通信原理简明教程作者黄葆华第8章　同步原理课件.pptVIP

通信原理简明教程－第8章 黄葆华　沈忠良　张伟明 机械工业出版社 第8章 同步原理 在通信系统中，为确保信息的正确接收，收、发之间需要同步。 同步性能的好坏直接影响通信系统的性能 按同步的功能来分，通信系统涉及载波同步、位同步、群同步和网同步四种。 第8章 同步原理 1．载波同步 在采用相干解调的模拟或数字解调器中，需要一个与接收信号中的载波同频同相的本地载波，这个本地载波称为同步载波或相干载波。 2．位同步（码元同步） 在数字通信系统中，接收端通过取样判决才能恢复发送的码元。控制取样判决时刻的定时脉冲称为位同步信号。 3. 群同步（字同步、组同步、句同步、帧同步 ） 当信息以一定的格式传输时，对接收码元序列进行正确分组信号称为群同步信号。 8.1　载波同步 载波同步是相干解调的基础，不论是模拟通信还是数字通信，只要采用相干解调都需要载波同步。 载波同步的实现可采用直接法和插入导频法。 直接法属于自同步法。 而插入导频法则是一种外同步法。 8.1.1 直接法 直接法就是从接收信号中直接提取同步载波的方法。 直接法的基本思想：对接收信号进行非线性变换，使其含有载波信号，再通过滤波等方法获得载波信号。 1．平方变换法 方法：对接收信号平方，滤出载频的2倍频，再二分频。 存在问题：相位模糊。 8.1.1 直接法 在实际应用中，为了改善窄带滤波性能，通常采用锁相环代替窄带滤波器，此法即为平方环法。 问题：相位模糊。 8.1.1 直接法 2．科斯塔斯环法（Costas） 科斯塔斯环法也称为同相正交环法。 特点：提取载波的同时，可直接输出解调信号。 问题：相位模糊。 8.1.2 插入导频法 对于既不含有载波分量又不能用直接法提取同步载波的信号，如SSB信号和VSB信号，只能用插入导频法。 插入导频法原理是，在发送端，将一个称为导频的正（余）弦波插入到有用信号中一并发送；在接收端，利用窄带滤波器滤出导频，对导频作适当变换即可获取同步载波。 对插入导频的要求： （1）导频应在已调信号频谱为０的位置插入。 （2）导频的频率应与载波频率有关，常等于载波频率。 （3）插入的导频应与载波正交。 8.1.2 插入导频法 插入导频法优缺点： （1）接收端提取同步载波的电路简单。 （2）并且没有相位模糊问题。 （3）缺点是发送导频信号必然要占用部分发射功率，因此降低了传输的信噪比，使系统的抗干扰能力减弱。 8.1.3 载波同步系统的性能指标 效率：效率是指为获取同步所消耗的发送功率的多少，直接法效率比插入导频法高。 同步建立时间：从开机或失步到同步所需的时间，此时间越短越好。　 同步保护时间：同步建立后，如果用于提取同步的有关信号突然消失，系统还能保持住同步的时间，此时间越长越好。 精度：指提取的载波与需要的标准载波之间的相位误差，此误差会通信系统的输出信噪比下降，对于数字通信系统会使误码率上升。 8.2　位同步 位同步是数字通信中正确接收码元序列的基础，凡是数字通信系统均需要位同步。 实现位同步的方法与载波同步类似，也有插入导频法和直接法两种。 直接法是位同步的主要实现方法 。 8.2.1　直接法 一种广泛应用的直接法是数字锁相环法 。 基本原理：通过晶振、分频器产生重复周期与发送码元宽度（或频率与发送信号码元速率）相等位同步脉冲，相位比较器对位同频脉冲和接收基带信号的相位进行比较，若位同步脉冲超前于最佳判决时刻，则控制器扣除一个脉冲，使位同步脉冲往后调整一步；反之，若位同步脉冲滞后于接收基带信号的最佳判时刻，则控制电路附加一个脉冲，使位同步信号往前调整一步，直至位同步脉冲与接收基带信号同频同相。 8.2.2 位同步系统主要性能指标 1．位定时误差 表达式 位定时误差导致取样时刻偏离最佳点，使取样值的幅度减小，系统的误码率上升，以2PSK为例： 8.2.2 位同步系统主要性能指标 2．位同步建立时间 3 ．位同步保持时间 　　从失去调整至失步所经历的时间，此时间越长越好。 4．同步带宽 同步带宽是指同步系统能够调整到同步状态所允许的收、发两端晶振的最大频差。 8.2.2 位同步系统主要性能指标 8.3　群同步 群同步的任务是确定每个码组的“开头”和“结尾”时刻，实现对接收码元序列的正确分组。 群同步的实现方法只能采用外同步法，其方法是在信息码组间插入一些特殊码组作为每个信息码组的头尾标志，接收端根据这些特殊码组的位置实现对码元序列的正确分组。 常用的群同步方法有起止式同步法、连贯式插入法和间歇式插入法。 8.3.1 起止式同步 以电传机为例，在电传机中一个字符用5个二进制码元表示。为了标志每个字符的开头和结尾，在每个字符的