华东理工大学《通信原理》第十三章课件优秀PPT.ppt

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1、1第第13章章 同步原理同步原理l概述概述l 数字通信系数字通信系统统中的同步种中的同步种类类：l载载波同步、波同步、码码元同步、群同步、网同步元同步、群同步、网同步l载载波同步：又称波同步：又称载载波复原。波复原。l目的：在接收目的：在接收设备设备中中产产生一个和接收信号生一个和接收信号的的载载波同波同频频、同相的本地振、同相的本地振荡荡，用于相干，用于相干解解调调。2第第13章章 同步原理同步原理码码元同步：又称元同步：又称时钟时钟同步或同步或时钟时钟复原。复原。对对于二于二进进制信号，又称位同步。制信号，又称位同步。目的：得知每个接收目的：得知每个接收码码元精确的起止元精确的起止时时刻，

2、以便刻，以便确定确定积积分和判决分和判决时时刻。刻。群同步：又称群同步：又称帧帧同步。同步。目的：将接收目的：将接收码码元正确分元正确分组组。网同步：使通信网中各站点网同步：使通信网中各站点时钟时钟之之间间保持同步。保持同步。3环路滤波器环路滤波器压控振荡器压控振荡器输出导频输出导频输入信号输入信号图图13-1 锁相环原理方框图锁相环原理方框图鉴相器鉴相器第第13章章 同步原理同步原理n载载波同步波同步n有有协协助助导频时导频时的的载频载频提取提取n用于不包含用于不包含载频载频重量的信号。重量的信号。n在在发发送信号中另外加入一个或几个送信号中另外加入一个或几个导频导频信号。信号。n多接受多接

3、受锁锁相相环环（PLL）提取）提取载载波。波。n锁锁相相环环原理方框原理方框图图：4第第13章章 同步原理同步原理u无无协协助助导频时导频时的的载载波提取波提取u平方平方环环：以：以2PSK信号信号为为例例进进行探行探讨讨。设设信号信号 u当当m(t)取取+1和和-1的概率相等的概率相等时时，此信号的，此信号的频谱频谱中无角中无角频频率率 c的离散的离散重量。将上式平方，得到重量。将上式平方，得到u可可见见，用窄，用窄带滤带滤波器波器滤滤出出2倍倍频频后再作后再作2分分频频，即可得所需，即可得所需载频载频。图图13-2 平方环原理方框图平方环原理方框图载频载频输出输出带通滤波带通滤波平平 方方

4、压控振荡压控振荡环路滤波环路滤波锁相环锁相环s(t)2分频分频窄带滤波窄带滤波5第第13章章 同步原理同步原理此方案的缺点：此方案的缺点：1、相位模糊性：、相位模糊性：2分分频频器的器的输输出出电压电压有相差有相差180的两种的两种可能相位，即其可能相位，即其输输出出电压电压的相位确定于分的相位确定于分频频器的随机初始器的随机初始状状态态。接受。接受2DPSK体制可以避开此缺点的影响。体制可以避开此缺点的影响。2、错误锁错误锁定：平方后的接收定：平方后的接收电压电压中有可能存在其他的离中有可能存在其他的离散散频频率重量，使率重量，使锁锁相相环锁环锁定在定在错误错误的的频频率上。解决率上。解决这

5、这个个问问题题的方法是降低的方法是降低环环路路滤滤波器的波器的带宽带宽。6第第13章章 同步原理同步原理p科斯塔斯科斯塔斯环环法法：又称同相正交：又称同相正交环环法或法或边环边环法。法。原理方框原理方框图图：图图13-3 科斯塔斯环法原理方框图科斯塔斯环法原理方框图90 相移相移环路滤波环路滤波压控振荡压控振荡s(t)载频载频输出输出低低 通通低低 通通解调解调输出输出abcdefg7第第13章章 同步原理同步原理工作原理工作原理a点的点的压压控振控振荡电压为荡电压为：b点的点的压压控振控振荡电压为荡电压为：上式中的上式中的(-)是是压压控振控振荡电压荡电压和接收和接收载载波相位之差。波相位之

