(樊昌信第七版)通原第13章

1、1 通信原理 2 通信原理 第第13 同步原理同步原理 3 第第13章章 同步原理同步原理 l13.1 概述概述 数字通信系统中的同步种类：载波同步、数字通信系统中的同步种类：载波同步、 码元同步、群同步和网同步。码元同步、群同步和网同步。 载波同步载波同步：又称载波恢复。：又称载波恢复。(模拟通信和数字通信模拟通信和数字通信 都需要）都需要） u目的：在接收设备中产生一个和接收信号的载波目的：在接收设备中产生一个和接收信号的载波同同 频频、同相同相的本地振荡，用于相干解调。的本地振荡，用于相干解调。 u方法：方法： 接收信号中有载频分量时：需要调整其相位。接收信号中有载频分量时：需要调整其相

2、位。 接收信号中无载频分量时：需从信号中提取载波，接收信号中无载频分量时：需从信号中提取载波， 或插入辅助同步信息。或插入辅助同步信息。 4 第第13章章 同步原理同步原理 码元同步码元同步：又称时钟同步或时钟恢复。：又称时钟同步或时钟恢复。 对于二进制信号，又称对于二进制信号，又称位同步位同步。 u目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决目的：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。定积分和判决时刻。 u方法：从接收信号中获取同步信息，由其产生一时方法：从接收信号中获取同步信息，由其产生一时 钟脉冲序列，使后者和接收码元起止时刻保持正确钟脉冲序列，使后者和接收码元起止时

3、刻保持正确 关系。或插入辅助同步信息。关系。或插入辅助同步信息。 群同步群同步：又称帧同步。：又称帧同步。 u目的：将接收码元正确分组。目的：将接收码元正确分组。 u方法：通常需要在发送信号中周期性地插入一个同方法：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。步码元，标示出分组位置。 网同步网同步：使通信网中各站点时钟之间保持同步。：使通信网中各站点时钟之间保持同步。 5 6 5.2.4 载波同步方法载波同步方法 v载波同步是数字通信中一个十分重要的问题。当采用相干检载波同步是数字通信中一个十分重要的问题。当采用相干检 测时，接收端需要提供一个与发送端调制载波完全同频同相测

4、时，接收端需要提供一个与发送端调制载波完全同频同相 的相干载波（本地载波）。获取相干载波的过程称之为载波的相干载波（本地载波）。获取相干载波的过程称之为载波 同步。同步。 v如欲在接收端直接产生与发送端完全同频同相的相干载波受如欲在接收端直接产生与发送端完全同频同相的相干载波受 到两个不确定因素的影响：其一，发送端载频振荡器的频率到两个不确定因素的影响：其一，发送端载频振荡器的频率 漂移，使得发送信号的标称载频与实际载频不同；其二，即漂移，使得发送信号的标称载频与实际载频不同；其二，即 使发送端的标称载频与实际信号载频相同，但在传输过程中使发送端的标称载频与实际信号载频相同，但在传输过程中 载

5、频会受到信道中噪声的干扰而发生偏移。这两个因素对于载频会受到信道中噪声的干扰而发生偏移。这两个因素对于 接收者而言都是未知的，因此，接受端无法预先提供相干载接收者而言都是未知的，因此，接受端无法预先提供相干载 波。在实际的通信系统中，接收端需要从接收信号中提取相波。在实际的通信系统中，接收端需要从接收信号中提取相 干载波。干载波。 7 载波提取方法一般分为两类载波提取方法一般分为两类: 插入导频法和直接法。插入导频法和直接法。 插入导频法插入导频法:在发送有用信号的同时，在适当的频在发送有用信号的同时，在适当的频 谱位置插入一个或多个导频信号，接收端根据导谱位置插入一个或多个导频信号，接收端根

