文元美现代通信原理课件第6章同步系统.ppt
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1、同 步 系 统 第 6 章 同 步 系 统 6.1 概述概述 6.2 载波同步技术载波同步技术 6.3 位同步技术位同步技术 6.4 群同步群同步(帧同步帧同步)技术技术 10/28/20221同 步 系 统 6.1 概概 述述 6.1.1 不同功用的同步不同功用的同步 1.载波同步载波同步 2.2.位同步位同步(码元同步码元同步)3.3.群同步群同步(帧同步帧同步)4.4.网同步网同步 10/28/20222同 步 系 统 6.1.2 不同传输方式的同步不同传输方式的同步 1.外同步法外同步法 2.2.自同步法自同步法 10/28/20223同 步 系 统 6.2 载波同步技术载波同步技术
2、载波同步的方法通常有直接法(自同步法)和插入导频法(外同步法)两种。直接法又可分为非线性变换滤波法和特殊锁相环法。用直接法提取载波分量的另一途径是采用特殊的锁相环,这种特殊锁相环具有从已调信号中消除调制和滤除噪声的功能,所以能鉴别接收已调信号中被抑制了的载波分量与本地VCO输出信号之间的相位误差,从而恢复出相应的相干载波。通常采用的特殊环路有:同相正交环、逆调制环、判决反馈环和基带数字处理载波跟踪环等。10/28/20224同 步 系 统 插入导频法也可以分为两种:一种是在频域插入,即在发送信息的频谱中或频带外插入相关的导频;另一种是在时域插入,即在一定的时段上传送载波信息。对载波同步的要求是
3、:发送载波同步信息所占的功率尽量小,频带尽量窄。载波同步的具体实现方案与采用的数字调制方式有着一定的关系。也就是说,具体采用哪一种载波同步方式,应视具体的调制方式而定。10/28/20225同 步 系 统 6.2.1 非线性变换非线性变换滤波法滤波法 1.平方变换法平方变换法 图 6-1 平方变换法提取同步载波 10/28/20226同 步 系 统 对于2PSK信号,x(t)是双极性矩形脉冲,设x(t)=1,则x2(t)=1,这样已调信号x(t)cosct经过非线性变换平方律部件后得 10/28/20227同 步 系 统 2.平方环法平方环法 图 6-2 平方环法提取载波 10/28/2022
4、8同 步 系 统*3.M次方环法次方环法 设输入的QPSK信号为 图 6-3 四次方环原理方框图 10/28/20229同 步 系 统 输入信号经过四次方运算后,调制信息被消除,产生了四倍的载波分量 设环路已经锁定,压控振荡器的正弦电压经过四次方后送给鉴相器的信号为 则鉴相器输出为 10/28/202210同 步 系 统 图 6-4 四次方环鉴相特性 10/28/202211同 步 系 统 同样原理,对MPSK信号就可以采用M次方环,其原理方框图与图 6-3 相似。M次方环的鉴相特性为 可以看出,M次方环的非线性处理方式是在中频上进行的。通过M次倍频后,键控信号的调制信息被消除,产生了M倍载频
5、分量;然后用普通锁相环对M倍载频分量进行跟踪,由此得到了参考载波。M次方环的鉴相特性为正弦型,它具有M重相位模糊。10/28/202212同 步 系 统 6.2.2 特殊锁相环法特殊锁相环法 1.同相同相正交环法正交环法(科斯塔斯环科斯塔斯环)图 6-5 同相正交环法(科斯塔斯环)10/28/202213同 步 系 统 假定环路已锁定,若不考虑噪声,则环路的输入信号为 同相与正交两鉴相器的本地参考信号分别为 10/28/202214同 步 系 统 那么输入信号与v1,v2相乘后得 经过低通滤波器后分别得 v5,v6经过乘法器后得 10/28/202215同 步 系 统 图 6-6 逆调制环*2
6、.逆调制环逆调制环 10/28/202216同 步 系 统 设环路已锁定,输入2PSK信号和VCO信号如图6-6(a)所示,则相位解调器输出电压为 根据进入锁定时的相位差(2-1)所处的象限来对D(t)进行判决。若(2-1)是处于第一、四象限,判决输出;若处于第二、三象限,判决输出 。上式中Kp为电路决定的增益常数。基带数字信号波形 对输入二相PSK进行再次调制后消除调制包络,得到U1cos(ct+1),再送到环路鉴相器。经鉴相并取直流输出为 10/28/202217同 步 系 统*3.判决反馈环判决反馈环 图 6-7 判决反馈环 10/28/202218同 步 系 统 10/28/20221
7、9同 步 系 统 6.2.3 插入导频法插入导频法(外同步法外同步法)图 6-8 几种信号的正频域频谱图 10/28/202220同 步 系 统 图 6-9 DSB发射机中导频的插入 10/28/202221同 步 系 统 图 6-10 相干解调器 10/28/202222同 步 系 统 假设接收到的信号就是u0(t),u0(t)中的导频经过fc窄带滤波器滤出来,再经过 90相移电路后得asinct,u0(t)与asinct加到乘法器输出 经过低通滤波器以后,得Aax(t)/2。10/28/202223同 步 系 统 2.在残留边带信号中插入导频在残留边带信号中插入导频(1)残留边带频谱的特点
8、。图 6-11 残留边带频谱 10/28/202224同 步 系 统 (2)插入导频f1,f2的选择。可以在残留边带频谱的两侧插入f1和f2;f1和f2不能与(fc-fm)和(fc+fr)靠得太近,太近不易滤出f1和f2,但也不能太远,太远占用过多频带。假设其中fr是残留边带信号形成滤波器滚降部分占用带宽的一半,而fm为基带信号的最高频率。10/28/202225同 步 系 统 (3)载波信号的提取。在插入导频的VSB信号中提取载波的方框图如图 6-12 所示。接收的信号中包含有VSB信号和f1,f2两个导频。假设接收信号中两个导频是1为第一个导频的初相 2为第二个导频的初相 发送端的载波为c
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