文元美现代通信原理课件第6章 同步系统.ppt

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1、第6章同步系统6.1概述6.2载波同步技术6.3位同步技术6.4群同步(帧同步)技术9/18/2021通信原理6.1概述6.1.1不同功用的同步载波同步2.位同步(码元同步)3.群同步(帧同步)4.网同步9/18/2021通信原理6.1.2不同传输方式的同步外同步法2.自同步法9/18/2021通信原理6.2载波同步技术载波同步的方法通常有直接法(自同步法)和插入导频法(外同步法)两种。直接法又可分为非线性变换—滤波法和特殊锁相环法。用直接法提取载波分量的另一途径是采用特殊的锁相环，这种特殊锁相环具有从已调信号中消除调制和滤除噪声的

2、功能，所以能鉴别接收已调信号中被抑制了的载波分量与本地VCO输出信号之间的相位误差，从而恢复出相应的相干载波。通常采用的特殊环路有：同相—正交环、逆调制环、判决反馈环和基带数字处理载波跟踪环等。9/18/2021通信原理插入导频法也可以分为两种：一种是在频域插入，即在发送信息的频谱中或频带外插入相关的导频；另一种是在时域插入，即在一定的时段上传送载波信息。对载波同步的要求是：发送载波同步信息所占的功率尽量小，频带尽量窄。载波同步的具体实现方案与采用的数字调制方式有着一定的关系。也就是说，具体采用哪一种载波同步方式，应视具体的调制方式

3、而定。9/18/2021通信原理6.2.1非线性变换—滤波法1.平方变换法图6-1平方变换法提取同步载波9/18/2021通信原理对于2PSK信号，x(t)是双极性矩形脉冲，设x(t)=±1，则x2(t)=1，这样已调信号x(t)cosωct经过非线性变换—平方律部件后得9/18/2021通信原理2.平方环法图6-2平方环法提取载波9/18/2021通信原理*3.M次方环法设输入的QPSK信号为图6-3四次方环原理方框图9/18/2021通信原理输入信号经过四次方运算后，调制信息被消除，产生了四倍的载波分量设环路已经锁定，压控振荡器的

4、正弦电压经过四次方后送给鉴相器的信号为则鉴相器输出为9/18/2021通信原理图6-4四次方环鉴相特性9/18/2021通信原理同样原理，对MPSK信号就可以采用M次方环，其原理方框图与图6-3相似。M次方环的鉴相特性为可以看出，M次方环的非线性处理方式是在中频上进行的。通过M次倍频后，键控信号的调制信息被消除，产生了M倍载频分量；然后用普通锁相环对M倍载频分量进行跟踪，由此得到了参考载波。M次方环的鉴相特性为正弦型，它具有M重相位模糊。9/18/2021通信原理6.2.2特殊锁相环法1.同相—正交环法(科斯塔斯环)图6-5同相

5、—正交环法(科斯塔斯环)9/18/2021通信原理假定环路已锁定，若不考虑噪声，则环路的输入信号为同相与正交两鉴相器的本地参考信号分别为9/18/2021通信原理那么输入信号与v1,v2相乘后得经过低通滤波器后分别得v5,v6经过乘法器后得9/18/2021通信原理图6-6逆调制环*2.逆调制环9/18/2021通信原理设环路已锁定，输入2PSK信号和VCO信号如图6-6(a)所示，则相位解调器输出电压为根据进入锁定时的相位差(θ2-θ1)所处的象限来对D(t)进行判决。若(θ2-θ1)是处于第一、四象限，判决输出；若处于第二、三象限

6、，判决输出。上式中Kp为电路决定的增益常数。基带数字信号波形对输入二相PSK进行再次调制后消除调制包络，得到±U1cos(ωct+θ1),再送到环路鉴相器。经鉴相并取直流输出为9/18/2021通信原理*3.判决反馈环图6-7判决反馈环9/18/2021通信原理9/18/2021通信原理6.2.3插入导频法(外同步法)图6-8几种信号的正频域频谱图9/18/2021通信原理图6-9DSB发射机中导频的插入9/18/2021通信原理图6-10相干解调器9/18/2021通信原理假设接收到的信号就是u0(t),u0(t)中的导频经过fc窄

7、带滤波器滤出来，再经过90°相移电路后得asinωct,u0(t)与asinωct加到乘法器输出经过低通滤波器以后，得Aax′(t)/2。9/18/2021通信原理2.在残留边带信号中插入导频(1)残留边带频谱的特点。图6-11残留边带频谱9/18/2021通信原理(2)插入导频f1,f2的选择。可以在残留边带频谱的两侧插入f1和f2;f1和f2不能与(fc-fm)和(fc+fr)靠得太近，太近不易滤出f1和f2，但也不能太远，太远占用过多频带。假设其中fr是残留边带信号形成滤波器滚降部分占用带宽的一半，而fm为基带信号的最

8、高频率。9/18/2021通信原理(3)载波信号的提取。在插入导频的VSB信号中提取载波的方框图如图6-12所示。接收的信号中包含有VSB信号和f1,f2两个导频。假设接收信号中两个导频是θ1为第一个导频的初相θ2为第二