6、据导 频信号产生相干载波。频信号产生相干载波。 直接法又称自同步法直接法又称自同步法，它不需要发送端发送额外，它不需要发送端发送额外 的导频信号，直接从接收信号中提取相干载波。的导频信号，直接从接收信号中提取相干载波。 8 插入导频法插入导频法 v插入导频法适用于接收信号中不含载频分量插入导频法适用于接收信号中不含载频分量 或者难于提取载频分量的场合。例如，抑制或者难于提取载频分量的场合。例如，抑制 载波的双边带信号，载波的双边带信号， 0 0，1 1等概的数字相移键等概的数字相移键 控信号，单边带信号。控信号，单边带信号。 9 图图5.2-16在抑制载波的双边带信号中插入导频在抑制载波的双边

7、带信号中插入导频 10 图图5.2-17 5.2-17 在抑制载波的双边带信号中插入导频在抑制载波的双边带信号中插入导频 的原理框图的原理框图 tattma tctmtctx cccc e sincos)( )( )()()( 11 图图5.2-18 在抑制载波的双边带信号中在抑制载波的双边带信号中 提取导频的原理框图提取导频的原理框图 12 13 直接法直接法 v所谓直接法就是在发送端不发送导频信号，所谓直接法就是在发送端不发送导频信号， 接收端直接从接收信号中提取相干载波。如接收端直接从接收信号中提取相干载波。如 果接收信号的频谱中含有载频分量，则很容果接收信号的频谱中含有载频分量，则很容

8、 易实现。当接收信号中不包含载频分量时，易实现。当接收信号中不包含载频分量时， 如抑制载波的双边带信号，则需要接收信号如抑制载波的双边带信号，则需要接收信号 进行非线性变换，使其产生与调制载波相关进行非线性变换，使其产生与调制载波相关 的频谱分量，然后再从中提取载频分量。的频谱分量，然后再从中提取载频分量。 14 平方变换法平方变换法 平方变换法提取载波的原理平方变换法提取载波的原理(图图5.219） c ( )( )cosx tm tt=1)(tm 若基带信号若基带信号 2 22 ( )( ) ( )cos 11 cos2 22 c c y tx t m tt t w w = = =+ 2

9、22 2 2 ( )( ) ( )cos ( )1 ( )cos2 22 c c y tx t m tt m t m tt w w = = =+ 则则 15 平方环法提取载波原理（图平方环法提取载波原理（图5.2-20) 16 第第13章章 同步原理同步原理 p锁相环原理方框图：锁相环原理方框图： 环路滤波器环路滤波器 压控振荡器压控振荡器 输出导频输出导频 输入信号输入信号 图图13-1 锁相环原理方框图锁相环原理方框图 鉴相器鉴相器 17 第第13章章 同步原理同步原理 此方案的缺点：此方案的缺点： 1、相位含糊性相位含糊性：2分频器的输出电压有相差分频器的输出电压有相差180 的两种可的

10、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。采用态。采用2DPSK体制可以避免此缺点的影响。体制可以避免此缺点的影响。 2、错误锁定错误锁定：平方后的接收电压中有可能存在其他的离：平方后的接收电压中有可能存在其他的离 散频率分量，使锁相环锁定在错误的频率上。解决这个问散频率分量，使锁相环锁定在错误的频率上。解决这个问 题的办法是降低环路滤波器的带宽。题的办法是降低环路滤波器的带宽。 18 第第13章章 同步原理同步原理 p科斯塔斯环法科斯塔斯环法：又称同相正交环法或边环法。：又称同相正交环法或边环法。 原理方框图原理方框图：

11、 图图13-3 科斯塔斯环法原理方框图科斯塔斯环法原理方框图 90 相移相移 环路滤波环路滤波压控振荡压控振荡 s(t) 载频载频 输出输出 低低 通通 低低 通通 解调解调 输出输出 a b c d e f g 19 第第13章章 同步原理同步原理 工作原理工作原理 a点的压控振荡电压为：点的压控振荡电压为： b点的压控振荡电压为：点的压控振荡电压为： c点的电压：点的电压： d点的电压：点的电压： e点的电压：点的电压： f点的电压：点的电压： g点的电压：点的电压： 上式中的上式中的( - )是压控振荡电压和接收载波相位之差。是压控振荡电压和接收载波相位之差。 )cos(tv ca )s

