西工大通信原理(期末复习、考研、求职必备)-第11章 同步原理

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1、第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-21通通 信信 原原 理理 电电 子子 教教 案案第第1111章章 同步原理同步原理西西 北北 工工 业业 大大 学学 （2008.3）第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-2211.1 11.1 引言引言同步：同步：是指收发双方在时间上保持步调一致。是指收发双方在时间上保持步调一致。 同步的分类：同步的分类： 载波同步载波同步同频同相相干载波；同频同相相干载波；位位（码元）（码元）同步同步节拍一致、相位可调；节拍一致、相位可调；群同步群同步 帧同步；帧同步；点对点点对点网同步（通信网中用）。网同步（

2、通信网中用）。 同步信号来自于接收信号；在通信系统中，通常都是同步信号来自于接收信号；在通信系统中，通常都是要求要求同步信息传输的可靠性高于信号传输的可靠性。同步信息传输的可靠性高于信号传输的可靠性。本章要求本章要求：掌握载波、位、群同步的工作原理和获取方法。掌握载波、位、群同步的工作原理和获取方法。 性能及影响作一般了解。性能及影响作一般了解。第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-23研究的问题：研究的问题： 11.1 11.1 引言引言 11.2 11.2 载波同步的方法载波同步的方法 11.3 11.3 载波同步系统的载波同步系统的性能性能 11.4 11.4

3、 载波相位误差对解调性能的影响载波相位误差对解调性能的影响 11.5 11.5 位同步的方法位同步的方法 11.6 11.6 位同步系统的位同步系统的性能性能及其相位误差的性能的影响及其相位误差的性能的影响 11.7 11.7 群同步群同步 11.8 11.8 扩频系统同步扩频系统同步 11.9 11.9 网同步网同步第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-2411.2 11.2 载波同步的方法载波同步的方法 获取方法获取方法 插入导频法（外同步法）：插入导频法（外同步法）：在发送有用信号的同时，在在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上插入一个或多个称作载频的正弦波

4、，接收适当的频率位置上插入一个或多个称作载频的正弦波，接收端由导频提取载波；端由导频提取载波； 直接法（自同步法）：直接法（自同步法）：不专门发送导频，在接收端直接不专门发送导频，在接收端直接从发送信号中提取载波。从发送信号中提取载波。第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-251.1.插入导频法插入导频法 适用：适用：DSB、SSB、2DSP、2DPSK信号频谱中皆不含载波成分信号频谱中皆不含载波成分.原理：原理：注：注：插入导频为插入导频为“正交载波正交载波”与加在调制器的那个载与加在调制器的那个载波移相波移相90。模型：模型：第第11 11章章 同步原理同步原理

5、现代通信系统原理2022-6-260( )( )sincosccccu ta m ttat数学分析：数学分析：发端：发端： 222( )( )sincossin( )cos2sin2( )222cccccccccccav ta m ttatata m tattm t收端：收端：LPF输出：输出：2( )( )2ca m tm t 第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-272211ffffffffrcmc在在VSBVSB信号中插入导频（不讨论）：信号中插入导频（不讨论）： 注：注：二进制数字调相信号就是抑制载波的双边带信号。故上二进制数字调相信号就是抑制载波的双边带信

6、号。故上述插入导频法完全适用于述插入导频法完全适用于2DPSK； SSB导频插入原理与上讨论一样；导频插入原理与上讨论一样； 在在VSB中插入不讨论，自学。中插入不讨论，自学。第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-282. 2. 直接法（自同步法）直接法（自同步法）思路：思路：DSB信号虽不含载波分量，但对该信号进行某种非线信号虽不含载波分量，但对该信号进行某种非线性变换（如：平方）后派生新的频率分量，就可从中提性变换（如：平方）后派生新的频率分量，就可从中提取同步信息。取同步信息。第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-29（1 1）平方

7、变换法和平方环法）平方变换法和平方环法 发端：发端：设调制信号中无直流分量，则设调制信号中无直流分量，则DSB信号为：信号为： ttmtsccos ttmtmttmtecc2cos212cos2222收端收端：平方变换法模型：平方变换法模型：经平方律部件后经平方律部件后:虽虽m(t)中无直流分量，但中无直流分量，但m2(t)却有直流分量却有直流分量，故，故e(t)中第中第二项包含有二项包含有2c频率分量，经窄带滤波器可获成分：频率分量，经窄带滤波器可获成分：2c二分频，得二分频，得:cosct第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-210好处：好处：窄带、跟踪、记忆、

8、维持。窄带、跟踪、记忆、维持。讨论：讨论：平方环平方环适于适于DSB，2PSK、2DPSKm2(t) k；对于对于4PSK图图119。问题：问题：二分频电路提取出的载波存在二分频电路提取出的载波存在相位模糊问题。相位模糊问题。解决？解决？ 问题：问题：窄带滤波器不易实现。窄带滤波器不易实现。改进：改进：用用PLL（锁相环）代替。（锁相环）代替。载波跟踪环载波跟踪环第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-211（2 2）同相）同相- -正交环法（科斯塔斯环）正交环法（科斯塔斯环） 31421coscoscoscos 221cossinsinsin 22ccccccvm

9、tttm ttvvm tttm ttv 同相载波正交载波经低通后：经低通后：目标：目标：只需证得只需证得v7( (载波相位差载波相位差) )。同相载波同相载波正交载波正交载波双双PLL环环模型：模型： ttmccos第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-212 sin21cos2165tmvtmv 2814122657sincossintmtmvvv tmv2741经低通后的输出分别为经低通后的输出分别为 ：乘法器的输出为：乘法器的输出为：上式可以近似地表示为：上式可以近似地表示为：好处：好处：载波提取、相干解调一次完成！载波提取、相干解调一次完成！v5; 工作频率

10、为工作频率为fc，不是，不是2fc，当载波频率很高时易于实现；，当载波频率很高时易于实现； 无无相位模糊问题。相位模糊问题。第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-21311.3 11.3 载波同步系统的性能指标载波同步系统的性能指标 载波同步系统的主要性能包括：效率、精度、同步建立时间载波同步系统的主要性能包括：效率、精度、同步建立时间和同步保持时间。和同步保持时间。1 1、精度、精度 精度是指提取的同步载波与载波标准比较，它们之间的相精度是指提取的同步载波与载波标准比较，它们之间的相位误差大小。位误差大小。（1 1）稳态相位误差）稳态相位误差 当利用窄带滤波器提取

11、载波时，假设所用的窄带滤波器为一当利用窄带滤波器提取载波时，假设所用的窄带滤波器为一简单简单单调谐回路单调谐回路，其，其Q值一定。那么，当回路的中心频率值一定。那么，当回路的中心频率0与与载波频率载波频率c不相等时，就会使输出的载波同步信号引起一稳态不相等时，就会使输出的载波同步信号引起一稳态相差相差。若。若0与与c之差为之差为，且，且较小时，可得较小时，可得02Q可见：可见：Q值越高，所引起的稳态相差越大。值越高，所引起的稳态相差越大。 第第11 11章章 同步原理同步原理现代通信系统原理2022-6-214（2 2）随机相位误差）随机相位误差 从物理概念上讲，正弦波加上随机噪声以后，相位变