《通信原理-第9章.ppt
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- 通信 原理
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1、第第1 1章章 通信系统概述通信系统概述第第2 2章章 信号分析信号分析第第3 3章章 信道与噪声信道与噪声第第4 4章章 模拟调制模拟调制第第5 5章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输第第6 6章章 数字基带传输数字基带传输第第7 7章章 数字调制数字调制第第8 8章章 差错控制编码差错控制编码第第9 9章章 同步原理同步原理 9.1 同步的概念和分类同步的概念和分类9.2 载波同步载波同步9.3 位同步位同步9.4 群同步群同步9.5 网同步网同步2023-5-162载波同步载波同步9.29.2.2 插入导频法插入导频法9.2.1 直接法直接法9.2.3 载波同步系统的性能指标载波同
2、步系统的性能指标2023-5-163位同步位同步9.39.3.2 直接法直接法9.3.1 插入导频法插入导频法9.3.3 位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标2023-5-164群同步群同步9.49.4.2 连贯式插入法连贯式插入法9.4.1 起止同步法起止同步法9.4.4 群同步系统的性能指标群同步系统的性能指标9.4.3 间歇式插入法间歇式插入法9.4.5 群同步的保护群同步的保护2023-5-165同步的概念和分类同步的概念和分类9.1 功用来分:同步可以分为载波同步、位功用来分:同步可以分为载波同步、位同步(码元同步)、群同步(帧同步)和网同步(码元同步)、群同步(帧同步)和网同步
3、(通信网中用)。同步(通信网中用)。按照传输同步信息方式的不同,把同步按照传输同步信息方式的不同,把同步分为外同步法(插入导频法)和自同步法分为外同步法(插入导频法)和自同步法(直接法)两种。(直接法)两种。在通信系统中,通常都是要求同步信息在通信系统中,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。传输的可靠性高于信号传输的可靠性。2023-5-166直接法 ttmtsccos ttmtmttmtecc2cos212cos22229.2.1 直接法又叫自同步法。直接法又叫自同步法。1.平方变换法和平方环法平方变换法和平方环法 设调制信号中无直流分量,则抑制载波设调制信号中无直流分量,
4、则抑制载波的双边带信号为:的双边带信号为:经过一个平方律部件后就得到经过一个平方律部件后就得到2023-5-167直接法直接法平方律部件2fc 窄带滤波器二分频输入已调信号e(t)载波输出平方律部件二分频输入已调信号载波输出鉴相器环路滤波器压控振荡器锁相环锁相环 二分频电路提取出的载波存在二分频电路提取出的载波存在相位模相位模糊问题。糊问题。9.2.12023-5-168直接法直接法2.同相正交环法(科斯塔斯环)同相正交环法(科斯塔斯环)输入已调信号 相移低通压控振荡器环路滤波器2低通载波输出1v2v3v4v5v6v7v ttmccos ttmtttmvttmtttmvcccccc2sinsi
5、n21sincos2coscos21coscos439.2.12023-5-169直接法直接法经低通后的输出分别为经低通后的输出分别为:乘法器的输出为:乘法器的输出为:上式可以近似地表示为:上式可以近似地表示为:数字通信中经常使用多相移相信号,这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。号中提取载波信息。sin21cos2165tmvtmv 2814122657sincossintmtmvvv tmv27419.2.12023-5-1610插入导频法插入导频法 1.抑制载波的双边带信号中插入导频抑制载波的双边
6、带信号中插入导频 插入的导频与加在调制器的那个载波移插入的导频与加在调制器的那个载波移相相90后的所谓后的所谓“正交载波正交载波”。其输出信号可表示为:其输出信号可表示为:相乘调制带通相加 相移2 tmtaccsin输出 tu0带通相乘器 相移2输出 tm tu0fc 窄带滤波器低通 tv tattmatucccccossin09.2.22023-5-1611插入导频法插入导频法 tattmatmatatattmatvccccccccccc22222222sincossincossin收端乘法器输出为:收端乘法器输出为:2.残留边带信号中插入导频残留边带信号中插入导频 1f2f1f2fcfrf
7、mcff fH2211ffffffffrcmc9.2.22023-5-1612插入导频法插入导频法 3.时域插入导频法时域插入导频法位同步帧同步载波同步信息位同步帧同步载波同步信息0t1t2t3t4t1t2t3t4t第一帧第二帧(a)带通解调线性门鉴相器环路滤波器压控振荡器锁相环门控信号接收信号(b)9.2.22023-5-1613载波同步系统的性能指标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、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。精度、同步建立时间和同步保持时间。1.精度精度 精度是指提取的同步载波与载波标准比精度是指提取的同步载波与载波标准比较
