通信原理第7章ppt课件.ppt

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1、第七章同步技术7.1引言7.2载波同步技术7.3位同步技术7.4群同步(帧同步)技术7.5网同步技术7.1引言1.同步的分类按照同步的功用来区分,有载波同步、位同步(码元同步)、群同步(帧同步)和网同步(通信网络中使用)等四种。(1)载波同步数字调制系统的性能是由解调方式决定的。相干解调中,首先要在接收端恢复出相干载波,这个相干载波应与发送端的载波在频率上同频,在相位上保持某种同步关系。(2)位同步(码元同步)位同步又称码元同步。不管是基带传输,还是频带传输(相干或非相干解调),都需要位同步。(3)

2、群同步(帧同步)群同步也叫帧同步。对于数字信号传输来说,数字信号是按照一定数据格式传送的,一定数目的信息码元组成一个“字”,若干个“字”组成一“句”,若干“句”构成一帧,从而形成群的数字信号序列。(4)网同步当通信是在两点之间进行时,完成了载波同步、位同步和群同步之后,接收端不仅获得了相干载波,而且通信双方的时标关系也解决了。2.同步信号的获取方式同步也是一种信息,按照传输同步信息方式的不同,可分为外同步法和自同步法。(1)外同步法由发送端发送专门的同步信息,接收端把这个专门的同步信息检测出来

3、作为同步信号的方法,称为外同步法。(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,称为自同步法。3.同步的技术指标同步系统性能的降低,会直接导致通信质量的降低,甚至使通信系统不能工作。7.2载波同步技术1.直接法(自同步法)直接法又可分为非线性变换—滤波法和特殊锁相环法。(1)非线性变换——滤波法有些信号不含有载波分量,但如果采用非线性变换—滤波法,首先对接收到的已调信号进行非线性处理,就可得到相应的载频分量。然后,再用窄带滤波器或锁相环进行滤波,滤除调制谱与

4、噪声引入的干扰,提取载频分量。(2)同相正交环(科斯塔斯环)法用直接法提取载波分量的另一途径是采用特殊的锁相环,这种特殊锁相环具有从已调信号中消除调制和滤除噪声的功能,所以能鉴别接收已调信号中被抑制了的载波分量与本地VCO输出信号之间的相位误差,从而恢复出相应的相干载波。科斯塔斯(Costas)环的原理图如图7-3所示。图7-3同相正交环法(科斯塔斯环)(3)从多相移相信号中提取载波数字通信中经常使用多相移相信号。下面介绍两种从多相移相信号中提取载波的方法。另一种方法类似于同相正交法,称为多相科斯塔斯

5、环法,也以四相移相信号为例,这种方法的方框图如图7-5所示。压控振荡器的输出就是所需的载波信号。图7-5四相科斯塔斯环法提取载波2.插入导频法(外同步法)(1)在DSB信号中插入导频插入导频的位置应该在信号频谱为零的位置,否则导频与信号频谱成分重叠在一起,接收时不易取出。从图7-6所示的频谱图可以看出,在载频处,已调信号的频谱分量为零,载频附近的频谱分量也很小且没有离散谱,这样就便于插入导频以及解调时易于滤出它。图7-6几种信号的正频域频谱图(2)在残留边带信号中插入导频①残留边带频谱的特点。以下边带为

6、例,残留边带滤波器应具有如图7-9所示的传输特性。②插入导频f1、f2的选择。可以在残留边带频谱的两侧插入f1和f2;f1和f2不能与(fc--fm)和(fc+fr)靠得太近,太近不易滤出f1和f2,但也不能太远,太远占用过多频带。图7-9残留边带频谱及插入导频③载波信号的提取。在插入导频的VSB信号中提取载波的方框图如图7-10所示。接收的信号中包含有VSB信号和f1、f2两个导频。假设接收信号中两个导频是cos(ω1t+θ1),θ1为第一个导频的初相cos(ω2t+θ2),θ2为第二个导频的初相发送

7、端的载波为cos(ωct+θc),则收端提取的同步载波也应该是cos(ωct+θc)。图7-10插入导频的VSB信号的载波提取(3)时域插入导频法除了在频域插入导频的方法以外,还有一种在时域插入导频以传送和提取同步载波的方法。时域插入法中对被传输数据信号和导频信号在时间上加以区别,例如按图7-11(a)那样分配。把一定数目的数字信号分作一组,称为一帧。在每一帧中,除有一定数目的数字信号外,在t0~t1的时隙中传送位同步信号,在t1~t2的时隙内传送帧同步信号,在t2~t3的时隙内传送载波同步信号,而在

8、t3~t4时间内才传送数字信息;以后各帧都如此。3.载波同步系统的性能指标相位误差通常由稳态相差和随机相差组成。稳态相差主要是指载波信号通过同步信号提取电路以后,在稳态下所引起的相差;随机相差是由于随机噪声的影响而引起同步信号的相位误差。载波同步系统的性能除了高效率、高精度外,还要求同步建立时间快、保持时间长等。(1)稳态相差用窄带滤波器提取载波,假设所用的窄带滤波器为一个简单的单调谐回路,其品质因素Q值一定。(2)随机相差由于随机的高

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