现代通信原理PPT课件第8章同步技术.ppt

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1、同步系统的分类同步系统的分类 1载波同步载波同步 2载波同步的性能载波同步的性能 3位同步位同步 4位同步系统的性能位同步系统的性能 56群同步群同步 载波同步相干解调的基础位同步取样判决的基础群同步分路及译码的基础网同步交换及复接的基础 自同步外同步 222222()()cos2()()()()()()()()()cos211()()cos422(),PSKcPSKPSKPSKPSKccPStS tf tS tCPSKS tDPSKStS tS tStStStS tf tStStf tStS为绝对码，上式表示调制；若为相对码，则上式表示调制。从上式看出的频谱是频谱的线性搬移当无直流，则无载波

2、，若将平方我们得到：中肯定有直流()2()2SKcPSKcctfStff含有成分因此，将平方并滤波提取成分，再二分频便得到，其方框图如下：，信道信道带通带通滤波滤波低通低通相相/决决平方平方取判取判X2由于电路中有二分频，因此存在相位模糊问题。由于电路中有二分频，因此存在相位模糊问题。信道信道带通带通低通低通相相/决决平方平方取判取判X2环滤环滤VCO相比相比 该电路是用锁相环代替平方变换法中的窄带滤波器，该电路是用锁相环代替平方变换法中的窄带滤波器，故称平方环法法故称平方环法法。2.2.平方环法平方环法 :由于电路中有二分频，因此同样存在相位模糊问题。由于电路中有二分频，因此同样存在相位模糊

3、问题。二、同相正交环二、同相正交环(科斯塔斯特环科斯塔斯特环)：314256()()cos2cos(2)11()cos()cos(4)22()()cos2sin(2)11()sin()sin(4)2211()cos21()sin2PSKcccPSKcccVstVs tf tf ts ts tf tVstVs tf tf ts ts tf tVs tVs t为简化，设低通通带内传递函数为，则：则56222211()cos()sin221()cossin41()sin2()8sin2ddVV Vs ts tstststEVK ：当较小时式中常数dV 经环路滤波器后控制经环路滤波器后控制VCOVCO

4、，则鉴相特性如教材图，则鉴相特性如教材图8.48.40dVn从曲线看出及各点，鉴相特性斜率均为正，都是稳定锁相点。因此，同相正交环存在相位模糊的问题。ccff导频要在信号频谱为0的位置插,避免信号干扰导频插入导频要求 避免导频干扰信号-常用正交插入插入导频应能很方便地提取插入导频频率尽可能就是cf1 1、频域正交插入、频域正交插入 并对信码进行相关编码并对信码进行相关编码 cf不进行相关编码，在附近信号频谱成份太强，它会干扰插入的导频。不正交插入，则解调后会留下直流干扰，影响取样判决。相关编码第 类部分响应：IV相关编码相关编码振荡器振荡器带通带通信道信道+X090()s t()s t()co

5、s2cs tf tsin2caf tcos2caf t()cos2sin2ccs tf taf t正交插入导频正交插入导频发射机发射机方框原理图方框原理图 ：正交插入导频正交插入导频接收机接收机方框原理图：方框原理图：带通带通低通低通相关译码相关译码判取判取X090sin2caf t滤波器滤波器cf()cos2sin2ccs tf taf t1()2s t1()2s t2()cos2sin2()cos2sin2 cos2()cos 2sin2cos2111()()cos4sin42221()2()cos2cos2ccccccccccccs tf taf ts tf taf tf ts tf t

6、af tf ts ts tf taf ts ts tf taf t正交插入发送信号为：此信号经相干解调经低通滤波器后，信号为：若是同相插入，发送信号为：22()cos2cos2 cos2()cos 2cos 21111()()cos4cos4222211()2212cccccccs tf taf tf ts tf taf ts ts tf taaf ts taa此信号经相干解调经低通滤波器后，信号为：式中为一直流干扰因此，为消除直流干扰，导频应正交揷入2 2、插入双导频、插入双导频 cf信号在信号在 或或 附近频谱成分较大，无法在附近频谱成分较大，无法在 处插导频，此时才插双导频。处插导频，此

7、时才插双导频。cfcf双导频确定的原则：双导频确定的原则：（1 1）双导频在信号带外，不会干扰信号，同时也）双导频在信号带外，不会干扰信号，同时也不要离信号频带太远。不要离信号频带太远。（2 2）揷入的双导频应便于求得）揷入的双导频应便于求得cf21121ccfffffffQ例如我们设计 与、的关系为：据此画出电路图如下：+1f2f信道带通低通X12ff窄带1f窄带2fXXQ12ffQ图中、等参数设计时选定，因此设计选择余地很大。022212VnnQ fffKrrQr000稳态相差对单谐振电路：(弧度)稳态相差对锁相环：(弧度)随机相差常用相位抖动表示式中 为滤波器或环路信噪比，当 值高或环路

8、滤波器带宽窄则 高，可见稳态相差与随机相差是矛盾的。总相差：=一、相位误差一、相位误差 二、同步建立时间（越短越好）二、同步建立时间（越短越好）01ln1sQtfKK为确定的系数(它指电压上升至稳定值的比例)。三、同步保持时间（越长越好）三、同步保持时间（越长越好）01ln10.318cQtfKKKe指电压下降的系数，常取 从同步建立时间和同步保持时间两表示式看出，它们从同步建立时间和同步保持时间两表示式看出，它们对对Q Q的要求是矛盾的。的要求是矛盾的。若用锁相环，同步建立时间与保持时间也是矛盾的，若用锁相环，同步建立时间与保持时间也是矛盾的，请参见教材。请参见教材。8.4.1 一、揷入位定

