通信原理教学课件PPT同步原理

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1、通信原理第13章同步原理13.1概述同步问题发生在收方。通信系统中的同步种类：载波同步、码元同步、群同步和网同步。1、载波同步（又称载波恢复）（1）目的：在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频、同相的本地振荡，用于相干解调。（2）方法：接收信号中有载频分量时：需要调整其相位。接收信号中无载频分量时：需从信号中提取载波，或插入辅助同步信息。——模拟、数字通信系统都有2、码元同步（又称位同步或时钟恢复）——数字通信系统（1）目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决定积分和判决时刻。（2）方法：从接收信号中获取同步信息，或插入辅助同步信息

2、，由其产生一时钟脉冲序列，使其和接收码元重复频率和相位一致。如基带传输系统：位同步是基础同步，如果位失步，则所有位都无意义。3、群同步（又称帧同步）（1）目的：将接收码元正确分组。（2）方法：通常需要在发送信号中周期性地插入一个同步码元，标示出分组位置。——数字通信系统数字通信中，消息数字流通常是用若干码元组成一个“字”，又用若干个“字”组成“句”，即是以若干码元组合作为一个单元或群来传送消息的。在接收端接收这些数字流时，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”起止时刻同步一致的脉冲序列，称为“字同步”或“

3、句同步”，统称“群同步”或“帧同步”。4、网同步：使通信网中各站点时钟之间保持同步。13.2载波同步13.2.1有辅助导频时的载频提取（插入导频法）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）称为“导频”的正弦波，接收端就由此导频提取出载波，这类方法称为“插入导频法”。用于不包含载频分量或很难分离载波的信号1、适用对象DSB、SSBVSBPSK（P=1/2）2、缺点：由于在发方插入导频，占用了宝贵功率。3、多采用锁相环（PLL）提取载波锁相环原理方框图：环路滤波器压控振荡器输出导频输入信号鉴相器对环路滤波器的要求：通带越窄，

4、能够通过的噪声越少，但是对导频相位漂移的限制越大。数字化接收机中锁相环的实现方法：窄带（环路）滤波器：改用数字滤波器压控振荡器：用只读存储器代替鉴相器：可以是一组匹配滤波器例如：DSB/SC（抑制载波的双边带调制）调制信号：m(t)无直流频域无冲激无载频分量设调制载频：插入导频：并非是调制载频，而是调制载频相移π/2后的正交载频。框图：（1）插入导频：发送端接收端分析：（2）发送端输出信号：（3）接收端输入信号：插入导频发送端接收端（4）窄带滤波器NBPF：NBPF输出：（5）后输出：中心频率为fc，一般用锁相环代替，用来提取导频。（6）

5、发送端接收端（7）LPF输出（G=2）：注意：为了提取同步信号而插入的导频，必须是调制载频的正交载波。若插入的导频直接是载波时：LPF输出（G=2）：直流信号“1”对信号将产生影响。插入的导频必须是调制载频的正交载波。13.2.2无辅助导频时的载波提取（直接法/自同步）不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波。优点：不占发射功率缺点：收发设备复杂例如：DSB信号，虽然不含有载波分量，但对该已调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。1、平方变化法和平方环法（1）适用对象：DSB、2PSK、2DPSK（SSB不能）（

6、2）分析：基带信号m(t)：无直流分量，即发送信号：收发：将接收的已调信号进行平方变换：由于：则在2ωc上有载频冲激。思路：先用窄带滤波器滤取高频部分再经过二分频，获取载波。（3）产生框图①平方变换法平方环法：锁相环代替窄带滤波器载频输出带通滤波平方压控振荡环路滤波锁相环s(t)二分频窄带滤波分析：1）对于DSB：则在2ωc上有载频冲激。所以可以先用窄带滤波器滤取高频部分2ωc，再经二分频，可得载波分量cosωct2）对于PSK：则在2ωc上有载频冲激。所以可以先用窄带滤波器滤取高频部分2ωc，再经二分频，可得载波分量cosωctm(t)

7、双极性3）证明：SSB不能采用平方法。（4）此方案的缺点：①相位含糊性：二分频器的输出电压有相差180的两种可能相位，即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状态。②错误锁定：平方后的接收电压中有可能存在其他的离散频率分量，使锁相环锁定在错误的频率上。克服方法：信息不直接加载在相位上，而加载在前后码元相位差上，即采用差分编码，如2DPSK。克服方法：降低环路滤波器的带宽。2、M次方环法（1）适用对象：只能用于多进制数字调制系统，如MPSK（2）产生框图：①M次方变换法M次方环法：锁相环代替窄带滤波器载频输出带通滤波（）M压控振荡环路滤波

8、锁相环s(t)M分频窄带滤波13.2.3载波同步的性能相位误差当实现相干解调时，载波同步系统所提取的载波存在相位误差。（1）相位误差的种类恒定误差：由电路参量引起的随机误差：由噪声引起的（2）