的方法從信號(hào)中提取載波。因此，在這些接收設(shè)備中需要有載波同步電路，以提供相干解調(diào)所需要的相干載波；相干載波必須與接收信號(hào)的載波嚴(yán)格地同頻同相。 位同步位同步的目的是使每個(gè)碼元得到最佳的解調(diào)和判決。位同步可以分為外同步法和自同步法兩大類。一般而言，自同步法應(yīng)用較多。外同步法需要另外專門傳輸位同步信息。自同步法則是從信號(hào)碼元中提取其包含的位同步信息。自同步法又可以分為兩種，即開環(huán)同步法和閉環(huán)同步法。開環(huán)法采用對(duì)輸入碼元做某種變換的方法提取位同步信息。閉環(huán)法則用比較本地時(shí)鐘和輸入信號(hào)的方法，將本地時(shí)鐘鎖定在輸入信號(hào)上。閉環(huán)法更為準(zhǔn)確，但是也更為復(fù)雜。位同步不準(zhǔn)確將引起誤碼率增大。 群同步群同步包含字同步、句同步、分路同步、它有時(shí)也稱幀同步。在數(shù)字通信中，信息流是用若干碼元組成一個(gè)“字”，又用若干個(gè)“字”