通信课件9同步原理.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《通信课件9同步原理.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 通信 课件 同步 原理
- 资源描述:
-
1、第第 9 9 章章 同步原理同步原理v2.插入导频法插入导频法 v抑制载波信号本身不含有独立的载频分量,发送端除发送信号,还发送一抑制载波信号本身不含有独立的载频分量,发送端除发送信号,还发送一个导频信号用于接收端恢复载波,这种载波同步方法称为个导频信号用于接收端恢复载波,这种载波同步方法称为插入导频法插入导频法。v分为:分为:频域插入法和时域插入法。频域插入法和时域插入法。v(1)频域插入法)频域插入法v在发送信号频谱为零的位置插入导频。通常采用插入正交导频的方法,这在发送信号频谱为零的位置插入导频。通常采用插入正交导频的方法,这样可以减小对解调信号的影响。样可以减小对解调信号的影响。导频0
2、fc+fm fc-fm ffc BPFLPF窄带BPF/2u(t)acos0tasin0t 0(t)Wmud(t)第第 9 9 章章 同步原理同步原理v发送信号发送信号 v乘法器的输出乘法器的输出 vLPF的输出的输出v无失真地恢复出了原调制信号。无失真地恢复出了原调制信号。tattu0cos)()(tatatattf0000cossincoscos)(tattfatfa0202sin22cos)(2)(2)(2)(tfatudtattft00sincos)()(第第 9 9 章章 同步原理同步原理v(2)时域插入法)时域插入法 v时域插入的导频只是在每帧的一小段时间存在,在其余时间没有载波标
3、时域插入的导频只是在每帧的一小段时间存在,在其余时间没有载波标准。由于发送载波标准是不连续的,用窄带滤波器提取的这个不连续的准。由于发送载波标准是不连续的,用窄带滤波器提取的这个不连续的载波是不能直接使用的。载波是不能直接使用的。第第 9 9 章章 同步原理同步原理v用窄带滤波器提取载波标准并同本地振荡器输出信号比较,通过锁相环用窄带滤波器提取载波标准并同本地振荡器输出信号比较,通过锁相环路路(PLL)的作用形成相干的本地载波。锁相环的作用是保持本地振荡信的作用形成相干的本地载波。锁相环的作用是保持本地振荡信号和载波标准同相号和载波标准同相。第第 9 9 章章 同步原理同步原理v3.非线性变换
4、法非线性变换法 v当接收的信号本身不含有载波分量时,可用非线性变换的方法从接收信当接收的信号本身不含有载波分量时,可用非线性变换的方法从接收信号中提取载波。号中提取载波。v(1)平方变换法)平方变换法v对于对于DSB信号信号v接收信号接收信号 v平方变换平方变换ttftDSB0cos)()(ttftfttfte0220222cos)(21)(21cos)()(ttftu022cos)(21)(第第 9 9 章章 同步原理同步原理v中心频率为中心频率为20 0的带通滤波器滤波输出的带通滤波器滤波输出v即使即使f(t)本身不含直流成分,但本身不含直流成分,但f 2(t)也会含有直流分量。因此,上式
5、一定也会含有直流分量。因此,上式一定含有载频成分。当含有载频成分。当BPF的带宽很窄时,则其输出可认为只有的带宽很窄时,则其输出可认为只有20的载波的载波分量。再经二分频器分频就可得到所需要的本地载波分量。再经二分频器分频就可得到所需要的本地载波 v(2)平方环法)平方环法 v是对平方变换法的一种改进,将是对平方变换法的一种改进,将BPF用用PLL替代。由于锁相环具有良好替代。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆功能,平方环法比平方变换法具有更好的性能,的跟踪、窄带滤波和记忆功能,平方环法比平方变换法具有更好的性能,应用广泛应用广泛。ttftu022cos)(21)(ttu00cos)(第
6、第 9 9 章章 同步原理同步原理v(3)同相正交环法)同相正交环法 v平方环平方环VCO工作在工作在20频率上,当频率上,当0很高时,实现很高时,实现20的振荡有一定的困的振荡有一定的困难。同相正交环法难。同相正交环法VCO工作在工作在0频率上,实现频率上,实现0的振荡相对容易。鉴相的振荡相对容易。鉴相器鉴别输入信号中被抑制了的载频分量与本地压控振荡器器鉴别输入信号中被抑制了的载频分量与本地压控振荡器VCO之间的相之间的相位误差。上面的解调器称为同相相干解调器,下面的解调器称为正交相位误差。上面的解调器称为同相相干解调器,下面的解调器称为正交相干解调器。同步时,同相支路的输出即为所需的解调信