12、in(tv cb )2cos()cos()( 2 1 )cos()cos()(ttmtttmv cccc )2sin()sin()( 2 1 )sin()cos()(ttmtttmv cccd )cos()( 2 1 tmve )sin()( 2 1 tmv f )(2sin)( 8 1 2 tmvvv feg 20 第第13章章 同步原理同步原理 将将m(t) = 1代入上式，并考虑到当代入上式，并考虑到当( - )很小时，很小时， sin( - ) ( - )，则上式变为，则上式变为 电压电压vg 通过环路滤波器，控制压控振荡器的振荡频率。通过环路滤波器，控制压控振荡器的振荡频率。 这个电

13、压控制压控振荡器的输出电压相位，使这个电压控制压控振荡器的输出电压相位，使( - )尽可能尽可能 地小。当地小。当 时，时，vg = 0 。 压控振荡器的输出电压压控振荡器的输出电压va 就是科斯塔斯环提取出的载波。就是科斯塔斯环提取出的载波。 )(2sin)( 8 1 2 tmvvv feg )( 4 1 g v 21 第第13章章 同步原理同步原理 由上式可见，当由上式可见，当( - )很小时，除了差一个常数因子外，电很小时，除了差一个常数因子外，电 压压ve 就近似等于解调输出电压就近似等于解调输出电压m(t)。所以。所以科斯塔斯环本身科斯塔斯环本身 就同时兼有提取相干载波和相干解调就同

14、时兼有提取相干载波和相干解调的功能。的功能。 优缺点优缺点： 1、不需要对接收信号作平方运算，工作频率较低。不需要对接收信号作平方运算，工作频率较低。 2、为了得到科斯塔斯环法在理论上给出的性能，要为了得到科斯塔斯环法在理论上给出的性能，要 求两路低通滤波器的性能完全相同。求两路低通滤波器的性能完全相同。 3、由锁相环原理可知，锁相环在、由锁相环原理可知，锁相环在( - )值接近值接近0的稳的稳 定点有两个，在定点有两个，在( - )等于等于0和和 处。所以，科斯塔斯处。所以，科斯塔斯 环法提取出的载频也存在相位含糊性。环法提取出的载频也存在相位含糊性。 )cos()( 2 1 tmve 22

15、 第第13章章 同步原理同步原理 n13.2.3 载波同步的性能载波同步的性能 u相位误差相位误差 p相位误差的种类相位误差的种类 恒定误差：由电路参量引起的恒定误差：由电路参量引起的 随机误差：由噪声引起的随机误差：由噪声引起的 p恒定误差分析：恒定误差分析： 当提取载波电路中存在窄带滤波器时，若其中心频当提取载波电路中存在窄带滤波器时，若其中心频 率率fq和载波频率和载波频率f0不相等，存在频率偏差不相等，存在频率偏差 f，则载波，则载波 通过它时会有附加相移。设此窄带滤波器由一个单通过它时会有附加相移。设此窄带滤波器由一个单 谐振电路组成，则由其引起的附加相移等于谐振电路组成，则由其引起

16、的附加相移等于 由上式可见，电路的由上式可见，电路的Q值越大，附加相移也成比例地值越大，附加相移也成比例地 增大。增大。 q f f Q 2 23 第第13章章 同步原理同步原理 当提取载频的电路中采用锁相环时，若锁相环工作在稳当提取载频的电路中采用锁相环时，若锁相环工作在稳 态，压控振荡电压的频率态，压控振荡电压的频率f0应当和信号载频应当和信号载频fc相同，并且相同，并且 其相位误差应当很小。设锁相环压控振荡电压的稳态相其相位误差应当很小。设锁相环压控振荡电压的稳态相 位误差为位误差为，则有，则有 式中，式中， f 是是fc和和 f0之差，而之差，而Kd为锁相环路直流增益。为锁相环路直流增

