北大数字通信课件7 14 单载波系统的载频同步与采样

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1、数字通信(第十四讲)载频同步与采样时钟同步2008-12YupingZhao(Professor)赵玉萍DepartmentofElectronicsPekingUniversityBeijing100871,Chinaemail:yuping.zhao@pku.edu.cn1SourceCodingChannelEncodingDigitalModulationLowpassFilteringCarriermodulationChannelCarrierDemodulationLowpassFilteringDigitalDemodulationChan

2、nelDecodingCarrier&symbolsynchronizationChannelEqualizationSourcedecoding2接收机前端对信号进行的操作当载频和采样时刻出现偏差时如何处理？3接收机结构图例BPSK4MPSK接收机结构图例5PAM接收机结构图例6QAM接收机结构图例7问题的提出接收信号传输信号：传输信号与接收信号的载频不一致！8可能引起载波偏移的因素：传输延迟载波漂移(Tx&Rx)延迟+载波偏移采样时间误差在这种条件下接收信号的表示：其中相位部分为9考虑几种情况下如何进行载频同步1。发送用于同步的pilot频率，没有数据

3、传输2。载频信号上调制了已知信号3。载频信号上调制了未知信号锁相的环的基本原理10收发端载波偏差对单载波系统的影响?11收发端载波偏差对单载波系统的影响12ML:maximizeMAP:maximize如果没有p()的先验知识,可以假定它是均匀分布的ML和MAP的估计是相同的估计的范围应该足够的长136-1-1似然函数Maximizing146.2.载波同步的两种方法提取导频，使本地振荡器与接收信号的载波频率和相位同步，接收机使用锁相环（PLL）B.从已调信号直接导出载波相位的估计值。设发送调幅信号为接收机本地载波为15去掉2倍频率项，接收信号幅度为则载

4、频解调后的信号为16载波不同步对接收信号的影响对PAM信号：对QAM信号17载波偏差估计方法：MLcarrierestimator设接收信号只有频率偏差，即=0，则18Thelog-likelihoodfunctionExample6-2-1设接收信号为这里频偏估计的途径变成了需要找出如下公式中的角度值使下式最大化本地信号为19因此得到为此采用求导并令导数为零将上式展开，得到：20框图表示21Xs(t)e(t)LPFg(t)v(t)VCOr(t)InOut锁相环：ThephaselockedloopΦ2(t)22接收信号：本地信号：相乘以后的结果为误差信

5、号为：经过低通滤波器的信号为：其中g(t)为滤波器响应函数23VCO是一个具有如下响应的函数这里变化的相位部分为Vf24i(t)Xg(t)v(t)o(t)e(t)2K0+-以相位环表示系统，得到输入输出关系图如下：25锁相环的工作可以表示为展开为：其相应频域表达式为26代入得到输入输出传输函数27锁相环是一个非线性系统，但是当相位误差较小时，可以使用如下近似式：28Otherwayofderivation(Proakisbook)LowpassfilterG(s)29较小的相位误差则或30AWGN对相位估计的影响在有AWGN时,环路滤波器的输入3

6、1有AWGN的PLL的等效模型32关于携带了信息序列的载频处理当信号携带信息序列时,假定序列是已知的，或认为是随机序列等效低通信号表示为33似然函数对每个T0=KT区间积分，得对数似然函数34假设匹配滤波器的输出为（采样值）则队是似然函数为ML估计是使似然函数达到最大值的估计35令该导数结果为零，得到物理意义说明:1。对于接收的信号序列而言，相当于求多个信号的平均角度2。对于求平均角度而言，上式的平均要优于分别求角度以后的平均3。上式实际上也在进行最大比合并36判决反馈：PAM当接收信号携带信息时，接收信号判决后可以作为已知信号求平均37判决反馈:PSK3

7、86-2-5非面向判决环：无需进行信号判决，即可获得载频对于PAM信号，使用平方环平方率器件的输出3940平方率的运算导致了噪声的增加，多了“噪声+噪声”项41多相位信号的载波估计4243科斯塔斯环XLowpassfilter90phaseshiftVCOLoopfilterXLowpassfilterXSamplingdecisionclocke(t)ycys4445习题习题6-8，6-10466-3符号定时估计符号同步的重要性，同步的方法发射机和接收机(Tx&Rx)都同步到一个主时钟。延迟产生问题发射机发送时钟频率是1/T或<1/T的倍频信号。简单易

8、行占用有用信道带宽从接受的信号中提取时钟信号474849当系统不存