7、号,正交支路的干解调器。同步时,同相支路的输出即为所需的解调信号,正交支路的输出为输出为0,因此,该方法称为同相正交环法,也叫科斯塔斯,因此,该方法称为同相正交环法,也叫科斯塔斯(Costas)环法。环法。第第 9 9 章章 同步原理同步原理v设接收信号设接收信号f(t)cos(0 0t+0 0),VCO输出为输出为cos(0 0t+),v经过带宽为经过带宽为Wm的的LPF)cos()cos()(0003tttfU)2cos()cos(21000ttf)sin()cos()(0004tttfU)2sin()sin()(21000ttf)cos()(2105tfU)sin()(2106tfU第第
8、 9 9 章章 同步原理同步原理v乘法器的输出乘法器的输出 v若若0 0-很小,则很小,则sin2(0 0-)2(0 0-)。乘法器的输出。乘法器的输出vLPF的作用就相当于对的作用就相当于对f(t)求时间平均。求时间平均。vU1就是所需要的本地载波,就是所需要的本地载波,U5作为解调信号而输出。作为解调信号而输出。)sin()cos()(410027tfU)(2sin)(8102tf)(41027tfU第第 9 9 章章 同步原理同步原理v92 位同步位同步 v又称码元同步或比特同步。为了正确判决,就必须在接收端产生一个与又称码元同步或比特同步。为了正确判决,就必须在接收端产生一个与接收码元
9、序列频率和相位一致的定时脉冲序列,在接收端产生定时脉冲接收码元序列频率和相位一致的定时脉冲序列,在接收端产生定时脉冲序列的过程称为序列的过程称为位同步位同步。v考虑从接收的基带数据信号中提取定时信号的方法。这种方法具有普遍考虑从接收的基带数据信号中提取定时信号的方法。这种方法具有普遍意义,因为,频带信号通过解调仍能得到基带信号。意义,因为,频带信号通过解调仍能得到基带信号。v分为:分为:插入导频法和直接法插入导频法和直接法。v1.插入导频法插入导频法v也称为外同步法。这种方法与载波同步时的插入导频法类似,在基带信也称为外同步法。这种方法与载波同步时的插入导频法类似,在基带信号频谱的零点处插入导
10、频,以便于提取。号频谱的零点处插入导频,以便于提取。第第 9 9 章章 同步原理同步原理v码元周期为码元周期为TS的二进制不归零序列,频谱第一个零点位于的二进制不归零序列,频谱第一个零点位于f=1/TS处,可处,可在此插入位同步导频信号。对基带信号编码,使其频谱第一个零点出现在此插入位同步导频信号。对基带信号编码,使其频谱第一个零点出现在在f=1/(2TS)处,也可在此处插入导频。)处,也可在此处插入导频。v收端,对收端,对(a),经中心频率,经中心频率f=1/TS的窄带通滤波器,就可以从解调后的的窄带通滤波器,就可以从解调后的基带信号中提取出位同步信号,这时位同步脉冲周期与插入导频的周期基带
11、信号中提取出位同步信号,这时位同步脉冲周期与插入导频的周期是一致的。是一致的。0插入导频fF(f)0插入导频fF(f)1/Ts1/2Ts(a)(b)第第 9 9 章章 同步原理同步原理v对图对图(b),窄带,窄带BPFBPF的中心频率应为的中心频率应为1/(2TS),此时位同步脉冲的周期),此时位同步脉冲的周期为插入导频周期的为插入导频周期的1/2,将导频二倍频就可得到所需要的位同步信号。,将导频二倍频就可得到所需要的位同步信号。v解调出的基带信号,一路送到窄带解调出的基带信号,一路送到窄带BPFBPF提取导频信号,经移相、整形后提取导频信号,经移相、整形后形成位同步脉冲;另一路与导频信号相减
12、。设置移相器的目的是为了消形成位同步脉冲;另一路与导频信号相减。设置移相器的目的是为了消除导频信号经窄带滤波器引起的相移,整形的目的是为了得到准确的位除导频信号经窄带滤波器引起的相移,整形的目的是为了得到准确的位同步信号,以便精确同步。同步信号,以便精确同步。v上述方法是一种频域插入导频法,时域插入导频法,与载波同步中时域上述方法是一种频域插入导频法,时域插入导频法,与载波同步中时域插入导频的方法类似。插入导频的方法类似。第第 9 9 章章 同步原理同步原理v2.直接法直接法 v也叫自同步法。也叫自同步法。发端不专门发送位发端不专门发送位v同步信号,接收端从接收的数据码同步信号,接收端从接收的
