数字通信原理_7：同步原理.ppt

*SCUT DTP Labs * 数字通信原理 第七章 同步原理 1、数字通信系统同步的类别与基本概念 载波同步（相位同步）:获取相干解调所需的频率和相位 信息。 符号/码元同步：获取码元的定位信息。 帧同步（码组同步）：获取码组的定界信息。 第七章 同步原理 第七章 同步原理 2、载波同步 获取与输入信号同频、相位锁定的本地载波频率信号 用于调制信号相关解调、相干解调等。 (1) 载波同步的平方环法 实现方案，设输入为2PSK信号 第七章 同步原理 (1) 载波同步的平方环法(续) 载波信号恢复：2PSK实际上为抑制载波的2ASK信号，本身不 含载波成分，所以必须用非线性的方法恢复载波 输入信号 a、平方运算：消除信息位变化的影响。假定an取值为+1或-1， gT(t)为宽度为一个码元的矩形脉冲，平方运算输出： 第七章 同步原理 (1) 载波同步的平方环法(续) b、压控振荡器输出： 其中??为跟踪相位差。 c、乘法器输出 d、环路滤波器输出，滤除二次及二次以上谐波 第七章 同步原理 (1) 载波同步的平方环法(续) e、鉴相器特性 在斜率为正的区间， 在斜率为负的区间 ?? 第七章 同步原理 e、鉴相器特性(续) 图中过零点均为平衡点，根据偏离平衡点时的变换趋势，可知 绿色点为稳定平衡点； 红色点为非稳定平衡点。 锁相环（PLL）系统最后会稳定在稳定点平衡点, 取值： 0，?，2?，3?，… 对应稳定点0，2?， 4?，…，VCO分频后输出： cos(wct) 对应稳定点?， 3?， 5? …，VCO分频后输出： - cos(wct) 即存在180o的相位模糊问题， 相位模糊可能导致2PSK信号解调后输出的“0”“1”状态倒换： “0”?“1”；“1”?“0” 解决相位模糊导致输出状态的不确定性的方法： 基带信号采用差分编码技术。 第七章 同步原理 (2) 载波同步的M次方环法 MPSK信号解调中载波信号恢复 忽略噪声干扰，输入信号可表示为： 式中 为携带信息的相位变化部分。 载波恢复电路 第七章 同步原理 (2) 载波同步的M次方环法（续） 经M次方电路和带通滤波器，输出 去除了相位变化的信息。经乘法器电路、环路滤波器输出： (低通滤波) 第七章 同步原理 (2) 载波同步的M次方环法（续） 因为锁相环输出有M个稳定的平衡点，载波恢复输出有M重 的相位模糊问题； 一般可通过差分编码消除相位模糊问题。 第七章 同步原理 (3) 载波同步的科斯塔斯环法 科斯塔斯环载波恢复电路 第七章 同步原理 (3) 载波同步的科斯塔斯环法（续） 本地载波信号 乘法器输出 低通滤波输出 第七章 同步原理 (3) 载波同步的科斯塔斯环法（续） 鉴相乘法器输出 经环路滤波平滑和滤除噪声后控制压控振荡器使 此时输入的载波与输出的载波信号锁定。 第七章 同步原理 3、符号同步 (1) 开环符号/码元同步的基本方法 a、通过非线性滤波的方法获得含基带码元时钟频率的成分 的信号； b、由窄带滤波器获得时钟频率信号； c、利用符号函数处理的方法获得整形后的时钟信号。 符号函数： 第七章 同步原理 (1) 开环符号/码元同步的基本方法（续） 开环码元同步的实现方案示例：通过非线性变换的方法 第七章 同步原理 (1) 开环符号/码元同步的基本方法（续） a、基于匹配滤波器和检波器的开环码元同步的提取方案 经匹配滤波和检波变换后获得包含时钟频率成分的信号，然后 由窄带滤波－整形电路获得码元时钟同步信号。 第七章 同步原理 b、线谱法 第七章 同步原理 b