8、,它们之间的相位误差大小。较,它们之间的相位误差大小。(1 1)稳态相位误差)稳态相位误差 02QvK9.2.32023-5-1614载波同步系统的性能指标载波同步系统的性能指标 (2)随机相位误差)随机相位误差 从物理概念上讲,正弦波加上随机噪声从物理概念上讲,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。和信噪功率比有关。2.同步建立时间和保持时间同步建立时间和保持时间 建立时间建立时间 保持时间保持时间rn212QAfn2002kQts1120lnkQtc120ln9.2.32023-5-1615载波同步系统的性能指标载波
9、同步系统的性能指标 3.两种载波同步方法的比较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:直接法的优缺点主要表现在以下几方面:(1)不占用导频功率不占用导频功率;(2)防止导频和信号间的互相干扰,也可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以防止信道不理想引起导频相位的误差;插入导频法的优缺点主要表现在;插入导频法的优缺点主要表现在;(1)可以利用它作为自动增益控制;可以利用它作为自动增益控制;(2)多消耗一部分不带信息的功率。多消耗一部分不带信息的功率。9.2.32023-5-1616插入导频法 bT1bT2bT3bT21ffP(f)P(f)(a)(
10、b)bT19.3.1 插入导频法的另一种形式是使数字信插入导频法的另一种形式是使数字信号的包络按位同步信号的某种波形变化。号的包络按位同步信号的某种波形变化。2023-5-1617插入导频法插入导频法带通相乘载波同步提取低通窄带滤波相移相移倒相相加放大限幅微分全波整流波形反变换抽样判决整形fc2bf2bffb输入信号相关编码器相加 位同步导频调制2bf tm tmtccos(a)(b)9.3.12023-5-1618直接法直接法 又叫又叫自同步法自同步法 当系统的位同步采用自同步方法时,发当系统的位同步采用自同步方法时,发端不专门发送导频信号,而直接从数字信号端不专门发送导频信号,而直接从数字
11、信号中提取位同步信号。中提取位同步信号。1.采用滤波法提取位同步采用滤波法提取位同步 另一种常用的波形变换方法是对带限信另一种常用的波形变换方法是对带限信号进行包络检波。号进行包络检波。波形变换 窄带滤波器移相脉冲形成全占空码单极性归零码fb位同步9.3.22023-5-1619直接法直接法 2.采用锁相法提取位同步采用锁相法提取位同步 相位比较 器n次分频控制电路(扣除门和添加门脉冲)晶振及整 形输入相位基准位同步脉冲输出9.3.22023-5-1620位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标 位同步系统的性能指标除了效率以外,位同步系统的性能指标除了效率以外,主要有以下几个:(主要有以下几
12、个:(1)相位误差(精度)相位误差(精度),(2)同步建立时间)同步建立时间,(3)同步保持时间)同步保持时间,(4)同步带宽。同步带宽。1.相位误差相位误差e 由上图可见一个码元周期内由晶振及整由上图可见一个码元周期内由晶振及整形电路来的脉冲数为形电路来的脉冲数为n个,因此,最大调整个,因此,最大调整相位为:相位为:ne 3609.3.32023-5-1621位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标 2.同步建立时间同步建立时间ts 定义:失去同步后重建同步最所需的长定义:失去同步后重建同步最所需的长时间。时间。故同步建立时间为:故同步建立时间为:3.同步保持时间同步保持时间tc 系统因为没
13、有输入,使得收端位同步信系统因为没有输入,使得收端位同步信号的相位就会逐渐发生漂移,时间越长,相号的相位就会逐渐发生漂移,时间越长,相位漂移量越大,直至漂移量达到某一准许的位漂移量越大,直至漂移量达到某一准许的最大值,就算失步了。最大值,就算失步了。22nnTTNbbbbsnTNTt 29.3.32023-5-1622位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标KtFKFtFFtKTccc1100或202112212111FFFFFFFFTT0210210TTTFFTTF000002212122FFKFttKFFFFFcc或9.3.32023-5-1623位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标
14、4.同步带宽同步带宽f 如果输入信号码元的重复频率和收端固如果输入信号码元的重复频率和收端固有位定时脉冲的重复频率不相等时,每经过有位定时脉冲的重复频率不相等时,每经过T0时间该频差会引起时间该频差会引起 的时间漂移。的时间漂移。锁相环每次所能调整的时间为锁相环每次所能调整的时间为Tb/n则:则:21TT 0021212nFnTTTnFfnFFfTT2210020219.3.32023-5-1624 群同步技术 群同步也叫帧同步。群同步也叫帧同步。群同步的任务就是在位同步信息的基群同步的任务就是在位同步信息的基础上,识别出数字信息群的起止时刻,或础上,识别出数字信息群的起止时刻,或者说给出每个
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