数字通信原理同步原理

1 2
m(t)
1 2
m(t)cos 2ct
低通 1
m(t)
第6章 同步系统
2
10
6.2 载波同步
问题：
中间有信道及滤波设备，如何如何保障一定得到 同频同相的相干载波？
载波同步的目的：
获得同频同相的相干载波。
载波同步的方法:
❖ 插入导频法 发—>信号+导频—>收 外同步
❖ 直接法
第6章 同步系统
发—>信号—>收
第6章 同步系统
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6.2.1 插入导频法
思考提示：
发端：u0 (t) m(t)gsin ct sin ct
收端：v(t)=u0 (t)gsin ct
[m(t)gsin c t sin c t]gsin ct
m(t)gsin2 c t sin2 ct
1 2
m(t)
1 2
m(t ) cos
6.1 概述
发端
（协调一致） 节拍
载波信号一致
收端
同步是指收发双方在时间上步调一致，故又称
第6章 同步系统
1
6.1 概述
1、按照同步的功用分为：
❖ 载波同步 ❖ 位同步 ❖ 群同步 ❖ 网同步
第6章 同步系统
2
6.1 概述
(1) 载波同步
载波同步是指在相干解调时，接收端需要获得 一个与发送端同频同相的相干载波。这个载波 的获取称为载波提取或载波同步。
(2) 位同步
位同步又称码元同步。为了得到抽样周期，保证
相位一致。在数字通信系统中，任何消息都是
通过一连串码元序列传送的，所以接收时需要
知道每个码元的起止时刻，以便在恰当的时刻
进行取样判决。
第6章 同步系统
3
6.1 概述
(3) 群同步
群同步有时也称帧同步，包含字同步、句同 步、分路同步。在数字通信中，信息流是用 若干码元组成一个“字”，又用若干个“字” 组成“句”。在接收这些数字信息时，必须 知道这些“字”、“句”的起止时刻，否则 接收端无法正确恢复信息。
2 ct
1 2来自百度文库
1 2
cos
2 ct
低通
1
m(t)
1
第6章 同步系统
2
2
有直流分量， 影响信号
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6.2.1 插入导频法
前面介绍为频域插入导频，插入的导频 在时间上是连续的，信道中一直有导频 信号存在。
第6章 同步系统
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6.2.1 插入导频法
4、时域插入导频
在时分多址通信卫星中应用较多。
方法：按照一定的时间顺序，在指定的时间 内发送载波标准，即把载波标准插入到每帧 数字序列中。
6.2.1 插入导频法
发端：u0 (t) m(t)gsin ct ( cos ct)
收端：v(t)=u0 (t)gsin ct
[m(t)gsin c t cos c t]gsin ct
m(t)gsin2 c t cos c tgsin ct
1 2
m(t)
1 2
m(t)cos 2 ct
❖ 同步系统应具有比信息传输系统更高的可靠性 和更好的质量指标，如同步误差小、相位抖动小 以及同步建立时间短，保持时间长等。
第6章 同步系统
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6.2 载波同步
m(t) ×
基带信号
cos ct
滤波器
h(t)
信道
m(t)
滤波器 × 低通
cos ct
相干解调
m(t)gcos ctgcos ct m(t)gcos2 ct
第6章 同步系统
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6.2.1 插入导频法
2、导频插在什么位置? (以双边带抑制载波为例)
0 fc-fm fc
fc+fm
f
图6-1 DSB-SC信号的导频插入
❖ 尽量少影响原始信号。在此处频谱分量为0，即 无原始信号。
❖ 易于滤出相干载波。载频附近频谱分量很小。
第6章 同步系统
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6.2.1 插入导频法
第6章 同步系统
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6.1 概述
2、按照获取和传输同步信息方式分为：
❖ 外同步法 ❖ 自同步法
第6章 同步系统
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6.1 概述
(1) 外同步法
由发送端发送专门的同步信息（常被称 为导频），接收端把这个导频提取出来 作为同步信号的方法，称为外同步法。
(2) 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，称为自同步法。例如曼彻斯特编码。
3、插什么(以双边带抑制载波为例)
载波移相900后的“正交载
波”。
sin c t
cos ct
第6章 同步系统
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m(t) ×
调制信号
带通滤 波器
相加器
输出
u0 (t)
900相移
sin ct
图6-2 插入导频法发端框图
u0 (t)
带通滤 波器
v(t)
m(t)
×
低通
fc窄带 滤波器
900 相移
图6-3 插入导频法收端框图
内同步
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6.2.1 插入导频法
研究问题： 1、何时用插入导频法? 2、插在什么位置? 3、插什么内容?
第6章 同步系统
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6.2.1 插入导频法
1、何时用插入导频法
DSB-SC、SSB、VSB、PSK
双边带抑制载波 单边带 残留边带 移相键控
无载波
有但难提取 P=1/2时无载波
对于已调信号本身不含载波或接收端很难从已调信号 的频谱中分离出载波这种情况，在发送有用信号的同 时，在适当频率位置上，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，这类方法 称为插入导频法，也叫外同步法。
1 sin 2
2 ct
低通
1
m(t
)
2
第6章 同步系统
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6.2.1 插入导频法
❖导频信号的位置和信号的具体形式有关 ❖应易于滤出 ❖导频信号的形式是正交载波 图6.2、6.3所示为插入导频法的系统框图， 窄带滤波器可以用锁相环来替代。
第6章 同步系统
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6.2.1 插入导频法
思考：
既然收发所用载波一样，为何 要用正交载波？
第6章 同步系统
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6.1 概述
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。
在载波同步和位同步中，两种方法都采用， 但自同步法正得到越来越广泛的应用。
群同步一般都采用外同步法。
第6章 同步系统
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6.1 概述
❖ 同步是进行信息传输的必要和前提。
❖ 同步性能的好坏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。
第6章 同步系统
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6.1 概述
(4) 网同步
在获得了以上讨论的载波同步、位同步、群同 步之后，两点间的数字通信就可以有序、准确、 可靠地进行了。然而，随着数字通信的发展， 尤其是计算机通信的发展，多个用户之间的通 信和数据交换，构成了数字通信网。显然，为 了保证通信网内各用户之间可靠地通信和数据 交换，全网必须有一个统一的时间标准时钟， 这就是网同步的问题。