通信原理第11章课件
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通信原理(第二版)(章 (11)
第11章 同步原理 图11.2.5 DSB信号中插入导频示意图
第11章 同步原理 图11.2.6 插入导频法发送端及接收端框图
第11章 同步原理 图11.2.6(a)是插入导频法发送端方框图，根据此图可知
uo(t)=acm(t) cos2πfct+ac sin2πfct 其中，acm(t) cos2πfct为DSB信号项， acsin2πfct为插入的导频信 号，它与载波accos2πfct正交，所以也称为正交载波(导频)。图 11.2.6(b)是接收端解调的方框图，假设收到的信号就是uo(t)， uo(t)的导频经中心频率为fc的窄带滤波器滤出来，再经过90° 相移后得到同步载波ac cos2πfct， uo(t)与载波accos2πfct经相乘 器相乘后输出，有
S Ts 2 n (步) Ts n 2
第11章 同步原理
在接收二进制数字信号时，各码元出现“0”或“1”是随机 的，两个相邻码元出现01、10、11、00的概率可以近似认为相 等。若把码元“0”变“1”或“1”变“0”时的交变点提取出来作 为比相用的脉冲，也就是说，每出现一次交变点，鉴相器比相 一次，使得控制器扣除或附加一个脉冲，位定时信号调整一次， 那么，对位定时信号平均调整一个Ts/n所需要的时间为2Ts秒， 故同步建立时间为
下面以DSB及2PSK为例来说明插入导频法实现载波同步 的基本方法。图11.2.5(a)是基带信号的频谱，(b)是其DSB信号 的频谱及插入导频的位置(虚线所示)。导频插在DSB信号频谱 为0的地方，即导频的频率为fc，且与调制用的载波信号正交。 插入导频法发送端及接收端的方框图如图11.2.6所示。
第11章 同步原理 图11.2.4 Costas环法提取同步载波及解调方框图
通信原理第11章同步原理
s (t )
平方器
e (t )
窄带 BPF
2 fc
二分频
fc
若m ( t ) = ±1
1 1 e (t = ) + cos 2ωct 2 2
11.2 载波同步
西安电子科技大学 通信工程学院
平方环法
s (t )
平方器
e (t )
鉴相器
ud
环路 滤波器
uc
压控 振荡器
uo ( t )
二分频
uo ( t )
= uo ( t ) m ( t ) cos ωc t + sin ωc t
插入导频法收端 uo ( t ) uo ( t )
BPF 窄带 BPF
×
v (t )
LPF
mo ( t )
v ( t ) = uo ( t ) cos ωc t
1 mo ( t ) = m ( t ) 2
sin ωct
90
波形变换常用电路：微分+整流
11.3 位同步
西安电子科技大学 通信工程学院
包络检波滤波法 适用：带限的2PSK
O
(a)
t
O
(b)
t
O
(c)
t
11.3 位同步
西安电子科技大学 通信工程学院
（2）锁相法
位同步输出
a
整形 接收码元 相位 比较器
超 前 脉 冲 滞 后 脉 冲
晶振
d
n分频器
c
或 门
扣除门 (常开)
一、群同步的实现方法
1.起止式同步法
止 起
1 2 3 4 5 止
1
5 字
1.5
缺点： 不便于同步传输 传输效率低
通信原理CH11V20100609
2k个不同码组
2n个不同码组 总的码组个数
许用码组
在2n个码组中，许用码组数量仍然是2k个 余下（2n 2k）的个码组为禁用码组
12
11.2 纠错编码的基本原理 P331 3. 编码的几个概念术语 (1) 码重、汉明重量 code weight
码组中“1”码元的个数。 (2) 码距、汉明距离 Hamming distance
a2 a3 a4 a5 a6 无错
s1＝a2a4a5a6 s2＝a1a3a5a6 s3＝a0a3a4a6
(11.5-3) (11.5-4) (11.5-5)
25
11.5 线性分组码 2. 汉明码构造
P335
如果没有误码，则校正子s1 = s2 = s3 =0，则可得： s1＝a2a4a5a6 =0 s2＝a1a3a5a6 =0 s3＝a0a3a4a6 =0
代价：增加带宽。
16
11.4 简单的实用编码 P333
11.4.1 奇偶监督码 Parity check P333 1. 码结构
