通讯原理 同步原理.ppt

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第十三章同步原理主要内容载波同步的概念及方法位同步的概念及方法重点实现同步的系统框图 13.1概述13.2载波同步的办法13.3载波同步系统的性能13.4载波相位误差对解调性能的影响13.5位同步的方法作业 思考题13-1、3、5作业 13.1概述通信中，同步是一个重要的控制问题模拟系统：接收端采用相干解调时，需要一个与发端载波同频同相的本地相干载波，相干载波获取称为载波同步控制数字系统：除载波同步外，还有位同步。位同步反映的是收、发码元的速率应相同。要求接收端用作抽样判决的定时脉冲序列与接收码元的频率、相位一致，这个定时脉冲序列称为位同步脉冲。点对多点通信：同步包括载波同步，位同步和网同步。点对点通信：同步包括载波同步，位同步。 13.2载波同步的办法13.2.1插入导频法例：在抑制载波的DSB信号中插入正交导频提取载波的方法：插入法和直接法则定义：在发射信号的适当频率位置插入一个或多个导频信号设调制信号为m(t)中插入正交导频信号，使成为∴ 接收端将收到的通过一个中心频率为的窄带滤波器，并移相-90º生成本地相干载波，完成相干解调。带通低通u0(t)sinωctm0(t)窄带滤波-90º相移v(t)讨论 则解调讨论：插入非正交导频 ∵在处有信号分量，不能在插入导频∴插入∴两个导频信号，换算出在接收端，根据的频率值设发端导频为接收端载波提取框图例：在VSB信号中插入导频信号中插入导频则收端为带外导频信号与fc同时产生的随机频偏 将①q次分频得②与u2(t)相乘，并经fc窄带滤波得②①经窄带滤波后为③而在接收端应该提取的载波信号为：比较③④、相位差将③经过移相电路移Δθ，得④与本地载波同频 设接收信号为DSB信号1、平方变换和平方变换环法13.2.2直接法定义：将接收信号进行变换提取载波平方运算框图e(t)频谱中含项，用窄带滤波提取再分频得2、同相正交环法科斯塔斯环设接收信号为 ∴θ为VCO输出与输入间的载波相位差与发端载波同频同相，实现载波同步用v7去控制VCO输出信号的相位，使θ=0∴ 13.3载波同步系统的性能定义：稳态下本地载波与发端载波之间的相位差.相位误差有：稳态相差，随机相差主要性能指标：本地载波的相位差、同步建立时间、保持时间1、窄带滤波器即等效单调谐电路，Q值一定时当回路中心频率ω0与载波频率ωc不等，2、锁相环13.3.1稳态相差∴∵不同的同步系统其值不同输出的本地载波有稳态相差载波提取电路 13.3.2随机相差当输入信噪比随机相差定义：由于噪声而引起同步信号的相位误差高斯噪声叠加在正弦载波上当给定载波的初始相位，可知随机相位θ的分布为∵∵将此式与标准的正态分布公式相比知∴的方差 13.3.3建立时间和保持时间同步已经建立同步已经消失设建立时间为ts，保持时间为tc对单调谐回路，其输出∴输出信号幅度从零上升到KV输出信号幅度从最大值下降KV 13.4载波相位误差对解调性能的影响13.4.1双边带信号设接收信号为提取的相干载波为∴解调输出∴输出信噪比同步系统中，总相位差=稳态相差+随机相差.讨论对解调性能的影响将比无相位误差时下降倍，系统性能变坏∴ 13.4.2单边带信号设则上边带信号对相干解调并经低通滤波，输出为∴相比：第一项将引起输出信噪比下降第二项为正交畸变结论：相干载波的相位差将使解调性能变坏 13.5位同步的方法13.5.1插入导频法1.在基带信号频谱的零点处插入导频设二进制非归零脉冲序列，其频谱为∴中不含有单独的项，即本身不含有同步信号在收端可直接利用窄带滤波器提取信号导频信号基带信号还原加入导频信号：在的第一过零点处插入导频信号第一过零点的频率值∴∵ 2、数字信号的包络按位同步信号的某种波形变化设2PSK另设新信号Ts：码元宽度用m(t)去调制S(t)的包络∴对进行包络检波，得输出为隔直流 波形变换包括微分、整流。将接收信号变成单极性归零脉冲波形变换是带限信号的包络检波例：2PSK当其频带受限时，相邻码元的相位变换点附近会产生幅度的平滑“陷落”，经包络检波后生成单极性脉冲从中提取fs分量滤波法框图2PSK13.5.2直接法1、滤波法将二进制非归零信号进行变换，使其含有分量基带信号的接收频带信号的接收 2、锁相环法要求：若接收码元的速率为F波特，则要求位同步脉冲的重复速率为FHz∴晶振的振荡频率选择为nFHz工作原理：n次分频器对晶振信号进行分频，得频率为F的位同步脉冲信号，由相位比较器将位同步脉冲信号与接收码元进行相位比较，通过反馈控制使二者同频同相。①同步状态数字锁相环数字锁相环接收码元与位同步信号相位差=0，相位比较器无新输出，a路信号正常输出，经n次分频器得位同步信号 ②位同步脉冲相位超前接收码元需要增加两个位同步脉冲之间的时间间隔。此时，相位比较器输出一个超前脉冲x=0，使扣除门封锁a路信号的一个脉冲，分频器计数减慢，相当于让第二位位同步脉冲信号滞后，滞后的相位为，反复调整直至同步。③位同步脉冲相位滞后接收码元调整示意图和②情况相反，相位比较器输出一个滞后脉冲y=1，使附加门增加b路信号的一个脉冲，加快计数器的计数同期，使输出的位同步脉冲信号周期缩短，反复调整直至同步。 接收码元的相位提取从接收码元的过零点提取相位将码元经过微分、整流电路位同步信号落入此区，表示位同步信号的相位滞后于码元相位011超前区滞后区超前区滞后区 科斯塔斯环框图低通低通环路滤波器VCO90º相移输入本地载波 平方率部件环路滤波器锁相环平方率部件2窄带滤波二分频平方法平方环法VCO鉴相二分频 f1f2 q次分频移相载波输出接收信号 扣除1个脉冲增加1个脉冲n123nn1n(n+1)2345位同步脉冲a路信号b路信号位同步脉冲相位超前接收码元位同步脉冲相位滞后接收码元同步时分频器输出接收码元接收码元n1n23y＝1x＝1分频器输出分频器输出 a、b路信号相位相差180º相位比较器扣除门整形晶振或门附加门接收码元nFa路b路常开位同步脉冲输出常闭滞后脉冲超前脉冲位同步慢时x＝0y＝1位同步快时x＝1y＝0同步时x＝0，y＝0yxn次分频 2PSK输入限带信号11包络检波包络波 波形变换窄带滤波移相脉冲形成基带合二为一 位同步脉冲f单极性信号的插入位同步脉冲f双极性信号的插入 相减窄带滤波移相位同步信号基带信号输入S(t)