现代通信系统原理--第7章-同步系统PPT课件

引起导频相位的误差 ; （3）有的调制系统不能用直接法（如SSB系统）。 插入导频法的优缺点；
（1）有单独的导频信号，一方面可以提取同步载波，另一方 面可以利用它作为自动增益控制；
（2）有些不能用直接法提取同步载波的调制系统只能用插入 导频法；
（2）与直接法比较，在总功率相同条件下实际信噪功率比要 小一些。
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研究的问题：
➢ 7.1 引言 ➢ 7.2 载波同步技术 ➢ 7.3 位同步技术 ➢ 7.4 群同步技术
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7.2 载波同步技术
获取方法： ●插入导频法（外同步法）：在发送有用信号的同时，在
适当的频率位置上插入一个或多个称作载频的正弦波，接收 端由导频提取载波；
●直接法（自同步法）：不专门发送导频，在接收端直接 从发送信号中提取载波。 7.2.1 直接法（自同步法） 思路：DSB信号虽不含载波分量，但对该信号进行某种非线 性变换（如：平方）后－－派生新的频率分量，就可从中提 取同步信息。
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7.3 位同步技术
要求：与发端节拍一致、相位可调。 获取方法：插入导频法（外同步法）、直接法（自同步法）。 不专门发送导频，在接收端直接从发送信号中提取载波。
解
v3
m tcocst
输入已调
信号
同相载波 正交载波 双PLL环
载波输出 v1
2相移
v2 v4
低通
压控振 荡器
低通
v5
环路滤 v7
波器
v6
目标：只需证得v7∝θ(载波相位差)。
v v3 4 m m ttcco o cc ststcso i nc c stt 1 2 1 2m m ttc sio n sscio 2 n 2 scctt
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1. 平方变换法和平方环法
发端：设调制信号中无直流分量，则抑制载波的双边带信号
为：
stm tco cts
收端：
平方变换法模型： 输入已
调信号
平方律
2fc 窄带
部 件 e(t) 滤波器
二分频 载波
输出
经平方律部件后:
e t m 2 tc2 oc ts m 2 2 t 1 2 m 2 tc2 oc ts
另：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号中提取载波信息。见图7-4。
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7.2.2 插入导频法
1、抑制载波的双边带信号中插入导频 导频：为“正交载波”－－与加在调制器的那个载波移相90°。 模型：
m(t) 相乘
调制
acsinct
带通
相加 输出 u0 (t) 带通 u0 (t)
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3、时域插入导频法 原理：利用PLL的跟踪、记忆、维持功能。
载 位帧波 同同同
步步步
信息
载 位帧波 同同同
步步步
信息
t0 t1 t2 t3
t4 t1 t2 t3
t4
第一帧
第二帧
(a) 接收信号 带通
解调
门控信号 线性门
锁相环
鉴相器
环路滤 波器
压控振 荡器
(b.)
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7.2.3 载波同步系统的性能指标
现代通信系统原理
第7章 同步系统
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7.1 引言
同步：是指收发双方在时间上保持步调一致。
同步的分类：
载波同步－－同频同相相干载波；
位（码元）同步－－节拍一致、相位可调；
群同步－－ 帧同步；
点对点
网同步（通信网中用）。
同步信号来自于接收信号；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。
经低通后：
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经低通后的输出分别为 ：
v
5
v
6
1
2 1
2
m t cos m t sin
乘法器的输出为：
v 7 v 5v 6 1 4 m 2tsinc o s 8 1 m 2tsin 2
上式可以近似地表示为：
v7
1 4
m2 t
注：载波提取、相干解调一次完成！v5;
无π相位模糊问题。
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。
1、精度
精度是指提取的同步载波与载波标准比较，它们之间的相
位误差大小。
（1）稳态相位误差
当利用窄带滤波器提取载波时，假设所用的窄带滤波器为一
简单单调谐回路，其Q值一定。那么，当回路的中心频率ω0与 载波频率ωc不相等时，就会使输出的载波同步信号引起一稳态 相差Δφ。若ω0与ωc之差为Δω，且Δω较小时，可得
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2、同步建立时间和保持时间
建立时间
保持时间
ts 0.46(2 Q 0)
tc2 Q 0
可见：要使建立时间变短，Q值需要减小；要延长保持时间， Q值要求增大，因此这两个参数对Q值的要求是矛盾的。
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3、两种载波同步方法的比较
直接法的优缺点：
（1）不占用导频功率，因此信噪功率比可以大一些； （2）防止导频和信号间的互相干扰，也可以防止信道不理想
经窄带滤波器（2ωc），含: cos 2ct
二分频，得: c o s c t
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输入已 调信号
平方律
2fc 窄带
部 件 e(t) 滤波器
问题：窄带滤波器不易实现。 改进：用PLL（锁相环）代替。
输入已 平方律 调信号 部 件
锁相环
鉴相器
环路滤 波器
二分频 载波
输出
压控振 荡器
载波输出 二分频
好处：窄带、跟踪、记忆、维持。 问题：二分频电路提取出的载波存在π相位模糊问题。
2Q
0
可见：Q值越高，所引起的稳. 态相差越大。
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（2）随机相位误差 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，它与噪声的性质和信噪功率比有关。经过分析当噪声为 窄带高斯噪声时，随机相位差与信噪功率比之间的关系式为
n2 12r2An20Qf0
其中：f0回路的中心频率，A接收信号幅度。 可见：滤波器的Q值越高，随机相位误差越小。
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2、残留边带信号中插入导频
Hf
f1
fr f2
f1 fc fm f1 f2 fc fr f2
f1 fc fm
fc
f2
图7-6 残留边带信号形成滤波器的传输函数
收信号
f2 窄带
f1 窄带
v4
v5
fc 窄带
移相
v1
（f2 -f1） v2
低通
v3
q次分频
载波输出
v6
图7-7 残留边带信号形插入导频法收端方框图
2
ac cosct
fc 窄带 滤波器
相乘 器
v(t)
低通 输出
m(t )
acsinct
2相移
数学分析：
发端： u 0 ( t) a c m ( t)s inc t a cc o sc t
收端： v(t)acm(t)sinctaccosctacsinct
LPF输出：…ac2m 2(t)ac2m 2(t). cos2cta2c2sin2ct