通信原理同步原理ppt课件
合集下载
第七章 同步原理.ppt
（抽样判决的基础） 3. 帧同步（群同步）：保证帧在时间上对齐，收端
应产生与帧起止时刻 一致的定时脉冲。 4. 网同步：通信网中要有统一的时间关系，保证网
内用户间可靠地进行数据传输与交换。
通信原理
同步实现方式分类
外同步法。 由发送端发送专门的同步信息（导频），接 收端把这个导频提取出来作为同步信号的方 法。
通信原理
相关编码进行频谱变换
抑制载波双边带信号的导频插入
通信原理
载波
导频
通信原理
时域插入导频法
时分多址卫星通信中应用较多，它是按照一定 时间顺序，在指定的时间内发送载波，即把载 波插到每帧的数字序列中
通信原理
载波同步性能
高效率：减少功率消耗 高精度：减少频率相位误差 同步建立时间：短 同步保持时间：长
通信原理
位同步
位同步是指在接收端的基带信号中提取码元定 时的过程
位同步是正确取样判决的基础，只有数字通信 才需要， 并且不论基带传输还是频带传输都 需要位同步；
所提取的位同步信息是频率等于码速率的定时 脉冲，相位则根据判决时信号波形决定。
通信原理
插入导频法： 在基带信号频谱的零点处插入所需的位定时导频信号
自同步法。 发送端不发送专门的同步信息，接收端设法 从收到的信号中提取同步信息的方法。
自同步法是人们最希望的同步方法，因为可以 把全部功率和带宽分配给信号传输，但复杂。
通信原理
同步分析
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。同步性能的好坏又将 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导致通信系统 性能下降或通信中断。
通信原理
滤波法：自同步法
应产生与帧起止时刻 一致的定时脉冲。 4. 网同步：通信网中要有统一的时间关系，保证网
内用户间可靠地进行数据传输与交换。
通信原理
同步实现方式分类
外同步法。 由发送端发送专门的同步信息（导频），接 收端把这个导频提取出来作为同步信号的方 法。
通信原理
相关编码进行频谱变换
抑制载波双边带信号的导频插入
通信原理
载波
导频
通信原理
时域插入导频法
时分多址卫星通信中应用较多，它是按照一定 时间顺序，在指定的时间内发送载波，即把载 波插到每帧的数字序列中
通信原理
载波同步性能
高效率：减少功率消耗 高精度：减少频率相位误差 同步建立时间：短 同步保持时间：长
通信原理
位同步
位同步是指在接收端的基带信号中提取码元定 时的过程
位同步是正确取样判决的基础，只有数字通信 才需要， 并且不论基带传输还是频带传输都 需要位同步；
所提取的位同步信息是频率等于码速率的定时 脉冲，相位则根据判决时信号波形决定。
通信原理
插入导频法： 在基带信号频谱的零点处插入所需的位定时导频信号
自同步法。 发送端不发送专门的同步信息，接收端设法 从收到的信号中提取同步信息的方法。
自同步法是人们最希望的同步方法，因为可以 把全部功率和带宽分配给信号传输，但复杂。
通信原理
同步分析
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。同步性能的好坏又将 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导致通信系统 性能下降或通信中断。
通信原理
滤波法：自同步法
同步原理PPT课件(通信原理)
m = 0 只有1个（ ）码组
m = 1 有 码组
类推，可被判为同步码组的组合数为
假同步概率
28
平均建立时间ts
设漏同步和假同步都不发生，在最不利 的情况下，实现群同步最多需要一群的 时间。
设每群的码元数为N，每码元时间为T， 则一群的时间为NT，出现一次漏同步或 假同步大致要多花费NT的时间才能建立 起群同步，故，平均建立时间为 ts = NT（1 + P1 + P2）
m12
≈ 3 m-1
≈ 扣 相位推后1/m周期（除360°/m）
≈ m1 2 4m1
≈ 附 相位提前1/m周期加
b路
c位同步 m
d 超前
e分频器输出 2
f 滞后
g分频器输出
位同步脉冲的相位调整
19
11.4 群同步（帧同步） 给出帧的开头和结尾的标记
起止式同步法
