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數字通信范文第1篇

關鍵詞：數字通信系統；頻偏；載波同步

中圖分類號：G424文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 24-0000-01

Carrier Synchronization Technology Study in Digital Communication Systems

Tan Xuefei,Zhao Chunbo,Chen Gong

(Department of Computer science,Binzhou University,Binzhou256603,China)

Abstract:Carrier extraction performance was evaluated by receiver performance important standard,in order to ensure the reliable information transmission,the carrier phase offset and frequency offset estimation method is important.This thesis mainly focused on the design of digital communication system carrier synchronization technique performance requirements,the frequency offset and carrier phase on the communication system to study the effects of.

Keywords:Digital communication system;Frequency offset;Carrier synchronization

一、引言

在數字通信系統中解調方式可以決定數字調制系統的性能。載波恢復是數字通信系統中一個必不可少的部分，補償了信號在傳輸過程中造成的頻偏損害且跟蹤相位。

二、載波同步信號的性能要求

載波同步系統的主要性能指標是精度、效率、相位抖動、同步建立時間等。

（一）精度

精度是指提取載波與需要的載波標準比較，相位誤差應該盡量小。

（二）效率

效率指獲取載波信號的過程中盡量少消耗發送功率。載波同步追求的是高效率。

（三）同步建立時間ts

同步建立時間是指從開機或失步到同步所需要的時間。為了使同步建立的更快載波同步系統要求ts越小越好。

三、頻偏及載波相位誤差對數字通信系統的影響

對雙邊帶信號設 ， 是提取的相干載波，解調器濾波后輸出低頻信號m’(t)為

（1）

如果提取的相干載波與輸入載波沒有相位差，即 =0， =1，則解調輸出 ，這時信號幅度最大。若存在相位誤差 ，因為

（2）

對于單邊帶解調和殘留邊帶解調而言，相位誤差不僅會使信噪比下降，而且在解調器輸出中會產生原基帶信號的正交項，使基帶信號發生畸變，這種影響將隨 增大而嚴重。

（3）

在數字通信系統中因為發送端和接收端的本振時鐘不一致，用在載頻和中頻上的射頻振蕩器的頻率不確定性也會引起大的頻偏，不同頻偏時相鄰符號間不僅有固定的相位差變化，而且還會隨著時間的變化額外加上某個不確定相位。星座圖上表現出來的就是星座圖不是在固定的幾個點而是隨著時間變化在旋轉。

圖1是用MATLAB工軟件仿真的不同頻率偏移時 -DQPSK通信系統的誤碼率曲線。從圖1可以看出頻率偏移也會導致 -DQPSK通信系統在檢測時誤比特率(BER)性能變差，頻偏對通信系統的誤碼率的影響很大，為此必須在接收端補償這個頻偏，這就需要進行載波恢復，評價接收機性能的重要標準之一就是載波提取性能的好壞，為了保證信息的可靠傳輸，對載波相位偏移以及頻率偏移的估計方法的研究具有重要意義。

圖1 不同頻偏時 -DQPSK通信系統的誤碼率圖

參考文獻：

[1]樊昌信.通信原理第5版[M].北京:電子工業出版社,2001

[2]文元美,張樹群,林家薇,黃愛華.現代通信原理第1版[M].北京:科學出版社,2005

[3]王蘭勛,榮民.一種位同步時鐘提取方案及實現[J].無線電工程,2003,33(10):59-61

[4]Martin Oerder,Heinrich Meyr.Digital filter and square timing recovery[J].IEEE Transactions On Communications,1988,36(5):605-612

數字通信范文第2篇

【關鍵詞】數字通信;自動調制識別算法;研究

所謂的數字通信信號自動調制識別技術主要是對通信系統中的信號進行處理，包括：信號調制、信號檢測、信號提取等處理技術。自動信號自動調節識別技術在通信領域獲得了很大的發展，而且有很多的相關研究正在不斷的涌現。數字通信信號自動調制識別技術屬于非合作通信的基礎，在民用和軍用上都相當廣泛。

一、數字通信信號調制識別方法分類介紹

通常數字信號調制識別的方法有傳統兩大分類，一類為基于決策理論的最大似然識別法;二類為特征提取的統計模式識別算法。而在統計模式識別法則主要有模式識別以及特征提取等，根據不同的調制信號中的不同設計來識別所有的分類器[1]。特征提取常常是對信號頻譜、瞬時信號、均值、星座特征以及高階統計等進行主要特征進行提取。決策理論的方法中，主要利用假設檢驗以及概率等來描述調制模式的識別問題，通過最小的識別誤差來對調制模式進行檢測判斷，因此可將其劃分為最優分類器。