6、差。8第第13章章 同步原理同步原理将将m(t)=1代入上式，并考代入上式，并考虑虑到当到当(-)很小很小时时，sin(-)(-)，则则上式上式变为变为电压电压vg 通通过环过环路路滤滤波器，限制波器，限制压压控振控振荡荡器的振器的振荡频荡频率。率。这这个个电压电压限制限制压压控振控振荡荡器的器的输输出出电压电压相位，使相位，使(-)尽可尽可能地小。当能地小。当 时时，vg=0。压压控振控振荡荡器的器的输输出出电压电压va 就是科斯塔斯就是科斯塔斯环环提取出的提取出的载载波。波。9第第13章章 同步原理同步原理优优缺点：缺点：1、不、不须须要要对对接收信号作平方运算，工作接收信号作平方运算，工

7、作频频率率较较低。低。2、为为了得到科斯塔斯了得到科斯塔斯环环法在理法在理论论上上给给出的性能，要求两出的性能，要求两路低通路低通滤滤波器的性能完全相同。波器的性能完全相同。3、由、由锁锁相相环环原理可知，原理可知，锁锁相相环环在在(-)值值接近接近0的的稳稳定定点有两个，在点有两个，在(-)等于等于0和和 处处。所以，科斯塔斯。所以，科斯塔斯环环法法提取出的提取出的载频载频也存在相位模糊性。也存在相位模糊性。10第第13章章 同步原理同步原理p再再调调制器制器 第第3种提取相干种提取相干载载波的方法波的方法 原理方框原理方框图图载频载频输出输出90 相移相移环路滤波环路滤波压控振荡压控振荡低

8、低 通通s(t)abcdefg11第第13章章 同步原理同步原理工作原理工作原理接收信号和接收信号和a点振点振荡电压荡电压相乘后得到的相乘后得到的c点点电压电压它它经过经过低通低通滤滤波后，在波后，在d 点的点的电压为电压为 vd 事事实实上就是解上就是解调电压调电压，它受，它受b点的振点的振荡电压荡电压在相乘器中再在相乘器中再调调制后，得出的制后，得出的e 点点电压电压等于等于上式的上式的ve 和信号和信号s(t)再次相乘，得到在再次相乘，得到在f点的点的电电压压 12第第13章章 同步原理同步原理vf 经过经过窄窄带带低通低通滤滤波后，得到波后，得到压压控振控振荡荡器的限制器的限制电压电压

9、将上式的限制将上式的限制电压电压和科斯塔斯和科斯塔斯环环的限制的限制电压电压式比式比较较可可见见，这这两个方案中的两个方案中的压压控振控振荡荡器的限制器的限制电压电压相同。相同。13第第13章章 同步原理同步原理u同步建立同步建立时间时间和保持和保持时间时间u同步建立同步建立时间时间：从起先接收到信号（或从系：从起先接收到信号（或从系统统失步状失步状态态）到提取出）到提取出稳稳定的定的载频载频所所须须要的要的时间时间。u同步保持同步保持时间时间：从起先失去信号到失去：从起先失去信号到失去载频载频同步的同步的时时间间。u同步建立同步建立时间时间和保持和保持时间时间的关系：二者相互冲突，折的关系：

10、二者相互冲突，折中中处处理理14第第13章章 同步原理同步原理例：相位例：相位误误差差对对于于单边带单边带信号的影响信号的影响设设有一有一单频单频基基带带信号信号 它它对载对载波波cos ct进进行行单边带调单边带调制后，取出上制后，取出上边带边带信号信号传输传输到接收端。若接收端的本地相干到接收端。若接收端的本地相干载载波有相位波有相位误误差差，则则两者相乘后得到两者相乘后得到经过经过低通低通滤滤波器波器滤滤出的低出的低频频重量重量为为其中第其中第1项项是原是原调调制基制基带带信号，但是受到因子信号，但是受到因子cos 的衰减；的衰减；第第2项项是和第是和第1项项正交的正交的项项，它使接收信

11、号，它使接收信号产产生失真。生失真。15第第13章章 同步原理同步原理l码码元同步元同步l码码元同步目的：精确的元同步目的：精确的时时刻刻对对接收接收码码元元进进行判决，以及行判决，以及对对接收接收码码元能量正确元能量正确积积分。分。l码码元同步方法：从接收元同步方法：从接收码码元的起止元的起止时时刻刻产产生一个生一个码码元同步脉冲序列，或称定元同步脉冲序列，或称定时时脉冲脉冲序列。序列。l码码元同步方法分元同步方法分类类：l外同步法：利用外同步法：利用协协助信息同步（助信息同步（较较少接受）少接受）l缺点：占用缺点：占用频带宽频带宽度和功率度和功率l自同步法，不自同步法，不须须要要协协助同步

