数据通信原理第三版课件2012版 第8章.ppt

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1、第8章同步系统8.1概述8.2载波同步技术8.3位同步技术8.4群同步(帧同步)技术8.5网同步技术8.1概述8.1.1不同功用的同步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。在接收端恢复这一相干载波的过程称为载波跟踪、载波提取或载波同步。载波同步是实现相干解调的先决条件。2.位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

2、步。因为在数字通信系统中，消息是由一连串码元传递的，这些码元通常均具有相同的持续时间。由于传输信道的不理想，以一定速率传输到接收端的基带数字信号，必然是混有噪声和干扰的失真了的波形。为了从该波形中恢复出原始的基带数字信号，就要对它进行取样判决。因此，要在接收端产生一个“码元定时脉冲序列”，这个码元定时序列的重复频率和相位(位置)要与接收码元一致，以保证：①接收端的定时脉冲重复频率和发送端的码元速率相同;②取样判决时刻对准最佳取样判决位置。这个码元定时脉冲序列称为“码元同步脉冲”或“位同步脉冲”。我们把位同步脉冲与接收码元的重复频率和相位的一致称为码元同步或位同步，而把位同步脉冲的取得

3、称为位同步提取。3.群同步群同步也叫帧同步。对于数字信号传输来说，有了载波同步就可以利用相干解调解调出含有载波成分的基带信号包络，有了位同步就可以从不甚规则的基带信号中判决出每一个码元信号，形成原始的基带数字信号。然而，这些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“字”，若干“字”组成一“句”，若干“句”构成一帧，从而形成群的数字信号序列。在接收端要正确地恢复消息，就必须识别句或帧的起始时刻。在数字时分多路通信系统中，各路信码都安排在指定的时隙内传送，形成一定的帧结构。在接收端为了正确地分离各路信号，首先要识别出每帧的起始时刻，从而找出各路时隙的位置。也就是说，接

4、收端必须产生与字、句和帧起止时间相一致的定时信号。我们称获得这些定时序列的过程为帧(字、句、群)同步。4.网同步通信网也有模拟网和数字网之分。在一个数字通信网中，往往需要把各个方向传来的信码，按它们的不同目的进行分路、合路和交换，为了有效地完成这些功能，必须实现网同步。8.1.2不同传输方式的同步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。由

5、于外同步法需要传输独立的同步信号，因此，要付出额外功率和频带，在实际应用中，二者都有采用。在载波同步中，采用两种同步方法，而自同步法用的较多；在位同步中，大多采用自同步法，外同步法也有采用；在群同步中，一般都采用外同步法。无论采用哪种同步方式，对正常的信息传输来说，都是必要的，只有收发之间建立了同步才能开始传输信息。同步误差小、相位抖动小以及同步建立时间短、保持时间长等为其主要指标，它是系统正常工作的前提，否则就会使数字通信设备的抗干扰性能下降，误码增加。如果同步丢失(或失步)，将会使整个系统无法工作。8.2载波同步技术载波同步的方法通常有直接法(自同步法)和插入导频法(外同步法)

6、两种。直接法又可分为非线性变换—滤波法和特殊锁相环法。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。通常采用的特殊环路有：同相—正交环、逆调制环、判决反馈环和基带数字处理载波跟踪环等。插入导频法也可以分为两种：一种是在频域插入，即在发送信息的频谱中或频带外插入相关的导频；另一种是在时域插入，即在一定的时段上传送载波信息。对载波同步的要求是：发送载波同步信息所占的功率尽量小，频带尽量窄。载波同步的具体实现方案与采用的数字

7、调制方式有着一定的关系。也就是说，具体采用哪一种载波同步方式，应视具体的调制方式而定。8.2.1非线性变换—滤波法1.平方变换法平方变换法适合于抑制载波的双边带信号。图8－1所示是平方变换法提取同步载波成分的方框图。图8-1平方变换法提取同步载波对于2PSK信号，x(t)是双极性矩形脉冲，设x(t)=±1，则x2(t)=1，这样已调信号x(t)cosωct经过非线性变换—平方律部件后得(8-1)(8-2)假设输入信号是2PSK信号，其已调信号为x(t)co