通信原理教程 第9章 同步原理

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1、第9章同步原理为了使整个通信系统有序、准确、可靠地工作，收发双方必须有一个统一的时间标准，这个时间标准就是同步。同步分为：载波同步、位同步、帧同步和网同步。9．1载波同步相干解调中，接收端必须恢复出一个与发端调制载波同频、同相的相干载波。获取相干载波的过程称为载波同步。分为：直接提取法、插入导频法和非线性变换法。1.直接提取法简单。当接收信号频谱中含有载频分量时，可用一个窄带通滤波器或锁相环(锁相环起窄带跟踪滤波器的作用)，直接从接收信号中提取载频，放大后作为本地载波。第9章同步原理2.插入导频法抑制载波信号本身不含有独立的载频分量，发

2、送端除发送信号，还发送一个导频信号用于接收端恢复载波，这种载波同步方法称为插入导频法。分为：频域插入法和时域插入法。（1）频域插入法在发送信号频谱为零的位置插入导频。通常采用插入正交导频的方法，这样可以减小对解调信号的影响。第9章同步原理发送信号乘法器的输出LPF的输出无失真地恢复出了原调制信号。第9章同步原理（2）时域插入法时域插入的导频只是在每帧的一小段时间存在，在其余时间没有载波标准。由于发送载波标准是不连续的，用窄带滤波器提取的这个不连续的载波是不能直接使用的。第9章同步原理用窄带滤波器提取载波标准并同本地振荡器输出信号比较，通

3、过锁相环路(PLL)的作用形成相干的本地载波。锁相环的作用是保持本地振荡信号和载波标准同相。第9章同步原理3.非线性变换法当接收的信号本身不含有载波分量时，可用非线性变换的方法从接收信号中提取载波。（1）平方变换法对于DSB信号接收信号平方变换第9章同步原理中心频率为2ω0的带通滤波器滤波输出即使f(t)本身不含直流成分，但f2(t)也会含有直流分量。因此，上式一定含有载频成分。当BPF的带宽很窄时，则其输出可认为只有2ω0的载波分量。再经二分频器分频就可得到所需要的本地载波（2）平方环法是对平方变换法的一种改进，将BPF用PLL替代。

4、由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆功能，平方环法比平方变换法具有更好的性能，应用广泛。第9章同步原理（3）同相正交环法平方环VCO工作在2ω0频率上，当ω0很高时，实现2ω0的振荡有一定的困难。同相正交环法VCO工作在ω0频率上，实现ω0的振荡相对容易。鉴相器鉴别输入信号中被抑制了的载频分量与本地压控振荡器VCO之间的相位误差。上面的解调器称为同相相干解调器，下面的解调器称为正交相干解调器。同步时，同相支路的输出即为所需的解调信号，正交支路的输出为0，因此，该方法称为同相正交环法，也叫科斯塔斯(Costas)环法。第9章同步原理设

5、接收信号f(t)cos(ω0t+θ0),VCO输出为cos(ω0t+φ),经过带宽为Wm的LPF第9章同步原理乘法器的输出若θ0-φ很小，则sin2(θ0-φ)≈2(θ0-φ)。乘法器的输出LPF的作用就相当于对f(t)求时间平均。U1就是所需要的本地载波，U5作为解调信号而输出。第9章同步原理9．2位同步又称码元同步或比特同步。为了正确判决，就必须在接收端产生一个与接收码元序列频率和相位一致的定时脉冲序列，在接收端产生定时脉冲序列的过程称为位同步。考虑从接收的基带数据信号中提取定时信号的方法。这种方法具有普遍意义，因为，频带信号通过解

6、调仍能得到基带信号。分为：插入导频法和直接法。1.插入导频法也称为外同步法。这种方法与载波同步时的插入导频法类似，在基带信号频谱的零点处插入导频，以便于提取。第9章同步原理码元周期为TS的二进制不归零序列，频谱第一个零点位于f=1/TS处，可在此插入位同步导频信号。对基带信号编码，使其频谱第一个零点出现在f=1/（2TS）处，也可在此处插入导频。收端，对(a)，经中心频率f=1/TS的窄带通滤波器，就可以从解调后的基带信号中提取出位同步信号，这时位同步脉冲周期与插入导频的周期是一致的。第9章同步原理对图(b)，窄带BPF的中心频率应为1

7、/（2TS），此时位同步脉冲的周期为插入导频周期的1/2，将导频二倍频就可得到所需要的位同步信号。解调出的基带信号，一路送到窄带BPF提取导频信号，经移相、整形后形成位同步脉冲；另一路与导频信号相减。设置移相器的目的是为了消除导频信号经窄带滤波器引起的相移，整形的目的是为了得到准确的位同步信号，以便精确同步。上述方法是一种频域插入导频法，时域插入导频法，与载波同步中时域插入导频的方法类似。第9章同步原理2.直接法也叫自同步法。发端不专门发送位同步信号，接收端从接收的数据码流中提取位同步信号。（1）微分整流滤波法通过其微分、整流等非线性变

8、换，变成归零脉冲序列，用窄带通滤波器将位同步频率分量提取出来。第9章同步原理（2）包络检波法当接收信号的包络中含有位同步信息时，利用包络检波器直接从接收信号的包络中提取位同步信号。例如2PSK信号，是包络恒