被传输的单位是字符，每个字符可由5~8 位码元组成，每个字符前面加一位起始 位，用“0”代表，在字符后加1.5位停止 位，用“1”代表，不发信号时，一直发 送停止位。
j=1
j = 2，3，…7 R(j)分别为-1, 0, -1, 0, -1, 0
当j为负值时的自相关函数值, 与正值对 称,自相关函数在j = 0 时出现尖锐单峰。
22
R（j） 7
-7 -5 -3 -1 1 3 5 -1
7j
23
“1”存入移存 器
1端→ +1 0端→-1
判决
“0”存入移存 器
1端→ -1 0端→+1
同相正交环法(Costas环)
输入
V3
×
LPF
输出 V1 VCO
90°相移
通信原理教学课件同步原理
04
同步原理的应用
在数字通信中的应用
数字通信中，同步原理是实现信号正确传输的关键。数字信 号在传输过程中，需要通过位同步、帧同步等方式确保接收 端正确解调信号，避免误码和数据丢失。
数字通信中的同步原理包括载波同步、位同步、帧同步等， 这些同步方式能够确保数字信号在传输过程中保持稳定，提 高通信质量。
在卫星通信中的应用
卫星通信中，由于信号传输距离远、传输环境复杂，同步 原理显得尤为重要。卫星通信系统需要建立稳定的载波同 步和位同步，以保证信号在长距离传输中不发生偏移和失 真。
卫星通信中的同步技术还包括定时同步和频率同步，这些 同步方式能够确保信号在卫星转发器中正确处理，提高信 号的抗干扰能力和传输可靠性。
05
同步原理的发展趋势和未来展望
同步技术的发展趋势
5G/6G通信技术
随着5G/6G通信技术的不断发展，同步原理将更加依赖于新型的 信号处理和传输技术，以实现更高效、更可靠的数据传输。
云计算和大数据技术
云计算和大数据技术的广泛应用，将为同步原理提供更强大的数据 处理和分析能力，进一步提高同步的准确性和实时性。
在移动通信中的应用
移动通信中，由于用户终端位置不断变化，信号传输环境复杂多变，因此需要建 立更加稳定的同步系统。移动通信中的同步技术包括时间同步和频率同步，能够 确保信号在复杂的无线环境中稳定传输。
移动通信中的同步原理还涉及到多径效应和信号衰落等问题，需要通过先进的信 号处理技术来克服这些挑战，提高移动通信的可靠性和稳定性。
位同步
01
02
03
04
位同步也称为码元同步，是数 字通信系统中的重要组成部分
。
位同步的目的是使接收端的时 钟频率与发送端的时钟频率保 持一致，以便正确解调出信号
通信原理教学课件同步原理
通过实际案例分析，帮助学生理解同步原理的应用和实际问题。
2 实验实践
通过实验操作，让学生亲自体验同步原理在真实通信系统中的作用和实现方法。
3 小组讨论
组织学生进行小组讨论，分享和交流同步原理相关的问题和思考。
同步原理的未来发展趋势
高速通信
随着通信技术的不断发展， 同步原理在实现高速通信和 大容量数据传输方面将继续 发挥重要作用。
位同步
通过位同步信号，确保每一位数据在正确的时间点传输和接收。
同步原理的应用领域
1
通信网络
同步原理在各种通信网络中广泛应用，包括有线和无线网络，确保数据的可靠传输。
2
数字信号处理
同步原理在数字信号处理中用于确保各个处理单元之间的数据同步，提高信号处理的 精度。
3
多媒体传输
在多媒体传输中，同步原理保证音频和视频数据的同步播放，避免了声音和图像不同 步的问题。
通信原理教学课件PPT同 步原理
本课程将深入探讨通信原理中的同步原理，包括定义、重要性、基本概念、 应用领域、实际案例、教学方法以及未来发展趋势等内容。
同步原理的定义
同步原理指的是在通信领域中，为了保证数据的准确传输和接收，需要在发 送端和接收端之间建立一种同步机制。这种机制确保了数据的顺序、时序和 一致性。
同步原理的重要性
同步原理对于实现高效、可靠的通信系统至关重要。它确保了信系统中，同步原理都是必不可少的。
同步原理的基本概念
时钟信号
用于同步发送端和接收端的时钟信号，确保数据按照正确的时序传输和接收。
帧同步
通过特定的帧头标识符或模式，确保数据按照帧的边界进行划分和传输。
物联网
同步原理在物联网中的应用 将越来越重要，确保各种设 备之间的数据同步和协调。
2 实验实践
通过实验操作，让学生亲自体验同步原理在真实通信系统中的作用和实现方法。
3 小组讨论
组织学生进行小组讨论，分享和交流同步原理相关的问题和思考。
