通信原理第9章 同步原理

第9章同步原理

§9.1 引言

同步是系统正常工作的前提，同步系统性能的降低会直接导致通信系统性能的降低，甚至使通信系统不能工作。

在数字通信系统中，要求同步系统具有比信息信号传输更高的可靠性。

同步问题包括：

载波同步: 在相干检测中，接收端如何获得与发射端调制载波同频同相的相干载波。

位同步: 在接收端如何产生与接收码元同频同相的定时脉冲序列。

群同步或帧同步: 在接收端如何产生与“码字”、“句”起始时刻一致的定时脉冲序列。

网同步: 在多用户的条件下，如何使得整个通信网有一个统一的时间基准-----解决通信网的时钟同步问题。

§9.2 载波同步的方法

解决在接收端如何提取与发射端调制载波同频同相的载波信号问题。载波提取的方法：

1．插入导频法。应用场合：发送信号中不含有载波分量的情形。

2．直接法。应用场合：发送信号中含有载波分量的情形。

§9.2.1插入导频法

不含有载波分量的发送信号有：

1)抑制载波的双边带信号；

2)残留边带信号；虽含有载波分量，但很难从已调信号中提取。

3)当二进制数字取值概率2/1

p时，2PSK信号；

4)单边带信号。

对于上述信号的载波提取一般都采用插入导频法。

一、在抑制载波的双边带信号中插入导频

1

ω

导频的插入方法：

在抑制载波双边带信号的已调信号的载频处插入一个与该信号频谱正交的载波信号。

插入导频系统的发端框图

m

c

c

)t

输出信号为：t

a

t

t

m

a

t

u

c

c

c

c

ω

ωcos

sin

)

(

)

(

-

=。

插入导频系统的接收端框图

)

c

f

(

t

u

插入的导频为何要与载波正交？

因为接收端收到)

(

t

u后，利用窄带滤波器就可提取导频信号t

a

c

c

ω

cos

-，经900移相可得到与调制载波同频同相的信号sin c t

ω，则乘法器输出：

t

a

t

t

m

a

t

m

a

t

t

a

t

t

m

a

t

t

u

t

v

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

ω

ω

ω

ω

ω

ω

2

sin

2

2

cos

)

(

2

)

(

2

cos

sin

sin

)

(

sin

)

(

)

(2

-

-

=

-

=

=

低通滤波器输出：

)

(

2

)

(t

m

a

t

y c

=，由此可得)(t

m信号。

若导频不是正交载波，则

2

3

t a t t m a t u c c c c ωωsin sin )()(0+=

t a a t t m a t m a t

a t t m a t t u t v c c

c c c c c c c c c ωωωωω2c o s 2

22c o s )(2)(2s i n s i n )(s i n )()(2

2

0-+-=-== 低通滤波器输出：

)](1[2

2)(2)(t m a a t m a t y c

c

c +=+

=

。

即，输出除了调制信号)(t m 外，还有一直流分量。该直流分量将对数字信

号产生影响。由此可见，发端导频须正交插入。

二、 在残留边带信号中插入导频

对于残留边带信号，由于在载波处存在有用信号成份，因此若在已调信号载频处插入一个正交的载波导频分量，则接收机在提取载波时势必将受到有用信号成份的干扰。该现象由残留边带信号形成滤波器的传输函数很容易看出，由下图可见c f 处的频谱不为零。

残留边带信号插入导频的方法

对于残留边带信号可在信号频谱外插入两个导频1f 和2f ，使它们在接收端经过某些变换产生所需要的载波c f 。

1c

m

c f

设两个导频分别为：

⎩⎨

⎧∆++=∆--=2

211f f f f f f f f r c m c

其中，m f 是调制信号的带宽；

1f ∆和2f ∆分别是两个导频与已调信号频谱两端间的间隔；

r f 是残留边带信号形成滤波器的传输函数中滚降部分所占带宽的一半。