第7章 复用技术与同步原理课件.ppt

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1、第第7 7章章 复用技术和同步原理复用技术和同步原理7.1 7.1 常用复用技术常用复用技术 FDMFDM、TDMTDM、CDMCDM、OFDMOFDM、WDMWDM7.2 7.2 同步原理同步原理 位同步位同步、帧同步帧同步、载波同步载波同步频分复用系统组成框图频分复用系统组成框图 10kHz 保护频带 540kHz 100kHz 100kHz 100kHz 100kHz 100kHz 三路信号的频谱三路信号的频谱图图7-3 7-3 频分复用信号的频谱结构频分复用信号的频谱结构 频分复用的特点频分复用的特点 频分复用系统的频分复用系统的主要优点主要优点是信道是信道复用路数多复用路数多、分路方

2、分路方便，传输无时延便，传输无时延。因此它曾经在多路模拟电话通信系。因此它曾经在多路模拟电话通信系统中获得广泛应用，国际电信联盟（统中获得广泛应用，国际电信联盟（ITUITU）对此制定）对此制定了一系列建议。了一系列建议。 频分复用频分复用主要缺点主要缺点是是设备庞大复杂设备庞大复杂，成本较高成本较高，还会，还会因为滤波器件特性不够理想和信道内存在非线性而出因为滤波器件特性不够理想和信道内存在非线性而出现现路间干扰路间干扰，故近年来已经逐步被更为先进的时分复，故近年来已经逐步被更为先进的时分复用技术所取代。不过在电视广播中图像信号和声音信用技术所取代。不过在电视广播中图像信号和声音信号的复用、

3、立体声广播中左右声道信号的复用，仍然号的复用、立体声广播中左右声道信号的复用，仍然采用频分复用技术。采用频分复用技术。北美和欧洲的北美和欧洲的FDMFDM标准标准话音信道的数量 带宽 频谱 北美 欧洲 2 60 300 600 900 N600 3600 10800 48kHz 240kHz 1.232MHz 2.52MHz 3.872MHz 16.984MHz 57.442MHz 60108kHz 312522kHz 8122044kHz 5643084kHz 8.15612.388MHZ 0.56417.548MHz 3.12460.566MHz 基群 超群 主群 主群复用 巨群 巨群复用

4、 基群 超群 主群 超主群 时时分分复复用用原原理理3路路PAM信号时分复用原理图信号时分复用原理图3 3路路PCMPCM信号时分复用原理图信号时分复用原理图例：对例：对1010路最高频率为路最高频率为3400Hz3400Hz的话音信号进行的话音信号进行TDM-TDM-PCMPCM传输，抽样频率为传输，抽样频率为8000Hz8000Hz。抽样合路后对每个。抽样合路后对每个抽样值按照抽样值按照8 8级量化，并编为自然二进码，码元波级量化，并编为自然二进码，码元波形是宽度为的矩形脉冲，且占空比为形是宽度为的矩形脉冲，且占空比为0.50.5。计算。计算TDM-PCMTDM-PCM基带信号的第一零点带

5、宽。基带信号的第一零点带宽。 PCM30/32路系统的帧结构路系统的帧结构数字复接系列（准同步数字系列）数字复接系列（准同步数字系列）基于基于PCM30/32路系列的数字复接体制路系列的数字复接体制码分复用原理图码分复用原理图CDM系统中各点的波形系统中各点的波形OFDM原理原理 串行输入 符号 调制 串/并 IFFT 并/串 插入保护间隔 D/A 信道 A/D 去保护间隔 串/并 FFT 均衡 并/串 符号 解调 图 7-8 OFDM 的基带传输系统图 OFDM特点特点 频谱利用率很高频谱利用率很高 抗衰落能力强抗衰落能力强 适合高速数据传输适合高速数据传输 抗码间干扰能力强抗码间干扰能力强

6、波分复用原理波分复用原理多址通信示意图多址通信示意图FDMA、TDMA、CDMA工作方式工作方式移动通信系统中的多址技术是多个移动用户通移动通信系统中的多址技术是多个移动用户通过共同的基站同时建立各自的信道，从而实现过共同的基站同时建立各自的信道，从而实现各用户之间的相互通信，如下图所示。各用户之间的相互通信，如下图所示。 位同步位同步( (外同步法外同步法、自同步法自同步法） 帧同步（帧同步（集中插入法集中插入法、分散插入法分散插入法） 载波同步（载波同步（插入导频法插入导频法、直接法直接法）7.2 7.2 同步原理同步原理 位同步外同步法位同步外同步法 时域时域考虑：可以考虑：可以连续插入

