通信系统原理 教学课件 作者 孔英会 通信系统原理第11章.ppt

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1、第11章同步原理通信系统原理第11章同步原理11.1引言11.2同步原理11.3位同步11.4群同步11.5网同步11.6*SDH时钟网11.1引言在通信系统中，无论是模拟通信系统还是数字通信系统，在进行相干解调时，都需要接收端提供一个与发送端在频率和相位上完全一样的载波，才能完成相干解调。载波获得要求与发送端的载波同步，即使在接收端本地产生一个频率完全相同的载波，而相位上也不会与发送端的完全一致。因此，同步载波的获得必须通过技术手段，从发送端的信号中提取出来。这个过程就是载波同步。在模拟通信系统中，接收端的载波同步只需要在频率和相位上与

2、发送端的载波一致，而在数字通信中，按照同步的功用划分，不仅需要载波同步，还需要位同步、群同步和网同步等同步方式。1．载波同步载波同步是指在相干解调时，接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。这个载波的获取称为载波提取或载波同步。因此，载波同步是实现相干解调的先决条件。载波同步的意义就是实现相干解调的功能。根据前面的学习，在数据通信系统中有两种传输方式，一种是数字信号直接传输，也叫基带传输，这种方式不需要载波同步。另一种是频带传输，是将数字信号调制到载波上，这样，接收端解调时需要提供相干载波。两种传输方式的选择是由于信道

3、条件所决定的。2．位（比特）同步位同步又称码元同步或比特同步。在数字通信系统中，任何消息都是通过一连串码元序列传送的，所以接收时需要知道每个码元的起止时刻，以便在恰当的时刻进行抽样判决。回顾所有数字通信系统，在判决器的控制端，判决时刻应对准每个接收码元需要的时刻。这就要求接收端必须提供一个位定时脉冲序列，该序列的重复频率与码元速率相同，相位与最佳取样判决时刻一致。我们把提取这种定时脉冲序列的过程称为位同步。位脉冲的频率与载波频率之间有一定的关系，但不一定是一致的。3．群同步群同步包含字同步、句同步、分路同步，有时也称帧同步。在数字通信中，

4、信息流一般是用若干码元（如一个字节8位）组成一个组，在接收这些数字信息时，必须知道这些组的起止时刻，才能正确“翻译”出发送的信息，否则，接收端出现“串组”就无法正确恢复信息。对于数字系统中的时分多路复用系统，如PCM30/32电话系统，各路话音信号的样值被编成8位码，8比特信息被安排在指定的时隙内传送，形成一定的帧结构。信道内传输的数字序列，如果没有特别字符标识，接收端基本不能找到一帧数据的起止点。为了使接收端能正确分离各路信号，在发送端必须提供每帧的起止标记，在接收端检测并获取这一标志的过程，称为帧同步。因此，在接收端产生与组及“帧”起

5、止时刻相一致的定时脉冲序列的过程统称为群同步。在数据传输中，数据也同样按“组”或者“字节”传送，或者将多字节连续传送出去，形成少则一个字节，多则几百个甚至几万个字节长度的数据帧。这个数据帧，也同样需要帧“界定”字符来区分不同的帧。如帧中继技术中的帧定位字节规定为01111110，用十六进制表示为7E，该字符用来标定一帧的开始或结束。4．网同步在获得了以上讨论的载波同步、位同步、群同步之后，两点间的数字通信就可以有序、准确和可靠地进行了。然而，在现代通信网中，通信速率都非常高，多个用户之间的通信和数据交换，构成了数字通信网，为了保证通信网内

6、各用户之间可靠地通信和数据交换，需要采用网同步才能实现可靠的通信，就是说全网必须有一个统一的时间标准时钟，这就是网同步的概念。在计算机网络互联时，要求使用位和群同步技术，而网同步技术一般是不需要的。11.2同步原理11.2.1直接法直接法也称自同步法。这种方法是设法从接收信号中提取同步载波。有些信号如：DSB-SC和PSK等，它们虽然本身不直接含有载波分量，但经过某种非线性变换后，也能够复现出载波的谐波分量，因而可从中提取出载波分量来。下面介绍几种常用的方法。1.平方变换法和平方环法平方变换法和平方环法被广泛地用于建立抑制载波的双边带信

7、号的载波同步。设调制信号无直流分量，则抑制载波的双边带信号为接收端将该信号经过非线性变换-平方律器件后得到上式中第二项的振幅为始终成立，因此，的成份中必包含直流分量，即，因此，包含有载波的倍频2ωc的分量。若用一窄带滤波器将频率分量滤出，再进行二分频，就可获得所需的相干载波。基于这种构思的平方变换法提取载波的方框图如图11-1所示。图11-1平方变换法提取载波在实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，图11-1中的窄带滤波器常用锁相环代替，构成如图11-2所示的方框图，称为

8、平方环法提取载波。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆功能，平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能。因此，平方环法提取载波得到了较广泛的应用。当输入已调信号为PSK时，e(t)为图11-