通信原理第11章同步原理

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1、第11章同步原理讲义第二节载波同步第三节位同步第四节群同步第一节概述第一节概述在数字通信中，按照同步的功用分为：载波同步、位同步、群同步。载波同步当采用同步检测或相干解调时，接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。这个载波的获取称为载波提取或称载波同步。位同步位同步又称码元同步。在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为位同步。群同步在数字通信中，信码流是用若干码元组成一个“字”，又用若干个“字”组成“句”。对于数字时分多路通信系统，各路信码都安排在指

2、定的时隙内传送，形成一定的帧结构。为使接收端正确分离各路信号，发送端必须提供每帧的起止标记，在接收端检测并获取这一标志的过程，称为帧同步。因此，在接收端产生与“字”、“句”及“帧”起止时刻相一致的定时脉冲序列的过程统称为群同步。按照获取和传输同步信息方式的不同，又可分为外同步法和自同步法。同步是进行信息传输的必要和前提。同步性能的好坏又将直接影响着通信系统的性能。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，称为自同步法。第二节载波同步11.2.1、直接法（自同

3、步法）非线性变换——载波的谐波分量——提取——分频——载波同步信号（1）平方变换法和平方环法设抑制载波的双边带信号（11.2）外同步法由发送端发送专门的同步信息（常被称为导频），接收端把这个导频提取出来作为同步信号的方法，称为外同步法。平方变换法提取载波信号——平方律器件——倍频的分量——滤波器——二分频——相干载波。11.3同相正交环法(costas环)aLPFLPF压控振荡器环路滤波器为了改善平方变换法的性能图11-1中的窄带滤波器常用锁相环代替，构成如图11-2所示的方框图，称之为平方环法

4、。平方环法提取载波注意：由于分频起点的不确定性，提取的载波存在的相位模糊，它有可能使2PSK相干解调后出现“反向工作”的问题。解决方法：2DPSK（2）同相正交环法（Costas环）设输入的抑制载波双边带信号为，并假定环路锁定，且不考虑噪声的影响，则VCO输出的两路互为正交的本地载波分别为式中，θ为VCO输出信号与输入已调信号载波之间的相位误差。此时VCO的输出就是所需的同步载波，即解调输出。Costas环法提取载波Costas环与平方环都是利用锁相环（PLL）提取载波的常用方法。比较两者：Co

5、stas环工作在载波频率上，而平方环的工作频率是载波频率的两倍当环路锁定后，Costas环可直接获得解调输出Costas环与平方环具有相同的鉴相特性（~θ曲线）（11.3）如图11-4所示：θ=nπ(n为任意整数）为PLL的稳定平衡点。由于在周期π内θ取值可能为0或π，这意味着恢复出的载波可能与理想载波同相，也可能反相。这种相位关系的不确定性，称为0，π的相位模糊度。11-4平方环和Costas环的鉴相特性（3）多相移相信号（MPSK）的载波提取一种基于平方变换法或平方环法的推广，是M次方变换法

6、或M方环法，如图11-5所示。例如从4PSK信号中提取同步载波的四次方环，其鉴相器输出的误差电压为因此，（n为任意整数）为四次方环的稳定平衡点，即有0、π/2、π、3π/2的稳定工作点。这种现象称为四重相位模糊度，或称90°的相位模糊。同理，M次方环具有M重相位模糊度，即所提取的载波具有360°/M的相位模糊。解决的方法是采用MDPSK。图11-5M方环提取载波另一种方法基于Costas环的推广，这种方法实现起来比较复杂，在实际中较少采用。11.2.2插入导频法（外同步法）此法适用于DSB-SC

7、、等概的2PSK、VSB、SSB信号等，尤其是单边带（SSB）信号，它即没有载波分量又不能用直接法提取载波，只能用插入导频法。插入导频：在发送端的已调信号频谱中额外插入一个称作导频的正弦波，以便接收端作为载波同步信号加以恢复。插入原则：在已调信号频谱中的零点插入导频,且要求其附近的信号频谱分量尽量的小,这样便于插入导频以及解调时易于滤除它.采用插入导频法应注意：类部分响应调制前先对基带信号进行相关编码.作用:把如图11.6（a）所示的基带信号频谱函数变换成如图11.6(b)所示的频谱函数.这样经

8、过双边带调制以后可以得到如图11.7所示的频谱函数。11.7抑制载波双边带信号的导频插入11.6相关编码进行频谱变换这样，就可组成插入导频的发端方框图11-9。设调制信号m(t)中无直流分量，被调载波为asinωct，将它经90°移相形成插入导频（正交载波）-----acosωct，其中a是插入导频的振幅。于是输出信号为uo(t)=am(t)sinωct-acosωct(9.2-17)设收到的信号就是发端输出uo(t)，则收端用一个中心频率为fc的窄带滤波器提取导频-acosωct，再将它经