西工大通信原理(期末复习、考研、求职必备)-第11章 同步原理概要.ppt

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1、通信原理电子教案第11章同步原理西北工业大学（2008.3）10/9/2021111.1引言同步：是指收发双方在时间上保持步调一致。同步的分类：载波同步－－同频同相相干载波；位（码元）同步－－节拍一致、相位可调；群同步－－帧同步；点对点网同步（通信网中用）。同步信号来自于接收信号；在通信系统中，通常都是要求同步信息传输的可靠性高于信号传输的可靠性。本章要求：掌握载波、位、群同步的工作原理和获取方法。性能及影响作一般了解。10/9/20212研究的问题：11.1引言11.2载波同步的方法11.3载波同步系统的性能11.4载波相位误差对解调性能

2、的影响11.5位同步的方法11.6位同步系统的性能及其相位误差的性能的影响11.7群同步11.8扩频系统同步11.9网同步10/9/2021311.2载波同步的方法获取方法●插入导频法（外同步法）：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作载频的正弦波，接收端由导频提取载波；●直接法（自同步法）：不专门发送导频，在接收端直接从发送信号中提取载波。10/9/202141.插入导频法适用：DSB、SSB、2DSP、2DPSK－－信号频谱中皆不含载波成分.原理：注：插入导频为“正交载波”－－与加在调制器的那个载波移相90°。模型：

3、10/9/20215数学分析：发端：收端：LPF输出：10/9/20216在VSB信号中插入导频（不讨论）：注：●二进制数字调相信号就是抑制载波的双边带信号。故上述插入导频法完全适用于2DPSK；●SSB导频插入原理与上讨论一样；●在VSB中插入不讨论，自学。10/9/202172.直接法（自同步法）思路：DSB信号虽不含载波分量，但对该信号进行某种非线性变换（如：平方）后－－派生新的频率分量，就可从中提取同步信息。10/9/20218（1）平方变换法和平方环法发端：设调制信号中无直流分量，则DSB信号为：收端：平方变换法模型：经平方律部件

4、后:注：虽m(t)中无直流分量，但m2(t)却有直流分量，故e(t)中第二项包含有2ωc频率分量，经窄带滤波器可获成分：二分频，得:10/9/20219好处：窄带、跟踪、记忆、维持。讨论：平方环适于DSB，2PSK、2DPSK[m2(t)＝k]；对于4PSK－－图11－9。问题：二分频电路提取出的载波存在π相位模糊问题。解决？问题：窄带滤波器不易实现。改进：用PLL（锁相环）代替。载波跟踪环10/9/202110（2）同相-正交环法（科斯塔斯环）经低通后：目标：只需证得v7∝θ(载波相位差)。同相载波正交载波双PLL环模型：10/9/202

5、111经低通后的输出分别为：乘法器的输出为：上式可以近似地表示为：好处：载波提取、相干解调一次完成！v5;工作频率为fc，不是2fc，当载波频率很高时易于实现；无π相位模糊问题。10/9/20211211.3载波同步系统的性能指标载波同步系统的主要性能包括：效率、精度、同步建立时间和同步保持时间。1、精度精度是指提取的同步载波与载波标准比较，它们之间的相位误差大小。（1）稳态相位误差当利用窄带滤波器提取载波时，假设所用的窄带滤波器为一简单单调谐回路，其Q值一定。那么，当回路的中心频率ω0与载波频率ωc不相等时，就会使输出的载波同步信号引起一

6、稳态相差Δφ。若ω0与ωc之差为Δω，且Δω较小时，可得可见：Q值越高，所引起的稳态相差越大。10/9/202113（2）随机相位误差从物理概念上讲，正弦波加上随机噪声以后，相位变化是随机的，它与噪声的性质和信噪功率比有关。经过分析当噪声为窄带高斯噪声时，随机相位差与信噪功率比之间的关系式为其中：f0回路的中心频率，A接收信号幅度。可见：滤波器的Q值越高，随机相位误差越小。10/9/2021142、同步建立时间和保持时间建立时间保持时间可见：要使建立时间变短，Q值需要减小；要延长保持时间，Q值要求增大，因此这两个参数对Q值的要求是矛盾的。1

7、0/9/2021153、两种载波同步方法的比较直接法的优缺点主要表现在以下几方面：（1）不占用导频功率，因此信噪功率比可以大一些；（2）防止导频和信号间的互相干扰，也可以防止信道不理想引起导频相位的误差;（3）但有的调制系统不能用直接法（如SSB系统）。插入导频法的优缺点主要表现在；（1）有单独的导频信号，一方面可以提取同步载波，另一方面可以利用它作为自动增益控制；（2）有些不能用直接法提取同步载波的调制系统只能用插入导频法；（2）与直接法比较，在总功率相同条件下实际信噪功率比要小一些。10/9/20211611.4载波相位差对载波性能的影

8、响设则10/9/202117讨论：希望：解调出m(t)，最好：cosθ=1，即θ=0。若θ=0，x(t)=m(t)/2----正是可希望的θ≠0，x(t)将衰减cosθ倍对模拟信