通信原理第7章PPT学习教案

1、会计学1通信原理第通信原理第7章章按照按照同步的功能同步的功能分为：载波同步、位同步、帧同步和分为：载波同步、位同步、帧同步和 网同步。网同步。 (1) 载波同步载波同步 指在相干解调时，接收端需要提供一个与发送指在相干解调时，接收端需要提供一个与发送端端同频同相的载波信号同频同相的载波信号。这个载波的获取称为这个载波的获取称为载波提取载波提取或或载波同步载波同步。因此，因此，载波同步是实现相干解调的先决条件载波同步是实现相干解调的先决条件。 第1页/共24页 (2) 位同步（码元同步）位同步（码元同步） 在数字通信系统中，任何消息都是通过一连串在数字通信系统中，任何消息都是通过一连串码元序列

2、传送的，所以码元序列传送的，所以接收时需要知道每个码元的接收时需要知道每个码元的起止时刻起止时刻，以便在恰当的时刻进行抽样判决。，以便在恰当的时刻进行抽样判决。 抽样判决时，接收端必须提供一个位定时脉冲抽样判决时，接收端必须提供一个位定时脉冲序列，该序列的重复频率与码元速率相同，相位与序列，该序列的重复频率与码元速率相同，相位与最佳抽样判决时刻一致。最佳抽样判决时刻一致。把提取这种定时脉冲序列的过程称为位同步把提取这种定时脉冲序列的过程称为位同步。 第2页/共24页 (3) 帧同步（群同步）帧同步（群同步） 群同步包含群同步包含字字同步、同步、句句同步、同步、分路分路同步。同步。在接收数字信息

3、时，必须知道这些在接收数字信息时，必须知道这些“字字”、“句句”的起止时刻，否则接收端无法正确恢复信息。的起止时刻，否则接收端无法正确恢复信息。 为了使接收端能正确分离各路信号，为了使接收端能正确分离各路信号，在发送端必须在发送端必须提供每帧的起始标记，在接收端检测并获取这一标提供每帧的起始标记，在接收端检测并获取这一标志的过程，志的过程，称为帧同步。称为帧同步。第3页/共24页 (4) 网同步网同步多个用户之间的通信和数据交换，构成了多个用户之间的通信和数据交换，构成了数字数字通信网通信网。通信网内的用户之间稳定可靠的工作通信网内的用户之间稳定可靠的工作(通信、通信、数据交换数据交换)，要求

4、网络必须同步工作。，要求网络必须同步工作。 例如：全网必须有一个统一的时间标准时钟例如：全网必须有一个统一的时间标准时钟。第4页/共24页 同步也是一种信息，按照获取和传输同步信息方同步也是一种信息，按照获取和传输同步信息方式的不同，又可分为式的不同，又可分为外同步法和自同步法外同步法和自同步法。 (1) 外同步法外同步法 由发送端发送专门的同步信息（常被称为由发送端发送专门的同步信息（常被称为导导频频），接收端把这个导频提取出来作为同步信号），接收端把这个导频提取出来作为同步信号的方法。的方法。 第5页/共24页 (2) 自同步法。自同步法。 发送端不发送专门的同步信息，接收端设法发送端不发

5、送专门的同步信息，接收端设法从从收到的信号中提取同步信息收到的信号中提取同步信息的方法。的方法。 同步的技术指标：同步的技术指标：同步误差、相位抖动、同步建立时间、同步保同步误差、相位抖动、同步建立时间、同步保持时间持时间第6页/共24页比较：比较：（1）自同步法优点：将全部的功率和带宽分配给信自同步法优点：将全部的功率和带宽分配给信 号传输；号传输；（2）外同步法需要传输独立的同步信号。）外同步法需要传输独立的同步信号。 （付出额外功率和带宽）（付出额外功率和带宽）在在载波同步和位同步载波同步和位同步中，两种方法都有采用。中，两种方法都有采用。帧同步一般都采用外同步法。帧同步一般都采用外同步

6、法。 第7页/共24页 7.2.1 直接法（自同步法）直接法（自同步法）设法从接收信号中设法从接收信号中直接提取直接提取同步载波。同步载波。 1. 平方变换法平方变换法用于：抑制载波的双边带信号、调相信号的相干用于：抑制载波的双边带信号、调相信号的相干 解调。解调。载波同步采用载波同步采用直接法和插入导频法直接法和插入导频法。第8页/共24页平方变换法提取载波平方变换法提取载波平方律部件输入已调信号e(t)2fc窄带滤波器二 分 频载波输出设调制信号为设调制信号为m(t)，无直流分量。则抑制载波的，无直流分量。则抑制载波的双边带信号为双边带信号为 s (t)=m(t) cosct 第9页/共2