an1,an2,an3,....a.0.,
其中，an1 , an2 , …, a1,a0为信息位；, a0为监督位。
2. 编码规则 偶监督码：加监督位后，使码组中”1”的个数为偶数
两个码组对应位上不同码元的位数d
在图11-4中，码距就是两个码组（两个 顶点）之间沿立方体各边到达的最少边 数
对于集合式(11.2-1)，最少边数均为2
对于000、111集合，最少边数为3
13
11.2 纠错编码的基本原理 P331 3. 编码的几个概念术语 (3) 最小距离（最小码距）
在一个码组集合中，码组间码距的最小值。 用d0或dmin。 (4) 纠错能力、检错能力
通信原理(Ⅱ)第11章 -线性分组码-一般原理
110 101
I
k
Q
G
（11.5-15）
0001
011
G称为生成矩阵,具有[IkQ]形式
的生成矩阵称为典型生成矩阵 6
生成矩阵G 可以产生整个码组
a6a5a4a3a2a1a0 a6a5a4a3 G
A [a6a5a4a3]G
（11.5-16） （11.5-17）
a6 a4 a3 a0 0
式中已将模２ 加简写成“+”。
1 a6 1 a5 1 a4 0 a3 1 a2 0 a1 0 a0 0
1 a6 1 a5 0 a4 1 a3 0 a2 1 a1 0 a0 0 （11.5－8）
② 错码较多（超过该编码的检错能力），即式（11.5-10） 成立,B变为另一许用码组，这样的错码不可检测。
10
7、线性分组码的性质
封闭性： 指一种线性码中的任意两个码组之和仍为这种码的另一个码组。
Q
a6
1011 001
a5
a4
（11.5-12）
a3
Q为一个k × r阶
（11.5-13） 矩阵，Q=PT
011
上式表示，信息位给定后，用信息位
的行矩阵乘以矩阵Q就得到监督位。 若在Q的左边加上1个k × k阶单位方阵
1000 111
0100 0010
1 a6 0 a5 1 a4 1 a3 0 a2 0 a1 1 a0 0
a6
a5
1110100 1101010
a
4
a3
0 0
（模2）
1011001
《通信原理》课件
互联网通信技术及应用
互联网通信技术
01
介绍互联网通信技术的发展历程，包括TCP/IP协议、路由器、
交换机等关键技术的特点和作用。
互联网通信网络
02
介绍互联网通信网络的结构和组成，包括局域网、城域网、广
域网等不同网络的特点和应用。
互联网通信应用
03
介绍互联网通信在各个领域的应用，如电子邮件、即时通讯、
通信协议的标准化组织
国际电信联盟（ITU）
是全球最大的电信标准化组织，负责制定全球电信标准。
Internet工程任务组（IETF）
是负责制定互联网标准的组织，包括TCP/IP协议族和其他互联网相关标准。
电气电子工程师协会（IEEE）
是一个全球性的专业组织，负责制定电气和电子工程领域的标准，包括通信协议标准。
在线视频会议等。
感谢观看
THANKS
信源
产生需要传输的信息，如话筒 、摄像头等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
信宿
接收并使用信息的设备或人， 如扬声器、显示器等。
通信系统的分类
有线通信
利用导线或光缆传输信号，如电话线、光纤 等。
模拟通信
传输连续变化的信号，如调频广播。
无线通信
利用电磁波传输信号，如手机、卫星通信等 。
数字通信
01
通信协议的分层结构是指将通信 协议划分为不同的层次，每个层 次都有特定的功能和协议规范。
02
常见的分层结构包括OSI七层模 型和TCP/IP四层模型。
OSI七层模型包括物理层、数据 链路层、网络层、传输层、会话 层、表示层和应用层。
03
TCP/IP四层模型包括网络接口层 、网络层、传输层和应用层。
通信原理第11章差错控制编码分析
接收端将接收到的信码原封不动地转发回发端， 并与原发送信码相比较，若发现错误，发端再重 发。
发
数据信息 数据信息
收
图11.1-6 信息反馈法
第11章 差错控制编码
11.1
概述
收端把收到的数据序列全部经反向信道送回发
端，发端比较发出和送回的数据序列，从而发 现有否错误，如果有错误，发端将数据序列再 次传送，直到发端没有发现错误。
编码二： 消息A----“00”；消息B----“11” 最小码距2 若传输中产生一位错码，则变成“01”或“10”， 收端判决为有错（因“01”“10”为禁用码组），但 无法确定错码位置，不能纠正，该编码具有检出 一位错码的能力。 这表明增加一位冗余码元后码具有检出一位错 码的能力