同步原理的未来发展趋势
高速通信
随着通信技术的不断发展， 同步原理在实现高速通信和 大容量数据传输方面将继续 发挥重要作用。
位同步
通过位同步信号，确保每一位数据在正确的时间点传输和接收。
同步原理的应用领域
1
通信网络
同步原理在各种通信网络中广泛应用，包括有线和无线网络，确保数据的可靠传输。
2
数字信号处理
同步原理在数字信号处理中用于确保各个处理单元之间的数据同步，提高信号处理的 精度。
3
多媒体传输
在多媒体传输中，同步原理保证音频和视频数据的同步播放，避免了声音和图像不同 步的问题。
通信原理教学课件PPT同 步原理
本课程将深入探讨通信原理中的同步原理，包括定义、重要性、基本概念、 应用领域、实际案例、教学方法以及未来发展趋势等内容。
同步原理的定义
同步原理指的是在通信领域中，为了保证数据的准确传输和接收，需要在发 送端和接收端之间建立一种同步机制。这种机制确保了数据的顺序、时序和 一致性。
同步原理的重要性
同步原理对于实现高效、可靠的通信系统至关重要。它确保了信系统中，同步原理都是必不可少的。
同步原理的基本概念
时钟信号
用于同步发送端和接收端的时钟信号，确保数据按照正确的时序传输和接收。
帧同步
通过特定的帧头标识符或模式，确保数据按照帧的边界进行划分和传输。
物联网
同步原理在物联网中的应用 将越来越重要，确保各种设 备之间的数据同步和协调。
通信原理 第11章_同步原理[1]
![通信原理 第11章_同步原理[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/93a8e3b6c1c708a1294a442a.png)
cos ct
v1同相载波
1 2
m t cos
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱcos 2ct
v4
m t cosct
sin ct
1 2
m t sin
sin 2ct
v2正交载波
经低通后：
2020/11/17
通信原理
13
第11章 同步原理
经低通后的输出分别为 ：
v5
v
6
1
2 1
2
mtcos mtsin
乘法器的输出为：
f 2 (t) 1 22
f 2 (t) cos 20t
注：虽f(t)中无直流分量，但f 2(t)=1却有直流分量，故e(t)中第
二项包含有2ω0频率分量，经窄带滤波器可获成分： 2ω0
二分频，得: cos0t
2020/11/17
通信原理
11
第11章 同步原理
输入已 调信号
平方律
2fc 窄带
部 件 e(t) 滤波器
本章要求：掌握载波、位、群同步的工作原理和获取方法。 性能及影响作一般了解。
2020/11/17
通信原理
4
第11章 同步原理
11.3 载波同步
获取方法： 1. 插入导频法(外同步法)：在发送信号中专门插入一个载波
分量，或者与载波的频率及相位有关的一个信号。 2. 直接法(自同步法) ：从接收到的已调信号中直接提取。 ●已调波中含有载波分量，直接提取； ●已调波中不包含载波分量，通过非线性变换的方法提取
参考载波。
2020/11/17
通信原理
5
第11章 同步原理
11.3.1 载波同步的方法 一 、 插入导频法
适用：不包含载频分量的信号：DSB、SSB、2DPSK、2DPSK。 原理：
通信原理教程同步课件
04
CHAPTER
数字通信原理
调制是将信号从一种形式转换为另一种形式的过程，数字信号的调制方式包括振幅键控、频率键控和相位键控等。
调制方式分类
调制解调器是实现数字信号与模拟信号相互转换的设备，其工作原理是将数字信号转换为模拟信号以便传输，再将接收到的模拟信号还原为数字信号。
调制解调器原理
调制解调器在数据传输、语音通信、无线通信等领域有着广泛的应用。
OSI模型
03
OSI模型是另一种协议体系，它包括七个层次，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
通信网络的协议体系
03
路由控制
路由控制是指根据一定的路由算法和策略，选择最佳的路径进行数据传输，以保证数据传输的可靠性和效率。
01
网络管理
网络管理是指对网络中的设备、数据和业务进行监测、控制和维护，以确保网络的正常运行和服务质量。
