通信原理_教学课件_21

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1、通信原理第13章同步原理(13.1~13.2)1学习目标掌握载波同步的实现方法；理解载波相位误差对解调性能的影响；理解位同步的实现方法，位同步系统的性能及位同步定时误差对系统性能的影响；理解群（帧）同步的基本概念、基本方法和技术指标；了解网同步的概念。2第13章同步原理13.1概述13.2载波同步13.3码元同步13.4群同步13.5网同步主要内容313.1概述所谓同步是指收发双方在时间上步调一致，故又称定时。同步的必要性时钟、定时信号、数字通信信号中的频率等不可能绝对稳定不变。同步要求相互之间的频率差异在限定时间内应不超出规定的指标。同步是进行信息传输的必

2、要前提。413.1概述同步的分类：按同步的功用来区分：载波同步码元同步群同步网同步按传输同步信息方式的不同来区分：外同步:由发送端发送专门的同步信息自同步:设法从传送信号中提取同步信息513.1概述载波同步：又称载波恢复。目的：在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频、同相的本地振荡，用于相干解调。方法：接收信号中有载频分量时：需要调整其相位。接收信号中无载频分量时：需从信号中提取载波，或插入辅助同步信息。613.1概述码元同步：又称时钟同步或时钟恢复。对于二进制信号，又称位同步目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决定积分和判决时刻。方法：从接收信号中

3、获取同步信息，由其产生一时钟脉冲序列，使后者和接收码元起止时刻保持正确关系或插入辅助同步信息。713.1概述群同步：又称帧同步。目的：将接收码元正确分组。方法：通常需要在发送信号中周期性地插入一个同步码元，标示出分组位置。网同步：使通信网中各站点时钟之间保持同步。813.1概述点_点数字通信系统位同步字同步网络通信时分多路复用系统帧同步群同步网同步通信线路用户终端用户终端通信线路路同步位同步位同步帧同步网同步9第13章同步原理13.1概述13.2载波同步13.3码元同步13.4群同步13.5网同步主要内容1013.2载波同步13.2.1有辅助导频时的载频提取

4、用于不包含载频分量的信号；在发送信号中另外加入一个或几个导频信号。插入导频的位置应该在信号频谱为零的位置，而且是所谓“正交载波”。对于模拟调制的信号，在载波fc附近信号频谱为0，可以直接插入导频。对于2PSK和2DPSK等数字调制信号，在fc附近频谱很大，故在调制前需进行相关编码。1113.2载波同步多采用锁相环（PLL）提取载波锁相环原理方框图：环路滤波器压控振荡器输出导频输入信号鉴相器窄带滤波器1213.2载波同步锁相环鉴相特性输出导频环路滤波器压控振荡器输入信号鉴相器窄带滤波器稳定平衡点稳定平衡点1313.2载波同步对环路滤波器的要求：通带越窄，能够通

5、过的噪声越少，但是对导频相位漂移的限制越大。数字化接收机中锁相环的实现方法：窄带滤波器：改用数字滤波器；压控振荡器：用只读存储器代替；鉴相器：可以是一组匹配滤波器。1413.2载波同步辅助导频载波应用实例IS-95CDMA系统中的下行链路中使用下行链路中包括64个信道，其中一个导频信道为其它信道的解调提供相干载波相位参考导频信道的重要性在功率上给予优先安排被移动台用来区分基站1513.2载波同步13.2.2无辅助导频时的载波提取平方环：2PSK信号的载波提取载波输出带通滤波平方压控振荡环路滤波锁相环s(t)2分频窄带滤波1613.2载波同步BPSK信号平方：

6、对于矩形脉冲基带信号:假定锁相环已经锁定在，VCO输出信号为：1713.2载波同步相乘器输出为：经环路低通滤波输出为：此式表明压控振荡器的输出是受控制的。1813.2载波同步平方环法的缺点：1、相位模糊：2分频器的输出电压有相差180的两种可能相位，即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状态。采用2DPSK体制可以避免此缺点的影响。2、错误锁定：平方后的接收电压中有可能存在其它的离散频率分量，使锁相环锁定在错误的频率上。解决这个问题的办法是降低环路滤波器的带宽。1913.2载波同步科斯塔斯环法：又称同相正交环法或边环法。原理方框图：90相移环路滤波压控

7、振荡s(t)载频输出低通低通解调输出abcdefg··2013.2载波同步工作原理a点的压控振荡电压为：b点的压控振荡电压为：c点的电压：90相移环路滤波压控振荡s(t)载频输出低通低通解调输出abcdefg··2113.2载波同步d点的电压：e点的电压：f点的电压：g点的电压：90相移环路滤波压控振荡s(t)载频输出低通低通解调输出abcdefg··2213.2载波同步将m(t)=1代入上式，并考虑到当⊿φ很小时，则电压vg通过环路滤波器，控制压控振荡器的振荡频率。这个电压控制压控振荡器的输出电压相位，使Δφ尽可能地小。当Δφ=0时，vg=0。压控振

8、荡器的输出电压va就是科斯塔斯环提取出的载波。231