二、調制識別技術概念

（一）調制

所謂的自動調制識別算法中的調制主要是當消息在傳輸過程中由于存在著頻率較低的頻譜分量，且不利于信號的直接傳播，那么通信系統往往需要加入調制過程以此來達到信道調制的效果。調制技術可以對信號的頻譜進行搬遷，將通信信號的頻譜搬到既定的位置上，然后將通信信號轉換成為適合信道傳輸的信號[2]。調制技術的方法種類有很多，而且根據信號的類型可將調制方法分為數字信號調制和模擬調制;根據信號在調制之后的頻譜類型可分為線性調制以及非線性調制。線性調制是通過改變載波的幅度來達到對基帶調制信號的頻譜搬移，此時的信號也保持了基帶信號的結構和線性關系，所以線性調制也被稱為幅度調制。而非線性調制則是通過改變載波的頻率和相位來實現頻譜的搬遷，即始終保持載波的幅度不變，而載波的頻率和相位卻發生改變。

（二）識別

通信信號自動調制的識別主要是在進行信號調制的過程中清楚信號的調制參數以及信息內容等。可判斷出信號所采取的調制方式，同時還可以根據某些調制的信息來確定調制的參數，那么我們在進行調制的過程中選取適當的算法為計算提供準確的參數[3]。識別技術中其主要的核心為分類器設計、特征提取等，其征的提取主要是對信號進行分析，根據不同的信號的時頻域分析來進行特征識別。

三、自動調制識別算法探索

（一）自適應lr算法

Lr算法屬于BP神經網絡算法的一種，lr值本是固定不變的。但是自適應lr算法確有著其自變的規律，若計算過程中可以在較平坦的曲面提高lr，反而加速了收斂減少了lr。可以表示為：w（k+1）=w（k）-η（k）F（w（k））。據該公式可知，通調整η（k）可以獲得較之BP神經網絡更快的收斂速度。Lr算法中將動量和自適應lr梯度算法結合起來，可以有效的提升學習的效率，還能夠限制網絡陷入局部極小值。

（二）L-M算法

L-M算法主要是利用目標函數進行一階和二階求導，其迭代式子為：w（k+1）=w（k）-（JT（k）J（k）+uI）-1J（k）（w（k）），u表示阻尼因子;I表示單位矩陣;J（k）表示雅克比矩陣。L-M算法則是通過調節阻尼因子來對迭代收斂方向實現動態調整。該算法則是結合了牛頓法和梯度下降法進行快速收斂。

（三）RPROP算法

RPROP算法與BP神經網絡算法的改進有所不同，該算法在調整網絡的過程中主要是利用函數的誤差，針對閥值偏導數、網絡權值等進行符號替代，可以有效的提升收斂的速度，這就解決了BP神經網絡收斂速度慢的缺點[5]。RPROP算法在調整網絡的時候，可以先設置一個權更新值“”，則全修正值為w，其算法的計算公式為：

wij（t）=-（t） >0 （1）

wij（t）=+（t） <0 （2）

wij（t）=0 其他 （3）

式中，t表示訓練的次數，而RPROP算法則采用批處理方式進行訓練。

則表示在地t時訓練時，訓練集的所有模式梯度累加。權更新值ij則表示在i、j此訓練之后E上的梯度信息，更能夠適應于學習更新。則其公式為：

ij（t）=η+×ij（t-1）

>0 （4）

ij（t）=η-×ij（t-1）

<0 （5）

ij（t）=0 其他 （6）

從上述的（4）、（5）、（6）式子看出，如果E的梯度符號發生改變，則表示wij變化太大，則ij應該乘以η-，使之減小。如果E上的梯度符號不變，則隨著wij增大，ij應乘以η+，則可以有效的加速誤差曲面的收斂。

四、結束語

數字通信信號自動調制識別在合作和非合作領域具有非常重要的價值，而且已經成為了當前重要領域的研究熱點技術。隨著通信信息技術的快速發展，對于自動化的要求越來越高，因此針對數字通信信號自動化調制識別算法具有非常重要的意義，值得我們不斷進行研究。

參考文獻

[1]李敏.數字通信信號自動調制識別技術的研究[D].哈爾濱工程大學，2012.

[2]蘆躍.數字信號調制識別及參數估計研究[D].蘇州大學，2013.

