通信原理-同步原理_3
通信原理ppt课件——第三章
输出信号
两条路径信道模型
34
频域表示 信道传输函数为
35
信道幅频特性为
若两条路径的相对时 延差 固定，则信 道的幅频特性为：
36
若两条路径的相对时延差相对时延
差
是随机参量 ，则信道的幅
频特性为：
多径传播信道的相关带宽 ——信道传输特性相邻两个零点之间的频率间隔
信道最大多径时延差
37
• 如果信号的频谱比相关带宽宽，则会产生严重的频率 选择性衰落，为了减少频率选择性衰落，就应使信号 的频谱小于相关带宽（通常选择信号带宽为相关带宽 的1/3~1/5）
（噪声）。
根据以上几条性质，调制 信道可以用一个二端口线 性时变网络来表示，该网 络称为调制信道模型：
调制信道模型
4
二端口的调制信道模型，其输出与输入的关系有
一般情况下，
可以表示为信道单位冲激响应c(t)与输入
பைடு நூலகம்
信号的卷积， c(t)的傅里叶变换C(w)是信道传输函数：
或
可看成是乘性干扰
根据信道传输函数 的时变特性的不同，将物理信道分为
21
➢自由空间传播 ——当移动台和基站天线在视距范围之内，这时
电波传播的主要方式是直射波，其传播可以按自由 空间传播来分析。
设发射机输入给天线功率为 (W)，则接收天线 上获得的功率为
22
自由空间传播损耗定义为 当发射天线增益和接收天线增益都等于1时
用 dB可表示为
自由空间传播损耗与距离d的平 方成正比，距离越远损耗越大
发送信号
单一频率正弦波
陆地移动多径传播
多径信道一共有n条路径，各条 路径具有时变衰耗和时变传输 时延且各条路径到达接收端的 信号相互独立，则接收端接收 到的合成波为
码元同步《通信原理》
码元同步1．外同步法（1）外同步法的概念外同步法是指在发送码元序列中附加码元同步用的辅助信息，在信号中加入导频或数据序列，以达到提取码元同步信息的目的的技术，又称辅助信息同步法。
（2）外同步法的原理在发送信号中插入频率为码元速率（1/T）或码元速率的倍数的同步信号；在接收端利用窄带滤波器将其分离出来，并形成码元定时脉冲。
（3）外同步法的特点优点：设备较简单。
缺点：需要占用一定的频带宽带和发送功率。
2．自同步法自同步法不需要辅助同步信息，而是从接收的码元序列中经过某种变换提取出定时信息的方法。
（1）开环码元同步法①开环码元同步法的概念开环码元同步法是指将解调后的基带接收码元先通过某种非线性变换，再送入一个窄带滤波电路，从而滤出码元速率的离散频率分量的同步方法，又称非线性变换同步法。
②开环码元同步法的方案a．延迟相乘法图13-6 延迟相乘法开环码元同步原理分析用延迟相乘的方法作非线性变换，延迟相乘后码元波形的后一半是正值，前一半当输入状态有改变时为负值，故变换后的码元序列的频谱中包含码元速率的分量；选择延迟时间，使其等于码元持续时间的一半，就可以得到最强的码元速率分量。
b．微分整流法图13-7 微分整流法开环码元同步原理分析用微分电路去检测矩形码元脉冲的边沿，输出正负窄脉冲，经过整流得到正脉冲序列，此序列的频谱中就包含有码元速率的分量。
③开环码元同步法的误差若窄带滤波器的带宽为，其中K为一个常数，则提取同步的时间误差比例为式中，为同步误差时间的均值；T为码元持续时间；E b为码元能量；n0为单边噪声功率谱密度。
（2）闭环码元同步法①闭环码元同步法的概念闭环码元同步是指将接收信号和本地产生的码元定时信号相比较，使本地产生的定时信号和接收码元波形的转变点保持同步的方法。
②闭环码元同步法的实现a．原理框图图13-8 超前／滞后门同步原理方框图图中有两个支路，每个支路都有一个与输入基带信号m(t)相乘的门信号，分别称为超前门和滞后门。
通信原理第10章 同步原理
第10章 同 步 原 理
10.1 同步的概念及分类 10.2 载波同步 10.3 码元同步 10.4 群同步 10.5* 网同步
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10.1 同步的概念及分类
主要内容
★ 同步的概念 ★ 同步的分类 ★ 同步的意义
第10章 同 步 原 理
一、同步的概念
所谓同步是指收发双方在时间上步调一致，故又称定时。 同步是数字通信系统以及某些采用相干解调的模拟通信系 统中一个重要的实际问题。由于收、发双方不在一地，要使它 们能步调一致地协调工作，必须要有同步系统来保证。
t4
第二帧
(a )
图中接,收t信2~号t3就带是通插入导频的时间，它一般插解入调 在群同步脉冲
之后。这种插入的结果线只性 门是在每帧的一小段时间内才出现载波
标准，在接收门端控应信 号用控制信号将载波标准取出。
锁相环
鉴相器
环路 滤波器
压控 振荡器
第10章 同 步 原 理
