通信原理课件：同步原理

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1、第六章同步原理6.1概述6.2载波同步6.3位同步6.4帧同步6.5网同步6.6小结●——主要内容§6.1概述发端收端（协调一致）节拍载波信号一致同步是指收发双方在时间、载波信号等方面步调一致，是信息正确接收的前提，同步系统应具有比信息传输系统更高的可靠性和更好的质量指标。一、按照同步的功用分为：载波同步位同步帧(群)同步网同步(1)载波同步指在相干解调时，接收端需要获得一个与发送端同频同相的相干载波。这个载波的获取称为载波提取或载波同步。(2)位同步（码元同步）消息都是通过一连串码元序列传送的，所以接收时需要知道每个码元的起止时刻，必须有准确的抽样判决时刻，把在接收端产生与接收码元的重

2、复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程(3)帧（群）同步数字通信中，信息流总以一定数目的码元组成一个个字进行传输，称之为一帧。帧同步信号的频率可很容易由位同步信号经分频得到，但每帧的开头和结尾却无法由分频器决定。帧同步的任务就是给出这个“开头”和“结尾”的时刻。当通信是点对点进行时，完成了载波同步、位同步和帧同步后，就能进行可靠通信了。但现代通信系统往往在多点之间实现互连，从而构成通信网。为了保证在通信网中各点之间可靠通信，则必须在网内建立一个统一的时间标准。(4)网同步二、按照获取和传输同步信息方式分为：外同步法自同步法（1）外同步法由发送端发送专门的同步信息（导频），接收端把这个导频提

3、取出来作为同步信号的方法。（2）自同步法发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信号中提取同步信息的方法。自同步法是人们最希望的同步方法，因为可以把全部功率和带宽分配给信号传输§6.2载波同步载波同步的目的：获得同频同相的相干载波载波同步的方法:发—>信号+导频—>收外同步插入导频法发—>信号—>收内（自）同步直接法平方变换法、平方环法、同相正交环法一、插入导频法何时用插入导频法?插在什么位置?插什么内容?研究问题：1、何时用插入导频法DSB、SSB、VSB、2PSK双边带抑制载波单边带残留边带移相键控无载波有但难提取P=1/2时无载波对于已调信号本身不含载波或接收端很难从已调信号

4、的频谱中分离出载波这种情况2、导频插在什么位置?(以DSB为例)0ffcfc+fmfc-fm尽量少影响原始信号。在此处频谱分量为0，即无原始信号。易于滤出导频。插导频附近信号频谱分量很小。3、导频形式(以双边带抑制载波为例)导频为载波移相900后的“正交载波”。低通带通滤波器fc窄带滤波器×900相移m(t)调制信号带通滤波器相加器×输出900相移插入导频法发端框图插入导频法收端框图其中，窄带滤波器可以用锁相环来代替，对于SSB原理一样问题：导频为何要用正交载波？有直流分量，影响信号二、直接法也称自同步法。这种方法是设法从接收信号中提取同步载波。有些信号，如DSB、PSK等，它们虽然本身

5、不直接含有载波信息，但经过某种非线性变换（平方变换、平方环）后，可从中提取出载波的频率和相位信息，从而恢复相干载波。直接法举例（以DSB为例）：平方变换法平方环法同相正交环法（1）平方变换法DSB：f(t)无直流，上式中无载波分量。对上式进行平方变换，得上式含有2W0成分，如果采用一窄带滤波器滤出2W0的分量，然后再经二分频，便可得所需的载波根据上述分析得到平方变换法提取载波的方框图如下：u(t)（2）平方环法平方变换法提取载波在实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，常采用平方环法。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆

6、功能，平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能,应用较为广泛平方环法提取载波（3）同相正交环法（科斯塔斯环，Costas）LPFVCOLPFLPF载波输出U2U1U3U4U5U6U7同相支路正交支路VCO输出为两路正交的信号U1，U2和输入已调信号相乘后得到经过低通滤波后得到是VCO输出信号与输入已调信号载波之间的相位差若很小，则有与相位误差成正比，相当于一个鉴相器的输出用U7去调整VCO输出信号的相位，使相位差趋于0，在稳定状态下。VCO输出即为提取的载波，而稳态时，同相支路输出U5就是解调出的原信号，同相正交环法同时还具有了解调功能Costas环与平方环都是利用锁相环（PLL）提取载

7、波的常用方法。Costas环与平方环相比，在电路上要复杂一些，但它的工作频率为载波频率，而平方环的工作频率是载波频率的两倍。当环路正常锁定后，Costas环可直接获得解调输出，而平方环则没有这种功能。三、两种载波同步方法的比较直接法的优缺点：(1)不占用导频功率．因此信噪功率比大一些；(2)可以防止插入导频法中导频和信号间由于滤波不好而引起的互相干扰，也可以防止信道不理想引起导频相位的误差；(3)有的调制系统不能用直接法（如SSB系