详细描述：信号可以根据不同的特性进行分类，如连续时间和离散时间、确定性和随机性等。连续时间的信号具有时间的连续性，如正弦波；离散时间的信号则只在特定的时间点上有定义，如数字信号。确定性信号是指其波形可以完全确定的信号，如正弦波；随机信号则具有不确定性，如噪声信号。能量信号的能量有限，而功率信号的功率有限。此外，信号还可以通过时域和频域表示方法进行描述，时域表示信号随时间的变化情况，频域表示信号的频率成分。
02
01
模拟信号的调制与解调
模拟信号的传输方式
无线传输
无线传输利用电磁波在空间传播，实现信号的远距离传输。常见的无线通信系统包括广播、电视和移动通信等。
有线传输
有线传输通过物理介质将信号从一个地方传输到另一个地方，常见的有线通信系统包括电话线、同轴电缆和光纤等。
CHAPTER
数字通信原理
调制是将信号从一种形式转换为另一种形式的过程，数字信号的调制方式包括振幅键控、频率键控和相位键控等。
调制方式分类
调制解调器是实现数字信号与模拟信号相互转换的设备，其工作原理是将数字信号转换为模拟信号以便传输，再将接收到的模拟信号还原为数字信号。
调制解调器原理
调制解调器在数据传输、语音通信、无线通信等领域有着广泛的应用。
OSI模型
03
OSI模型是另一种协议体系，它包括七个层次，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
通信网络的协议体系
03
路由控制
路由控制是指根据一定的路由算法和策略，选择最佳的路径进行数据传输，以保证数据传输的可靠性和效率。
01
网络管理
网络管理是指对网络中的设备、数据和业务进行监测、控制和维护，以确保网络的正常运行和服务质量。
详细描述：信号可以根据不同的特性进行分类，如连续时间和离散时间、确定性和随机性等。连续时间的信号具有时间的连续性，如正弦波；离散时间的信号则只在特定的时间点上有定义，如数字信号。确定性信号是指其波形可以完全确定的信号，如正弦波；随机信号则具有不确定性，如噪声信号。能量信号的能量有限，而功率信号的功率有限。此外，信号还可以通过时域和频域表示方法进行描述，时域表示信号随时间的变化情况，频域表示信号的频率成分。
02
01
模拟信号的调制与解调
模拟信号的传输方式
无线传输
无线传输利用电磁波在空间传播，实现信号的远距离传输。常见的无线通信系统包括广播、电视和移动通信等。
有线传输
有线传输通过物理介质将信号从一个地方传输到另一个地方，常见的有线通信系统包括电话线、同轴电缆和光纤等。
《通信原理教程同步》PPT课件
两者是矛盾的。
ppt课件
13
➢ 载波同步误差对2PSK信号误码率的影响
相位误差包括两部分：
＝ ＋ 式中， － 恒定误差
－ 随机误差
∵解调输出为
ve
1m(t)cos
2
式中cos引起信号电压下降， ∴信号噪声功率比r下降为cos2倍。
因此，误码率下降为
Pe 12erfcrcos
式中，r为信号噪声功率比。
QPSK信号提取载频的科斯塔斯环原理方框图
相乘
低通
•
解调输 出
•
s(t)
•
相乘
低通
/4 移相
•
相
相乘
低通 • 乘
/2 移相
•
相乘
低通
3/4 移相
•
压控
环路
振荡
滤波
ppt课件
11
7.2.3 载波同步性能
➢ 载波同步精确度：
两种相位误差 ： 1. 由电路参量引起的恒定误差；
2. 由噪声引起的随机误差。
同步
7.1 概述 同步需要解决的问题： ➢ 载波同步 ➢ 位同步 ➢ 群同步 ➢ 网同步
解决同步问题的代价:
ppt课件
1
7.2 载波同步方法 7.2.1 插入导频法 例：2PSK信号。 ➢ 在发送端：插入正交导频
s0 (t) A(t) m si0 n t A co 0 ts
0
f0 – fm
f0
导频
m(t)频谱中的最高频率为fm
f0 + fm f
ppt课件
2
➢ 在接收端： 用窄带滤波器滤出导频分量，并将其移相/2，变成
sin0t，然后用它和接收信号相乘。 设接收信号仍用s0(t)表示，则此乘积为
ppt课件
13
➢ 载波同步误差对2PSK信号误码率的影响
相位误差包括两部分：
＝ ＋ 式中， － 恒定误差
－ 随机误差
∵解调输出为
ve
1m(t)cos
2
式中cos引起信号电压下降， ∴信号噪声功率比r下降为cos2倍。
因此，误码率下降为