數字通信范文第3篇

關鍵詞：數字通信；技術原理；應用

通信產業是國民經濟結構的重要組成部分，滲透在各行各業中，沒有通信技術的服務，各行業的正常運行和發展都會受到嚴重制約，可以說，不管是人們的日常生活還是工作生產都已經離不開通信技術，一旦出現特殊的社會環境，迫使人們不得不減少外出而需要在室內完成工作或者學習，這時候就需要強大的通信網絡來支撐，所以通信技術的發展顯得至關重要，隨著社會的進步，對通信技術也不斷提出更高的要求，只有滿足這些需求，通信產業才能更好的生存和發展。當前，我們早已邁進了數字通信時代，所以對數字通信技術進行分析，展望其未來的發展具有重要的現實意義。

1數字通信技術的原理

數字通信系統模型如圖1，數字通信就是利用數字信號進行信息的傳遞，所謂數字信號，在電子電路中是采用二值邏輯中的1和0來進行信息的表示，用多位二值數碼的組合表示不同的信息。而在現實中，大多數信息都是模擬信號的形式，可以通過模數轉換將其轉換為數字信號，然后就可以在數字信道中進行信息的傳遞。為了保證信息傳輸的可靠性和保密性，以及為了提高信道的利用率，在傳輸之前通過對數字信號采用不同的編碼方式，能夠大大提高抗干擾能力，降低外界或者系統自身噪聲的干擾。再利用調制器對信號進行調制，調制之后的信號頻譜得到擴展，更適合在信道中傳輸，充分利用信道，提高傳輸性能。同時，在數字信號系統中，同步也是非常重要的環節，如果時鐘同步或者幀同步不準確，也會直接導致信息出錯。信號通過有線或者無線信道傳輸到接收端后，再經過解調、譯碼后可恢復信息。在數字通信系統中極其重要的技術還包括程控交換，在最初的電話交換機的基礎上逐步發展為數字程控交換機，利用存儲著交換控制程序的計算機來控制信息的接駁，信息的類型從最初單一的語音發展為多種形式的數據信息，程控交換機的使用使得通信系統的維護管理更加便捷可靠，增強了靈活性，功能更全面，在一定程度上，通過對軟件的控制來增強硬件的功能擴展，從而更好的提供通信服務。

2數字通信技術的優點和缺點

2.1數字通信技術的優點

（1）數字通信技術具有很好的抗干擾性能。信息在通過信道傳輸的過程中，不可避免的會受到來自外界或者自身的噪聲干擾，但是數字信號不同于模擬信號，數字信號本身是離散的信號，通常采用二值邏輯來表示，實際應用中可以用脈沖的兩種不同狀態代表1和0，只要能控制噪聲信號不嚴重破壞脈沖的兩種狀態，就可以在接收端被識別，在這一點上，模擬信號是不能夠相比的，噪聲對模擬信號的影響是很明顯的，很容易使信號失真，所以相對來說數字通信技術的抗干擾能力強于模擬通信技術。（2）數字通信技術有較好的保密性能。用數字信號進行信息的表示、存儲和傳輸，更便于對信息加密，可以將數字信息進行各種運算處理，對其進行偽裝，常用的方法就是采用密鑰技術，一般密鑰很難被外界破解，從而保證了通信信息的保密性。（3）數字通信技術能實現遠距離的高質量信號傳輸。信號在傳輸過程中，距離越長，損耗越大，那么就必須對信號進行放大，但是同時也會放大噪聲，甚至噪聲可能會覆蓋有用信號。在采用數字通信后，由于數字信號的波形在失真后可以通過整形電路恢復原有的信息，利用再生中繼器可以大大增加傳輸距離，同時又保證了信號的不失真性。（4）數字通信技術支持多種形式信息傳輸。隨著計算機、多媒體技術的發展，人們對信息的需求呈現多樣性，但是不論何種形式的信息，都可以轉換成數字信號，所以數字通信技術的普及也促進了綜合業務數字網的形成。（5）數字通信系統普遍采用大規模集成電路，具有體積小、重量輕、耗電低、后期維護方便等等優勢。另外隨著光纖技術的發展，現代通信大量使用光纖作為傳輸媒介，大大節省了成本，提高了傳輸速度，加強了信息的保密性。

