通信原理 第九章 同步系统.pptVIP

1 1 图9-15从中频PSK信号中提取位同步信息的方框图和波形 (a)方框图；(b)波形图 　　(2)采用包络检波滤波法从报头中提取位同步信息。在时分多址数字卫星通信系统中，各地球站的信息都是按子帧传送的。每一子帧都有一报头，用于载波和位定时恢复时间。通常地球站发射报头时功率大，发射信息部分时功率小，分帧结构及对应的调幅波形如图9-16(a)所示。由于报头的宽度是一个码元宽度的整数倍，故可以用包络检波滤波法来提取位同步信号。为确保位同步恢复能在报头内实现，并一直保持到分帧结束，可在滤波之前加一个冲击激励振荡器。这种方案的方框图如图9-16(b)所示。 图9-16从报头中提取位同步信息 (a)分帧结构及对应的调幅波形；(b)方框图 　　2)延迟相干滤波法 　　当中频滤波器的带宽远大于信号频谱宽度或由于在中频放大器中采用了对称限幅器而将包络削平时，无法采用包络检波滤波法来提取位同步信息。 　　在这种频带不受限的情况下，采用延迟相干滤波法从中频PSK信号中提取位同步信息是一种可行的方案，其方框图和波形图如图9-17所示。这里延迟时间为τ,τTs。从波形图中可以看出，经移相的中频二相PSK信号e1(t)和经过延迟τ时间的信号e2(t)在相位检波器中相乘后，得到一组脉冲宽度为τ的归零序列v(t)，它包含有位同步频率分量，可以用窄带滤波器滤取。 图9-17延迟相干滤波法 (a)方框图；(b)波形图 　　很显然，v(t)归零脉冲序列所含位同步分量的大小与归零脉冲的幅度和宽度有关，而脉冲的宽度决定延迟时间τ，脉冲的幅度在一定的延迟时间τ的情况下和移相器的移相值φ有关。当τ→Ts时，v(t)将变为非归零码，它将不再含有位同步分量；当τ→0时，v(t)的每个宽度趋于零，它含的位同步分量也将趋于无穷小。可见在0～Ts之间，延迟时间τ有最佳值，它能使v(t)中的位同步分量达到最大值。实际上，当τ值等于码元长度Ts的一半(即Ts/2)时，所含的位同步分量达到最大值。所以采用延迟相干滤波法从频带不受限的中频PSK信号中提取位同步信息时，应该选取延迟时间等于码长Ts的1/2。 由正向频谱可以看出，由于插入的这个导频与传输的上下边带是不重叠的，接收端容易通过窄带滤波器提取导频作为相干载波。关于在DSB中插入导频的方框图如图 9-9 所示。图中除正常产生双边带信号外，振荡器的载波经移相π/2 网络产生一个正交的导频信号，二者叠加成输出信号。显然 由于x′(t)中无直流成分，因此Ax′(t)sinωct中无fc成分， 而acosωct是插入的正交载波(导频)。 　　3.锁相法提取位同步信号 前面介绍的滤波法中的窄带滤波器可以用简单谐振电路等滤波电路，也可以用锁相环路。用锁相环路替代一般窄带滤波器以提取位同步信号的方法就是锁相法。锁相法的基本原理是在接收端利用一个相位比较器，比较接收码元与本地码元定时(位定时)脉冲的相位，若两者相位不一致，即超前或滞后，就会产生一个误差信号，通过控制电路去调整定时脉冲的相位，直至获得精确的同步为止。在数字通信中，常用数字锁相法，其原理方框图如图9-18所示。 图9-18数字锁相法的原理方框图 9.3.4位同步系统的性能指标 　　1.相位误差 　　位同步信号的平均相位和最佳取样点的相位之间的偏差称为静态相差。静态相差越小，误码率越低。 　　对于用数字锁相法提取位同步信号而言，相位误差主要是由于位同步脉冲的相位在跳变地调整时所引起的。因此调整一次，相位改变2π/n(n是分频器的分频次数)，故最大的相位误差为2π/n，用角度表示为360°n。若用时间差Te来表示相位误差，因每码元的周期为T，故得 （9-16） 可见，n越大，最大的相位误差越小。 　　2.同步建立时间 　　同步建立时间即为失去同步后重建同步所需的最长时间。通常要求同步建立的时间要短。为了求这个最长时间，令位同步脉冲的相位与输入信号码元的相位相差T/2秒，而锁相环每调整一步仅为T/n秒，故所需最大的调整次数为 　 （9-17） 　　由于接收码元是随机的，对二进制码而言，相邻两个码元（01、10、11、00）中，有或无过零点的情况各占一半。我们在前面所讨论的两种数字锁相法中都是从数据过零点中提取作比相用的基准脉冲的，因此平均来说，每两个脉冲周期（2T）可能有一次调整，所以同步建立时间为 ts=2TN=nT(s) （9-18） 　3. 同步保持时间 　　当同步建立后，一旦输入信号中断，或者遇到长连0码、长连1码时，由于接收码元过零脉冲没有，锁相系统因为没有输入相位基准而不起作用，此时由于收、发双方的固有位定时重复频率f和f1 （由晶体振荡器决定）有误差，即T=1/f和T1=1/ f1有误差。 （9-19） 其中 （9