12、信息，干脆从助同步信息，干脆从信息信息码码元中提取出元中提取出码码元定元定时时信息。信息。16第第13章章 同步原理同步原理n自同步法自同步法n自同步法分自同步法分类类：n开开环环同步法：同步法：n二二进进制等先制等先验验概率的概率的NRZ中没有离散的中没有离散的码码元速率元速率频谱频谱重量。重量。n需在接收需在接收时对时对其其进进行某种非行某种非线线性性变换变换，使其含有，使其含有离散的离散的码码元速率元速率频谱频谱重量，重量，n闭环闭环同步法：用比同步法：用比较较本地本地时钟时钟周期和周期和输输入信号入信号码码元周期的方法，将本地元周期的方法，将本地时钟锁时钟锁定在定在输输入信号上。入信号

13、上。17第第13章章 同步原理同步原理u开开环码环码元同步法（非元同步法（非线线性性变换变换法）法）u延延迟迟相乘法原理方框相乘法原理方框图图u（c）后一）后一u半恒久是正半恒久是正值值；而前一半；而前一半则则u当当输输入状入状态态有有变变更更时为负值时为负值。u因此，因此，变换变换后的后的码码元序列的元序列的u频谱频谱中就中就产产生了生了码码元速率的元速率的u重量。重量。u延延迟时间迟时间等于等于码码元元时间时间一半一半u时时，码码元速率重量最元速率重量最强强。c延迟T/2ab放大限幅放大限幅窄带滤波窄带滤波(c)(b)(a)18第第13章章 同步原理同步原理p微分整流法原理微分整流法原理p

14、 正正负负窄脉冲窄脉冲 正脉冲（含有正脉冲（含有码码元速率重量）元速率重量）p同步跟踪同步跟踪误误差：不行能降差：不行能降为为零零p干脆从接收波形中提取同步干脆从接收波形中提取同步p 低低 通通微微 分分整整 流流窄带滤波窄带滤波放大限幅放大限幅19第第13章章 同步原理同步原理u闭环码闭环码元同步法元同步法p基本原理：基本原理：将将接收信号接收信号和和本地本地产产生的生的码码元定元定时时信号信号相比相比较较，使本地，使本地产产生的定生的定时时信号和接收信号和接收码码元波形的元波形的转变转变点保点保持同步。持同步。这这种方法种方法类类似似载频载频同步中的同步中的锁锁相相环环法。法。p“超前超前

15、/滞后滞后门门”同步器：同步器：超前门超前门滞后门滞后门环路环路滤波滤波|+压控压控振荡振荡+-u1u2|u1|u2|e=|u2|-|u1|m(t)门波形产门波形产生生20第第13章章 同步原理同步原理工作原理：工作原理：Tdd+1-1超前门超前门滞后门滞后门(a)同步状态同步状态(b)超前状态超前状态d+1-1超前门超前门滞后门滞后门T2积分时间积分时间21第第13章章 同步原理同步原理p存在的存在的问题问题p若无突跳若无突跳边边沿，无法取得同步。沿，无法取得同步。p两个支路两个支路积积分器的性能不行能做得完全一分器的性能不行能做得完全一样样p解决方法解决方法p改用改用HDB3码码，或用，或

16、用扰扰乱技乱技术术，使，使发发送送码码元序列不会元序列不会长时间长时间地没有突跳地没有突跳边边沿。沿。22第第13章章 同步原理同步原理n码码元同步元同步误误差差对对于于误码误码率的影响率的影响u用匹配用匹配滤滤波器或相关器接收波器或相关器接收码码元元时时u在相在相邻码邻码元有突元有突变边变边沿沿时时p若若码码元同步元同步时间误时间误差差为为，则积则积分分时间时间将将损损失失2，积积分得到的分得到的码码元能量将减小元能量将减小为为Eb(1-2/T)；u在相在相邻码邻码元没有突元没有突变边变边沿沿时时，p积积分分时间时间没有没有损损失。失。u例：例：对对于等概于等概2PSK信号，平均信号，平均误

