1、數(shù)字通信原理6.1 載波同步 在采用相干解調(diào)的系統(tǒng)中，接收端必須提供一個與發(fā)送端載波同頻同相的相干載波，在接收端獲取這個同頻同相的相干載波，就稱為載波提取或載波同步。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理相干載波的提取方法：直接提?。喝艚邮盏降囊颜{(diào)波中含有載波分量，則可直接提取若接收到的已調(diào)波中不含有載波分量， 就需要通過a)插入導頻法（外同步法）或b)自同步法（內(nèi)同步法）來獲取相干載波數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理插入導頻法（外同步法） 對于抑制載波調(diào)制系統(tǒng)，如DSB , VSB , SSB , PSK，其已調(diào)信號中不含有載波分量，無法從接收信號中提取載波

2、，可以采用插入導頻的方法，在已調(diào)信號的頻譜為零的位置插入一個低功率的線譜（其對應的正弦波形即為導頻信號），在接收端用窄帶濾波器提取。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理以DSB信號為例。發(fā)端方框圖如下：*插入的導頻不是原載波，而是將其移相900的正交載波。而且f(t)無直流成分。BPF數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理接收機框圖如下：BPFf0窄帶濾波器LPF數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理非線性變換濾波法（自同步法） 有些信號本身不含載波信息，但對信號進行適當?shù)姆蔷€性變換，然后通過窄帶濾波，便可從中提取載波的頻率和相位信息，從而恢復相干載

3、波。以DSB信號為例。 f(t)無直流，上式中無載波分量，但如果對上式進行平方變換，得數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理 盡管f(t)無直流，但f2(t)含有直流分量，因此上式中含有2W0成分，如果采用很窄的帶通濾波器濾波，則可得2W0的信號。然后再經(jīng)分頻，便可得所需的載波數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理 根據(jù)上述分析得到平方變換法提取載波的方框圖如下： 若其中窄帶濾波器改用鎖相環(huán)PLL代替，則得到另一種方法平方環(huán)法。因為PLL不僅具有窄帶濾波作用，而且可在一定范圍自動跟蹤和鎖定頻率的功能，從而使系統(tǒng)性能得到改善，框圖如下。( )2窄帶濾波器數(shù) 字 通 信

4、 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理平方環(huán)法框圖如下：( )2LPFVCOPLL數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理同相正交法（科斯塔斯環(huán)）自同步法 同相正交環(huán)框圖如下：LPFVCOLPFLPF載波輸出U2U1U3U4U5U6U7同相支路正交支路數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理經(jīng)過低通濾波器后得數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理U5和U6相乘得若 很小，則有數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理 用U7去調(diào)整VCO的相位， 使相位 差 趨于0，在穩(wěn)定狀態(tài)下 。VCO輸出即為提取的載波，而穩(wěn)態(tài)時，同相支路輸出U5就是解調(diào)出的原

5、信號。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理載波同步系統(tǒng)的性能 對載波同步系統(tǒng)的主要性能要求是高效率和高精度。 高效率：指在獲得載波信號時，盡量少消耗發(fā)送功率。 高精度：指提取的相干載波與需要的標準載波比較應該有盡量小的相位誤差。相位誤差通常由穩(wěn)態(tài)相差和隨機相差組成。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理 載波同步系統(tǒng)還要求具有同步建立時間快，保持時間長等特點。穩(wěn)態(tài)相差 穩(wěn)態(tài)相差指接收信號中的載波與同步電路提取出的參考載波，在穩(wěn)態(tài)情況下的相位差。 對于不同的同步提取方法，穩(wěn)態(tài)相差的計算方法也不同。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理隨機相差 隨機相差

6、是由于隨機噪聲的影響而引起的同步信號的相位誤差。此種誤差分析較復雜，只給出一些結(jié)論。 通常用隨機相差的均方根值 來衡量， 稱為相位抖動。 r為信噪比。顯然，信噪比r越大越好。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理建立時間和保持時間數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理6.2 位同步 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)端按照確定的時間間隔和順序，傳送脈沖序列中的每個碼元，在接收端也必須有準確的抽樣判決時刻才能正確判決所發(fā)送的碼元序列。因此，接收端必須提供一個頻率和相位與發(fā)送端脈沖序列相一致的定時脈沖序列，將獲取定時脈沖序列的過程稱為位同步或碼元同步。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/

