同步原理

接收信号
带通
解调
压控信号
线性门
鉴相器
环路滤波器
压控振荡器
锁相环
图8-6 用锁相环提取时域插入的导频
第 8章
同步原理
8.1.3 载波同步系统的性能
载波同步系统的主要性能指标是效率及精度。 所谓高效率就是指在能够获得载波的情况下，尽量减少发送载波的功率。载波同 步系统的精度越高，传输系统误码率就越小，这是影响传输系统误码率的主要因素。 除了以上指标，还有同步建立时间(越短越好)、同步保持时间(越长越好)、相位 抖动(越小越好)。
2T 2
b
s(f)
导频提取的原理如图8-9所 示，图8-9中利用锁相环的跟 踪和窄带的特性来提取信号， 而移相电路目的是为了抵消 提取出的导频信号经窄带滤 波器、限幅器和锁相环引起 的相移。
0
fb
(a)
2 fb
f
0
fb/2
(b)
fb
3fb/2
f
图8-8 导频插入频谱
接收信号 解调 数字基带信号 相减 数字信号
第 8章
输入信号s(t) 平方器 e(t)
同步原理
锁相环 输入信号 s(t) 2f0窄带滤波器 平方器 鉴相器 环路滤波器 压控振荡器 二分频器 本地相干载波
二分频器
图8-1 平方变换法提取同步载波
图8-2 平方环法提取同步载波
2. 同相正交环法
v3 低通 v1 压控振荡器 90o相移 v2 v4 低通
窄带滤波
限幅
锁相环
移相
位同步信号
图8-9 插入导频的提取
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同步原理
2. 双重调制导频插入法 在频移键控、相移键控的数字通信系统中，已调信号都是包络不变的等幅波，在发 送端用位同步信号对已调信号再进行附加调幅，进行双重调制。在接收端进行包络 检波，就可以取出位同步信号。
8.2.2 自同步法
自同步法也称为直接提取位同步法，这一类方法是发送端不用专门发送位同步导 频信号，而接收端直接从接收到的数字信号中提取位同步信号。 1. 滤波法 滤波法有两种，图 8-10 就是利用微分整流滤波法提取位定时信号的方框图及各点 波形，图8-11为包络检波法提取位定时信号的方框图及各点波形。
发端 1 0 1 (b) 1 0 1
× 信道 收端
0 0 1 1 1 1 ×
1 0 1 1 0 1
图8-7 判决时刻的选取 (a)判决时刻选取不合适；(b)判决时刻选取适当
第 8章
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8.2.1 外同步法
1. 插入位定时导频法
图8-8为导频插入频谱，其中图8-8(a)表示双极性不归零的基带信号插入导频的位 置是fb=1/T(T为码元周期)；图8-8(b)表示经波形相关编码之后，基带信号中插入导 频的位置为 1 = 1 f 。 s(f)
第 8章
信号 输入 放大 限幅 a 微分 整流
同步原理
b 窄带 滤波 c 移 相 脉冲 形成 d 位同步 信号输出 2PSK 包络检波 窄带滤波 脉冲形成 位定时脉冲
(a)
百度文库1 1 0 1 0 0 1 0
(a)
a
0 b t
SPSK (t )
0 包络信号 a t
0 c 0
t 0 直流分量 b t 0 c t Tb 0
8.1 载波同步
8.1.1 直接法
直接提取法适用于接收信号(如DSB信号、PSK信号)本身就含有载波分量或载波 的谐波分量，在接收端对这些信号进行适当的处理后，就可以从中提取出所须的相 干载波。 1. 平方变换法和平方环法 此法适合于抑制载波的双边带信号。图8-1所示是平方变换法提取同步载波成分 的方框图。平方环法的原理框图如图8-2所示。
v5
信号输出
同相正交环又叫科斯塔斯 (Costas) 环，其电路原理如图 8-3所示。
s(t)cos(ω 0t+θ i)
环路滤波器
v7
v6
图8-3 同相正交环法原理示意图
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同步原理
s(f)
8.1.2 插入导频法
1. 频域插入导频法 频域插入导频法是在已调信号的频谱中再加入一个低功 率的线谱，该线谱对应的正弦波即称为导频信号。 DSB 信号的频谱如图 8-4 所示，发送端插入导频和接收 端提取导频的原理如图8-5所示
第 8章
同步原理
8.2 位同步
位同步又称码元同步，它是数字通信系统中非常重要的一个同步技术。
要真正恢复数字信号必须进行整形判决，这就要求本地码元定时与发送端定时脉 冲的重复频率相等，而且判决时刻必须在最佳点以保证对输入信号的最佳取样进行 判决。如图8-7所示
发端 1 0 1 (a) 1 0 1 信道 收端
8.1.4 载波相位误差对解调性能的影响
所提取的载波与接收信号中的载波的相位误差将会对解调信号产生主要影响。相 位误差Dj是两部分误差之和：即稳态误差qv与相位抖动sj之代数和
D j = qv + s j
(8-15)
Dj存在时，不仅使信噪比下降，而且产生原基带信号的正交项，使基带信号产生 畸变，且这种影响随Dj增大而增大。
第 8章
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8.4 网同步
8.4.1 准同步方式 8.4.2 主从同步方式 8.4.3 相互同步方式 8.4.4 网同步等级划分及性能指标
本章小结
第 8章
本章要点
• • • • •
同步原理
同步的基本概念 载波同步 位同步 帧同步 网同步
本章难点
• 帧同步的保护
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同步原理
在数字通信系统中，同步是指收发两端的载波、码元速率及各种定时标志都应步 调一致地进行工作。不仅要求同频，而且对相位也有严格的要求。 数字通信系统中的同步按照作用不同来区分，有载波同步、位同步(码元同步)、 帧同步(群同步)及通信网同步。
t
c=a-b
t
d 0
t
(b) 图8-10 微分整流滤波法方框图及各点波形 (a)方框图；(b)各点波形。
(b) 图8-11 包络检波法提取位定时信号 (a)方框图；(b)波形图。
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2. 锁相法
同步原理
锁相法的基本原理是在接收端利用一个相位比较器，比较接收码元与本地码元定 时(位定时)脉冲的相位，若两者相位不一致，即超前或滞后，就会产生一个误差信 号，通过控制电路去调整定时脉冲的相位，直至获得精确的同步为止。在数字通信 中，常用数字锁相法，该法原理框图如图8-12所示。
0
f0 导频
f
图8-4 DSB信号的导频插入
带通
相加 带通 低通
振荡器
900移相 f0 窄带滤 波器
-900移相
（ a） 图8-5 导频插入和提取方框图 (a)导频插入；(b)导频提取。
（ b）
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2. 时域插入导频法 时域插入导频的方法是将导频按一定的时间顺序在指定的时间间隔内发送，即每 一帧除传送数字信息外，都在规定的时隙内插入载波导频信号、位同步信号、帧同 步信号。时域插入导频法常用锁相环来提取相干载波，如图8-6所示 。