7、连续插入，并随信号码元同时，并随信号码元同时传输；也可以在每组信号码元之前增加一个传输；也可以在每组信号码元之前增加一个“位同步头位同步头”，由它在接收端建立位同步，并，由它在接收端建立位同步，并用锁相环使同步状态在相邻两个用锁相环使同步状态在相邻两个“位同步头位同步头”之间得以保持。之间得以保持。 频域频域考虑：可以在信号考虑：可以在信号码元频谱之外码元频谱之外占用一段占用一段频谱，专门用于传输同步信息；也可以利用信频谱，专门用于传输同步信息；也可以利用信号码元频谱中的号码元频谱中的“空隙空隙”处，插入同步信息处，插入同步信息位同步外同步法位同步外同步法（插入导频法）（插入导频法） 优点：接

8、收端提取位同步的优点：接收端提取位同步的电路简单电路简单。 缺点：需要缺点：需要占用占用一定的频带一定的频带带宽带宽和发送和发送功功率率，降低了传输的信噪比，减弱了抗干扰，降低了传输的信噪比，减弱了抗干扰能力。能力。位同步外同步法的特点位同步外同步法的特点 滤波法滤波法 微分整流微分整流法法 包络检波包络检波法法 延迟相乘延迟相乘法法 锁相法锁相法位同步自同步法位同步自同步法微分整流法微分整流法包络检波法包络检波法延迟相乘法延迟相乘法 高稳定度振荡器产生的信号经整形电路变成周期性脉冲，然后高稳定度振荡器产生的信号经整形电路变成周期性脉冲，然后经控制器再送入分频器，输出位同步脉冲序列。输入相位基

9、准与由经控制器再送入分频器，输出位同步脉冲序列。输入相位基准与由高稳定振荡器产生的经过整形的高稳定振荡器产生的经过整形的n n次分频后的相位脉冲进行比较，次分频后的相位脉冲进行比较，由两者相位的超前或滞后，来确定扣除或添加一个脉冲，以调整位由两者相位的超前或滞后，来确定扣除或添加一个脉冲，以调整位同步脉冲的相位同步脉冲的相位数字锁相法数字锁相法帧同步帧同步 集中插入法：选择一些特殊的码组集中插入法：选择一些特殊的码组集中集中地地插插入到入到一帧的开头和结尾一帧的开头和结尾，以便接收端根据这些特殊的，以便接收端根据这些特殊的码组识别帧的开头和结尾码组识别帧的开头和结尾 分散插入法：分散插入法：每

10、帧只插一位码每帧只插一位码作为同步码作为同步码起止式同步法传输的字符格式起止式同步法传输的字符格式巴克码组巴克码组 巴克码识别器的输出波形巴克码识别器的输出波形 巴克码用于群同步是常见的，但并不是惟一的，只要巴克码用于群同步是常见的，但并不是惟一的，只要具有良好特性的码组均可用于群同步，例如具有良好特性的码组均可用于群同步，例如PCM30/32PCM30/32路电路电话基群的集中隔帧插入的帧同步码为话基群的集中隔帧插入的帧同步码为00110110011011。帧同步分散式插入法帧同步分散式插入法 帧同步序列 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 帧同步码元 帧同步码元 帧同步码元 信号码元帧

11、 信号码元帧 帧同步码元 信号码元帧 P P P 载波同步载波同步 插入导频插入导频法法 直接直接法法 平方变换法和平方环法平方变换法和平方环法 同相正交环法同相正交环法载波同步插入导频法载波同步插入导频法比如：比如：DSB-SC信号信号 cmff cf cmff 导频 0 相乘电路 带通滤波 相加电路 /2相移 载波产生 (a) 发送端原理方框图 带通滤波 相乘电路 低通滤波 /2相移 窄带滤波 (b) 接收端原理方框图 载波同步直接法载波同步直接法 平方变换和平方环法平方变换和平方环法 ( )oe t 载波输出 输入已调信号 平方律 部件 2c窄带滤波器 二分频 载波输出 锁相环 输入已调信号 平方律 部件 鉴相器 二分频 压控振荡器 环路滤波器 载波同步直接法载波同步直接法同相正交环法（同相正交环法（科斯塔环法）：它也是利用锁相科斯塔环法）：它也是利用锁相环提取载频，但是不需要预先做平方处理，并且环提取载频，但是不需要预先做平方处理，并且可以直接得到输出解调信号。可以直接得到输出解调信号。 5V 6V 3V 4V 输入已调 信号 7V 2V 1V 输出 压控振荡器 低通 低通 环路 滤波器 90o相移