第12章同步原理详解.ppt

－兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ 12.1 概 述 同步是数字通信系统，以及某些采用相干解调的模拟通信系统中一个重要的实际问题。 同步的基本类型： 载波同步 码元同步（位同步） 群同步（帧同步） 网同步 12.1 概 述 载波同步： 当采用同步检测或相干解调时，接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。这个载波获取的过程称为载波恢复或载波同步。 码元同步（位同步）： 在数字通信系统中，为了正确识别发送端传送的每一位码元，接收端需要对收到的信息码元进行判决。在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步。 二进制码元的同步又称为位同步。 12.1 概 述 群同步（帧同步、字符同步）： 在时分多路复用数字通信系统中，为了能正确分离各路时隙信号，在发送端必须提供每帧的起止标记，在接收端检测并获取这一标志的过程称为帧同步。 多个二进制码元表示一个字符时，接收端需知道组成字符的码元的起止位置?字符同步 网同步： 解决网中各用户之间的载波同步、位同步和帧同步等问题。 12.1 概 述 同步信息的获取方式 外同步法：由发送端发送专门的同步信息（如导频信号），接收端把这个导频信号提取出来作为同步信号的方法。 自同步法：发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信号中提取同步信息的方法。 12.2 载波同步 12.2.1 插入导频法（外同步法） 在发送端的已调信号频谱中额外插入一个导频信号，以便接收端作为载波同步信号加以恢复。 主要用于接收信号频谱中没有离散载频分量，且在载频附近频谱幅度分布很小的情况，如DSB、等概率的2PSK信号等。 12.2 载波同步 插入导频法（外同步法）** 发送框图 接收框图 12.2 载波同步 导频插入的原则 插入导频的位置与已调信号的频谱结构有关。一般在已调信号频谱中的零点插入导频，且要求其附近的信号频谱分量尽量小，以便于解调时滤出它。 导频的频率应当与载频有关，如载频的倍数或者就是载频的频率； 12.2 载波同步 12.2.2 直接提取法（自同步法） 在接收端对已调信号进行某种非线性变换后，得到载波对应的谐波分量，再经过分频可以得到载波同步信号。 1、平方环法 设2PSK信号 s(t)=m(t)cos(wct+q) m(t)=±1，等概时，基带信号稳态波为0， s(t)的功率谱中无wc的离散分量 s2 (t) = m2 (t)cos2 (wct+q) =1/2 m2 (t)+1/2m2 (t)cos(2wct+q) =1/2 +1/2cos(2wct+q) 12.2 载波同步 随信号进入接收机的还有加性高斯白噪声，为改善平方变换法的性能，产生更纯净的载波，一般用锁相环代替窄带滤波器 平方环法示意图 12.2 载波同步 锁相环工作原理 1. 压控振荡器的输出信号和基准信号同时输入鉴相器； 2. 鉴相器通过比较上述两个信号的频率/相位差，然后输出一个直流脉冲电压控制压控振荡器，使它的频率/相位改变； 3. 不断改变频率/相位一直到压控振荡器的输出信号与基准信号保持一致。 4. 环路滤波器一般为窄带低通滤波器，目的是滤除控制信号中的交流分量。 12.2 载波同步 12.2.3 载波同步的性能 1、 相位误差 要求提取的载频和接收信号的载频保持同频同相 载波频率一般没有误差 相位误差总是存在 电路参量引起的恒定误差 噪声引起的随机误差 12.2 载波同步 2、同步建立时间和保持时间 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的时间 此时间越短越好 同步保持时间: 从开始失去信号到失去载频同步的时间 此时间越长越好 同步建立时间和保持时间是相互矛盾的 12.2 载波同步 3、载波同步误差对误码率的影响 载波相位误差对不同信号的解调所带来的影响是不同的 对双边带调制信号，相位误差引起解调系统的信噪比下降 对PSK信号，导致误码率增加 12.2 载波同步 载波同步误差对2PSK信号误码率的影响 解调输出为 式中相位误差j-q导致信号电压下降cos(j-q) ，信号噪声功率比r下降为cos2(j-q)倍。 因此，误码率下降为 式中，r为信号噪声功率比。 12.4 群同步 13.4.1 概述 群同步码的种类： 1、集中式插入（连贯式插入） 将特定的群同步码组插到一群码元的前面，接收端一旦检测到这个特定的同步码组就马上知道这群码元的“头” 12.4 群同步 12.4.2 集中式插入 采用具有尖锐单峰特性自相关函数的群同步码组，集中插入在信息码组的前头，使得接收时容易捕获 常用的群同步码组是巴克码