17、益。 为了减小误差为了减小误差，由上式可见，应当尽量增大环路的增，由上式可见，应当尽量增大环路的增 益益Kd。 d K f 24 第第13章章 同步原理同步原理 p随机误差分析随机误差分析 设这种相位误差为设这种相位误差为 n，它是由窄带高斯噪声引起的，所以是，它是由窄带高斯噪声引起的，所以是 一个随机量。当大信噪比时，此随机相位误差一个随机量。当大信噪比时，此随机相位误差 n的概率密度的概率密度 函数近似为函数近似为 所以，在所以，在 n = 0附近，对于大的附近，对于大的r，f ( n)可以写为可以写为 我们知道，均值为我们知道，均值为0的正态分布的概率密度函数表示式为的正态分布的概率密度

18、函数表示式为 r e r f n r nn n 5 . 2 cos1,cos)( 2 sin 1cos 5 . 2 , 0)( nn r f 2 )( n r n e r f 25 第第13章章 同步原理同步原理 参照上式正态分布概率密度的形式，参照上式正态分布概率密度的形式， f ( n)的公式可以改写的公式可以改写 为为 故此随机相位误差故此随机相位误差 n的方差与信号噪声功率比的方差与信号噪声功率比r的关系为的关系为 所以，当大信噪比时，所以，当大信噪比时，由窄带高斯噪声引起的随机相位误差由窄带高斯噪声引起的随机相位误差 的方差大小直接和信噪比成反比的方差大小直接和信噪比成反比。我们常将

19、此随机相位误差。我们常将此随机相位误差 n的标准偏差称为相位抖动，并记为的标准偏差称为相位抖动，并记为 。 2 2 2 2 1 )( x exf r n n e r f 2 1 2 2 2 1 2 1 )( r n 2 1 2 26 第第13章章 同步原理同步原理 p在提取载频电路中的窄带滤波器对于信噪比有直接的影响。在提取载频电路中的窄带滤波器对于信噪比有直接的影响。 对于给定的噪声功率谱密度，窄带滤波器的通频带越窄，使对于给定的噪声功率谱密度，窄带滤波器的通频带越窄，使 通过的噪声功率越小，信噪比就越大，这样随机相位误差越通过的噪声功率越小，信噪比就越大，这样随机相位误差越 小。另一方面，

20、通频带越窄，要求滤波器的小。另一方面，通频带越窄，要求滤波器的Q值越大，则恒值越大，则恒 定相位误差定相位误差越大。所以，越大。所以，恒定相位误差和随机相位误差对恒定相位误差和随机相位误差对 于于Q值的要求是矛盾的值的要求是矛盾的。 27 第第13章章 同步原理同步原理 u同步建立时间和保持时间同步建立时间和保持时间 p同步建立时间：从开始接收到信号（或从系统失步状态）同步建立时间：从开始接收到信号（或从系统失步状态） 到提取出稳定的载频所需要的时间。到提取出稳定的载频所需要的时间。 显然我们要求此时间越短越好。在同步建立时间内，由显然我们要求此时间越短越好。在同步建立时间内，由 于相干载频的

21、相位还没有调整稳定，所以不能正确接收于相干载频的相位还没有调整稳定，所以不能正确接收 码元。码元。 p同步保持时间：从开始失去信号到失去载频同步的时间。同步保持时间：从开始失去信号到失去载频同步的时间。 显然希望此时间越长越好。长的同步保持时间有可能使显然希望此时间越长越好。长的同步保持时间有可能使 信号短暂丢失时，或接收断续信号时，不需要重新建立信号短暂丢失时，或接收断续信号时，不需要重新建立 同步，保持连续提供稳定的本地载频。同步，保持连续提供稳定的本地载频。 28 第第13章章 同步原理同步原理 p同步建立时间和保持时间的关系同步建立时间和保持时间的关系 在同步电路中的低通滤波器和环路滤