第11章 差错控制编码
11.1
概述
差错控制编码属信道编码，要求在满足有效性 前提下，尽可能提高数字通信的可靠性。 差错控制编码是在信息序列上附加上一些监督 码元，利用这些冗余的码元，使原来不规律的或 规律性不强的原始数字信号变为有规律的数字信 号。例如奇偶校验。 差错控制译码则利用这些规律性来鉴别传输过 程是否发生错误，或进而纠正错误。
11.2
差错控制编码的基本原理
（2）最小码距与检错和纠错能力的关系
一个码能检测e个错码，则要求其最小码dmin≥e+1
一个码能纠正t个错码，则要求其最小dmin≥2t+1 一个码能纠正t个错码，同时能检测e个错码，则要
求其最小码距
dmin≥e+t+1 (e>t)
第11章 差错控制编码
11.2
11.1
概述
（1）检错重发法（ARQ） Automatic Repeat reQuest 收端在接收到的信码中发现错码时，就通 知发端重发，直到正确接收为止。例如奇偶 校验。 检错重发方式只用于检测误码，能够在接 收单元中发现错误，但不一定知道该错误码 的具体位置。 需具备双向信道。
北京理工大学《通信原理》第11章-差错控制编码
但是这种码不能发现一个码组中的两个错码，因为发生两
个错码后产
检错和纠错
上面这种编码只能检测错码,不能纠正错码。例如，当接收码 组为禁用码组“100”时，接收端将无法判断是哪一位码发生了 错误，因为晴、阴、雨三者错了一位都可以变成“100”。
要能够纠正错误，还要增加多余度。例如，若规定许用码组只 有两个：“000”（晴），“111”（雨），其他都是禁用码组， 则能够检测两个以下错码，或能够纠正一个错码。
例如：“000”（晴），“001”（云），
“010”（阴），“011”（雨），
“100”（雪），“101”（霜），
“110”（雾），“111”（雹）。
其中任一码组在传输中若发生一个或多个错码，则将变 成另一个信息码组。这时，接收端将无法发现错误。
12
第11章差错控制编码
若在上述8种码组中只准许使用4种来传送天气，例如：
若码组A中发生两位错码，则其位置不会超出以O点为圆 心，以2为半径的圆。因此，只要最小码距不小于3，码 组A发生两位以下错码时，
不可能变成另一个准用 码组，因而能检测错码 的位数等于2。
0123
A
B 汉明距离
e
d0
19
第11章差错控制编码
同理，若一种编码的最小码距为d0，则将能检测(d0 - 1)个错码。 反之，若要求检测e个错码，则最小码距d0至少应不小于( e + 1)。
N － 码组的总位数，又称为码组的长度（码长）， k － 码组中信息码元的数目， n – k ＝ r － 码组中的监督码元数目，或称监督位数目。
16
第11章差错控制编码
分组码的码重和码距
码重：把码组中“1”的个数称为码组的重量，简称码重。 码距：把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组
通信原理的讲义第十一章复用
故，在乘积之后，信号的带宽便拓宽了， 这就是扩频。
可见，扩频后信号的功
率在原信号带宽的功率
原信号频谱
内低于原信号。
扩频后信号频谱 这对于军事上的应用非
常重要，即使得我方的
通信信号不易被敌方检
W频率
测到。
扩频的另外一个特点是抗干扰：
窄带噪声
扩频后信号
W频率 经过解扩之后
原信号
窄带噪声带宽展
W频率
i 为第i 路信号及特征波形的时延参数， i 为第i 路信
号的相位参数， wc 为载波频率。 现考虑用 ck (t ) 特征波形对第k 路信号实现解扩，可
认为此时在第k 路上，接收端已实现同步。即此时可认 为， k 0 ， k 0
用2ck (t ) cos( wct ) 去乘s(t ) 得
第十一章 复用
复用又称多址或多路。
通信中复用的本质是：在同一信道上允 许多路信号同时传输。
目前复用技术主要包括：FDM/FDMA频 分复用/多址（波分复用）、TDM/TDMA 时分复用/多址、CDM/CDMA码分复用/ 多址。
11.1 频分复用/波分复用
所谓频分复用，就是用不同的频率传送 各路消息，以实现通信。
滤 去 2wc 信 号
r1 ( t )
dk
(
t
)
c
2 k
(
t
)
N
