通信原理同步原理ppt课件.ppt

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 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 2 思考题11 1 3 5 作业 习题11 1 2 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 点对多点通信 同步包括载波同步 位同步和网同步 点对点通信 同步包括载波同步 位同步 4 11 2载波同步的办法 11 2 1插入导频法 例 在抑制载波的DSB信号中插入正交导频 提取载波的方法 插入法和直接法 则 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 设调制信号为m t 中插入正交导频信号 使成为 5 接收端将收到的通过一个中心频率为的窄带滤波器 并移相 90 生成本地相干载波 完成相干解调 讨论 6 则解调 讨论 插入非正交导频 7 插入 设发端导频为 接收端载波提取框图 例 在VSB信号中插入导频 信号中插入导频 则收端为 带外导频信号 与fc同时产生的随机频偏 8 将 q次分频得 与u2 t 相乘 并经fc窄带滤波得 经窄带滤波后为 而在接收端应该提取的载波信号为 比较 相位差 将 经过移相电路移 得 与本地载波同频 9 设接收信号为DSB信号 1 平方变换和平方变换环法 11 2 2直接法 定义 将接收信号进行变换提取载波 平方运算 框图 e t 频谱中含项 用窄带滤波提取再分频得 2 同相正交环法 科斯塔斯环 设接收信号为 10 为VCO输出与输入间的载波相位差 与发端载波同频同相 实现载波同步 用v7去控制VCO输出信号的相位 使 0 11 11 3载波同步系统的性能 定义 稳态下本地载波与发端载波之间的相位差 相位误差有 稳态相差 随机相差 主要性能指标 本地载波的相位差 同步建立时间 保持时间 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 0与载波频率 c不等 2 锁相环 11 3 1稳态相差 不同的同步系统其值不同 输出的本地载波有稳态相差 载波提取电路 12 11 3 2随机相差 当输入信噪比 随机相差定义 由于噪声而引起同步信号的相位误差 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 的分布为 将此式与标准的正态分布公式相比知 的方差 13 11 3 3建立时间和保持时间 同步已经建立 同步已经消失 设建立时间为ts 保持时间为tc 对单调谐回路 其输出 输出信号幅度从零上升到KV 输出信号幅度从最大值下降KV 14 11 4载波相位误差对解调性能的影响 11 4 1双边带信号 设接收信号为 提取的相干载波为 解调输出 输出信噪比 同步系统中 总相位差 稳态相差 随机相差 讨论对解调性能的影响 15 11 4 2单边带信号 设 则 上边带信号 对相干解调并经低通滤波 输出为 结论 相干载波的相位差将使解调性能变坏 16 11 5位同步的方法 11 5 1插入导频法 1 在基带信号频谱的零点处插入导频 设二进制非归零脉冲序列 其频谱为 中不含有单独的项 即本身不含有同步信号 在收端可直接利用窄带滤波器提取信号 导频信号 基带信号还原 加入导频信号 在的第一过零点处插入导频信号 第一过零点的频率值 17 2 数字信号的包络按位同步信号的某种波形变化 设2PSK 另设新信号 Ts 码元宽度 用m t 去调制S t 的包络 隔直流 18 波形变换包括微分 整流 将接收信号变成单极性归零脉冲 波形变换是带限信号的包络检波 例 2PSK当其频带受限时 相邻码元的相位变换点附近会产生幅度的平滑 陷落 经包络检波后生成单极性脉冲从中提取fs分量 滤波法框图 2PSK 11 5 2直接法 1 滤波法将二进制非归零信号进行变换 使其含有分量 基带信号的接收 频带信号的接收 19 2 锁相环法 要求 若接收码元的速率为F波特 则要求位同步脉冲的重复速率为FHz 晶振的振荡频率选择为nFHz 工作原理 n次分频器对晶振信号进行分频 得频率为F的位同步脉冲信号 由相位比较器将位同步脉冲信号与接收码元进行相位比较 通过反馈控制使二者同频同相 同步状态 数字锁相环 数字锁相环 接收码元与位同步信号相位差 0 相位比较器无新输出 a路信号正常输出 经n次分频器得位同步信号 20 位同步脉冲相位超前接收码元 需要增加两个位同步脉冲之间的时间间隔 此时 相位比较器输出一个超前脉冲x 0 使扣除门封锁a路信号的一个脉冲 分频器计数减慢 相当于让第二位位同步脉冲信号滞后 滞后的相位为 反复调整直至同步 位同步脉冲相位滞后接收码元 调整示意图 和 情况相反 相位比较器输出一个滞后脉冲y 1 使附加门增加b路信号的一个脉冲 加快计数器的计数同期 使输出的位同步脉冲信号周期缩短 反复调整直至同步 21 接收码元的相位提取 从接收码元的过零点提取相位 将码元经过微分 整流电路 位同步信号落入此区 表示位同步信号的相位滞后于码元相位 22 科斯塔斯环框图 低通 低通 环路滤波器 VCO 90 相移 输入 本地载波 23 平方率部件 环路滤波器 锁相环 平方率部件 2窄带滤波 二分频 平方法 平方环法 VCO 鉴相 二分频 24 f1 f2 25 q次分频 移相 载波输出 接收信号 26 位同步脉冲 a路信号 b路信号 位同步脉冲相位超前接收码元 位同步脉冲相位滞后接收码元 同步时分频器输出 接收码元 接收码元 n y 1 x 1 分频器输出 分频器输出 27 a b路信号相位相差180 相位比较器 扣除门 整形 晶振 或门 附加门 接收码元 nF a路 b路 常开 位同步脉冲输出 常闭 滞后脉冲 超前脉冲