22、波器都是通频带很窄的在同步电路中的低通滤波器和环路滤波器都是通频带很窄的 电路。一个滤波器的通频带越窄，其惰性越大。当在其输入电路。一个滤波器的通频带越窄，其惰性越大。当在其输入 端加入一个正弦振荡时，它输出端振荡的建立时间越长；当端加入一个正弦振荡时，它输出端振荡的建立时间越长；当 输入振荡截止时，输出端振荡的保持时间也越长。显然，这输入振荡截止时，输出端振荡的保持时间也越长。显然，这 个特性和我们对于同步性能的要求是相左的，即个特性和我们对于同步性能的要求是相左的，即建立时间短建立时间短 和保持时间长是互相矛盾和保持时间长是互相矛盾的要求。在设计同步系统时只能折的要求。在设计同步系统时只能

23、折 中处理。中处理。 29 第第13章章 同步原理同步原理 u载波同步误差对解调信号的影响载波同步误差对解调信号的影响 p载波同步的相位误差：包括两部分恒定误差载波同步的相位误差：包括两部分恒定误差和和随机误随机误 差（相位抖动）差（相位抖动） ，现在将其写为：现在将其写为： p相位误差对于相位误差对于2PSK信号误码率的影响：信号误码率的影响： 由科斯塔斯环的输出电压由科斯塔斯环的输出电压 可知，其中可知，其中( - )为相位误差，为相位误差，ve即解调输出电压，而即解调输出电压，而 cos( - )就是由于就是由于相位误差引起的解调信号电压下降相位误差引起的解调信号电压下降。 因此信号噪声

24、功率比因此信号噪声功率比r下降至下降至cos2( - )倍。将它代入误码倍。将它代入误码 率公式，得到相位误差为率公式，得到相位误差为( - )时的误码率等于时的误码率等于 式中，式中，r为信号噪声功率比。为信号噪声功率比。 )cos()( 2 1 tmve )cos( 2 1 rerfcP e 30 31 32 l载波同步误差对解调信号的影响：载波同步误差对解调信号的影响： l对于单路调制信号，主要引起接收信号幅对于单路调制信号，主要引起接收信号幅 度下降（导致接收信噪比下降，误码率上度下降（导致接收信噪比下降，误码率上 升）。升）。 l对于正交调制信号（如对于正交调制信号（如QAM信号），

25、有两信号），有两 个方面的影响个方面的影响（1）接收信号幅度下降。）接收信号幅度下降。 l（2）产生交叉干扰。）产生交叉干扰。 33 第第13章章 同步原理同步原理 l13.3 码元同步码元同步 u码元同步目的：准确的时刻对接收码元进行判决，码元同步目的：准确的时刻对接收码元进行判决， 以及对接收码元能量正确积分。以及对接收码元能量正确积分。 u码元同步方法：从接收码元的起止时刻产生一个码码元同步方法：从接收码元的起止时刻产生一个码 元同步脉冲序列，或称定时脉冲序列。元同步脉冲序列，或称定时脉冲序列。 u码元同步方法分类：码元同步方法分类： p外同步法：它是一种利用辅助信息同步的方法，需外同步

26、法：它是一种利用辅助信息同步的方法，需 要在信号中另外加入包含码元定时信息的导频或数要在信号中另外加入包含码元定时信息的导频或数 据序列。据序列。 p自同步法，它不需要辅助同步信息，直接从信息码自同步法，它不需要辅助同步信息，直接从信息码 元中提取出码元定时信息。显然，这种方法要求在元中提取出码元定时信息。显然，这种方法要求在 信息码元序列中含有码元定时信息。信息码元序列中含有码元定时信息。 34 第第13章章 同步原理同步原理 n 13.3.1 外同步法外同步法 u常用的外同步法：于发送信号中插入频率为码元速率（常用的外同步法：于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