d i ( t i ) c i ( t i ) c k ( t ) cos( i )
i1,i k
将 r1(t) 在（0，T）上做积分，得 T 时刻接收机输 出为
T
D (T ) t 0 r1 (t )dt
数字通信原理第11章_伪随机序列及编码
第 11章 伪随机序列及编码
例：设 n ＝ 4，m = 24 – 1 = 15 通过穷举法，可找出所有可整除 x15 1 的多项式：
随机序列：既不能预先确定也不能重复实现的序列，性能 与噪声性能类似（噪声序列）。
伪随机序列：貌似随机序列的确定序列（伪随机码、伪噪 声序列、ＰＮ码） 作用：误码率的测量、通信加密、数据序列的扰码和解码、 扩频通信等。
第 11章 伪随机序列及编码
伪随机序列的特点： 1、在随机序列的每一个周期内0和1出现的次数近似相等 2、在每个周期内，长度为n的游程出现的次数比长度为n+1的 游程次数多1
3、随机序列的自相关类似于白噪声自相关函数的性质
第 11章 伪随机序列及编码
本章内容在数字通信系统中所处的位置：
第 11章 伪随机序列及编码
11.２ 正交码与伪随机码
11.２.1基本定义
１．码组的互相关函数：
码组x=（x1, x2….xn) 和y=（y1, y2….yn) ， 则其相关 函数为：
{ak} a0a1an1
输出序列是一个周期序列
第 11章 伪随机序列及编码
３. 举例
＋ c0＝1
an－1
an－2
an－３
an－４
输出 ak
假设初始状态为(an-４ an-３ an-2 an-1)＝ (1000)，其反馈逻辑为：
an1 an3 an4
第 11章 伪随机序列及编码
＋
c0＝1
an－1
an－2
an－３
an－４
图 11-1 线性反馈移位寄存器
输出 ak
第 11章 伪随机序列及编码
正状态（状态）：各级移位寄存器的寄存数从右至左的顺 序排列（逆着移位脉冲的方向）。 由于带有反馈，因此在移位脉冲作用下，移位寄存器各级 的状态将不断变化 通常移位寄存器的最后一级做输出，输出序列为
通信原理第十一章 同步原理
滤波法原理图
r (t)
波形 变换
ui(t)
窄带带通 滤波器
u0(t)
脉冲 形成
移 相
cp(t)
接收码元相位的获得方法
基带信号 a 接收
码元
微分
b
整流
c
单稳脉 冲形成
e
a t b t c e t
t
运用微分电路，从基 带信号(a)的过零点处 提取接收码元相位 （b）（代表码元起 始相位），再对微分 信号进行整流（c)， 最后脉冲形成。
基带信号 a 接收
码元
微分
b
整流
c
单稳脉 冲形成
e
a t b t c e t
t
运用微分电路，从基 带信号(a)的过零点处 提取接收码元相位 （b）（代表码元起 始相位），再对微分 信号进行整流（c)， 最后脉冲形成。
微分整流型数字锁相环
采用微分、整流步骤获得接收码元相 位后，画出图11－16中的相位比较器，就 得到微分整流型数字锁相环系统图，如图 11－18所示。
几种同步概念 帧同步：若干码元组成“字”，若干字 组成“句”，接收这些数字流，接收端需产 生与字、句起始时刻一致的定时脉冲序 列，即所谓帧同步或群同步。 网同步：为保证通信网内各用户之间 可靠的进行数据交换，使得在整个通信网 内有一个统一的时间节拍标准，在整个通 信网内建立起网内的一种同步。 以下逐一进行学习
a
接收 码元
微分
整流
单稳4
e
超前 脉冲
晶振 整形
b路 a路
A
单 稳 3
单稳1
f
位同步脉冲 脉冲 形成 b
B
滞后 单 脉冲 稳 g
11.2 载波同步
通信原理(全套1162页PPT课件)
108/104
2.4 信號通過線性時不變系統
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2.4 信號通過線性時不變系統
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2.4 信號通過線性時不變系統
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2.4 信號通過線性時不變系統
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2.4 信號通過線性時不變系統
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2.4 信號通過線性時不變系統
