通信原理第10章-同步原理课件.ppt

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1、第十章同步原理在数字通信系统中，为了使接收端能够正确地从所收到的信号中恢复出原始信息，就必须保证接收机能够从所收到数字序列中正确识别出一个码元的起止时刻、一个码组或码字起止码元、一帧的起止码字，能够保证接收机产生一个频率和相位与所收到的频带信号载波的频率和相位一致的本地载波，这种确保接收机与发送机能够协调一致工作的技术就统称为同步技术。本章将分别讨论载波同步、位同步、帧同步和网同步的原理和性能。第一节同步的基本内容和要求第二节载波同步第三节位同步第四节帧同步第五节网同步的基本概念主要内容同步是通信系统中一个非常

2、重要问题。由于一般收、发双方有一定距离，要使它们能很好地发送和接收信息，同步系统是必不可少的。当接收端采用同步解调时，需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波同步。第一节同步的基本内容和要求因为数字通信中消息是一串相继的信号码元的序列，解调时常需知道每个码元的起止时刻。因此，接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对齐。我们把在接收端产生与接收码元的频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步，称这个定时脉冲序列为码元同步脉冲或位同步脉

3、冲。对数字信号传输来说，有了载波同步和位同步，发端的代码可以在收端解调出来，但代码是一连串的“1”、“0”码，数字代码总是用若干码元组成一个“字”，又用若干“字”组成一“句”。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句“的起止时刻。在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，称为“字”同步和“句“同步，统称为群同步或帧同步。随着数字通信的发展，多个用户需相互通信，从而组成了数字通信网。为了保证通信网内各用户之间可靠地进行数据交换，在整个通信网内必须有一个统一的时钟标准，这就是网同步。

4、提取载波的方法分两种：一种是直接法，该方法不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波。第二种是插入导频法，即在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称作导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波。第二节载波同步一、直接法这种方法的思路是：有些信号虽然不包含载波分量，但对该信号进行某种非线性变换后，就可以直接从其中提取出载波分量来。设调制信号为m(t),m(t)中无直流分量，当它和载波相乘后，得到了抑制载波的双边带信号假定信号传输无失真，到接收端后，将该信号进行平方变换，得显然，上式中E[

5、s2(t)]≠0，所以e(t)表示式的第二项中包含有2fc频率的分量。若用一窄带滤波器将2fc频率分量滤出，再进行二分频，就获得所需的载波fc。1．平方变换法和平方环法平方变换法提取载波该方法采用二分频电路后，在相干PSK解调时，解调后的序列可能是正确的，也可能极性正好相反，即“反向工作”。对移相信号而言，解决这个问题的常用方法是采用相对调相。为了改善平方变换法的性能，可以在平方变换法的基础上，把2fc窄带滤波器用锁相环代替，就称为平方环法提取载波。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，因此，平方环法比

6、一般的平方变换法具有更好的性能，应用更为广泛。平方环法提取载波2．同相正交环法同相正交环法提取载波设输入的抑制载波双边带信号为m(t)cos2pfct，在压控振荡器锁定后输出信号为v1=cos(2pfct+θ)，v1经过相移电路后得v2=sin(2pfct+θ)，由于这两个信号相位差p/2，因此通常称这种环路为同相正交环，得经低通后的输出分别为将v5和v6加于相乘器得式中θ是压控振荡器输出信号与输入已调信号载波之间的相位误差。当θ较小时v7的大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。用v7去控制压控振

7、荡器输出信号的相位，最后使稳态相位误差减小到很小。这时压控振荡器的输出v7就是所需提取的载波。这种方法初看没有二分频，似乎没有相位模糊问题，但通过分析同样存在这个问题，因为当v1=cos(2pfct+θ+180°)时，经过计算可得v7=1/8m2(t)sin2θ,因此v1的相位也是不确定的。二、插入导频法插入导频法就是在发送端插入一个或数个导频与信号一起传输，对于某些信号，比如单边带调制信号，只能用插入导频法提取载波。下面以在抑制载波的双边带信号中插入导频为例说明其原理。由于导频与信号一起传输，因此第一个要求是

8、在载频处已调信号的频谱分量为零，这样可避免信号与导频的相互干扰，当采用某种相关编码信号去进行抑制载波的双边带调制，载频附近的频谱分量很小，易于插入导频以及解调时易于滤出它。第二个要求是插入的导频和加于调制器的那个载波是正交关系，目的是为了解调。抑制载波双边带信号的导频插入插入导频法发端方框图设调制信号为m(t)，m(t)中无直流分量，被调载波为acsin2pfct，调制器假设为一相乘器