7、2022數(shù)字通信原理 位同步方法插入導頻法（外同步法） 直接法（自同步法）數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理插入導頻法 若基帶信號位隨機的二進制不歸零碼序列，這種信號本身不包含位同步信號，為了獲得位同步信號，需在基帶信號中插入位同步的導頻信號，或?qū)鶐盘栠M行某種碼型變換以得到位同步信息。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理下圖位插入定時導頻接收方框圖：相加器抽樣判決窄帶濾波器移相倒相定時形成輸入基帶信號數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理直接法 這一類方法是直接從數(shù)字信號中提取位同步信號的方法，是數(shù)字通信中經(jīng)常采用的一種方法。非線性變換濾波法

8、 對于不歸零的隨機二進制序列， 不 能直接從中濾出位同步信號，但對該信號進行某種變換，就會出現(xiàn)離散的位同步分量，然后用窄帶濾波器或鎖相環(huán)提取，便可得到位同步信號。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理數(shù)字鎖相法 此種方法是采用穩(wěn)定頻率的振蕩器，從鑒相器所獲得的與同步誤差成比例的誤差電壓，不用于直接調(diào)整振蕩器，而是通過控制器在信號鐘輸出的脈沖序列中附加或扣除一個或幾個脈沖，調(diào)整加到鑒相器上的位同步脈沖序列的相位達到同步的目的。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理6.3 幀同步 數(shù)字通信中，一般總以一定數(shù)目的碼元組成一個個字進行傳輸，稱之為一幀。幀同步信號的頻率可很容

9、易由位同步信號經(jīng)分頻得到，但每幀的開頭和結(jié)尾卻無法由分頻器決定。幀同步的任務就是給出這個“開頭”和“結(jié)尾”的時刻。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理實現(xiàn)方法有兩種：插入法：在數(shù)字信息流中插入一些特殊碼組作為頭尾標記，接收端根據(jù)這些特殊碼組的位置實現(xiàn)幀同步。插入法又分為集中插入式和分散插入式。直接法：采用某種特殊的編碼方式達到自同步目的。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理6.4 網(wǎng)同步 當通信是點對點進行時，完成了載波同步、位同步和幀同步后，就能進行可靠通信了。但現(xiàn)代通信系統(tǒng)往往在多點之間實現(xiàn)互連，從而構(gòu)成通信網(wǎng)。為了保證在通信網(wǎng)中各點之間可靠通信，則必須在網(wǎng)

10、內(nèi)建立一個統(tǒng)一的時間標準，即實現(xiàn)網(wǎng)同步。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理實現(xiàn)網(wǎng)同步的方法主要有兩大類：全網(wǎng)同步系統(tǒng)：網(wǎng)中各站時鐘彼此同步，頻率和相位都保持一致。主從同步法：通信網(wǎng)中主站將高穩(wěn)定度的主時鐘傳送到網(wǎng)內(nèi)的各個站去。缺點是可靠性差。相互同步法：網(wǎng)中各站有自己的時鐘，頻率鎖定在各站固有頻率的平均值上，這個平均值稱為網(wǎng)頻頻率，從而實現(xiàn)網(wǎng)同步。數(shù) 字 通 信 原 理9/23/2022數(shù)字通信原理準同步系統(tǒng)：也稱獨立時鐘法，即各站均采用高穩(wěn)定性的時鐘，相互獨立，允許其速率偏差在一定的范圍內(nèi)，各站設法對輸入信號進行處理，使其速率與本站的速率相同。碼速調(diào)整法：各站對輸入的碼流首先進行碼速調(diào)整，使之變成與本站同步的碼流。水庫法：各站均設置高穩(wěn)定度的時鐘源和大容量的緩沖存儲器，先將傳來的信息碼存入緩沖存儲器，然后逐位取出，這樣輸出的