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2.4 信號通過線性時不變系統
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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2.1 確知信號
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2.4 信號通過線性時不變系統
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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多用户相互通信组成了数字网。在载波同 步、位同步和群同步之后，为了保证通信网 内各用户之间通信还必须实现网同步，使得 在整个网内有统一的时间节拍标准。
§ 11.2 载波同步的方法
提取载波的方法一般分为两类： 一类是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)称为导 频的正弦波，接收端就由导频提取出载 波，这类方法称为插入导频法 另一类是不专门发送导领．而在接收端 直接从发送信号中提取载波，这类方法 称为直接法。
二 分 频 载 波 输 出
输 入 已 调 平 方 律 信 号 部 件
鉴 相 器
环 路 滤 波 器
压 控 振 荡 器
二 分 频载 波 输 出
锁 相 环
s(t)=m(t) cosωct 接收端将该信号经过非线性变换——平 方律器件后得到：
e(t)=［m(t) cosωct］2= m2(t)+ m2(t) cos2ωct
它的原理框图如下图所示。
输入已调 信号
v3 输出v1 90°相移v2来自v4工作原理如下：
低通
压控 振荡器 低通
v5
环路 vd 滤波器
v6
• 环路中，压控振荡器（VCO）提供两路 互为正交的载波，与输入接收信号分别 在同相和正交两个鉴相器中进行鉴相， 经低通滤波之后的输出均含调制信号， 两者相乘后可以消除调制信号的影响， 经环路滤波器得到仅与相位差有关的控 制压控，从而准确地对压控振荡器进行 调整。 设输入的信号为m(t)cosωct，假定环路 锁定，且不考虑噪声的影响，则
v(t)u0(t)si n ct
1 2m (t)1 2m (t)co 2 c st1 2si2 nct
• 若低通滤波器的截止频率为fm，v(t)经低 通滤波器后，就可以恢复出调制信号m(t)。 然而，如果发端加入的导频不是正交载波， 则相乘器的输出除了有调制信号外，还有 直流分量，这个直流分量通过低通滤波器 对数字信号产生影响。这就是发端导频正 交插入的原因。
1、在抑制载波的双边带信号中插入导频 抑制载波的双边带信号，在载频处已调 信号的频谱分量为零，载频附近的频谱 分量也很小，这样就便于插入导频以及 解调时易于滤出它。插入的导频并不是 加于调制器的那个载波，而是将该载波 移相90°的“正交载波”，如图所示。 插入导频的发端方框图如下
接收端
插入正交载波导频的原因：接收机相干解调 器相乘器的输出为，
上式的第二项包含有二倍载频分量2ωc。 若用一窄带滤波器将2ωc频率分量滤出， 再进行二分频，就可获得所需的相干载波。
若用锁相环代替窄带滤波器，就得到平方
环法提取载波。由于锁相环具有良好的跟
踪席带滤波和记忆性能．平方环法比一般
的平方变换法具有更好的性能。因此，平
方环法提取载波应用较为广泛。
2. 同相正交环又叫科斯塔斯（Costas）环，
经低通滤波后分别为
v5= (1/2)m(t)cosθ v6= (1/2)m(t)sinθ 低通滤波器应该允许m(t)通过。v5、v6相 乘产生误差信号
vd= (1/8)m2(t)sin2θ 式中θ是压控振荡器输出信号与输入信号载
波之间的相位误差。当θ较小时， vd≈ (1/4)m2(t)θ
vd与相位误差θ成正比，它就相当于一个 鉴相器的输出。用vd去调整压控振荡器 输出信号的相位，最后使稳态相位误差 减小到很小的数值。这样压控振荡器的 输出、就是所需提取的载波。 同相正交环的工作频率是载波频率本身， 而平方环的工作频率是载波频率的两倍, 当载波频率很高时，工作频率较低的同 相正交环路易于实现。