27、信号。在接收端利用一个窄带滤波或码元速率的倍数的同步信号。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。器，将其分离出来，并形成码元定时脉冲。 u优缺点：优点是设备较简单；缺点是需要占用一定的频带宽优缺点：优点是设备较简单；缺点是需要占用一定的频带宽 带和发送功率。带和发送功率。 u插入码元同步信号的方法插入码元同步信号的方法 p时域：时域： 连续插入连续插入 增加增加“同步头同步头” p频域：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在信息码元频谱之外占用一段频谱用于传输同步信息 利用信息码元频谱中的利用信息码元频谱中的“空隙空隙”处，插入同步信息处，插入同步信

28、息 u外同步法目前采用不多。外同步法目前采用不多。 35 第第13章章 同步原理同步原理 n 13.3.2 自同步法自同步法 u自同步法分类：自同步法分类： p开环同步法：由于二进制等先验概率的不归零码元序列开环同步法：由于二进制等先验概率的不归零码元序列 中没有离散的码元速率频谱分量，故需要在接收时对其中没有离散的码元速率频谱分量，故需要在接收时对其 进行某种非线性变换，才能使其频谱中含有离散的码元进行某种非线性变换，才能使其频谱中含有离散的码元 速率频谱分量，并从中提取码元定时信息。速率频谱分量，并从中提取码元定时信息。 p闭环同步法：用比较本地时钟周期和输入信号码元周期闭环同步法：用比较

29、本地时钟周期和输入信号码元周期 的方法，将本地时钟锁定在输入信号上。的方法，将本地时钟锁定在输入信号上。 36 第第13章章 同步原理同步原理 u开环码元同步法开环码元同步法 p延迟相乘法原理方框图延迟相乘法原理方框图 p相乘器输入和输出的波形：相乘器输入和输出的波形： 延迟相乘后码元波形的后一延迟相乘后码元波形的后一 半永远是正值；而前一半则半永远是正值；而前一半则 当输入状态有改变时为负值。当输入状态有改变时为负值。 因此，变换后的码元序列的因此，变换后的码元序列的 频谱中就产生了码元速率的频谱中就产生了码元速率的 分量。分量。 p延迟时间等于码元时间一半延迟时间等于码元时间一半 时，码元

30、速率分量最强。时，码元速率分量最强。 c 延迟延迟T/2 a b 放大限幅放大限幅窄带滤波窄带滤波 (c) (b) (a) 37 第第13章章 同步原理同步原理 p微分整流法原理微分整流法原理 p同步误差同步误差 若窄带滤波器的带宽等于若窄带滤波器的带宽等于1/KT，其中，其中K为一个常数，则提取为一个常数，则提取 同步的时间误差比例为：同步的时间误差比例为： T 码元持续时间；码元持续时间； Eb 码元能量；码元能量； n0 单边噪声功率谱密度。单边噪声功率谱密度。 只要接收信噪比大，上述方案能保证足够准确的码元同步。只要接收信噪比大，上述方案能保证足够准确的码元同步。 低低 通通 微微 分

31、分整整 流流 窄带滤波窄带滤波放大限幅放大限幅 0 / 33. 0 nKET b 18, 5 0 K n Eb 式中，式中， 同步误差时间的均值；同步误差时间的均值； 38 第第13章章 同步原理同步原理 u闭环码元同步法闭环码元同步法 p基本原理：将接收信号和本地产生的码元定时信号相比基本原理：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。这种方法类似载频同步中的锁相环法。持同步。这种方法类似载频同步中的锁相环法。 p“超前超前/滞后门滞后门”同步器：同步器： 原理方框图原理方框图 超前门超前