从理论上讲可以用窄带滤波器直接取出这个载波，但实际
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
图10.2-7 平方环法提取载波
我 们 以 2PSK 信 号 为 例 ， 来 分 析 采 用 平 方 环 的 情 况 。 2PSK
e(t) [ a ng(t nS)T 2]c2 o w cts (10.2 - 4)
(10.2 - 2)
经过低通滤除高频部分后，就可恢复调制信号m(t)。
如果发端加入的导频不是正交载波，而是调制载波，则收端 v(t)中还有一个不需要的直流成分，这个直流成分通过低通滤波 器对数字信号产生影响， 这就是发端正交插入导频的原因。
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(同步原理)【圣才出品】
第13章同步原理思考题13-1 何谓载波同步？为什么需要解决载波同步问题？答：（1）载波同步又称载波恢复，即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，供给解调器作相干解调用。
（2）需要解决载波同步问题的原因：当接收信号中包含离散的载频分量时，在接收端需要从信号中分离出信号载波作为本地相干载波；这样分离出的本地相干载波频率必然和接收信号载波频率相同，但是为了使相位也相同，可能需要对分离出的载波相位作适当调整。
若接收信号中没有离散载频分量，则接收端需要用较复杂的方法从信号中提取载波。
因此，在这些接收设备中需要有载波同步电路，以提供相干解调所需的相干载波。
13-2 插入导频法载波同步有什么优缺点？答：插入导频法载波同步的优缺点：（1）优点：建立同步的时间快。
（2）缺点：占用了通信系统的频率资源和功率资源。
13-3 哪些类信号频谱中没有离散载频分量？答：信号频谱中没有离散载频分量的信号频谱：先验概率相等的2PSK信号频谱中没有载频分量。
13-4 能否从没有离散载频分量的信号中提取出载频？若能，试从物理概念上作解释。
答：能从没有离散载频分量的信号中提取出载频。
设此信号可以表示为，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ωc的离散分量。
将上式平方，得此式中已经将m2（t）＝1的关系代入。
由此式可见平方后的接收信号中包含2倍载频的频率分量。
所以将此2倍频分量用窄带滤波器滤出后再作二分频，即可得出所需载频。
13-5 试对QPSK信号，画出用平方环法提取载波的原理方框图。
答：对QPSK信号，用平方环法提取载波的原理方框图如图13-1所示。
图13-1 QPSK平方环载波提取框图13-6 什么是相位模糊问题？在用什么方法提取载波时会出现相位模糊？答：（1）相位模糊问题是由于二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，这就导致分频得出的载频存在相位含糊性。
通信原理(第3章)
因此，随机过程看作是在时间进程中处于不同时刻的 随机变量的集合。
5
3.1 随机过程的基本概念
3.1.1 随机过程的分布函数
设 (t)表示一个随机过程，则它在任意时刻t1的值 (t1)是
一个随机变量，其统计特性可以用分布函数或概率密度函数来 描述。
➢ 随机过程 (t)的一维分布函数：(反应分布情况)
➢ | R(τ) | ≤ R(0)
【解】(1)先求(t)的统计平均值：
数学期望
a(t) E[ (t)]
2 0
A cos( c t
)
1
2
d
A
2
2
0 (cosct cos sin ct sin )d
A
2
[cos ct
2
cosd
0
sin ct
2
sind ]
0
0
21
3.2 平稳随机过程
自相关函数
R(t1,t2 ) E[ (t1 ) (t2 )]
第3章 随机过程
通信系统中用于表示信息的信号不可能是单一的 确定的, 而是各种不同的信号。信息就包含于出现这种 或那种信号之中.例如二元信息需用二种信号表示, 具 体出现哪个信号是随机的,不可能准确予测( 如能予测, 则无需通信了) 我们称这种具有随机性的信号为随机 信号。
通信系统中存在各种干扰和噪声,这些干扰和噪声 的波形更是各式各样,随机的不可予测的.我们称其为随 机干扰和随机噪声。 尽管随机信号和随机干扰（噪声）取何种波形是不可 预测的、随机的，但他们具有统计规律性。研究随机 信号和随机干扰统计规律性的数学工具是随机过程理 论。随机过程是随机信号和随机干扰的数学模型。 1
usart同步通信原理
usart同步通信原理USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter）是一种通用的同步/异步收发器，常用于计算机与外设之间的串行通信。
