第7单元 同步系统.pptVIP

现 代 通 信 原 理第7章 同步系统 西 北 工 业 大 学 （2005.6） 7.1 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。 7.2 载波同步技术 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。 7.2.1 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。 1. 平方变换法和平方环法 发端：设调制信号中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为： 7.3 位同步技术要求：与发端节拍一致、相位可调。获取方法：插入导频法（外同步法）、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。7.3.1 插入导频法原理：同于载波同步时导频插入法。 7.4 群同步技术 前提：已实现位同步。 任务：识别出数字信息群的起止时刻，或者说给出每个群的 “开头”和“末尾”时刻。 实现方法： 自同步：利用数据码组本身之间不同的特性来实现。 外同步：在数字信息流中插入一些特殊码字作为每个群的头尾标记，接收端据其位置实现群同步。 ●连贯式插入法 ●间隔式插入法 重点：外同步。 * 第7章 同步系统 现代通信原理 研究的问题： 7.1 引言 7.2 载波同步技术 7.3 位同步技术 7.4 群同步技术 收端： 平方变换法模型： 经平方律部件后: 经窄带滤波器（2ωc），含: 二分频，得: 好处：窄带、跟踪、记忆、维持。 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。 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： 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： 注：载波提取、相干解调一次完成！v5; 无π相位模糊问题。 另：数字通信中经常使用多相移相信号，这类信号同样可以利用多次方变换法从已调信号中提取载波信息。见图7-4。 7.2.2 插入导频法 1、抑制载波的双边带信号中插入导频 导频：为“正交载波”－－与加在调制器的那个载波移相90°。 模型： 数学分析： 发端： 收端： LPF输出：。。 2、残留边带信号中插入导频 3、时域插入导频法 原理：利用PLL的跟踪、记忆、维持功能。 7.2.3 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。 （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。 2、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。 3、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）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。 单/双极性NRZ