2.2數字通信技術的缺點

（1）數字通信技術對頻帶的利用率較低。相對于模擬通信，同樣的電話業務，數字通信占用的帶寬遠高于模擬通信，當傳輸帶寬有限的時候，就會影響頻帶利用率。（2）數字通信系統的設備更加復雜、繁瑣。為了實現通信質量的提高，就要增加信號處理的復雜程度，相應的，通信設備的功能更多也就更加復雜。雖然數字通信技術存在一些缺點，但是隨著寬帶信道的采用、窄帶調制技術和微電子技術的發展，這些缺點已經被弱化，數字通信必然會取代模擬通信，成為占主導地位的通信技術。

數字通信范文第4篇

關鍵詞：數據鏈；無線通信系統

1 數據鏈系統的基本特征

1.1 信息格式化

數據鏈一般具有一套相對完備的消息標準，對包括指揮控制、偵察監視、平臺協調、聯合行動等靜態和動態信息的參數規定進行描述。信息內容格式化是指固定長度或可變長度的信息編碼，數據鏈網絡成員對編碼的語義具有相同的理解和解釋，達到信息共享。

1.2 傳輸組網綜合化

數據鏈主要采用無線傳輸信道，針對一些應用平臺具有高機動性高靈活性的特點，綜合數字化技術進行處理，具備跳頻、擴頻、猝發等通信方式以及加密手段，使其具有抗干擾和保密功能。傳輸信息資源按照需求進行共享是數據鏈在組網過程中關注的重點，每個網絡節點既能接收也能共享網絡中其他成員節點發送出的信息，也能根據實時信息的緩急程度分配總的信息發送帶寬和發送時間。

1.3 傳輸介質多樣化

數據鏈一般可以采用多種傳輸介質和方式，能夠適應各種應用平臺的不同信息交換需求，既有點到點的單鏈路傳輸，也有點到多點和多點到多點的網絡傳輸，而且網絡結構和通信協議都可以具有多種形式。數據鏈可采用短波通信、超短波通信、微波通信、衛星通信以及有線信道，或者是組合信道傳輸信息以適應應用環境和應用需求的不同。

1.4 鏈路對象智能化

數據鏈鏈接具有較強的數字化能力和智能化水平，鏈接對象擔負信息的采集、加工、傳遞等重要功能，它們之間通過數據鏈形成緊密的關系，實現信息的自動化流轉和處理從而較好完成任務。緊密鏈接主要體現在兩個層面：一是數據鏈的各個鏈接對象之間形成信息資源共享關系；二是各個鏈接對象內部功能單元信息的綜合。

1.5 信息交換實時化

數據鏈實時傳輸信息采用多種技術設計：一是設計始終把握傳輸可靠性穩定性要服從于實時性原則；二是采用相對固定的網絡結構和快捷的信息傳輸路徑，而不采用繁雜的路由選擇方案；三是選用高效實用的交換協議，將有限的無線信道資源優先分配傳輸等級高的信息；四是綜合考慮信道傳輸特性，進行整體優化設計信號波形、通信控制協議、組網方式和消息標準等環節。

2 數據鏈系統與無線數字通信系統的關系

數據鏈的重要技術基礎包括無線數字通信技術，兩者不是完全相等的。數據鏈一般要完成數據傳送功能，同時還要對數據進行處理，提取出信息。并且，數據鏈的組網方式與應用密切相關，根據情況變化應用系統可以適時地調整網絡配置和模式與之匹配。無線數字通信的主要功能僅僅是按一定的要求將數據從發端送到收端的透明傳輸，通常只完成承載任務，不關心所傳輸數據表征的信息。

2.1 與應用需求的關聯程度不同

數據鏈網絡設計是根據特定的任務，決定每個具體終端可以訪問的數據、傳輸的消息，什么數據被中繼。數據鏈的網絡設計方案是根據任務確定的，從預先規劃的網絡庫中挑選一種設計配置，在初始化時加載到終端上。數據鏈的組網配置直接取決于當前面臨的任務、參與單元和使用區域。數據鏈的實際應用直接受指揮控制關系、平臺系統控制要求、信息提供方式等因素的制約，與應用的需要有著高度關聯。而無線數字通信系統的配置和應用與這些因素的關聯度相對較低，相對于應用需求關系不緊。

2.2 實際使用中的目的不同

數據鏈用于提高指揮控制、態勢感知及平臺協同能力，從而實現對平臺的同步控制和提高平臺應用的實時性。而無線數字通信系統則是用于提高數據傳輸能力，達到實現傳輸數據的目的，無線數字通信技術是數據鏈的主要技術基礎之一。