数字通信中，消息是相继的码元序列，需 知道每个码元的起止时刻。在接收端产生与 码元的频率和相位一致的定时脉冲序列的过 程称为码元同步或位同步。
数字通信中的消息数字流，总是用若干 码元组成一个“字”，又用若干“字”组成 一句”。在接收端产生与“字”、“句”起 止时刻相一致的定时脉冲序列，称为“字” 同步和“句”同步，统称为群同步或帧同步。
11.2.1 插入导频法 抑制载波的双边带信号（如DSB、等概 的2PSK）本身不含有载波， 残留边带 （VSB）信号虽含有载波分量，但很难 从已调信号的频谱中把它分离出来。对 这些信号的载波提取， 可以用插入导频 法（外同步法）。尤其是单边带（SSB） 信号， 它既没有载波分量又不能用直接 法提取载波，只能用插入导频法。 因此 有必要对插入导频法作一些介绍。
VCO输出两路正交的本地载波分别为
v1= cos(ωct+θ) v2= sin(ωct+θ) 式中，θ为VCO输出信号与输入已调信号 载波之间的相位误差。 信号m(t) cosωct分别与v1、v2 v3=m(t)cosωct·cos(ωct+θ)= m(t)[cosθ+cos(2ωct+θ)] v4=m(t)cosωct·sin(ωct+θ)= m(t)[sinθ+sin(2ωct+θ)]
11.2.2 插入导频法 直接法也称自同步法。这种方法是设法 从接收信号中提取同步载波。有些信号， 如DSB-SC、PSK等，它们虽然本身不直 接含有载波分量，但经过某种非线性变 换后，将具有载波的谐波分量，因而可 从中提取出载波分量来。下面介绍几种 常用的方法。 1. 平方变换法和平方环法
输 入 已 调 平 方 律 e ( t) 2 f c 窄 带 信 号部 件 滤 波 器
第 11章 同步原理
§11.1 引 言 §11.2 纠错编码的基本原理 §11.3 常用的简单编码 §11.4 线性分组码 §11.5 循环码 §11.6 卷积码 §11.7 网格编码调制
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§ 9.1 引言
同步是通信系统中的重要问题。当采用相 干解调时．接收端需要与发射端同频同相的 相干载波。这个相干载波的获取就称为载波 提取．或称为载波同步。
• 2PSK信号就是抑制载波的双边带信号， 上述插入导频法完全适用。对于SSB信号， 导频插入的原理与上面讨论的一样。
残留边带信号，由于fc附近有信号分量， 所以，如果直接在fc处插入导频，那么， 该导频必然会受到fc附近信号的干扰。然 而，可以在信号频谱之外插入两个导频f1 和f2，使它们在接收端经过某些变换后产 生所需要的fc。(详细方法略)
§ 11.2 载波同步的方法
提取载波的方法一般分为两类： 一类是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)称为导 频的正弦波，接收端就由导频提取出载 波，这类方法称为插入导频法 另一类是不专门发送导领．而在接收端 直接从发送信号中提取载波，这类方法 称为直接法。
二 分 频 载 波 输 出
输 入 已 调 平 方 律 信 号 部 件
鉴 相 器
环 路 滤 波 器
压 控 振 荡 器
二 分 频载 波 输 出
锁 相 环
s(t)=m(t) cosωct 接收端将该信号经过非线性变换——平 方律器件后得到：
e(t)=［m(t) cosωct］2= m2(t)+ m2(t) cos2ωct
它的原理框图如下图所示。
输入已调 信号
v3 输出v1 90°相移v2来自v4工作原理如下：
低通
压控 振荡器 低通
v5
环路 vd 滤波器
v6
• 环路中，压控振荡器（VCO）提供两路 互为正交的载波，与输入接收信号分别 在同相和正交两个鉴相器中进行鉴相， 经低通滤波之后的输出均含调制信号， 两者相乘后可以消除调制信号的影响， 经环路滤波器得到仅与相位差有关的控 制压控，从而准确地对压控振荡器进行 调整。 设输入的信号为m(t)cosωct，假定环路 锁定，且不考虑噪声的影响，则
v(t)u0(t)si n ct
1 2m (t)1 2m (t)co 2 c st1 2si2 nct
• 若低通滤波器的截止频率为fm，v(t)经低 通滤波器后，就可以恢复出调制信号m(t)。 然而，如果发端加入的导频不是正交载波， 则相乘器的输出除了有调制信号外，还有 直流分量，这个直流分量通过低通滤波器 对数字信号产生影响。这就是发端导频正 交插入的原因。