Pe 12erfcrcos
式中，r为信号噪声功率比。
QPSK信号提取载频的科斯塔斯环原理方框图
相乘
低通
•
解调输 出
•
s(t)
•
相乘
低通
/4 移相
•
相
相乘
低通 • 乘
/2 移相
•
相乘
低通
3/4 移相
•
压控
环路
振荡
滤波
ppt课件
11
7.2.3 载波同步性能
➢ 载波同步精确度：
两种相位误差 ： 1. 由电路参量引起的恒定误差；
2. 由噪声引起的随机误差。
同步
7.1 概述 同步需要解决的问题： ➢ 载波同步 ➢ 位同步 ➢ 群同步 ➢ 网同步
解决同步问题的代价:
ppt课件
1
7.2 载波同步方法 7.2.1 插入导频法 例：2PSK信号。 ➢ 在发送端：插入正交导频
s0 (t) A(t) m si0 n t A co 0 ts
0
f0 – fm
f0
导频
m(t)频谱中的最高频率为fm
f0 + fm f
ppt课件
2
➢ 在接收端： 用窄带滤波器滤出导频分量，并将其移相/2，变成
sin0t，然后用它和接收信号相乘。 设接收信号仍用s0(t)表示，则此乘积为
通信原理同步原理ppt文档
图 9 –1 平方变换法提取载波
因而， 同样可以通过图 9 - 1 所示的方法提取载波。
在实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白 噪声，为了改善平方变换法的性能，使恢复的相干载波更为 纯净，图 9 - 1 中的窄带滤波器常用锁相环代替，构成如图 9 - 2 所示的方框图，称为平方环法提取载波。由于锁相环具有 良好的跟踪、窄带滤波和记忆功能，平方环法比一般的平方 变换法具有更好的性能。因此，平方环法提取载波得到了较 广泛的应用。
sm(t)=m(t) cosωct
(9.1 - 1)
接收端将该信号经过非线性变换——平方律器件后得到
1
1
e(t)=［m(t) cosωct］2= 2 m2(t)+ 2 m2(t)cos2ωct
上式的第二项包含有载波的倍频2ωc的分量。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
定之后，θ是一个很小的量。因此，VCO的输出经过二分频后，
就是所需的相干载波。
应当注意，载波提取的方框图中用了一个二分频电路， 由于分频起点的不确定性，使其输出的载波相对于接收信号 相位有180°的相位模糊。相位模糊对模拟通信关系不大， 因为人耳听不出相位的变化。但对数字通信的影响就不同了， 它有可能使2PSK相干解调后出现“反向工作”的问题，克服 相位模糊度对相干解调影响的最常用而又有效的方法是对调 制器输入的信息序列进行差分编码，即采用相对移相 （2DPSK），并且在解调后进行差分译码恢复信息。
相干载波。基于这种构思的平方变换法提取载波的方框图如
图 9 -1 所示。
若m(t)=±1，则抑制载波的双边带信号就成为二相移相
信号（2PSK），
e(t)=［m(t)cosωct］=
通信原理课件同步原理PPT课件
a）窄带滤波器 假设窄带滤波器为单调谐回路，其品质因数为Q。若滤波器的中心
频率W0与载波频率Wc不相等时，会使提取的载波同步信号产生一个稳 态相差
第24页/共56页
2Q w
w0
w w0 wc
希望 小，则Q小；但当Q小时，滤波器的带宽B（
增加，不能保证窄带，相矛盾。此种方法不理想。
） B f0 Q
时还具有了解调功能
第19页/共56页
Costas环与平方环都是利用锁相环（PLL）提取载波的常用方法。 ❖ Costas环与平方环相比，在电路上要复杂一些，但它的工作频率为载 波频率，而平方环的工作频率是载波频率的两倍。 ❖ 当环路正常锁定后，Costas环可直接获得解调输出，而平方环则没有 这种功能。
上式含有2W0成分，如果采用一窄带滤波器滤出2W0的分量， 然后再经二分频，便可得所需的载波
cos(w0t)
第14页/共56页
根据上述分析得到平方变换法提取载波的方框图如下：
输入已调 信号
u(t)
（2）平方环法
平方律 e(t) 部件
2滤fc窄波带器
平方变换法提取载波
二分 频 载波输出
在实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方 变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，常采用平方环法。