2.3 信息傳輸要求不同

數據鏈傳輸的是應用單元所需要的實時信息，要對數據進行合理的整合、處理，提取出具有價值的信息；而無線數字通信一般是比較透明的傳輸，總體上是為了保證數據傳輸質量，對數據所包含的信息內容不作識別和處理。另外，無線通信系統一般不考慮用戶的絕對時間基準與空間位置的關系，其相對時間同步解決傳輸的準確性問題。

2.4 具體使用的方式方法不同

數據鏈直接與指揮控制系統、傳感器、平臺鏈接，可以實現“機一機”方式交換信息，而無線數字通信系統一般以“人一機一人”方式傳送信息。無線數字通信終端通常為即插即用方式，在通信網絡一次性配置好后一般不作變動。但是，數據鏈設備的使用針對性很強，在每次參加行動前都要根據當前的任務需求，進行比較復雜的數據鏈網絡規劃，必須使數據鏈網絡結構和資源的規劃與該次任務達到最佳匹配。

3 結束語

無線數字通信系統是解決各種用戶和信息傳輸的普遍性問題，而數據鏈是有針對性地完成用戶使用時的實時信息交換任務。無線數字通信系統涉及傳輸信道、傳輸規程和信息交換，但不關心信息內容等，可形象地比喻成商品流通中的集裝箱運輸環節。數據鏈要求嚴格得多，除了涉及這些內容以外，還涉及到信息格式、信息內容、鏈接對象和實時性等。

數字通信范文第5篇

【關鍵詞】FPGA；數字通信系統；設計

一、項目背景

在通信領域，尤其是無線通信方面，隨著技術的不斷更新和新標準的，通信系統也在朝著高速率，高質量，高可靠性等方向不斷發展著。但可以清楚地看到，當今動輒成百上千兆的數據流一股腦的涌進，任何一個高速數據傳輸系統的穩定性和安全性等方方面面都面臨著極大的挑戰，稍有考慮不周之處就會引起各種各樣的問題，為了提高通信系統的穩定性，將系統構建在一個芯片的內部，即構建所謂的片上系統，應該可以大幅度提高系統的穩定性。借助于通信原理以及EDA技術等課程的專業知識，設計了一個基于FPGA的數字通信系統，主要目的是在片上系統的設計思想指導下，設計并實現一個片上數字通信系統。

二、系統總體方案設計

鑒于當前高速數字通信系統的設計方案大多是現場可編程門陣列（FPGA）加片外存儲介質（SDRAM、SRAM、DDR等）的組合，本次設計方案同樣采用這種組合方式，具體為一片FPGA、三片靜態存儲器（SRAM）和一片高速數據傳輸芯片。FPGA具有管腳多、內部邏輯資源豐富、足夠的可用IP核等優點，用作整個高速數字通信系統的控制核心極為合適，本方案中選用Altera公司的高性價比CycloneII系列FPGA芯片；靜態存儲用具有的一大優點就是數據讀取速度快，且控制信號簡單，易操縱，適用作高速數據存儲介質，其處理速度和存儲容量均滿足系統設計的需要。與傳統的DSP（數據信號處理器）或DPP（通用處理器）相比，FPGA在某些信號處理任務中表現出非常強的性能，而單片機的處理也顯然遜色很多。圖1為整體的系統流程圖：

三、系統模塊具體實現

（1）編譯碼模塊。信源編碼有兩個基本功能：一是提高信息傳輸的有效性，二是模擬信號完成AD轉換后，可以實現數字化傳輸。HDB3編譯碼具有以下兩個優點：沒有直流分量，能量集中在頻率為1/2碼速處；相比AMI碼克服了連零時提取了定時信號的困難，所以本系統選擇HDB3編譯碼。當輸入為01，11序列交替時，譯碼后的輸出為1，如下圖所示。（2）位同步模塊。位同步模塊主要功能是對輸入信號進行快速鎖定，保證位同步輸出與輸入信號同頻同相。（3）建立片上系統。加密解密模塊。在數據發送前，先對編碼后的數據進行加密，簡便起見，先用數據信息與特定一組密碼異或的方法進行加密。經線路傳遞后，接收端對接收到的數據信息進行相應的異或解密后，再進行解碼。片上系統的建立：利用Quartus自帶的SOPC Builder 設計出符合要求的可編程片上系統。利用NiosII 將加密解密功能附加到設計好的可編程片上系統中。將編譯碼模塊與位同步模塊以及發送接收模塊連通后進行調試。待改進之處：異或的加密方式過于簡單，下階段可采用更復雜的加密方法。

圖1系統設計框圖

圖2HDB3碼編碼模塊流程圖