1、在抑制载波的双边带信号中插入导频 抑制载波的双边带信号，在载频处已调 信号的频谱分量为零，载频附近的频谱 分量也很小，这样就便于插入导频以及 解调时易于滤出它。插入的导频并不是 加于调制器的那个载波，而是将该载波 移相90°的“正交载波”，如图所示。 插入导频的发端方框图如下
接收端
插入正交载波导频的原因：接收机相干解调 器相乘器的输出为，
上式的第二项包含有二倍载频分量2ωc。 若用一窄带滤波器将2ωc频率分量滤出， 再进行二分频，就可获得所需的相干载波。
若用锁相环代替窄带滤波器，就得到平方
环法提取载波。由于锁相环具有良好的跟
踪席带滤波和记忆性能．平方环法比一般
的平方变换法具有更好的性能。因此，平
方环法提取载波应用较为广泛。
2. 同相正交环又叫科斯塔斯（Costas）环，
经低通滤波后分别为
v5= (1/2)m(t)cosθ v6= (1/2)m(t)sinθ 低通滤波器应该允许m(t)通过。v5、v6相 乘产生误差信号
vd= (1/8)m2(t)sin2θ 式中θ是压控振荡器输出信号与输入信号载
波之间的相位误差。当θ较小时， vd≈ (1/4)m2(t)θ
vd与相位误差θ成正比，它就相当于一个 鉴相器的输出。用vd去调整压控振荡器 输出信号的相位，最后使稳态相位误差 减小到很小的数值。这样压控振荡器的 输出、就是所需提取的载波。 同相正交环的工作频率是载波频率本身， 而平方环的工作频率是载波频率的两倍, 当载波频率很高时，工作频率较低的同 相正交环路易于实现。
数字通信中，消息是相继的码元序列，需 知道每个码元的起止时刻。在接收端产生与 码元的频率和相位一致的定时脉冲序列的过 程称为码元同步或位同步。
数字通信中的消息数字流，总是用若干 码元组成一个“字”，又用若干“字”组成 一句”。在接收端产生与“字”、“句”起 止时刻相一致的定时脉冲序列，称为“字” 同步和“句”同步，统称为群同步或帧同步。
11.2.1 插入导频法 抑制载波的双边带信号（如DSB、等概 的2PSK）本身不含有载波， 残留边带 （VSB）信号虽含有载波分量，但很难 从已调信号的频谱中把它分离出来。对 这些信号的载波提取， 可以用插入导频 法（外同步法）。尤其是单边带（SSB） 信号， 它既没有载波分量又不能用直接 法提取载波，只能用插入导频法。 因此 有必要对插入导频法作一些介绍。
VCO输出两路正交的本地载波分别为
v1= cos(ωct+θ) v2= sin(ωct+θ) 式中，θ为VCO输出信号与输入已调信号 载波之间的相位误差。 信号m(t) cosωct分别与v1、v2 v3=m(t)cosωct·cos(ωct+θ)= m(t)[cosθ+cos(2ωct+θ)] v4=m(t)cosωct·sin(ωct+θ)= m(t)[sinθ+sin(2ωct+θ)]
11.2.2 插入导频法 直接法也称自同步法。这种方法是设法 从接收信号中提取同步载波。有些信号， 如DSB-SC、PSK等，它们虽然本身不直 接含有载波分量，但经过某种非线性变 换后，将具有载波的谐波分量，因而可 从中提取出载波分量来。下面介绍几种 常用的方法。 1. 平方变换法和平方环法
输 入 已 调 平 方 律 e ( t) 2 f c 窄 带 信 号部 件 滤 波 器
第 11章 同步原理
§11.1 引 言 §11.2 纠错编码的基本原理 §11.3 常用的简单编码 §11.4 线性分组码 §11.5 循环码 §11.6 卷积码 §11.7 网格编码调制
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§ 9.1 引言
同步是通信系统中的重要问题。当采用相 干解调时．接收端需要与发射端同频同相的 相干载波。这个相干载波的获取就称为载波 提取．或称为载波同步。
• 2PSK信号就是抑制载波的双边带信号， 上述插入导频法完全适用。对于SSB信号， 导频插入的原理与上面讨论的一样。
残留边带信号，由于fc附近有信号分量， 所以，如果直接在fc处插入导频，那么， 该导频必然会受到fc附近信号的干扰。然 而，可以在信号频谱之外插入两个导频f1 和f2，使它们在接收端经过某些变换后产 生所需要的fc。(详细方法略)