与其他通信接口相比，USART具有使用简便、传输速率高、可靠性强等优点，广泛应用于工业自动化、通信设备、嵌入式系统等领域。
本文将详细介绍USART 同步通信的原理。
一、USART概述USART是一种支持同步和异步通信的串行通信接口。
它包含了发送和接收两个单独的模块，可以独立进行串行数据的发送和接收。
USART的工作模式可以是同步模式，也可以是异步模式。
同步模式下，由外设设备提供时钟信号，数据通过USART与时钟信号同步传输。
异步模式下，USART通过内部时钟信号进行数据传输。
二、USART同步通信原理USART同步通信是指数据传输的时钟信号由外部设备提供的通信方式。
在同步模式下，数据包含位同步的时钟信号，可以实现更稳定可靠的数据传输。
USART同步通信的原理如下：1. 产生时钟信号：在USART同步模式下，时钟信号由外设设备提供。
外设设备通常会产生一个固定频率的时钟信号，用于同步数据传输。
时钟信号可以是周期性的矩形波形。
2. 数据传输：数据传输分为发送和接收两个过程。
发送过程：当发送数据时，USART根据时钟信号的上升沿或下降沿来判断数据位的变化。
一般情况下，数据传输的时刻是在每个时钟信号的下降沿或上升沿进行的。
每个数据位都映射到一个时钟信号的周期。
发送方按照时钟信号的节拍，将数据按位发送。
接收过程：当接收数据时，接收方根据时钟信号的上升沿或下降沿来采样传输的数据。
接收方在每个时钟信号的节拍来临时，采样接收到的数据位。
发送和接收过程通常以字节为单位进行，即发送或接收一个字节的数据。
USART通信支持多种数据位宽，如8位、9位等。
一个字节的数据包括起始位、数据位、校验位和停止位。
3. 通信协议：USART同步通信需要一种规定的通信协议，以确保发送方和接收方之间的数据传输正确可靠。
通信原理习题(3-5章)
其特性如图4-2所示。
4－9 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密 度 Pn f 0.5 103 W Hz ，在该信道中传输抑 制载波的单边带（上边带）信号，并设调 制信号 m(t )的频带限制在5kHz,而载波是 100kHz，已调信号功率是10kW.若接收机 的输入信号在加至解调器之前，先经过一 (B=10kHz)理想带通滤波器滤波，试问： （1）该理想带通滤波器应具有怎样的传输特 性 H ？ （2）解调器输入端的信噪功率比为多少？ （3）解调器输出端的信噪功率比为多少？
（3）由于单边带调制系统的调制制度增益 G 1，因此解调器输出端的信噪比
S0 Si 2000 N0 Ni
S 0 Si 1000 N 0 Ni
4－13 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱 密度Pn f 0.5 103 W Hz, 在该信道中传输振 幅调制信号，并设调制信号 m(t ) 的频带限 制于5kHz，载频是100kHz，边带功率为 10kW，载波功率为40kW。若接收机的输 入信号先经过一个合适的理想带通滤波器， 然后再加至包络检波器进行解调。试求： （1）解调器输入端的信噪功率比； （2）解调器输出端的信噪功率比； （3）制度增益G。
1 () 为常数， 2 () 为 的非线性函数，
所以信号经过信道（a）时无群迟延失真， 而经过信道（b）时会产生群迟延失真。
2 ()
3-10 设某随参信道的最大多径时延差等于 3ms , 为了避免发生选择性衰落，试估算在 该信道上传输的数字信号的码元脉冲宽度。
解：信道的相关带宽
解 理想低通滤波器的传递函数为
Ts ' H 0
Ts other
其对应的单位冲激响应
北邮杨鸿文老师通信原理讲义-3
R=
H0 ( X ) − H∞ ( X ) H∞ ( X ) ，称此为冗余度或者相对剩余度。又称η = 为信源效率。 H0 ( X ) H0 ( X )
我们举例来说明这些结果的含义。设有一篇文章有 10 万汉字。假设汉字共有 8000 个， 则这篇文章表达成二进制需要 10 × log 2 8000 ≈ 162kByte ，但如果汉字的冗余度是 68%，
4
那么我们可以指望用大约 52kByte 来保存这篇文章。
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北京邮电大学电信工程学院 《通信原理 II》
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Lecture Notes-3-2005/02/28