一般基带信号的第一零点在f=1/T处。如果信号经过某种 相关编码，其频谱的第一零点在f=1/2T处
在接收端，由窄带滤波器就可以从基带信号中提取位同步信号。
第34页/共56页
位同步插入导频法框图（对应于b)
第35页/共56页
➢由窄带滤波器取出导频的另一路经过移相和放大限幅、微分全波整流、整形 等电路，产生位定时脉冲，微分全波整流电路起到倍频器的作用，因此虽然导 频是 fb /2，但定时脉冲的重复频率变为与码元速率fb相同。 ➢为减小导频对信号的影响，应从接收的总信号中减去导频信号。由窄带滤波 器取出的导频（fb/2）经过移相和倒相后，再经过相加器把基带数字信号中的 导频成分抵消。 ➢图中两个移相器都是用来消除由窄带滤波器等引起的相移，这两个移相器可 以合用。
频率W0与载波频率Wc不相等时，会使提取的载波同步信号产生一个稳 态相差
第24页/共56页
2Q w
w0
w w0 wc
希望 小，则Q小；但当Q小时，滤波器的带宽B（
增加，不能保证窄带，相矛盾。此种方法不理想。
） B f0 Q
时还具有了解调功能
第19页/共56页
Costas环与平方环都是利用锁相环（PLL）提取载波的常用方法。 ❖ Costas环与平方环相比，在电路上要复杂一些，但它的工作频率为载 波频率，而平方环的工作频率是载波频率的两倍。 ❖ 当环路正常锁定后，Costas环可直接获得解调输出，而平方环则没有 这种功能。
上式含有2W0成分，如果采用一窄带滤波器滤出2W0的分量， 然后再经二分频，便可得所需的载波
cos(w0t)
第14页/共56页
根据上述分析得到平方变换法提取载波的方框图如下：
输入已调 信号
u(t)
（2）平方环法
平方律 e(t) 部件
2滤fc窄波带器
平方变换法提取载波
二分 频 载波输出
在实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方 变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，常采用平方环法。
一般基带信号的第一零点在f=1/T处。如果信号经过某种 相关编码，其频谱的第一零点在f=1/2T处
在接收端，由窄带滤波器就可以从基带信号中提取位同步信号。
第34页/共56页
位同步插入导频法框图（对应于b)
第35页/共56页
➢由窄带滤波器取出导频的另一路经过移相和放大限幅、微分全波整流、整形 等电路，产生位定时脉冲，微分全波整流电路起到倍频器的作用，因此虽然导 频是 fb /2，但定时脉冲的重复频率变为与码元速率fb相同。 ➢为减小导频对信号的影响，应从接收的总信号中减去导频信号。由窄带滤波 器取出的导频（fb/2）经过移相和倒相后，再经过相加器把基带数字信号中的 导频成分抵消。 ➢图中两个移相器都是用来消除由窄带滤波器等引起的相移，这两个移相器可 以合用。
通信原理教学课件PPT同步原理
刻同步一致的脉冲序列，称为“字同步”或“句同步”，统称“群同 步”或“帧同步”。
（1）目的：将接收码元正确分组。 （2）方法：通常需要在发送信号中周期性地插入一个同 步码元，标示出分组位置。 4、网同步：使通信网中各站点时钟之间保持同步。
13.2 载波同步
13.2.1 有辅助导频时的载频提取（插入导频法） 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）称为“导频”的正弦波，接收端就由此 导频提取出载波，这类方法称为“插入导频法”。 1、适用对象 用于不包含载频分量 或很难分离载波的信号 DSB、
2、码元同步（又称位同步或时钟恢复）——数字通信系统 （1）目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决定
积分和判决时刻。
（2）方法：从接收信号中获取同步信息，或插入辅助同步 信息，由其产生一时钟脉冲序列，使其和接收码元重复频 率和相位一致。 如基带传输系统：
GT（f）
C(f) 干扰
GR（f）
抽样判 决器
（2）发送端输出信号： uo (t ) m(t )cos c t sin c t （3）接收端输入信号： uo '(t ) uo (t )
