通信原理教程7-同步.ppt

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1、7.1概述同步需要解决的问题：载波同步位同步群同步网同步解决同步问题的代价:17.2载波同步方法7.2.1插入导频法例：2PSK信号。在发送端：插入正交导频m(t)频谱中的最高频率为fmf0–fmf0+fm0f0f导频2在接收端：用窄带滤波器滤出导频分量，并将其移相/2，变成sin0t，然后用它和接收信号相乘。设接收信号仍用s0(t)表示，则此乘积为滤除20频率分量，就可以恢复出原调制信号m(t)。若不用正交导频，接收端输出将增加直流分量。3原理方框图相乘电路带通滤波相加电路/2相移载波产生(a)发送端原理方框图带通滤波相乘电路低通滤波/2相移窄带滤波(b)接收端原理方

2、框图图7.2.2插入导频法原理方框图47.2.2直接提取法平方法原理对于没有载波分量的信号，例如2PSK信号，设接收信号为s(t)：式中，m(t)为调制信号，它无直流分量。将此接收信号平方后，得到用窄带滤波器将上式中2f0分量滤出，经过二分频，就得出载频f0的分量。原理方框图如下：S(t)S2(t)窄带滤波二分频平方f02f05存在问题：二分频电路的初始状态是随机的，使分频输出的初始相位有两种可能状态：0和,即相位是模糊的用锁相环代替窄带滤波器的方案原理方框图优点：输出信号具有更好的稳定性，并且不必须有连续的输入信号。平方二分频压控振荡相乘环路滤波2f0S(t)S2(t)f0锁

3、相环6科斯塔斯环法－同相正交环法原理方框图原理设：接收信号仍为抑制载波的双边带信号s(t)，本地载波电压为式中，为信号和本地载波的相位差。bes(t)c/2移相相乘压控振荡环路滤波低通相乘低通相乘adfg解调输出7输入信号s(t)和本地载波相乘后得到经过低通滤波后，它们分别为：和上面这两个电压再相乘后得到上式中，是本地载波相位与接收信号载波相位之差。vg经过环路滤波器后加到压控振荡器上，控制其振荡频率。当=0时，vg=0，这时振荡器的控制电压也等于0。8结论：此压控振荡器的输出电压va就是从接收信号中提取的载波，可以用来进行相干接收。e点电压ve就是解调输出电压，因为它近

4、似等于m(t)/2。优缺点：不需要用平方电路，它在频率很高时较难实现。若要求得到最佳性能，则需要两路低通滤波器的性能完全一致，这对于模拟电路来说较难做到，但是若用数字电路则不难做到。仍存在相位模糊问题。9从多进制信号中提取载频以QPSK信号为例，说明平方法的原理。设：一个QPSK信号的表示式为式中，对其平方后，得到对于先验等概率的QPSK信号，上式中的“”号表示其中的20分量的平均功率等于零，即其频谱中没有20的分量。因此，需要滤除其中的直流分量后，再次平方，得到上式中含有4f0的分量。将它滤出并4分频，即可得到载频f0分量。10QPSK信号提取载频的科斯塔斯环原理方框图s

5、(t)相乘/4移相低通相乘相乘压控振荡环路滤波低通解调输出相乘/2移相相乘3/4移相低通低通117.2.3载波同步性能载波同步精确度：两种相位误差：1.由电路参量引起的恒定误差；2.由噪声引起的随机误差。恒定误差由滤波器引起的误差设：窄带滤波器由一个单谐振电路组成，则由其引起的附加相移等于由锁相环引起的误差设锁相环的稳态相位误差为，则有式中，f－fq和f0之差，Kq－锁相环路直流增益。12随机误差：噪声引起的相位误差n是随机量在加性高斯噪声信道中，n的方差与信噪比r的关系为：式中，－相位抖动；r－信号噪声功率比。恒定误差和随机误差对于Q值的要求

6、是矛盾的。同步建立时间和保持时间同步建立时间－从开始接收到信号或从系统失步状态到提取出稳定的载频所需要的时间－越短越好。同步保持时间－从开始失去信号到失去载频同步的时间－越长越好。两者是矛盾的。13载波同步误差对2PSK信号误码率的影响相位误差包括两部分：＝＋式中，－恒定误差－随机误差∵解调输出为式中cos引起信号电压下降，∴信号噪声功率比r下降为cos2倍。因此，误码率下降为式中，r为信号噪声功率比。14载波同步误差引起的信号波形失真例如，会使单边带信号产生失真。设有一单频基带信号：用它对载波cos0t进行单边带调制后，取出上边带信号：若接收端的本地载

7、波有相位误差，则两者相乘后得到经过低通滤波器滤出的低频分量为上式中，第1项的因子cos使原调制基带信号受到衰减；第2项和第1项正交，它使接收信号产生失真，产生码间串扰。157.3位同步－码元同步7.3.1外同步法－辅助信息同步法原理：于发送端信号中插入频率为码元速率（1/T）或码元速率的倍数的位同步信号。在接收端利用一个窄带滤波器，将其分离出来，并形成码元定时脉冲。插入位同步信号的方法：时域：连续插入、不连续插入（“位同步头”）频域：信号频带外插入、信号频带内“空隙”处插入。