17、码误码率率为为：p无相位无相位误误差差时时p有相位有相位误误差差时时23第第13章章 同步原理同步原理l群同步群同步n目的：目的：对对接收接收码码元序列分元序列分组组n群同步群同步码码的种的种类类：u集中插入集中插入u适用于要求快速建立同步的地方，或适用于要求快速建立同步的地方，或间间断断传输传输信息信息并且每次并且每次传输时间传输时间很短的很短的场场合。合。信息码组信息码组同步码组同步码组信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组同步码组同步码组同步码组同步码组24第第13章章 同步原理同步原理u分散插入分散插入适用于适用于连续传输连续传输信息之信息之处处，例如数字，例如数字电话电话系

18、系统统中中。信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组同步码元同步码元同步码元同步码元同步码组同步码组同步码元同步码元同步码元同步码元25第第13章章 同步原理同步原理u同步同步电电路的状路的状态态：u捕捕获态获态：在捕：在捕获态时获态时，确，确认认搜搜寻寻到群同步到群同步码码的条件必需的条件必需规规定得很高，以防定得很高，以防发发生假同步。生假同步。u保持保持态态：u一旦确一旦确认认达到同步状达到同步状态态后，系后，系统转统转入保持入保持态态。u此此时时，仍，仍须须不断不断监视监视同步同步码码的位置是否正确。的位置是否正确。u但是，但是，这时为这时为了防止因了防止因为为噪声引起的个噪声

19、引起的个别错误导别错误导致致认为认为失去同步，失去同步，应应当降低推断同步的条件，以使系当降低推断同步的条件，以使系统稳统稳定工定工作。作。26第第13章章 同步原理同步原理n集中插入法：又称集中插入法：又称连贯连贯式插入法。式插入法。n原理：原理：n接受特殊的群同步接受特殊的群同步码组码组，集中插入在信息，集中插入在信息码组码组的的前前头头n要求群同步要求群同步码码的自相关特性曲的自相关特性曲线线具有尖具有尖锐锐的的单单峰，峰，n局部自相关函数定局部自相关函数定义义：设设有一个有一个码组码组，它包含，它包含N个个码码元，元，则则其局部自相关函数等于其局部自相关函数等于n n式中，式中，N为码

20、组为码组中的中的码码元数目；元数目；n xi=+1或或-1，当，当1 i N；n xi=0，当当1 i 和和i N。27第第13章章 同步原理同步原理n巴克巴克码码：常用的一种群同步常用的一种群同步码码。u定定义义：设设一个一个N位的巴克位的巴克码组为码组为x1,x2,xN，则则其自其自相关函数可以用下式表示：相关函数可以用下式表示：28第第13章章 同步原理同步原理p巴克巴克码组码组列表：列表：p表中各表中各码组码组的反的反码码（即正（即正负负号相反的号相反的码码）和反序）和反序码码（即（即时间时间依次相反的依次相反的码码）也是巴克）也是巴克码码。N巴克巴克码码12，34，57111329第

21、第13章章 同步原理同步原理p例：例：N=5的巴克的巴克码码。p在在j=0至至4的范的范围围内，求其自相关函数内，求其自相关函数值值：p由以上由以上计计算算结结果可果可见见，其自相关函数确定，其自相关函数确定值值除除R(0)外，均外，均不大于不大于1。304123-4-1-3-2R(j)1-15j320第第13章章 同步原理同步原理p巴克巴克码码的自相关函数的自相关函数值值曲曲线线 自相关函数是偶函数，所以其自相关函数自相关函数是偶函数，所以其自相关函数值值画成曲画成曲线线 如上如上图图所示。将所示。将j=0时时的的R(j)值值称称为为主瓣主瓣，其他，其他处处的的值值称称为为旁瓣旁瓣。31第第

22、13章章 同步原理同步原理u集中插入法群同步集中插入法群同步码检测码检测流程流程 初始化初始化(将同步状态设为捕捉态将同步状态设为捕捉态)移移1位位开始开始N等待下一等待下一同步码组同步码组Y保持态保持态捕捉态NY计算计算R(j)(N-2)?计算计算R(j)=N?32第第13章章 同步原理同步原理n分散插入法：分散插入法：n原理：原理：n分散插入法的群同步分散插入法的群同步码码都很短。都很短。n在信息在信息码码元序列中极少可能出元序列中极少可能出现现。例如，在数字。例如，在数字电话电话系系统统中常接受中常接受“10”交替交替码码。n接收端，依据其出接收端，依据其出现现周期搜周期搜寻寻若干个周期