m(t )cos c t sin c t
m(t )
SBF
uo (t )
－sin c t
uo '(t)
BPF
v(t )
LPF
m'(t)
13.3.1 外同步法（插入导频法） 于发送信号中插入频率为码元速率（1/T）或码元速率 倍数的同步信号。在接收端利用一个窄带滤波器，将其分
离出来，并形成码元定时脉冲。
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。 时域： 连续插入；增加“同步头” 频域： 在信息码元频谱之外占用一段频谱用于传输同步信息；
（1）目的：将接收码元正确分组。 （2）方法：通常需要在发送信号中周期性地插入一个同 步码元，标示出分组位置。 4、网同步：使通信网中各站点时钟之间保持同步。
13.2 载波同步
13.2.1 有辅助导频时的载频提取（插入导频法） 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）称为“导频”的正弦波，接收端就由此 导频提取出载波，这类方法称为“插入导频法”。 1、适用对象 用于不包含载频分量 或很难分离载波的信号 DSB、
2、码元同步（又称位同步或时钟恢复）——数字通信系统 （1）目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决定
积分和判决时刻。
（2）方法：从接收信号中获取同步信息，或插入辅助同步 信息，由其产生一时钟脉冲序列，使其和接收码元重复频 率和相位一致。 如基带传输系统：
GT（f）
C(f) 干扰
GR（f）
抽样判 决器
（2）发送端输出信号： uo (t ) m(t )cos c t sin c t （3）接收端输入信号： uo '(t ) uo (t )
m(t )cos c t sin c t
m(t )
SBF
uo (t )
－sin c t
uo '(t)
BPF
v(t )
LPF
m'(t)
13.3.1 外同步法（插入导频法） 于发送信号中插入频率为码元速率（1/T）或码元速率 倍数的同步信号。在接收端利用一个窄带滤波器，将其分
离出来，并形成码元定时脉冲。
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。 时域： 连续插入；增加“同步头” 频域： 在信息码元频谱之外占用一段频谱用于传输同步信息；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精品课件
10
v3m (t)cocstcoc st ()2 1m (t)co sco2 sct()
v4m (t)cocstsi nct ()2 1m (t)sin si2 n ct()
v5
1m(t)cos
2
v6
1m(t)si 2
n
∴ v7v5v68 1m2(t)si2 n
θ 为 VCO 输出与输入间的载波相位差
不同的同步系 统其值不同
定义：稳态下本地载波与发端载波之间的相位差.
1、窄带滤波器即等效单调谐电路，Q 值一定时
当回路中心频率ω0 与载波频率ωc 不等， 输出的本地载波有稳态相差
2Q 0
0c
Q
2、锁相环 ∵
kv
振c
∴ kv
kv :环路增益
精品课件
12
11.3.2 随机相差 n
随机相差定义：由于噪声而引起同步信号的相位误差
则 U DS (tB )m (t)uc(t)acm (t)si n c(t)
UDSB(t) 中插入正交导频信号，使 UDSB(t) 成为 u0 (t )
∴ u 0 (t) a c (t)sic (n t) a cco c (t)s
精品课件
5
接收端将收到的 u0 (t ) 通过一个中心频率为 f c 的窄带滤波器， 并移相 -90º生成本地相干载波，完成相干解调。
m0(t)1 2acm(t)1 2ac
输出中增加了直味流着项还意原信号加频强分了量零
精品课件
7
例：在 VSB 信号中插入导频
∵ 在 f c 处有信号分量，不能在 f c 插入导频
∴ 插入 f1, f2
带外导频信号
∴ f1 (fc fm)f1 f2 fc f f2
信号中插入导频
在接收端，根据 f1 , f2 两个导频信号，换算出 f c 的频率值
而在接收端应该提取的载波信号为：