9、时导频一、揷入位定时导频 位定时导频揷入的原则：位定时导频揷入的原则：(1)位定时导频必须在基带信号频谱的零点揷入。(2)揷入位定时导频通常为12BBff或如下图。相关编码并揷入相关编码并揷入 导频是常用的位同步的外导频是常用的位同步的外同步方法，其方框图如教材同步方法，其方框图如教材图图8.158.1512Bf二、包络调制法二、包络调制法其方框图如教材图其方框图如教材图8.168.16 如对如对PSKPSK调制，该信号原包络是一条水平线，它调制，该信号原包络是一条水平线，它不包含有位同步信息，若对包络实现浅调幅，其不包含有位同步信息，若对包络实现浅调幅，其调幅信号频率为调幅信号频率为 ，接收

10、端采用包络检波，便可，接收端采用包络检波，便可得到位同步信息。得到位同步信息。Bf8.4.2 直接提取位同步信号法直接提取位同步信号法 定义：定义：是指从接收到的基带信号中直接提取位同步信息。是指从接收到的基带信号中直接提取位同步信息。一、滤波法一、滤波法 BfBf2BfBf 若基带信号为全占空矩形序列若基带信号为全占空矩形序列,无论是单极性或双极无论是单极性或双极性信号，它们都不含性信号，它们都不含 或或 成份，因此不能直接提成份，因此不能直接提取位同步信息。若是归零脉冲，则一定含有取位同步信息。若是归零脉冲，则一定含有 成份。成份。因此对全占空矩形随机序列先进行波形变换，如采用因此对全占空

11、矩形随机序列先进行波形变换，如采用微分、全波整流等变换手段，就能提取微分、全波整流等变换手段，就能提取 信息。信息。其方框图如其方框图如8.178.17，各点波形图如图，各点波形图如图8.18 8.18 二、包络陷落法二、包络陷落法 包络陷落法方框图及各点波形包络陷落法方框图及各点波形 带限频谱带限频谱带限频谱的产生：带限频谱的产生：三、锁相法三、锁相法 锁相法是用锁环代替上述方法中的窄带滤波器，锁相法是用锁环代替上述方法中的窄带滤波器，从而实现位同步信号提取。由于位同步信号是周从而实现位同步信号提取。由于位同步信号是周期性取样脉冲序列，因此常用数字锁相环，系统期性取样脉冲序列，因此常用数字锁

12、相环，系统框图如下框图如下 ：波形波形变换变换相位相位比较比较N次次分频器分频器或门或门附加门附加门QQ晶振晶振Bnf扣除门扣除门位同步信号位同步信号 滞后脉冲滞后脉冲超前脉冲超前脉冲四、锁相法抗干扰性能的改善四、锁相法抗干扰性能的改善两种数字滤波方案原理图两种数字滤波方案原理图：位同步与载波同步比较位同步与载波同步比较 群同步不是获取群的频率信息，而是指示群开始或群同步不是获取群的频率信息，而是指示群开始或结束的位置，其本质与前两种同步有较大区别。结束的位置，其本质与前两种同步有较大区别。8.6.1 8.6.1 连贯插入连贯插入 1.1.巴克码巴克码 连贯插入的关键是寻找群同步码，其要求：连

13、贯插入的关键是寻找群同步码，其要求：1.2.3.方便识别与信息码区别较大码长适当，以便提高效率 目前尚未找到巴克码的一般构造方法，只搜索到目前尚未找到巴克码的一般构造方法，只搜索到1010组组巴克码，其码组最大长度为巴克码，其码组最大长度为1313，全部列于表中：，全部列于表中：局部自相关函数：局部自相关函数：2.2.单峰局部自相关函数单峰局部自相关函数 0()010770()010njR jjjR jj 如果局部自相关函数滿足下列条件或我们称此局部自相关函数具有单峰特性位巴克码正好滿足这个条件或-3.73.7位巴克码识别电路位巴克码识别电路 相加电路0 1 0 1 0 10 10 10 10

14、 1取样判决群同步输出 接收码流（含巴克码）巴克码是插在信息码流之中的，因此巴克码的前巴克码是插在信息码流之中的，因此巴克码的前后均是信息码，考虑到最坏的情况，我们列出了巴后均是信息码，考虑到最坏的情况，我们列出了巴克码识别器输出电压和对应概率表：克码识别器输出电压和对应概率表：表中：表中：N N巴克码移出识别器的位数巴克码移出识别器的位数(负数表示巴克码负数表示巴克码 尚未进入识别器的位数尚未进入识别器的位数)V V克码识别器输出电压克码识别器输出电压P P对应概率对应概率7 7位巴克码识别输出曲线位巴克码识别输出曲线 8.6.2分散插入分散插入8.7 群同步性能群同步性能 1.1.漏同步概率漏同步概率1101(1)()()mrrn rnrPC PPPP 集中分散 P-P-系统误码率系统误码率 n-n-插入同步码长插入同步码长 m-m-允许最大错误码元数允许最大错误码元数 r-r-错码位数错码位数 2.2.假同步概率假同步概率 220111()()22mrnnMrMNPCPNN检测帧数集中分散一帧码位数3.3.同步建立时间同步建立时间 4.4.同步保持时间同步保持时间