载波同步的识别

载波同步识别的设计

一、设计实验条件

计算机与通信工程学院实验室、EWB仿真软件、Simulink仿真软件

二、设计任务及要求

1.从2PSK中提取载波同步信号，并画出电路结构框图,了解EWB软件的仿真与

调试：

2.从DSB中提取载波同步信号，并画出电路结构框图,了解Simulink软件的仿真

与调试：

3.巩固加深载波恢复的认识，提高综合运用通信原理等知识的能力；

4.培养查阅参考文献，独立思考、设计的能力；

5.加强团队之间的合作意识，培养实践与创新能力。

三、设计报告的内容

1.前言

载波同步又称载波恢复，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，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。

我们的设计分成两个大块，一个是数字电路的代表，从2PSK中提取载波，另一个是模拟电路的代表，从DSB中提取载波。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。

2. 设计主体 2.1设计原理

（1） 二进制移相键控(2PSK )调制与解调

在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK )信号。

通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。二进制移相键控信号的时域表达式为

其中：

在一个码元期间，则有

若用n ϕ表示第n 个符号的绝对相位，则有

n ϕ=

2PSK

的调制如图1所示：

2PSK 信号的解调采用相干解调， 解调器原理图如图2所示

t nT t g a t e c S n n ωcos )()(0⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡-=∑1, 发送概率为P

-1, 发送概率为1-P

开关电路(b )

图1 2PSK 信号的调制原理图

cos ωct, 发送概率为P

-cos ωct, 发送概率为1-P

()2psk e t =

0°, 发送 1 时

180°, 发送 0 时

n a =

图2 2PSK 信号的解调原理图

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号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。这种现象通常称为“倒π”现象。由于在2PSK 信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，所以2PSK 信号的相干解调存在随机的“倒π”现象。 （2）DSB 信号的调制与解调

调制原理：在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络(H(w)=1），调制信号m(t)中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB ）。

()()cos DSB c s t m t w t =

调制的目的就是进行频谱搬移，使有用的低频信号搬移到高频上去，从而提高系统信息传输的有效性和可靠性。

DSB 调制原理框图如图3：

)t

图3 DSB 调制原理框图

解调原理：DSB 只能进行相干解调,利用调制信号与本地载波信号相乘，将频谱搬移到低频，利用低通滤波器还原出调制信号。

DSB 相干解调原理框图如图4：

s 图4 DSB 相干解调原理框图

在相干解调时，要求本地载波与原载波频率相同，当二者相位相同时输出信号达到最大值，而相位不同时输出信号达不到最大值。 （3）载波同步原理

提取载波的方法一般分为两类：一类是不专门发送导频，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，也称为自同步法；另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）称作导频的正弦波，接收端就利用导频提取出载波，这类方法称为插入导频法，也称为外同步法。 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。下面介绍几种直接提取载波的方法。

设调制信号为

，

中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为:

()()cos c s t m t w t =

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:

()()()()22

2

21cos cos 222

c c m t e t m t w t m t w t ==+

由上式可以看出，虽然前面假设中无直流分量，但却一定有直流分量，

这是因为

必为大于等于0的数，因此，的均值必大于0，而这个均值就是

的直流分量，这样e (t )的第二项中就包含2频率的分量。例如，对于2PSK 信号，

为双极性矩形脉冲序列，设

为±1，那么

=1，这样经过平方率部

件后可以得到:

()()2211

cos cos 222

c c e t m t w t w t ==

+ 由上式可知，通过2窄带滤波器从 中很容易取出2频率分量。经过一个

二分频器就可以得到的频率成分，这就是所需要的同步载波。因而，利用图5所