一 信道的概念
指所研究问题中从发送端到接收端之间的一切环节。 不同的情 信道是一个抽象的概念， 景下， “发送端”和“接收端”所指不同，因而信道的含义也不同。例如在某个无线通信系 统中， 发送天线到接收天线之间的电波传遍空间是信道， 这个信道也叫狭义信道或者传输媒 质。调制器输出到解调器输入的一切环节是信道，这个信道也叫调制信道，它包含了上下变 频器、放大器、收发滤波器、收发天线、传输媒质等环节。从编码器的输出到译码器输入的 一切环节也是信道，这个信道叫编码信道，它包括了调制解调器以及调制信道。
1. 恒参信道与随参信道
如下图所示。 这里发送信号或者接收信号可能是模 发送信号经过信道成为了接收信号， 拟信号（时间连续、取值连续） ，也可能是数字信号（时间离散、取值可能连续或者离散） 。 注意取值连续的数字信号可以理解为进制数趋于无限的情形。
通信原理第三章课后习题答案
习题解答3-1．填空题（1） 在模拟通信系统中，有效性与已调信号带宽的定性关系是（ 已调信号带宽越小，有效性越好），可靠性与解调器输出信噪比的定性关系是（解调器输出信噪比越大，可靠性越好）。
（2） 鉴频器输出噪声的功率谱密度与频率的定性关系是（功率谱密度与频率的平方成正比），采用预加重和去加重技术的目的是（提高解调器输出信噪比）。
（3） 在AM 、DSB 、SSB 、FM 等4个通信系统中，可靠性最好的是（FM ），有效性最好的是（SSB ），有效性相同的是（AM 和DSB ），可靠性相同的是（DSB 、SSB ）。
（4） 在VSB 系统中，无失真传输信息的两个条件是：（相干解调）、（系统的频率特性在载频两边互补对称）。
（5） 某调频信号的时域表达式为6310cos(2105sin10)t t ，此信号的载频是（106）Hz ，最大频偏是（2500）Hz ，信号带宽是（6000）Hz ，当调频灵敏度为5kHz/V 时，基带信号的时域表达式为（30.5cos10t ）。
3-2．根据题3-2图（a ）所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。
解：设载波()sin c s t t ，（1）DSB 信号()()()DSB s t m t s t 的波形如题3-2图（b ）,通过包络后的输出波形为题3-2图（c)。
（2）AM 信号0()[()]sin AM c s t m m t t ，设0max ()m m t ，波形如题3-2图（d ）,通过包络后的输出波形为题3-2图（e)。
结论：DSB 解调信号已严重失真，故对DSB 信号不能采用包络检波法；而AM 可采用此法恢复。
3-3．已知调制信号()cos(2000)cos(4000)m t t t ，载波为4cos10t ，进行单边带调制,试确定该单边带信号的表示式，并画出频谱图。
解法一：若要确定单边带信号，需先求得()m t 的希尔波特变换题3-2图（a ）题3-2图(b)、(c)、(d)和(e)ˆ()cos(2000)cos(4000)22sin(2000)sin(4000)mt t t t t故上边带信号11ˆ()()cos ()sin 2211cos(12000)cos(14000)22USB c c s t m t t mt t t t下边带信号为11ˆ()()cos ()sin 2211cos(8000)cos(6000)22LSB c c s t m t t mt t t t其频谱图如题2-3图所示。
通信原理--同步原理
第三节 位同步
对于全占空的随机二进制序列，不论是单极性还是双极性的，当P（1）=P（0）=0.5时，都没有fB ，2fB等线谱的，因而不能直接从其中滤出位同步信号。但是，若对该信号进行某种变换，例如，变成归零脉冲后，则该序列中就有fB=1/TB的位同步信号分量。
一、自同步法
抑制载波双边带信号的导频插入
插入导频法发端方框图
设调制信号为m(t)，m(t)中无直流分量，被调载波为acsin2pfct，调制器假设为一相乘器，插入导频是被调载波移相90°形成的，为-accos2pfct，其中，ac是插入导频的振幅。于是输出信号为
插入导频法收端方框图
设u0(t)无失真地传到收端，则收端用一个中心频率为fc的窄带滤波器就可取得导频-accos2pfct ，再将它移相p/2，就可得到与调制载波同频同相的信号sin2pfct 。
随机相差是由于随机的噪声叠加在载波信号上而引起的。假设载波信号的初始相位为零，则θn就是随机相差，经计算得相位误差的分布f(θn)。随机相差θn的方差与信噪比r有如下关系所以随机相差θn的方差与信噪比r是反比关系。
当用单调谐电路作为窄带滤波器时，设回路的谐振频率f0与Q 值已经给定。如果在t=0 时刻将信号接入电路，则输出电压为
