通信原理——同步2.ppt

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1、现代通信原理第十章同步原理引言同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干解调时，接收端需要提供一个与发射端载波同频率的相干载波，这个相干载波的获取就称为载波同步。数字通信中，还有位同步问题，因为解调时需要知道每个码元的起止时刻，从而对积分器或匹配滤波器的输出进行抽样判决。我们把在接收端产生与接受码元的重复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冲。数字通信系统中，消息总是由若干“字”组成，又用若干“字”组成“句”。接收时，同样要知道这些“字”、“句”的

2、起止时刻。在接收端产生与其起止时刻相一致的定时脉冲序列，统称为帧同步。同步系统性能的降低，会直接导致通信系统的性能的降低，甚至不能工作。可以说，在同步通信系统中，“同步”是进行信息传输的前提，正因为如此，为了保证信息的可靠传输，要求同步通信系统应有更高的可靠性。以下以点─点两路PCM/2DPSK数字电话系统为例来说明载波同步、位同步以及帧同步的作用。设CLK频率为192KHz、SL1、SL2的频率为8KHz，则SL1、SL2、PCM1、PCM2、F(t)、及PCM信号的波形如下：两个PCM编码器用同一个时钟CLK，SL1、

3、SL2两个信导的频率也相等，故PCM1、PCM2的码速率完全相同。复接器实际上是一个或门电路。此种复接器输入的支路信号速率完全相同，称为同步复接器。CLK、SL1、SL2、及cosct是由发端同步器提供的，在电路上比较容易实现。收端的载波同步器提供相干载波，与发载波同频同相（或反相）。位同步器输出位同步信号CP(t)，信号频率为192KHz。帧同步器从收端PCM码流中提取帧同步信导FS(t)，进而产生路同步信号F1(t)和F2(t)，FS(t)的脉冲前沿与帧同步码1110010的最后一位起时间对齐（也可以与第一位数据起时

4、间对齐）。F1(t)、F2(t)的脉冲前沿与各自数据的第一位起始时间或最后一位的结束时刻对齐（由具体电路决定）。若复接器输入的各支路信号的速率标称值相同但实际值有一定差异，则不能进行同步复接，采取网同步方法才能复接不同速率的支路。此问题于网同步范畴。载波同步方法对模拟已调信号和数字已调信号进行相干解调时，需要从接收信号中提取相干载波。提取载波的方法一般分为两类：一类是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，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为插入导频法。另一类是不专门发送导频，而在接受端直

5、接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法。1、插入导频法：在抑制载波的双边带信号中插入导频插入正交导频的目的：收端相乘器的输出V(t)中无直流。也可以插入同相导频，低通滤波器中加入隔直电容即可。插入导频信号的功率应比较小，否则就成为AM信号了。2、直接法例：从2PSK信号中直接提取相干载波。（1）平方变换法2PSK信号e(t)cos2ctcosct-cosct2fc窄带带通平方二分频设调制信号为,中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为接收端将该信号进行平方变换就得到（2）平方环法平方法提取载波图中的2fc窄带滤波器

6、若用锁相环代替，就构成平方环法。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，故平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能2PSK信号ui(t)PDLFVCOu0(t)cosct-cosct平方鉴相器环路滤波器压控振荡器二分频移相（3）同相正交环此即为环路的鉴相特性uiu1u2u3u4u6u5u7低通900移相VCOLPF低通上式中，Um、Ud为乘法器引起的信号幅度变化，当VCO的固有振荡频率与2PSK的载频非常接近且环路增益很高时，环路锁定后，。可见用同相正交环提取的载波也存在相位模糊现象。环路锁定后，，考虑到噪声等因

7、素，应对u5(t)进行抽样判决以再生数字基带信号。从4PSK信号中提取相干载波的方法与2PSK相似，可用四次方变换，四次方环及四相Costas环。用Costas环提取相干载波时，环路的工作频率等于信号载频，用其它方法时电路工作频率等于信号载频的二倍或四倍。载波同步系统的性能同步误差理想相干载波与接收机输入信号载波同频同相。实际相干载波为cos(wct+Δφ+θn(t))Δφ为稳态相差，由固有频差（锁相环VCO的固有频率或振荡回路中心频率与载频之差）产生的。为随机相差、由噪声产生。减小带通滤波器带宽（增大Q值），可减小随机相

8、差、但增加稳态相差。减小环路自然谐振频率可减小随机相差，增大环路增益可减小稳态相差。性能指标：高效率、高精度、同步建立时间快、保持时间长1、高效率：为了获得载波，尽量少消耗发送功率。直接法提取载波的效率高，插入导频法的效率低。2、高精度：提取的载波，其相位尽量精确。（同步误差尽量小）同步建立时间ts和同