23、。若干个周期。信息码组信息码组信息码组同步码元同步码元同步码组同步码元同步码元33新码元进入新码元进入老码元输出老码元输出检验是否检验是否“1”和和“0”交替交替08007x06x05x04x03x02x01x16115x14x13x12x11x10 x09x24023x22x21x20 x19x18x17x32131x30 x29x28x27x26x25x40039x38x37x36x35x34x33x第第13章章 同步原理同步原理p存存储检测储检测法。法。先将接收先将接收码码元序列存在元序列存在计计算机的算机的RAM中，再中，再进进行行检验检验。下下图图画出了一个画出了一个RAM的示意的示

24、意图图，它按先，它按先进进先出先出(FIFO)的的原理工作：原理工作：34第第13章章 同步原理同步原理n群同步性能群同步性能n主要性能指主要性能指标标：n假同步概率假同步概率Pf：当捕：当捕获时获时同步系同步系统统将将错误错误的同步的同步位置当作正确的同步位置捕位置当作正确的同步位置捕获获到。到。n特点：信息特点：信息码码元元 错错成成 同步同步码码元。元。n漏同步概率漏同步概率Pl：同步系：同步系统统将正确的同步位置漏将正确的同步位置漏过过而没有捕而没有捕获获到。漏同步的主要到。漏同步的主要缘缘由是噪声的影响，由是噪声的影响，n特点：正确的同步特点：正确的同步码码元元 变变成成 错误错误的

25、的码码元。元。n缘缘由：噪声影响（两者）由：噪声影响（两者）35第第13章章 同步原理同步原理u计计算漏同步概率：算漏同步概率：设设接收接收码码元元错误错误概率概率为为p，需，需检验检验的同的同步步码码元数元数为为n，检验时检验时容容许错误许错误的最大的最大码码元数元数为为m，则则未未漏判定漏判定为为同步同步码码的概率等于的概率等于 式中，式中，Cnr为为n中取中取r的的组组合数。合数。所以，漏同步概率等于所以，漏同步概率等于 当不允当不允许许有有错误时错误时，即，即设设定定m=0时时，则则上式上式变为变为上式就是不允上式就是不允许许有有错错同步同步码时码时漏同步的概率。漏同步的概率。36第第

26、13章章 同步原理同步原理u计计算假同步概率算假同步概率：p假假设设信息信息码码元是等概率的；元是等概率的；p假假设设假同步完全是由于某个信息假同步完全是由于某个信息码组码组被被误认为误认为是同步是同步码码组组造成的。造成的。p同步同步码组长码组长度度为为n，所以，所以n位的信息位的信息码组码组有有2n种排列。它种排列。它被被错错当成同步当成同步码组码组的概率和容的概率和容许错误码许错误码元数元数m有关。有关。p若不容若不容许许有有错码错码，即，即m=0，则则只有一种可能，即信息只有一种可能，即信息码码组组中的每个中的每个码码元恰好都和同步元恰好都和同步码码元相同。元相同。p若若m=1，则则有

27、有Cn1种可能将信息种可能将信息码组误认为码组误认为是同步是同步码组码组。因此假同步的因此假同步的总总概率概率为为式中，分母式中，分母2n是全部可能出是全部可能出现现的信息的信息码组码组数。数。37第第13章章 同步原理同步原理n起止式同步起止式同步n用途：主要适用于用途：主要适用于电传电传打字机中。打字机中。n原理：原理：n一个字符由一个字符由5个二个二进进制制码码元元组组成，每个成，每个码码元的元的长长度度相等相等n键盘输键盘输入的每个字符之入的每个字符之间间的的时间间时间间隔不等。隔不等。n在无字符在无字符输输入入时时，电传电传打字机的打字机的输输出出电压电压始始终处终处于高于高电电平状