随着数字通信的发展，多个用户需相互通信，从而组成了数字通信网。为了保证通信网内各用户之间可靠地进行数据交换，在整个通信网内必须有一个统一的时钟标准，这就是网同步。
提取载波的方法分两种：一种是直接法，该方法不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波。第二种是插入导频法，即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）称作导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波。
通信原理讲义
通信原理讲义第一章 绪论1．1 通信系统的组成 1．1．1 通信一般系统模型点对点通信模型：反映了通信系统的共性。
1．1．2 模拟通信与数字通信● 消息可以分成两类 离散消息：消息的状态是可数的或离散型的（如符号、文字等），也称为数字消息。
连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像），也称为模拟消息。
● 消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。
通常，消息被载荷在电信号的某以参量上。
数字信号：电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。
模拟信号：电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。
● 相应的通信系统分成两类 数字通信系统模拟通信系统● 模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数（数-模）转换器，接受端使用数-模（模-数）转换器。
● 数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求 （1） 数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累； （2） 传输差错可以控制；（3） 便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理； （4） 易于加密处理；（5） 可以综合传递各种消息，增强系统功能。
● 模拟通信系统模型（点对点）基带信号：携带信息，但具有频率很低的频谱分量，不适宜传输的原始电信号。
已调信号：基带信号经过调之后转换成其频带适合信道传输的信号，也称频带信号。
调制器：将基带信号转变为频带信号的设备。
解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。
模拟通信强调变换的线性特性，既已调参量与基带信号成比例。
● 数字通信系统模型（点对点） 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。
数字通信需要解决的问题：（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错； （3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；（4） 同步：发送和接收节拍一致，包括：位同步（码元同步）和群同步、帧同步、句同步或码组同步。
数字通信模型：同步环节的位置不固定，图中没有出现。
数字基带传输模型：消息消息●数字通信的缺点 比模拟通信占据更宽的频带。
通信原理_第六版-第三章答案
第二章2-1 试证明图P2-1中周期性信号可以展开为 （图略）04(1)()cos(21)21nn s t n t n ππ∞=-=++∑证明：因为()()s t s t -=所以000022()cos cos cos 2k k k k k k kt kt s t c c c T ππkt π∞∞∞======∑∑∑101()00s t dt c -=⇒=⎰1111221111224()cos ()cos cos sin 2k k c s t k tdt k tdt k tdt k πππππ----==-++=⎰⎰⎰⎰ 0,24(1)21(21)nk n k n n π=⎧⎪=⎨-=+⎪+⎩所以04(1)()cos(21)21nn s t n t n ππ∞=-=++∑2-2设一个信号可以表示成 ()s t ()2cos(2)s t t t πθ=+-∞<<∞试问它是功率信号还是能量信号，并求出其功率谱密度或能量谱密度。
解：功率信号。