7、4页平方环法提取载波平方环法提取载波平方律部件输入已调信号鉴 相 器二 分 频载波输出环 路滤 波 器压 控振 荡 器锁相环 2. 平方环法平方环法 用锁相环代替窄带滤波器。用锁相环代替窄带滤波器。锁相环有良好的锁相环有良好的跟踪、窄带滤波、记忆功能跟踪、窄带滤波、记忆功能，所以平方环法比平方变换法有更好的性能，所以平方环法比平方变换法有更好的性能。第10页/共24页 3. 同相正交环法同相正交环法（科斯塔斯环）（科斯塔斯环）在此环路中，压控振荡器（在此环路中，压控振荡器（VCO）提供两路互为）提供两路互为正交的载波。正交的载波。 低通压控振荡器低通环路滤波器90 相移输出输入已调信号v3v5

8、v1v2v4v6vd科斯塔斯环法提取载波科斯塔斯环法提取载波第11页/共24页 设输入设输入2PSK信号为信号为s(t)=m(t)cosct则则VCO输出的两路互为正交的本地载波分别为输出的两路互为正交的本地载波分别为 v1= cos(ct+) v2= sin(ct+) 式中，式中，为为VCO输出信号与输入已调信号载波之间的相位误差输出信号与输入已调信号载波之间的相位误差。 第12页/共24页 4. 多相移相信号（多相移相信号（MPSK）的载波提取）的载波提取一种基于平方变换法或平方环法的推广，是一种基于平方变换法或平方环法的推广，是M次方变次方变换法或换法或M方环法方环法。M 方律器件调谐到

9、Mfc 的带通滤波器环路滤波器sin(2fct2)VCO分频器M输出接收信号M 方环提取载波方环提取载波第13页/共24页 7.2.2 插入导频法插入导频法单边带（单边带（SSB）信号，）信号， 它既没有载波分量又不能用它既没有载波分量又不能用直接法提取载波，直接法提取载波，只能用插入导频法只能用插入导频法。 1. 频率插入导频频率插入导频 所谓插入所谓插入导频导频，就是在已调信号频谱中额外插，就是在已调信号频谱中额外插入一个低功率的线谱，以便接收端作为载波同步信入一个低功率的线谱，以便接收端作为载波同步信号加以恢复，此线谱对应的正弦波称为号加以恢复，此线谱对应的正弦波称为导频信号导频信号。第

10、14页/共24页插入导频的注意点：插入导频的注意点：（1）导频的频率应当是与载频有关或就是载频）导频的频率应当是与载频有关或就是载频的的 频率；频率；（2）插入导频的位置：与已调信号相关。）插入导频的位置：与已调信号相关。总的原则总的原则：在已调信号频谱中的第一零点插入导：在已调信号频谱中的第一零点插入导频，且要求其附近的信号频谱分量尽量小，便于频，且要求其附近的信号频谱分量尽量小，便于插入导频以及解调时易于滤除导频。插入导频以及解调时易于滤除导频。第15页/共24页抑制载波双边带信号的导频插入抑制载波双边带信号的导频插入Ofc fmfcfc fmf导频插入的导频相位与被调至载波插入的导频相位

11、与被调至载波正交正交第16页/共24页插入导频法发端框图插入导频法发端框图相乘调制带通相加90 相移调制信号m(t)输出uo(t)asinct第17页/共24页插入导频法接收端框图插入导频法接收端框图90相移m(t)uo(t)带通相乘器低通fc窄带滤波器v(t)第18页/共24页 2. 时域插入导频时域插入导频频域频域插入导频的特点：插入的导频在插入导频的特点：插入的导频在时间上是连时间上是连续的续的，即信道中自始至终都有导频信号传送。，即信道中自始至终都有导频信号传送。时域插入导频方法时域插入导频方法：按照一定的时间顺序，在指：按照一定的时间顺序，在指定的时间内发送载波，定的时间内发送载波，

12、 即把载波插到每帧的数字即把载波插到每帧的数字序列中。序列中。第19页/共24页时域插入导频法时域插入导频法位同步帧同步载波同步信息位同步帧同步载波同步信息t0t1t2t3t4第一帧第二帧(a)鉴相器环路滤波器压控振荡器线性门带通解调门控信号接收信号锁相环(b)第20页/共24页 7.2.3 载波同步系统的性能载波同步系统的性能 1. 载波同步系统的性能载波同步系统的性能性能指标主要有性能指标主要有效率效率、精度精度、同步建立时间同步建立时间和和同步保持时间同步保持时间。载波同步追求的是高效率、高精度、同步建载波同步追求的是高效率、高精度、同步建立时间快，保持时间长。立时间快，保持时间长。 第21页/共24页 高效率高效率：为了获得载波信号而尽量减少消耗发送功率：为了获得载波信号而尽量减少消耗发送功率高精度高精度 ：接收端提取的载波与需要的载波标准比：接收端提取的载波与需要的载波标准比 较，其频率和相位误差应尽量小。较，其频率和相位误差应尽量小。如需要的同步载波为如需要的同步载波为cosct，提取的同步载波为，提取的同步载波为cos(ct+)，就是相位误差就是相位误差直接法不需要专门发送导频，因而效率高，而插直接法不需要专门发送导频，因而效率高，而插入导频法由于插入导频要消耗一部分发送功率，入导频法由于插入导频要消耗一部分发送功率，因而效率要低一些。因而效率要