32、门 滞后门滞后门 环路滤波环路滤波 | | | | + 压控振荡压控振荡 + - u1 u2 |u1| |u2| e=|u2|-|u1| m(t) 门波形产生门波形产生 dT dt 0 T d dt 39 第第13章章 同步原理同步原理 工作原理工作原理 T d d +1 -1 超前门超前门 滞后门滞后门 (a) 同步状态同步状态 (b) 超前状态超前状态 d+ +1 -1 超前门超前门 滞后门滞后门 T 2 积分时间积分时间 40 第第13章章 同步原理同步原理 p存在的问题和解决办法存在的问题和解决办法 在上面讨论中已经假定接收信号中的码元波形有突跳边在上面讨论中已经假定接收信号中的码元波

33、形有突跳边 沿。若它没有突跳边沿，则无论有无同步时间误差，超沿。若它没有突跳边沿，则无论有无同步时间误差，超 前门和滞后门的积分结果总是相等，这样就没有误差信前门和滞后门的积分结果总是相等，这样就没有误差信 号去控制压控振荡器，故不能使用此法取得同步。这个号去控制压控振荡器，故不能使用此法取得同步。这个 问题在所有自同步法的码元同步器中都存在，在设计时问题在所有自同步法的码元同步器中都存在，在设计时 必须加以考虑。此外，由于两个支路积分器的性能也不必须加以考虑。此外，由于两个支路积分器的性能也不 可能做得完全一样。这样将使本来应该等于零的误差值可能做得完全一样。这样将使本来应该等于零的误差值

34、产生偏差；当接收码元序列中较长时间没有突跳边沿时，产生偏差；当接收码元序列中较长时间没有突跳边沿时， 此误差值偏差持续地加在压控振荡器上，使振荡频率持此误差值偏差持续地加在压控振荡器上，使振荡频率持 续偏移，从而会使系统失去同步。续偏移，从而会使系统失去同步。 为了使接收码元序列中不会长时间地没有突跳边沿，可为了使接收码元序列中不会长时间地没有突跳边沿，可 以在发送时对基带码元的传输码型作某种变换，例如改以在发送时对基带码元的传输码型作某种变换，例如改 用用HDB3码，或用扰乱技术，使发送码元序列不会长时码，或用扰乱技术，使发送码元序列不会长时 间地没有突跳边沿。间地没有突跳边沿。 41 第第

35、13章章 同步原理同步原理 n13.3.3 码元同步误差对于误码率的影响码元同步误差对于误码率的影响 在用匹配滤波器或相关器接收码元时，其积分器的积分时在用匹配滤波器或相关器接收码元时，其积分器的积分时 间长短直接和信噪比间长短直接和信噪比Eb/n0有关。若积分区间比码元持续时有关。若积分区间比码元持续时 间短，则积分的码元能量间短，则积分的码元能量Eb显然下降，而噪声功率谱密度显然下降，而噪声功率谱密度 n0却不受影响。在相邻码元有突变边沿时，若码元同步时却不受影响。在相邻码元有突变边沿时，若码元同步时 间误差为间误差为 ，则积分时间将损失，则积分时间将损失2 ，积分得到的码元能量将，积分得

36、到的码元能量将 减小为减小为Eb(1-2 /T)；在相邻码元没有突变边沿时，则积分时；在相邻码元没有突变边沿时，则积分时 间没有损失。对于等概率随机码元信号，有突变的边沿和间没有损失。对于等概率随机码元信号，有突变的边沿和 无突变的边沿各占无突变的边沿各占1/2。以等概率。以等概率2PSK信号为例，其最佳误信号为例，其最佳误 码率为：码率为： 故在有相位误差时的平均误码率为故在有相位误差时的平均误码率为 0 2 1 n E erfcP b e Tn E erfc n E erfcP bb e 2 1 4 1 4 1 00 42 第第13章章 同步原理同步原理 l13.4 群同步群同步 n13.

