通信原理第七章 同步.pptVIP

第七章 同步 7.1 概述 1. 同步需要解决的问题 载波同步：本地载波与接收信号载波同步 位同步 ：接收端与接收信号码元的起止时刻同步 群同步 ：将接收码元按有意义的分组同步 网同步 ：使网内各站点之间保持同步 2. 解决同步问题的代价 在信号中增加使接收端同步所需的信息 7.2 载波同步方法 7.2.1 插入导频法 对于传输信号频谱中没有离散载频分量的信号，在发送端插入一个导频信号，接收端提取导频信号作为同步载波。 例：2PSK信号 发送端插入正交导频 m(t)频谱中的最高频率为fm 在接收端： 用窄带滤波器滤出导频分量，并将其移相?/2，变成sin?0t，然后用它和接收信号相乘。 设接收信号仍用s0(t)表示，则 滤除2?0频率分量，就可以恢复出原调制信号m(t)。 若不用正交导频，接收端输出将增加直流分量。 原理方框图 7.2.2 直接提取法 1. 平方法 原理 对于没有载波分量的信号，例如2PSK信号， 设接收信号为s(t)： 式中，m(t)为调制信号，它无直流分量。 将此接收信号平方后，得到 用窄带滤波器取出上式中2f0分量，经过二分频，就得出载频f0的分量。原理方框图如下： 存在问题：二分频电路的初始状态是随机的，使分频输出的初始相位有两种可能状态：0和?, 即相位是模糊的 用锁相环(PLL)代替窄带滤波器的方案 原理方框图 优点：输出信号具有更好的稳定性，并且不必有连续的输入信号。 2. 科斯塔斯(Costas)环法 －同相正交环法 原理 设：接收信号仍为抑制载波的双边带信号s(t) ，本地载波电压为 式中， ? 为信号和本地载波的相位差。 输入信号s(t)和本地载波相乘后得到 经过低通滤波后，它们分别为： 和 上面这两个电压再相乘后得到 ?是本地载波与接收信号载波相位之差。 vg经过环路滤波器后加到压控振荡器上，控制其振荡频率。 当? = 0时，vg = 0，这时振荡器的控制电压也等于0。 结论： 此压控振荡器的输出电压va就是从接收信号中提取的载波，可以用来进行相干接收。 e点电压ve就是解调输出电压，因为它近似等于m(t)/2。 优缺点： 不需要用平方电路，平方电路在频率很高时较难实现。 若要求得到最佳性能，则需要两路低通滤波器的性能完全一致，这对于模拟电路来说较难做到，但是若用数字电路则不难做到。 仍存在相位模糊问题。 7.2.3 载波同步性能 载波同步误差对2PSK信号误码率的影响 相位误差?包括两部分： ? ＝ ?? ＋ ?? 式中，?? － 由电路参量引起的恒定误差 ?? －由噪声引起的随机误差 解调输出 式中cos? 引起信号电压下降， 则，信号噪声功率比r下降为cos2?倍。 误码率 式中，r为信号噪声功率比。 7.3 位同步 － 码元同步 7.3.1 外同步法 －辅助信息同步法 原理：发送端信号中插入频率为码元速率（1/T）或码元速率的倍数的位同步信号。 接收端利用一个窄带滤波器，将其分离出来，并形成码元定时脉冲。 插入位同步信号的方法： 时域：连续插入、不连续插入（“位同步头”） 频域：信号频带外插入、信号频带内“空隙”处插入。 优缺点：设备较简单；但占用一定的带宽和发送功率。 7.3.2 自同步法 1. 开环码元同步法（非线性滤波同步法） 通过非线性变换和滤波直接从输入码流中提取同步脉冲。 波形变换法 延迟相乘法 微分整流法 时间误差比 若窄带滤波器的带宽等于1/KT ，当 则 式中， ? － 同步误差时间； T － 码元持续时间； Eb － 码元能量； n0 － 单边噪声功率谱密度 只要接收信噪比大，就能保证足够准确的码元同步。 开环法主要缺点：存在非零平均同步跟踪误差。 2. 闭环码元同步法 “超前/滞后门”同步器 7.3.3 位同步误差对于误码率的影响 若位同步时间误差为?，则积分时间将损失2?，积分得到的码元能量将减小为Eb(1- 2? /T)；在相邻码元没有突变边沿时，则积分时间没有损失。 对于等概率随机码元信号，有突变的边沿和无突变的边沿各占1/2。 例：2PSK信