13、数据码v流中提取位同步信号。流中提取位同步信号。v(1)微分整流滤波法)微分整流滤波法 v通过其微分、整流等非线性变换,通过其微分、整流等非线性变换,v变成归零脉冲序列,用窄带通滤变成归零脉冲序列,用窄带通滤v波器将位同步频率分量提取出来。波器将位同步频率分量提取出来。微分整流非归零脉冲归零码窄带滤波移相脉冲形成位定时脉冲(a)cp101110000t(b)t0(c)0t(d)(e)t(f)t00TScp第第 9 9 章章 同步原理同步原理v(2 2)包络检波法)包络检波法v当接收信号的包络中含有位同步信息时,利用包络检波器直接从接收信当接收信号的包络中含有位同步信息时,利用包络检波器直接从接
14、收信号的包络中提取位同步信号。号的包络中提取位同步信号。v例如例如2PSK信号,是包络恒定的等幅信号,但在码元数值变化时刻载波有信号,是包络恒定的等幅信号,但在码元数值变化时刻载波有一个一个1800的相位反转。传输过程中,由于信道带宽的限制,会使信号在的相位反转。传输过程中,由于信道带宽的限制,会使信号在相位反转处产生包络平滑相位反转处产生包络平滑“陷落陷落”。因此,包络中包含有位同步信息。因此,包络中包含有位同步信息。第第 9 9 章章 同步原理同步原理v(3)数字锁相法数字锁相法 v锁相法:锁相法:用锁相环做窄带通滤波器提取位同步信号的方法。在接收端利用锁相环做窄带通滤波器提取位同步信号的
15、方法。在接收端利用鉴相器比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位,若二者相位不用鉴相器比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位,若二者相位不一致一致(超前或滞后超前或滞后),鉴相器就产生误差信号调整位同步信号的相位,直,鉴相器就产生误差信号调整位同步信号的相位,直至得到准确同步为止。采用数字锁相环提取位同步信号,称为数字锁相至得到准确同步为止。采用数字锁相环提取位同步信号,称为数字锁相法。法。第第 9 9 章章 同步原理同步原理v1)1)时钟源时钟源 v振荡器的振荡频率为振荡器的振荡频率为 ,为输入数字信号码元速率,与输入信号为输入数字信号码元速率,与输入信号码元周期码元周期 的关系是的关系是
16、 。振荡器输出脉冲序列周期为。振荡器输出脉冲序列周期为 。v2)控制器)控制器v根据滤波器输出的控制脉冲,对时钟源输出脉冲序列进行加根据滤波器输出的控制脉冲,对时钟源输出脉冲序列进行加(或减或减)脉脉冲控制。冲控制。v3)分频器分频器v进行进行n分频,和控制器一起调整加到鉴相器的位同步信号的相位。分频,和控制器一起调整加到鉴相器的位同步信号的相位。v若准确同步,滤波器无加或减脉冲输出,加到鉴相器的位同步信号相若准确同步,滤波器无加或减脉冲输出,加到鉴相器的位同步信号相位保持不变;若位同步信号相位滞后,滤波器输出加脉冲,控制器使位保持不变;若位同步信号相位滞后,滤波器输出加脉冲,控制器使时钟源输
17、出序列增加一个脉冲,时钟源输出序列增加一个脉冲,n分频后位同步信号相位前移;若位同分频后位同步信号相位前移;若位同步信号超前,滤波器输出减脉冲,控制器使时钟源输出序列减少一步信号超前,滤波器输出减脉冲,控制器使时钟源输出序列减少一SnfSfSTSSTf/1nTS/第第 9 9 章章 同步原理同步原理v个脉冲,个脉冲,n分频后位同步信号相位后移。相位前后移动的调整量取决于分频后位同步信号相位后移。相位前后移动的调整量取决于时钟源输出序列的周期。每次的时间阶跃量为时钟源输出序列的周期。每次的时间阶跃量为 ,相位的最小调整,相位的最小调整量为量为 vn越大,调整精度越高。越大,调整精度越高。nTS/
18、nTnTSS2/2第第 9 9 章章 同步原理同步原理v4)鉴相器鉴相器 v对输入信号与位同步信号进行相位比较,相位误差电压形成超前或滞对输入信号与位同步信号进行相位比较,相位误差电压形成超前或滞后脉冲,调整时钟源输出脉冲序列。后脉冲,调整时钟源输出脉冲序列。v5)数字滤波器数字滤波器 v滤除噪声对环路工作的影响,提高相位调整的准确性。滤除噪声对环路工作的影响,提高相位调整的准确性。v锁相环能够跟踪接收信号的相位变化,这是提高同步准确性的主要因锁相环能够跟踪接收信号的相位变化,这是提高同步准确性的主要因素。当接收信号产生暂时中断时,由于环路滤波器的时间常数很大,素。当接收信号产生暂时中断时,由
展开阅读全文