37、4.1 概述概述 u群同步码的种类：群同步码的种类： p集中插入集中插入 适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输信息适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输信息 并且每次传输时间很短的场合。并且每次传输时间很短的场合。 信息码组信息码组 同步码组同步码组 信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组 同步码组同步码组同步码组同步码组 43 TS16 信令信令 偶帧偶帧TS0 * 1 A 1 1 1 1 1 帧同步码帧同步码 奇帧奇帧TS0 * 0 0 1 1 0 1 1 话路话路(CH1 CH15) 话路话路(CH16 CH30) 125 s 16帧帧 1复帧复帧16帧帧 32个时隙个时

38、隙 F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15 8 bit CH30 (1 bit = 488.3ns) 8 bit (1 bit = 488.3ns) 保留保留 TS10 TS12 TS14 TS16 TS18 TS9 TS11 TS13 TS15 TS17 TS4 TS6 TS2 TS0 TS8 TS5 TS7 TS3 TS1 TS20 TS22 TS28 TS26 TS24 TS30 TS19 TS21 TS23 TS29 TS27 TS25 TS31 第第9章模拟信号的数字传输章模拟信号的数字传输 uE体系的一次群结构体系的一次群结构 44 第第13章

39、章 同步原理同步原理 p分散插入分散插入 适用于连续传输信息之处，例如数字电话系统中。适用于连续传输信息之处，例如数字电话系统中。 信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组 同步码元同步码元同步码元同步码元 同步码组同步码组 同步码元同步码元同步码元同步码元 45 第第13章章 同步原理同步原理 u同步电路的状态：同步电路的状态： p捕捉态：在捕捉态时，确认搜索到群同步码的条件必须规捕捉态：在捕捉态时，确认搜索到群同步码的条件必须规 定得很高，以防发生假同步。定得很高，以防发生假同步。 p保持态：一旦确认达到同步状态后，系统转入保持态。在保持态：一旦确认达到同步状态后，系统转入保持态。

40、在 保持态下，仍须不断监视同步码的位置是否正确。但是，保持态下，仍须不断监视同步码的位置是否正确。但是， 这时为了防止因为噪声引起的个别错误导致认为失去同步，这时为了防止因为噪声引起的个别错误导致认为失去同步， 应该降低判断同步的条件，以使系统稳定工作。应该降低判断同步的条件，以使系统稳定工作。 46 第第13章章 同步原理同步原理 n13.4.2 集中插入法：又称连贯式插入法。集中插入法：又称连贯式插入法。 u原理：。采用特殊的群同步码组，集中插入在信息码原理：。采用特殊的群同步码组，集中插入在信息码 组的前头，使得接收时能够容易地立即捕获它。因此，组的前头，使得接收时能够容易地立即捕获它。

41、因此， 要求群同步码的自相关特性曲线具有尖锐的单峰，以要求群同步码的自相关特性曲线具有尖锐的单峰，以 便容易地从接收码元序列中识别出来。便容易地从接收码元序列中识别出来。 u局部自相关函数定义：设有一个码组，它包含局部自相关函数定义：设有一个码组，它包含N个码元，个码元， 则其局部自相关函数等于则其局部自相关函数等于 式中，式中，N为码组中的码元数目；为码组中的码元数目； xi = +1或或 -1，当，当1 i N； xi = 0， 当当1 i 和和i N。 jN i jiix xjR 1 )( )1 (Ni 整数）j ( 47 第第13章章 同步原理同步原理 显然可见，当显然可见，当j = 0时，时， 若一个码组的自相关函数仅在若一个码组的自相关函数仅在R(0)处出现峰值，其他处的处出现峰值，其他处的R(j) 值均很小，则可以用求自相关函数的方法寻找峰值，从而发值均很小，则可以用求自相关函数的方法寻找峰值，从而发 现此码组并确定其位置。现