22()cos(2)sin (1)sin (1)[2(1)(1)j ft j j s f t e dtf f e e f f τπττθθπθτπτπτπτπ---=+-+=+-+⎰τ21()lim P f s τττ→∞=2222222222sin (1)sin (1)sin (1)sin (1)lim 2cos 24(1)(1)(1)(1)f f f f f f f f ττπτπτπτπτθπτπτπτ→∞-+-+=++-+-+ 由公式w w w .k h da w.c o m课后答案网22sin lim ()t xt x tx δπ→∞= 和 sin lim ()t xt x xδπ→∞= 有()[(1)][(1)]441[(1)(1)]4P f f f f f ππδπδπδδ=-++=++-或者001()[()()]4P f f f f f δδ=-++2-3 设有一信号如下：2exp()0()0t t x t t -≥⎧=⎨<⎩试问它是功率信号还是能量信号，并求出其功率谱密度或能量谱密度。
第八章-同步技术
11
同步技术的重要性
• 同步本身虽然不包含所要传送的信息，但只有收 发设备之间建立了同步后才能开始传送信息，所 以同步是进行信息传输的必要和前提。
• 同步性能的好坏将直接影响着通信系统的性能。 如果出现同步误差或失去同步就会直接导致通信 质量下降，降低通信系统性能，甚至使通信中断。
计算机网络通信原理——同步技术
• 从下图所示的频谱图可以看出，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且没有离散谱， 这样就便于插入导频以及解调时易于滤出它。
（a）基带信号x(t)频谱函数
（b）对x(t)进行相关编码得到的频谱函数 （c）双边带调制后得到的频谱函数
插入导频
计算机网络通信原理——同步技术
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双边带调制系统发送端电路框图
• 码变换器将Sd(t)频谱中的直流和相邻的低频信号滤掉或衰减。 • 经低通滤波器加给环行调制器，由带通滤波器取出上、下边带
送给加法器。 • 同时送给加法器的还有载波移相90°的Acsinωct。（发送端必须
正交插入导频，不能加入Acosωt导频信号，否则接收端解调后 会出现直流分量，这个直流分量无法用低通滤波器滤除，将对 基带信号的提取产生影响。）
计算机网络通信原理——同步技术
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平方变换法
• 已调信号x(t)cosωct为2PSK信号，双极性矩形脉冲。 • 接收端经过平方律部件后得到
e(t)=[x(t)cosωct]2 = x2(t)/2+ x2(t) cos2ωct/2
∵ x(t)=±1 ∴ e(t)= (1+cos2ωct)/2
• 由此，通过窄带滤波器取出2fc，经过二分频得到的频率就 是所需要的载波频率。
计算机网络通信原理——同步技术
通信原理第11章同步原理
第11章 同步原理终
下面以 DSB 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 f c ,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 同步原理终 有时,位定时误差也用相位来表示,称为相位误差,即
当位定时有偏差时,会使信号的取样值下降,而取样值的 下降最终导致数字通信系统误码率的上升。
第11章 同步原理终 以 2PSK 信号为例,当位定时无偏差时,最佳接收机的误码率 为
而当位定时偏差为 t e 时,经推导误码率为
第11章 同步原理终
第11章 同步原理终
图 11.3. 2 位同步信号相位调整过程示意图(图中设 n =4
第11章 同步原理终
如果鉴相器的比较结果是 n 次分频器输出信号(即位同 步信号)相位超前于接收码元相位,如图 11.3. 3 ( a )所示,鉴相 器就向控制电路输出误差信号,使控制电路从其接收到的脉 冲序列中扣除一个脉冲,这样分频器输出的脉冲序列就比原 来正常情况下的脉冲序列滞后一个 T s / n 时间,如图 11.3. 2 ( c )所示。到下一次鉴相器进行比相时,若分频器输出脉冲序 列的相位仍超前,鉴相器再输出一个代表超前的误差信号给 控制电路,使控制电路再扣除一个脉冲,直到分频器输出脉冲 序列的相位不超前为止。如果鉴相器的比较结果是 n 次分频 器的输出脉冲序列相位滞后于接收码元相位,如图 11.3. 3 ( b ) 所示。
第11章 同步原理终
