第8章 同步原理
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1、第八章8.1 引言 8.2 载波同步8.3 位同步8.4 群同步Chapter 8Principle of Synchronization8.1 引言 同步电路是数字通信系统中不可缺少的重要组成部分，它是进行正常通信的必要保证。在数字通信系统中的同步，分为载波同步、位同步、群同步和网同步。简介同步电路是接收端辅助电路。 1）对已调信号进行相干解调时，需要与发端“同频同相”的相干载波 和 载波同步 2）数字信号再生（即抽样判决）时，需要与发端“同频同相”的位定时信号 位同步3）比特流以“帧”的形式在物理层传输，为了完成帧的定界，需要与发端“同频同相”的帧定界信号 群同步、帧同步4）为确保通信网内
2、各设备之间的可靠通信，需要各设备的系统时钟一致 网同步tccostcsin8.2 载波同步 相干载波是接收端相干解调所必需的。相干载波的提取效率和精度是比较不同获取方法的性能指标。相位误差对解调性能有较大影响。简介载波恢复的方法有两类：u 插入导频法： 在发端发送又用信号的同时，在适当的频率位置上插入载波或与之相关的“导频信号”，接收端便可通过窄带滤波器取出该导频信号以获取相干载波。u 直接提取法： 简称“直接法”，亦称“自同步法”，从接收的已调信号中直接提取相干载波。8.2.1 插入导频法（以抑制载波的双边带信号为例） ttAsecDSBcos)(u 在频率f fc c处插入一个幅度和相位恒
3、定的“正交”载波导频分量。在频域插入导频在频域插入导频 插入导频法发端方框图 u 设输入基带信号为s(t)s(t)，其频谱无直流分量（如归零码）。u 发送端的输出 cossinscccetAs ttat导频信号：正交载波 插入导频法收端方框图 假定接收端接收信号与发送端相同 tattAstecccssincos)()(u 收端乘法器的输出 cossincoscos2sin2222cccccccm tAs ttattaAAs ts ttt恢复出基带信号 在时域插入导频在时域插入导频 在一定的时段上传送载波信息。 如卫星通信的TDMA体制。 卫星通信TDMA系统帧结构 用锁相环提取时域插入的导频
4、8.2.2 直接提取法1）非线性变换 - 滤波法 对已调信号进行非线性变换，可得载频的“倍频分量”，再利用窄带滤波器或等效锁相环提取，经过分频可得所要的相干载波。 平方变换法 平方环法：用锁相环替代窄带滤波器 2）同相正交环法（又称“科斯塔斯环法”CostasCostas） 同相、正交两路鉴相，得误差电压v vd d，作用于压控振荡器产生同相和正交两路载波。3）其他方法 逆调制环 判决反馈环平方变换法平方变换法 抑止载波的双边带信号 cosce ts tt 平方 22222coscos222ccststetsttt平方环法 u 输入2PSK信号经平方后（若g(t)为矩形） 22211cosco
5、s222nSccneta g tnTttu 压控振荡器的输出 0sin 22cvtAt锁定时，很小问题： 相位模糊 载波二倍频同相正交环 u 输入抑制载波的双边带信号 ttsteccos)()( 同相鉴相器和正交鉴相器 1coscvt2sincvt 3coscos1coscos 22cccvs ttts tt 4cossin1sinsin 22cccvs ttts tt 51cos2vs t 61sin2vs t 21sin28dvstu s(t)为矩形双极性数字基带信号，则 1sin28dv 否则，可分解为直流和交流分量，则 sin2ddvk逆调制环（四相） 判决反馈环（四相） 8.2.3
6、载波同步系统的性能系统性能的主要指标： 效率 消耗的发送功率 精度 相位误差（包括稳态相差和随机相差） 稳态相差：无噪声条件下，载波同步系统在稳态时输出的信号与相干载波之间的相位差。 随机相差：由随机噪声的影响造成的载波同步系统输出与相干载波之间的相位误差。 ，回路的中心频率与载波频率的频差稳态相差 1）用窄带滤波器提取： 02tgQ 2）用锁相环提取： 0K回路的中心频率 0c环路的直流增益 随机相差（方差表示） 1）用窄带滤波器提取： 2）用平方环法提取： snQPfnv421002输出的信噪比 回路的品质因数 输出信号功率 噪声单边功率谱密度 2200222iLst nn BBst前置带
7、通滤波器的带宽环路的噪声带宽 同步同步的的建立时间建立时间t ts s和和保持时间保持时间t tc c1）用窄带滤波器提取： 021ln1sQtK输出电压包络达到KU时，同步建立 021lncQtK输出电压包络降至KU时，同步结束 2）用锁相环提取： 同步建立时间 = 锁相环的捕捉时间 快（速）捕（获）时间： 1Lnt 捕获时间： 232pnt 1cutctef 同步保持时间：锁相环原已锁定的情况下，由于信号中断，压控振荡器输出信号的相位变化不超过某一允许值 所得的时间。 环路滤波器电容放电支路的时间常数 028.2.4 载波相位误差对解调性能的影响1）双边带调幅信号 cosce ts tt假
