现代通信系统原理全套配套课件第3版张会生ppt 第7章 同步系统 .ppt

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1、现代通信系统原理第7章同步系统西北工业大学（2018.9）7/22/202117.1引言同步：是指收发双方在时间上保持步调一致。同步的分类：载波同步－－同频同相相干载波；位（码元）同步－－节拍一致、相位可调；群同步－－帧同步；点对点网同步（通信网中用）。同步信号来自于接收信号；在通信系统中，通常都是要求同步信息传输的可靠性高于信号传输的可靠性。7/22/20212研究的问题：7.1引言7.2载波同步技术7.3位同步技术7.4群同步技术7/22/202137.2载波同步技术获取方法：●插入导频法（外同步法）：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载频的正弦波，接收端由导频

2、提取载波；●直接法（自同步法）：不专门发送导频，在接收端直接从发送信号中提取载波。7.2.1直接法（自同步法）思路：DSB信号虽不含载波分量，但对该信号进行某种非线性变换（如：平方）后－－派生新的频率分量，就可从中提取同步信息。7/22/202141.平方变换法和平方环法发端：设调制信号中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为：收端：平方变换法模型：经平方律部件后:经窄带滤波器（2ωc），含:二分频，得:7/22/20215好处：窄带、跟踪、记忆、维持。问题：二分频电路提取出的载波存在π相位模糊问题。解决？问题：窄带滤波器不易实现。改进：用PLL（锁相环）代替。7/22/202162.同相正

3、交环法（科斯塔斯环）经低通后：目标：只需证得v7∝θ(载波相位差)。同相载波正交载波双PLL环模型：7/22/20217经低通后的输出分别为：乘法器的输出为：上式可以近似地表示为：注：载波提取、相干解调一次完成！v5;无π相位模糊问题。另：数字通信中经常使用多相移相信号，这类信号同样可以利用多次方变换法从已调信号中提取载波信息。见图7-4。7/22/202187.2.2插入导频法1、抑制载波的双边带信号中插入导频导频：为“正交载波”－－与加在调制器的那个载波移相90°。模型：数学分析：发端：收端：LPF输出：…7/22/202192、残留边带信号中插入导频图7-7残留边带信号形插入导频法收

4、端方框图图7-6残留边带信号形成滤波器的传输函数7/22/2021103、时域插入导频法原理：利用PLL的跟踪、记忆、维持功能。7/22/2021117.2.3载波同步系统的性能指标载波同步系统的主要性能包括：效率、精度、同步建立时间和同步保持时间。1、精度精度是指提取的同步载波与载波标准比较，它们之间的相位误差大小。（1）稳态相位误差当利用窄带滤波器提取载波时，假设所用的窄带滤波器为一简单单调谐回路，其Q值一定。那么，当回路的中心频率ω0与载波频率ωc不相等时，就会使输出的载波同步信号引起一稳态相差Δφ。若ω0与ωc之差为Δω，且Δω较小时，可得可见：Q值越高，所引起的稳态相差越大。7/

5、22/202112（2）随机相位误差从物理概念上讲，正弦波加上随机噪声以后，相位变化是随机的，它与噪声的性质和信噪功率比有关。经过分析当噪声为窄带高斯噪声时，随机相位差与信噪功率比之间的关系式为其中：f0回路的中心频率，A接收信号幅度。可见：滤波器的Q值越高，随机相位误差越小。7/22/2021132、同步建立时间和保持时间建立时间保持时间可见：要使建立时间变短，Q值需要减小；要延长保持时间，Q值要求增大，因此这两个参数对Q值的要求是矛盾的。7/22/2021143、两种载波同步方法的比较直接法的优缺点：（1）不占用导频功率，因此信噪功率比可以大一些；（2）防止导频和信号间的互相干扰，也可

6、以防止信道不理想引起导频相位的误差;（3）有的调制系统不能用直接法（如SSB系统）。插入导频法的优缺点；（1）有单独的导频信号，一方面可以提取同步载波，另一方面可以利用它作为自动增益控制；（2）有些不能用直接法提取同步载波的调制系统只能用插入导频法；（2）与直接法比较，在总功率相同条件下实际信噪功率比要小一些。7/22/2021157.3位同步技术要求：与发端节拍一致、相位可调。获取方法：插入导频法（外同步法）、直接法（自同步法）。不专门发送导频，在接收端直接从发送信号中提取载波。7.3.1插入导频法原理：同于载波同步时导频插入法。单/双极性NRZ部分响应系统7/22/202116部分响应

7、系统：7/22/2021177.3.2自同步法当系统的位同步采用自同步方法时，发端不专门发送导频信号，而直接从数字信号中提取位同步信号。自同步法具体又可分为滤波法和锁相法。1、采用滤波法提取位同步波形变换：由微分、整流电路构成。7/22/2021182、采用锁相法提取位同步FnF'F'F'→F本地：超前－－扣除滞后－－添加nF'7/22/2021197.3.3位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标除了效率以外，主要有：