天津大学信息学院通信原理第八章同步原理.ppt

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1、25七月202118.1概述8.2载波同步8.3位同步8.4帧同步第八章同步原理25七月202128.1概述同步定义收、发双方在时间上步调一致，又称为定时。同步分类载波同步、位同步、群同步和网同步。使用位置接收端接收机解调需要的同步技术类型相干解调（载波同步、位同步、帧同步）非相干解调（位同步、帧同步）25七月20213载波同步提取信息:与接收到信号调制载波同频同相的载波（相干）；提取目的：实现相干解调；这个过程称为载波提取或载波同步；位同步提取信息：接收信号中每个码元的起止时刻；提取目的：实现取样判决。这种定

2、时脉冲序列的提取过程又称为位同步。25七月20214取样脉冲对准匹配滤波器输出最大时刻取样脉冲对准眼图睁开最大时刻25七月20215群同步（帧同步）包含字同步、句同步、分路同步等；提取内容：字、句等的起止时刻；提取目的：形成帧同步。网同步获得载波同步、位同步、群同步，只能实现点到点间的数字通信。提取目的：保证网内各用户能实现可靠通信；提取内容：全网统一的标准时间时钟。25七月20216获取同步信号的方法同步方法分类：外同步法和自同步法外同步法：发送端发送专门的同步信息（常称为导频），接收端把这个导频提取出来作为同步信

3、号的方法。自同步法：发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信号中提取同步信息的方法。自同步法应用广泛，但两种方法都有使用。同步的好坏对系统的性能影响较大。25七月202178.2载波同步8.2.1插入导频法应用场合：抑制载波系统中，如DSB、VSB、2PSK等不含载频信息，无法从接收信号中提取载波。定义：在已调信号频谱中额外插入一个低功率的线谱；接收端容易利用窄带滤波器提取载频。在抑制载波双边带信号中插入导频基本要求：导频插入位置应该在信号频谱为零处插入的导频并不是直接加入调制的载波，而是加入将调制载波

4、移相π/2的“正交载波”。25七月20218Ofc－fmfcfc＋fmf导频抑制载波双边带信号的导频插入25七月20219插入导频法发端框图相乘调制带通相加-90°相移～调制信号输出f(t)So(t)Acosw0t25七月202110发送端数学表示：f(t)---调制信号，无直流分量；Acosω0t---被调载波。asinω0t---被调载波经-90°移相，形成正交载波。a---插入导频的振幅输出信号为so(t)=Af(t)cosω0t+asinω0t25七月202111插入导频法收端框图90°相移f(t)带通相

5、乘器低通f0窄带滤波器So(t)V(t)25七月202112经过低通滤除高频部分后，就可恢复调制信号f(t)。如果发端加入的导频不是正交载波，而是调制载波，虽然同样可以解调出信号f(t)项，但却增加了一个直流项a/2。这个直流项通过低通滤波器后将对数字信号产生不良影响。这就是发端采用正交导频原因。25七月202113平方后:8.2.2平方变换法和平方环法输入信号：采用平方变换法恢复DSB信号载波。平方变换法提取载波25七月202114假设f(t)不含直流成分，但f2(t)却含有直流分量，上式实际是一个载波为2ω0的

6、调幅波。通过中心频率为2ω0的窄带滤波器后，输出中只有2ω0频率成分。再经二次分频电路得到所要的载波cos(ω0t+θ)。若f(t)取值±1，则抑制载波的双边带信号就成为二相移相信号（2PSK），有二次分频电路将使载波有1800的相位模糊，是由分频器引起的。25七月202115平方环法提取载波假定环路锁定，压控振荡器（VCO）锁定在频率20上，输出为：以2PSK为例：环路锁定之后，是一个非常小的量，因此VCO经过二分频之后得到相干载波。25七月2021168.2.3同相正交环法（Costas环）v3v5低通压控振

7、荡器低通环路滤波器90度相移输出输入已调信号v1v2v4v6vdCostas环载波提取法25七月202117输入为抑制载波双边带信号f(t)cos(ω0t+)，并假定环路锁定，且不考虑噪声的影响，则VCO输出的两路互为正交的本地载波分别为:v1=cos(ω0t+)，v2=sin(ω0t+)式中，为VCO输出信号载波的相位。通过相乘器后的输出为：25七月202118通过低通滤波器后输出为25七月202119如果(－)很小，则sin2(－)2(－)。乘法器的输出近似为环路滤波器实际上是一个通带相对很

8、窄的低通滤波器，此滤波器的作用相当于用时间平均，所以用代替f2(t)(即滤波器输出直流分量)由环路误差信号自动控制振荡器相位，使相位差(θ-)趋于0，稳定条件下θ≈。25七月202120当f(t)为矩形脉冲的双极性数字基带信号时，f2(t)=1。即使f(t)不是矩形脉冲序列，f2(t)也可分解为直流和交流分量。锁相环作为载波提取环时，环路滤