u C (t) 1 2 a co c t s(t)tc(t) ④
比较 ③ ④、 相位差 c(2q)
将③ 经过移相电路移Δθ，得 uC ( t )
精品课件
9
11.2.2 直接法
定义：将接收信号进行变换提取载波
1、平方变换和平方变换环法
框图
设 接收信号为 DSB 信号
当 2 时s， i2 n2
6
6
v78 1m2(t)24 1m2(t)
用 v7 去控制 VCO 输出信号的相位，使θ= 0
∴ v1(t)cosct
与发端载波同频同相，实现载波同步
精品课件
11
11.3 载波同步系统的性能
主要性能指标：本地载波的相位差、同步建立时间、保持时间
载波相提位误差有：稳态相差，随机相差 取11电.3路.1 稳态相差
∵ 高斯噪声叠加在正弦载波上
当给定载波的初始相位 ，可知随机相位θ的分布为
f( ) e x 2 A 2 2 p 2 ) (A 2 ( c 2) o 1 2 ) s e( x 2 A 2 2 p s2 ( i n) 1 e r A c f2 o ) s (
12cos(1 2 )t 2 1
1cos2(
2
f
f2
fm
f1
)t
2
1
12cos2(
fr
f2
)(1
fm f1 fr f2
)2
1
①
令q1 fmf1
将
① ②
与q 次u2分( t频) 相得乘，a 并c 经 2 fo c 窄(带f r s 滤 波f 2 得) q与②本地载波同频fr f2
1 2 a co ct s (t)t (t) 2 q ③
u0( t ) 带通
v( t )
低通
m 0( tnωc t
v ( t ) a c m ( t ) sc t i a c n cc ( t o ) ss c ( i t )n
acm(t)1co22sc(t)2 1acsin 2ct
2 1acm(t)2 1acm(t)co2sct2 1acsin 2ct
S (t) S D( S t)B m (t)co cts
平方运算 e(t)S 2(t)2 1m 2(t)2 1m 2(t)co 2cts
e( t ) 频谱中含 2 C 项，用窄带滤波提取再分频得 C
2、 同相正交环法
科斯塔斯环
设接收信号为 m(t)cosct
v1cosct() v2si nct()
点对点通信：同步包括载波同步，位同步。 点对多点通信：同步包括载波同步，位同步和网同步。
精品课件
4
11.2 载波同步的办法
提取载波的方法：插入法和直接法 11.2.1 插入导频法
定义：在发射信号的适当频率位置插入一个或多个导频信号
例： 在抑制载波的 DSB 信号中插入正交导频
设 调制信号为 m( t ) 载u 波 c(t)acsi n ct
m0(t)
1 2acm(t)
讨论
精品课件
6
讨论：插入非正交导频
u 0 (t) a c m (t)sic tn a csic tn
则解调 v ( t ) a c m ( t ) sc t i a c n sc t i s n c ( i t ) n
1 2 a c m (t) 1 2 a c 1 2 a c m (t)c2 o c t s 1 2 a cc2 o c ts
设 发端导频为 co 1 t s1 ) ( 、 co 2 t s2 ) (
则 收端为
u 1 (t) co 1 ts (t)t 1 (t) u 2(t) co 2 ts (t)t 2 (t)
与 fc 同时产生的随机频偏
精品课件
接收端载波提取框图
8
u1(t)u2(t) 经 ( f2窄f1)带滤波后为
精品课件
3
11.1 引 言
通信中，同步是一个重要的控制问题 模拟系统：接收端采用相干解调时，需要一个与发端载波同频
同相的本地相干载波，相干载波获取称为载波同步控制 数字系统：除载波同步外，还有位同步。
位同步反映的是收、发码元的速率应相同。要求接收端用 作抽样判决的定时脉冲序列与接收码元的频率、相位一 致，这个定时脉冲序列称为位同步脉冲。
第十一章 同步原理
主要内容
载波同步的概念及方法 位同步的概念及方法
重点
实现同步的系统 框图
精品课件
1
11.1 引言 11.2 载波同步的办法 11.3 载波同步系统的性能 11.4 载波相位误差对解调性能的影响 11.5 位同步的方法
作业
精品课件
2
作业
思考题 11 - 1、3、5 习题 11 - 1、2