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* 通信原理 第13 章同步原理 * 数字通信系统模型 同步 同步 第13章 同步原理 * 13.

1 概述 数字通信系统中的同步种类:载波同步、码元同步、群同步 和网同步. 1.载波同步:又称载波恢复.目的:在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频、同相的本地振荡,用于相干解调. 第13章 同步原理 * 第13章 同步原理 方法: 接收信号中有载频分量时:需要调整其相位. 接收信号中无载频分量时:需从对信号处理变换从中提取载波,或插入辅助同步信息. * 第13章 同步原理 2.码元同步:码元同步又称时钟同步或时钟恢复.对于二进制信 号,又称位同步.目的:得知每个接收码元准确的起止时刻,以便 决定积分和判决时刻.方法:位定时信息:从接收信号中获取同步信息,由其产生一时钟脉冲序列,使后者和接收码 元起止时刻保持正确关系.或插入辅助同步 信息. * 基带系统的各点波形示意图 输入信号 码型变换后 经过发送滤波传输的波形 信道噪声叠加后输出 接收滤波输出 位定时脉冲 恢复的信息 错误码元 第13章 同步原理 * 3.群同步:又称帧同步.目的:将接收码元正确分组.方法:通常需要在发送信号中周期性地插入一个同步码元,标示出分组位置. 4.网同步:使通信网中各站点时钟之间保持同步. 第13章 同步原理 * 第13章 同步原理 13.2 载波同步 13.2.1 有辅助导频时的载频提取(插入导频法)用于不包含载频分量的信号(2PSK)在发送信号中另外加入一个或几个与发送信号 相位正交的导频信号. 接收端用窄带滤波滤出载波,现多采用锁相环(PLL)提取载波(锁相环输入信号可以是不连续信号,输出信号稳定好).锁相环原理方框图: 环路滤波器 压控振荡器 输出导频 输入信号 图13-1 锁相环原理方框图 鉴相器 * 第13章 同步原理 对环路滤波器的要求:通带越窄,能够通过的噪声越少,但是对导频相位漂移的限制越大. (相矛盾)数字化接收机中锁相环的实现方法:窄带滤波器:改用数字滤波器压控振荡器:用只读存储器代替 鉴相器:可以是一组匹配滤波器 * 第13章 同步原理 13.2.2 无辅助导频时的载波提取(直接提取)平方环:以2PSK信号为例进行讨论.设信号 式中,m(t) = ?1 当m(t)取+1和-1的概率相等时,此信号的频谱中无角频率fc的离散分量.将上式平方,得到 * 第13章 同步原理 由上式可见,其中包含2倍载频的频率分量.将此2倍频分量用窄带滤波器滤出后再作2分频,即可得出所需载频或反向频率.方框图如下: 图13-2 平方环原理方框图 载频输出 带通滤波 平方压控振荡 环路滤波 锁相环 s(t) 2分频 窄带滤波 * 第13章 同步原理 此方案的缺点:

1、相位含糊性:2分频器的输出电压有相差180?的两种可能相位,即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状态.采用2DPSK体制可以避免此缺点的影响.

2、错误锁定:平方后的接收电压中有可能存在其他的离散频率分量,使锁相环锁定在错误的频率上.解决这个问题的办法是降低环路滤波器的带宽. * 第13章 同步原理 科斯塔斯环法:又称同相正交环法或边环法.(降低锁相环的工作频率)原理方框图: 图13-3 科斯塔斯环法原理方框图 90?相移 环路滤波 压控振荡 s(t) 载频输出 低通低通?解调输出 ? a b c d e f g 取代 平方 * 第13章 同步原理 工作原理a点的压控振荡电压为:b点的压控振荡电压为:c点的电压:d点的电压:e点的电压:f点的电压:g点的电压:上式中的(? - ? )是压控振荡电压和接收载波相位之差. * 第13章 同步原理 将m(t) = ?1代入上式,并考虑到当(? - ?)很小时,sin(? - ?) ? (? - ?),则上式变为电压vg 通过环路滤波器,控制压控振荡器的振荡频率.这个电压控制压控振荡器的输出电压相位,使(? - ? )尽可能地小.当?=? 时,vg =