需要说明,在图 11.3. 1 所示的数字锁相环中,相位比较器 是一个关键部件。没有相位比较器的比较结果,控制电路既 不会扣除脉冲也不会附加脉冲,也就意味着无法调整位同步 脉冲的相位。而相位比较器是根据接收基带信号的过零点和 位同步脉冲的位置来确定误差信号的。当发送长连“0 ”或 长连“ 1 ”信号时,接收基带信号在很长时间内无过零点,相位 比较器无法进行比较,致使位定时脉冲在长时间内得不到调 整而发生漂移甚至失步。此即采用 HDB3 来代替 AMI 码的 原因。
通信原理 同步
通信原理同步
通信原理是指信号的传递和处理过程中所涉及的基本原理和方法。
其中，同步是通信原理中的一个重要概念。
在通信中，同步是指发送端和接收端之间的时钟信号保持一致，以确保数据的准确传输。
同步可以分为硬件同步和软件同步两种方式。
硬件同步通常通过传输中的特殊信号来实现，例如串口通信中的RTS（Request to Send）和CTS（Clear to Send）信号线，
以及以太网通信中的同步帧等。
接收端根据发送端发送的同步信号来确定数据的传输时机，以保证数据的正确接收。
软件同步则是通过通信协议或者算法来实现的。
发送端和接收端通过预先约定的规则来保持同步，例如在通信协议中规定每个数据帧的起始和结束标志位，接收端根据这些标志位来判断数据的边界，并进行相应的处理。
同步在通信中起到了关键的作用。
它能够确保数据的准确传输，并保证发送端和接收端之间的数据一致性。
在实际的通信系统中，同步技术得到了广泛的应用，例如在电话通信、数据传输、计算机网络等领域都有同步的应用。
总之，同步是通信原理中不可或缺的一部分，它通过时钟信号、特殊信号或者通信协议来确保数据的准确传输和接收端的同步，为通信系统的正常运行提供保障。
通信原理(陈启兴版) 第3章作业和思考题参考答案
3-1设理想信道的传输函数为()d j 0e t H K ωω-=式中，K 0和t d 都是常数。
试分析信号s (t )通过该理想信道后的输出信号的时域和频域表示式，并对结果进行讨论。
解 设输入()s t 的频谱用()S ω表示，则通过上述信道后，输出信号的频谱可表示为0()()()()d j t o S S H K S e ωωωωω-==则输出信号为0()()o d s t K s t t =-可见该信道满足无失真条件，对信号的任何频率分量的衰减倍数及延迟相同，故信号在传输过程中无失真。
3-2设某恒参信道的传输函数具有升余弦特性()221cos ,2220,sT js s ssT T e T H T ωωπωωπω-⎧⎛⎫+≤⎪⎪⎪⎝⎭=⎨⎪>⎪⎩式中， T s 为常数。
试求信号s (t )通过该信道后的输出表示式，并对结果进行讨论。
解 设()s t 的频谱用()S ω表示，则通过上述恒参信道后，输出信号的频谱可表示为()222()1cos ()1cos ,2222()()()20,s s T T j jss ss s o sT T TT S e S e T S S H T ωωϕωωωπωωωωωωπω⎛⎫-- ⎪⎝⎭⎧⎛⎫⎛⎫+=+≤⎪⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭==⎨⎪>⎪⎩输出信号为0()()()()4224s s s s s T T T Ts t s t s t s t T =+-+- 分析可见，若信号频率1s s f f T >=，则信道对信号产生截止。
若信号频率1s sf f T ≤=，则信道对输入信号的幅度有函数加权，即信号中不同频率的分量分别受到信道不同的衰减，产生了幅频失真。
()2sT τω=-为常数即没有产生相频失真。
3-3假设某随参信道有两条路径，路径时差为τ =1ms ，试求该信道在哪些频率上传输衰耗最大？哪些频率范围传输信号最有利？解 假设该随参信道两条路径的衰减系数均为K ，该信道的幅频特性为()2cos 2H K ωτω⎛⎫=⎪⎝⎭当cos 12ωτ⎛⎫=⎪⎝⎭（即2n ωτπ=）时，对传输信号最有利，此时出现传输极点 2n πωτ=或 nf τ=当cos 02ωτ⎛⎫=⎪⎝⎭（即122n ωτπ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭）时，传输损耗最大，此时出现传输零点 (21)n πωτ+=或 1/2n f τ+=3-4 在移动信道中，市区的最大时延差为5μs ，室内的最大时延差为0.04μs 。
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 第三章答案