28、平状态态。n在在输输入一个字符入一个字符时时，于，于5个信息个信息码码元之前加入一个元之前加入一个低低电电平的平的“起脉冲起脉冲”，其，其宽宽度度为为一个一个码码元的元的宽宽度度T，如下，如下图图所示所示 起止止1234 51.5TT38第第13章章 同步原理同步原理n自群同步自群同步n唯一可唯一可译码译码n假假设现设现共有共有4种天气状种天气状态须态须要要传输传输，将其用二，将其用二进进制制编码编码表示，：表示，：n接收端序列接收端序列为为“1110110110”时时，唯一地可以，唯一地可以译译为为“雨晴阴阴雨晴阴阴”。n唯一可唯一可译译充分条件（非必要条件）是：在充分条件（非必要条件）是：

29、在编码编码中中任何一个任何一个码码字都不能是其他字都不能是其他码码字的前字的前缀缀。n满满足足这这个条件的个条件的编码编码又称又称为为瞬瞬时时可可译码译码。晴晴云云阴阴雨雨0101 11011139第第13章章 同步原理同步原理u瞬瞬时时可可译码译码u其其码码字的字的边边界可以由当前界可以由当前码码字的末尾确定，而不必等待字的末尾确定，而不必等待下一个下一个码码字的开字的开头头。u例如，唯一可例如，唯一可译码译码（非瞬（非瞬时时可可译码译码）：）：u例如，在收到例如，在收到“10”后，后，u必需等待下一个符号必需等待下一个符号u若是若是“0”，译为译为“雨雨”u若是若是“1”，译为译为“阴阴”

30、u“晴晴(1)”是是“阴阴(10)”的的词头词头，u“阴阴(10)”是是“雨雨(100)”的的词头词头。晴晴阴阴雨雨11010040第第13章章 同步原理同步原理u唯一可唯一可译译性前提：即必需正确接收到开性前提：即必需正确接收到开头头的第一个或前的第一个或前几个几个码码元。元。u例如，例如，u当当发发送序列是送序列是“1110110110”时时，（雨晴阴阴，（雨晴阴阴 ）u若接收若接收“110110110”。这样这样它将被它将被译为译为“阴阴阴阴阴阴”。u编码编码是唯一可是唯一可译译的，且是可同步的。的，且是可同步的。晴晴云云阴阴雨雨0101 11011141第第13章章 同步原理同步原理u

31、可同步可同步编码编码：u在接收在接收时时若若丢丢失了开失了开头头的一个或几个的一个或几个码码元，元，则则将将变变成是不行成是不行译译的开的开头头几个几个码码元元错译错译后，能后，能够够自自动获动获得正得正确同步及正确确同步及正确译码译码。u例如：例如：u若收到序列若收到序列为为“00110110101”u对对“0110110101”译码译码，并，并译为译为“晴阴阴晴晴阴阴晴”。晴晴云云阴阴雨雨01100 101110142第第13章章 同步原理同步原理u无逗号无逗号码码：p可同步可同步码码中的一种中的一种码组长码组长度均相等的度均相等的码码。p例如，三例如，三进进制、制、码长码长等于等于3：p

32、自自动动正确地区分每个接收正确地区分每个接收码码字。字。p尚无一般的构造方法。尚无一般的构造方法。ABCDFGHI10010110220020120221121243第第13章章 同步原理同步原理l网同步网同步l目的：全网各站能目的：全网各站能够够互互连连互通，正确地接互通，正确地接收信息收信息码码元。元。l方法分方法分类类：l单单向通信系向通信系统统：由接收：由接收设备调设备调整自已的整自已的时时钟钟，使之和，使之和发发送送设备设备的的时钟时钟同步，如广播同步，如广播系系统统。l双向通信系双向通信系统统：l同步网：全网各站具有同步网：全网各站具有统统一一时间标时间标准准l异步网（准同步网）：

33、容异步网（准同步网）：容许许各站的各站的时钟时钟有有误误差，但是通差，但是通过调过调整整码码元速率的方法使全元速率的方法使全网能网能够协调够协调工作工作44第第13章章 同步原理同步原理u同步网的同步方法同步网的同步方法u可能由接收可能由接收设备负责设备负责解决，也可能解决，也可能须须要收要收发发双方共同解双方共同解决。决。u例：例：u一个一个卫卫星通信网中有星通信网中有4个地球（个地球（终终端）站，在端）站，在卫卫星星（中心站）（中心站）S1上接收地球站的上接收地球站的TDMA信号，其信号，其时时隙支配隙支配示于下示于下图图中：中：上行下行ABCDS1S2E-1E-1E-1E-1E-2A B

