【教学课件】第11章同步原理.ppt

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1、第11章 同步原理11.1 引言11.2 载波同步11.3 位同步11.4 群同步 111.1 引言n n同步是数字通信中一个重要的实际问题.通信系统如果出现同步误差或失去同步,就会使通信系统性能降低或通信失效.n n同步是指收发两端的载波、码元速率及各种定时标志都应步调一致地进行工作n n通信系统的同步包括：载波同步、位（码元）同步、群（帧）同步及网同步。n n实现同步的方法有：外同步法、自同步法。211.2 载波同步n n抑制载波的双边带信号，单边带信号，2PSK，2ASK等信号中都不含载波分量。为了在接收端能够获得载波，在发送端有时插入导频载波。n n抑制载波的双边带信号的导频插入导频3

2、相乘调制带通相加90相移输出插入导频法发端方框图相乘器带通低通90相移输出插入导频法收端方框图 窄带 滤波4调制信号m(t),无直流分量,载波插入导频 输出信号为n n收端相乘器的输出v(t)低通滤波取出5直接提取载波法 平方变换法和平方环法n n抑制载波的双边带信号 经过平方变换(平方律部件)m(t)无直流分量,m2(t)却有直流分量6令表示m2(t)中的直流分量 表示m2(t)中的交流分量则e(t)经窄带滤波后,滤出2c 再经2分频,获所需载波,同时还有一部分调制自噪声及加性噪声,造成输出载波的随机抖动.直流低频2 c c调制自噪声7为减少干扰影响,希望带通滤波器频带越窄越好,但频带越窄,

3、滤波器的相移特性越陡,当滤波器的中心频率偏离了载波频率时,则产生了静态相差8将平方变换法中窄带滤波器用锁相环代替,称为平方环法.锁相环具有良好的跟踪,窄带滤波和记忆的性能.n n同相正交环法(Costas环)LPFLPF90相移环路滤波器VCO输入输出V1V3V2V5V4V6V79设 输入的抑制载波双边带信号为则经低通后的输出分别为:10 是VCO输出信号与输入已调信号载波之间的相位误差当较小时,V7的大小与相位误差成正比,用V7去调整VCO输出信号的相位,最后使稳态相位误差减小到很小的数值.这样VCO的输出就是所需提取的载波.11载波相位误差对解调性能的影响 主要体现在所提取载波与接收信号中

4、的载波的相位误差.n n相位误差为稳态相差与相位抖动之和n n提取的相干载波为 则解调时,相乘器的输出经低通滤波后为12有相位误差,导致信噪比将下降 倍对2PSK,则导致误码率增加对残留边带信号,单边带信号,相位误差不仅引起信噪比下降,还引起信号畸变.13设基带信号为单边带信号取上边带解调取出低频分量1411.3 位同步n n滤波法 若收到的数字信息为单极性不归零矩形脉冲序列，则它的功率谱密度不含频率等于fs的位同步信息，若通过过零检测，取边沿脉冲，则该脉冲序列频谱含有位同步信息，用窄带滤波器取出，即可得位同步信号。15S(t)1 1 0 1 0 0 1 1 1tffs2fs2fstf16过零

5、检测窄带滤波脉冲形成单极性不归零码滤波法提取位同步信号17数字锁相环法鉴相器AB&m振荡源清零控制器超前脉冲滞后脉冲接收码元位同步脉冲输出常开（扣除门）常闭（附加门）abFFmF18m-1 m 1 2 3 m-1 ma路b路周期T=1/Fc位同步m 1 2 3 m-1 md 超前扣除e分频器输出相位推后1/m周期（360/m）m 1 2 4 m 1 2附加f 滞后相位提前1/m周期g分频器输出位同步脉冲的相位调整1911.4 群同步（帧同步）给出帧的开头和结尾的标记n n起止式同步法 被传输的单位是字符，每个字符可由58位码元组成，每个字符前面加一位起始位，用“0”代表，在字符后加1.5位停止

6、位，用“1”代表，不发信号时，一直发送停止位。止 起 止20连贯式插入法 在每群的开头集中插入群同步码组的方法n n群同步码应有特性 能很快地识别检出，位置准确 假同步和漏同步的概率越小越好n n群同步码应有尖锐的自相关函数n n巴克码是一种常用的群同步码 巴克码是一种非周期序列，一个n位的巴克码为 x1，x2，x3，xn x1的取值为121j=0j=1j=2，3，7 R(j)分别为-1,0,-1,0,-1,0 当j为负值时的自相关函数值,与正值对称,自相关函数在j=0 时出现尖锐单峰。227R（j）-1-7 -5 -3 -1 1 3 5 7j23判决 相 加 0 1 0 1 0 1 0 1

7、0 1 0 1 0 1输入码元移位方向7位巴克码识别器“1”存入移存器1端+10端-1“0”存入移存器1端-10端+124当7位巴克码全部进入7级移位寄存器,7个移位寄存器都输出+1,相加后得最大输出+7,若判决器的判决门限电平定为6,在巴克码的最后一位“0”进入识别器时,识别器输出一群同步脉冲表示一群的开头。25群同步系统的性能 群同步系统应该建立时间短，并且在群同步建立后应有较强的抗干扰能力。通常用漏同步概率P1，假同步概率P2和群同步平均建立时间ts来衡量。n n漏同步概率P1 同步码组中一些码元发生错误，使识别器漏识别已发出的同步码组。问题：若7位巴克码有一位错，当判决门限为+6时，情

8、况如何？当判决门限为+4时，情况如何？26设P为码元错误概率，n为同步码组的码元数，m为判决器容许码组中的错误码元最大数。则同步码组码元n中所有不超过m个错误码元的码组都能被识别器识别。未漏概率为：漏同步概率27假同步概率 消息码元中可能出现与同步码组相同的码组，被识别器作为同步码组检出n n若二进制消息码元出现“0”，“1”的概率相等，则n位码组所有可能的码组数为2n个，其中能被判为同步码组的组合数为：n nm=0 只有1个（）码组n nm=1 有 码组n n类推，可被判为同步码组的组合数为n n假同步概率 28平均建立时间tsn n设漏同步和假同步都不发生，在最不利的情况下，实现群同步最多需要一群的时间。n n设每群的码元数为N，每码元时间为T，则一群的时间为NT，出现一次漏同步或假同步大致要多花费NT的时间才能建立起群同步，故，平均建立时间为 ts s=NT（1+P1 1+P2 2）29某二进制数字传输系统采用13位巴克码作为连贯式插入法的帧同步码，要使假同步概率小于210-3，则帧同步码识别器的判决电平为多少？n n解：假同步概率 210-3 210-3 213 m 1 允许错一位,错一位时,相加器输出11,判决电平为10。30