第3章部分习题解答2解：（1）试确定每个频率分量的功率()()()()()()()()()202cos 300010cos 6000cos 220cos 2cos 2(1500)cos 2(1500)5cos 2(3000)5cos 2(3000)c c c c c c s t t t f t f t f t f t f t f t ππππππππ=++⎡⎤⎣⎦=+++−+++−()s t 的5个频率分量及其功率为：c f ： 功率为200w 1500c f +： 功率为0.5w 1500c f −：功率为0.5w 3000c f +: 功率为12.5w 3000c f −: 功率为12.5w（2）()()()()202cos 300010cos 6000cos 2c s t t t f t πππ=++⎡⎤⎣⎦()()()2010.1cos 30000.5cos 6000cos 2c t t f t πππ=++⎡⎤⎣⎦ 因此()()()0.1cos 30000.5cos 6000m t t t ππ=+调制指数()max 0.6AM m t β==⎡⎤⎣⎦。
（3）5个频率分量的全部功率为：20020.5212.5226total P w =+×+×=边带功率为：20.5212.526P w =×+×=边带 边带功率与全部功率之比：260.115226AMη=≈3解：已调信号为AM 信号，调制指数为：()max AM m m t A β==⎡⎤⎣⎦如果1m A >，即发生了过调制，包络检波器此时将无法恢复出()m t 。
因此要想无失真通过包络检波器解出()m t ，则需要1m A ≤。
4解：根据单边带信号的时域表达式，可确定上边带信号：()()()()()11ˆcos sin 22USB c c S t m t t mt t ωω=− ()()()41cos 2000cos 4000cos 102t t t πππ=+⎡⎤⎣⎦ ()()()41sin 2000sin 4000sin 102t t t πππ−+⎡⎤⎣⎦ ()()11cos 12000cos 1400022t t ππ=+ ()()()()()1[6000600070007000]4USB S f f f f f δδδδ=++−+++−同理，下边带信号为：()()()()()11ˆcos sin 22LSB c c S t m t t mt t ωω=+ ()()()41cos 2000cos 4000cos 102t t t πππ=+⎡⎤⎣⎦()()()41sin 2000sin 4000sin 102t t t πππ++⎡⎤⎣⎦()()11cos 8000cos 600022t t ππ=+ ()()()()()1[4000400030003000]4LSB S f f f f f δδδδ=++−+++−两种单边带信号的频谱分别如下所示：11解：记()m t 为基带调制信号，()ˆmt 为其希尔伯特变换，不妨设载波幅度为()222c A =。
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2. 闭环码元同步法
思路
方案 ——“超前/滞后门同步器
原理框图
工作原理
存在问题 当发送码元序列长时间地没有突跳边沿时，此法不适用。
解决方法 对发送序列的传输码型作某种变换，如改用HDB3码， 或用扰乱技术，使发送码元序列有突跳边沿。
13.3.3 码元同步误差 对 误码率的影响
∆
时域插入
连续插入 增加“同步头同步法
思路
方案
延迟相乘法 微分整流法
位同步 “异曲同工”
延迟相乘法 c
a
b
c
延迟时间等于码元时间一半时，码
元速率分量最强。
微分整流法
a b c
微分电路完成非线性变换
c序列的频谱中含有码元速
率的分量。
PS f
导频
PS f
导频
1/T
f
(a) 双极性不归零基带信号功率谱
1/ 2T f
(b) 某种相关变换后基带信号功率谱
对(a)，接收端用中心频率为 1/T 的 窄带滤波器 提取 导频 ；
对(b)，中心频率1/2T ，提取的导频倍频所需的位同步脉冲。
优点：设备较简单； 缺点：需要占用一定的频带宽带和发送功率。
§ 13.3
码元同步
应满足：
对二进制信号而言
重复频率 与 接收码元速率 相同 相 位 与 最佳抽判时刻 一致
13.3.1 外同步法 ( 插入导频法）
位同步
频域插入
在发送信号中插入频率为码元速率 1/T 或 1/T 倍数 的同步信号；
在接收端利用窄带滤波器将 其 分离出来，并形成 码元定时脉冲。
Pe
观察
位同步
位同步
(t3 ~ t4 ) (T 2) E(1 2 ) T
积分能量
∝
有效区间
则 最佳接收2PSK信号的误码率为
当 P = 1/2 时
思考
答：码元同步是正确取样判决的基础，只有数字通信才需要。 答：通常不能。因为。。。