34、CDA B t45第第13章章 同步原理同步原理放射机同步方法：放射机同步方法：地球站放射到达地球站放射到达时间时间必需是必需是卫卫星接收星接收时间时间。地球站与地球站与卫卫星距离不等，星距离不等，时钟时钟也也须须要不同。要不同。不行能不行能调调整整卫卫星上中心站接收机星上中心站接收机时钟时钟各地球站依据和各地球站依据和卫卫星的距离星的距离远远近，将放射信号的近，将放射信号的时钟调时钟调整到和整到和卫卫星上中心站接收机的星上中心站接收机的时钟时钟一一样样；46第第13章章 同步原理同步原理p放射机同步方法的分放射机同步方法的分类类：p开开环环法：法：p不需依靠中心站上接收信号到达不需依靠中心站

35、上接收信号到达时间时间的任何信息。的任何信息。p终终端站依据它所存端站依据它所存储储的关于的关于链链路路长长度等信息可以度等信息可以预预先校正其先校正其发发送送时间时间。p这这些信息是从有关些信息是从有关单单位供位供应应的，但是的，但是还还可以依据从中心站送可以依据从中心站送回的信号加以修正。回的信号加以修正。p特点：特点：p捕捕获获快、不快、不须须要反向要反向链链路也能工作和路也能工作和实时实时运算量小。运算量小。p缺点是缺点是须须要外部有关要外部有关单单位供位供应应所需的所需的链链路参量数据，并且缺路参量数据，并且缺乏敏捷性。乏敏捷性。47第第13章章 同步原理同步原理p闭环闭环法：法：p

36、中心站中心站须须要要测测量来自量来自终终端站的信号的同步精确度，并将端站的信号的同步精确度，并将测测量量结结果通果通过过反向信道送反向信道送给终给终端站。端站。p闭环闭环法法须须要一条反向信道要一条反向信道传传送此送此测测量量结结果，并且果，并且终终端站端站须须要要有依据此反有依据此反馈馈信息适当信息适当调调整其整其时钟时钟的的实实力。力。p特点：特点：p不不须须要要预预先得知先得知链链路参量的数据。并且可以很路参量的数据。并且可以很简洁简洁地利用反地利用反向向链链路来路来刚刚好适好适应应路径和路径和链链路状况的路状况的变变更。更。p终终端站端站须须要有要有较较高的高的实时处实时处理理实实力，

37、并且每个力，并且每个终终端站和中心端站和中心站之站之间间要有双向要有双向链链路。此外，捕路。此外，捕获获同步也同步也须须要要较长较长的的时间时间。48第第13章章 同步原理同步原理u异步网或准同步网的同步方法：异步网或准同步网的同步方法：u准同步数字体系准同步数字体系(PDH)中接受的中接受的码码速速调调整法。整法。u以上面的以上面的卫卫星通信网星通信网为为例：例：u若若4个地球站的上行信号都是一次群个地球站的上行信号都是一次群E-1信号，其信号，其码码元元标标称速率都是称速率都是2048 kb/s，在，在S1上合成的上合成的E-2群群码码元速率元速率为为8448 kb/s，u将将8448 k

38、b/s平均安排到每个平均安排到每个E-1群的群的码码元速率元速率为为2112 kb/s，它高于，它高于2048 kb/s。49第第13章章 同步原理同步原理n开开环环法法n开开环环法分法分类类：n须须要利用反向要利用反向链链路供路供应应的信息。的信息。n不不须须要利用反向要利用反向链链路供路供应应的信息。的信息。n对处对处理理实实力没有要求，但其通信性能明力没有要求，但其通信性能明显显受受链链路路特性特性稳稳定性的影响。定性的影响。n举举例：例：n一个一个卫卫星通信系星通信系统统，n全部地面放射机的同步系全部地面放射机的同步系统统都都须须要要预预先校正信号先校正信号的定的定时时和和频频率，以求

39、信号用率，以求信号用预预定的定的频频率在率在预预定的定的时间时间到达到达卫卫星接收机。星接收机。50第第13章章 同步原理同步原理u准准闭环闭环放射机同步法：放射机同步法：u终终端站利用端站利用对对反向反向链链路信号路信号测测量量进进行同步。行同步。u比比纯纯开开环环法更适法更适应应通信系通信系统统的的变动变动性。性。51第第13章章 同步原理同步原理n闭环闭环法法n原理：原理：n闭环闭环法法须须要要终终端站端站发发送特殊的同步信号，用以送特殊的同步信号，用以确定信号的确定信号的时间时间和和频频率率误误差。差。n种种类类：n中心站有中心站有处处理理实实力：中心站可以力：中心站可以进进行行实际实

40、际的的误误差差测测量。将量。将测测量信息用反向量信息用反向链链路送回路送回给终给终端站端站放射机。放射机。n中心站没有中心站没有处处理理实实力：此力：此时时将特殊同步信号干将特殊同步信号干脆由反向脆由反向链链路送回路送回终终端站放射机。由端站放射机。由终终端站放端站放射机自己解射机自己解读读返回信号。返回信号。52第第13章章 同步原理同步原理u优优缺点：缺点：u在中心站在中心站处处理的理的优优点：点：u误误差差测测量量结结果可以是一个短的数字序列。当一条反向果可以是一个短的数字序列。当一条反向链链路路为为大量大量终终端站所端站所时时分复用分复用时时，这样这样有效地利用返回有效地利用返回链链路

41、。路。u中心站的中心站的误误差差测测量手段能量手段能够够被全部被全部联联到中心站的到中心站的终终端站端站共享。大量共享。大量节约节约了系了系统统的的处处理理实实力。力。u在在终终端站端站处处理的理的优优点：点：u中心站不中心站不须须要易于接入，并且中心站可以要易于接入，并且中心站可以设计设计得得较简洁较简洁以提高牢靠性。以提高牢靠性。u响响应应更快，没有在中心站更快，没有在中心站处处理理带带来的延来的延迟迟。特殊是。特殊是对对参参量量变变更很快的更很快的链链路。路。53第第13章章 同步原理同步原理p在在终终端站端站处处理的缺点：理的缺点：p反向信道的运用效率不高反向信道的运用效率不高p返回信

42、号可能返回信号可能难难于解于解读读54第第13章章 同步原理同步原理n准同步准同步传输传输系系统统复接的复接的码码速速调调整法整法n码码速速调调整：复接整：复接设备设备将各支路将各支路输输入低速率信号入低速率信号时时钟调钟调整一整一样样，再做合并。，再做合并。nPDH系系统统二次群的正二次群的正码码速速调调整法整法n基本原理：基本原理：(a)(b)(c)(a)输输入入码码元波形元波形(b)无无误误差抽差抽样时样时刻刻 (c)速率略高的抽速率略高的抽样时样时刻刻出出现现重复抽重复抽样时样时，需削减一次抽，需削减一次抽样样，或将所抽，或将所抽样值样值舍去。舍去。55 pITU建建议议二次群正二次群

43、正码码速速调调整方案整方案 8.448 Mb/s的二次群的二次群4个个输输入支路，入支路，每路速率每路速率为为2.048Mb/s，复接复接帧长为帧长为848比特，每比特，每帧帧分成分成4组组，每，每组组212比特。比特。14521214521214921211011121321258复接帧(848 b)第I组(212 b)第II组(212 b)第III组(212 b)第IV组(212 b)Cj1Cj2Cj3支路比特支路比特支路比特支路比特复接帧同步码告警国内用支路来的或码速调整码第第13章章 同步原理同步原理56本章小结（以概念为主）l载载波同步波同步l有有协协助助导频导频l无无协协助助导频导

44、频l平方平方环环法、科斯塔斯法、科斯塔斯环环法、再法、再调调制器法制器法l码码元同步元同步l外同步法外同步法l自同步法自同步法l开开环环法（非法（非线线性性变换变换）：微波整流法，延）：微波整流法，延迟迟相乘法相乘法l闭环闭环法：超前滞后法：超前滞后门门法法l群同步群同步l集中插入：巴克集中插入：巴克码码、保持、保持态态、捕、捕获态获态l自群同步：唯一可自群同步：唯一可译码译码l网同步（同步网、异步网）网同步（同步网、异步网）l开开环环法法l闭环闭环法法人有了学问，就会具备各种分析实力，明辨是非的实力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富学问，培育逻辑思维实力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培育文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的学问面。有很多书籍还能培育我们的道德情操，给我们巨大的精神力气，鼓舞我们前进。