第十一章同步原理

主要內(nèi)容載波同步的概念及方法位同步的概念及方法重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)同步的系統(tǒng)框圖1整理ppt11.1引言11.2載波同步的方法11.3載波同步系統(tǒng)的性能11.4載波相位誤差對(duì)解調(diào)性能的影響11.5位同步的方法作業(yè)2整理ppt思考題11-1、3、5作業(yè)習(xí)題11-1、23整理ppt11.1引言通信中，同步是一個(gè)重要的控制問(wèn)題模擬系統(tǒng)：接收端采用相干解調(diào)時(shí)，需要一個(gè)與發(fā)端載波同頻同相的本地相干載波，相干載波獲取稱為載波同步控制數(shù)字系統(tǒng)：除載波同步外，還有位同步。位同步反映的是收、發(fā)碼元的速率應(yīng)相同。要求接收端用作抽樣判決的定時(shí)脈沖序列與接收碼元的頻率、相位一致，這個(gè)定時(shí)脈沖序列稱為位同步脈沖。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信：同步包括載波同步，位同步和網(wǎng)同步。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信：同步包括載波同步，位同步。4整理ppt11.2載波同步的方法11.2.1插入導(dǎo)頻法例：在抑制載波的DSB信號(hào)中插入正交導(dǎo)頻提取載波的方法：插入法和直接法那么定義：在發(fā)射信號(hào)的適當(dāng)頻率位置插入一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)

設(shè)調(diào)制信號(hào)為m(t)中插入正交導(dǎo)頻信號(hào)，使成為∴5整理ppt接收端將收到的通過(guò)一個(gè)中心頻率為的窄帶濾波器，并移相-90o生本錢地相干載波，完成相干解調(diào)。帶通低通u0(t)sinωctm0(t)窄帶濾波-90o相移v(t)討論6整理ppt那么解調(diào)討論：插入非正交導(dǎo)頻7整理ppt∵在處有信號(hào)分量，不能在插入導(dǎo)頻∴插入∴兩個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，換算出在接收端，根據(jù)的頻率值設(shè)發(fā)端導(dǎo)頻為接收端載波提取框圖例：在VSB信號(hào)中插入導(dǎo)頻信號(hào)中插入導(dǎo)頻那么收端為帶外導(dǎo)頻信號(hào)與fc同時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)頻偏8整理ppt將①q

次分頻得②與u2(t)

相乘，并經(jīng)fc窄帶濾波得②①經(jīng)窄帶濾波后為③而在接收端應(yīng)該提取的載波信號(hào)為：比較③④、相位差將③經(jīng)過(guò)移相電路移Δθ，得④與本地載波同頻9整理ppt設(shè)接收信號(hào)為DSB信號(hào)1、平方變換和平方變換環(huán)法11.2.2直接法定義：將接收信號(hào)進(jìn)行變換提取載波平方運(yùn)算框圖

e(t)

頻譜中含項(xiàng)，用窄帶濾波提取再分頻得2、同相正交環(huán)法科斯塔斯環(huán)設(shè)接收信號(hào)為10整理ppt∴θ

為VCO輸出與輸入間的載波相位差與發(fā)端載波同頻同相，實(shí)現(xiàn)載波同步用v7去控制VCO

輸出信號(hào)的相位，使θ=0

∴11整理ppt11.3載波同步系統(tǒng)的性能定義：穩(wěn)態(tài)下本地載波與發(fā)端載波之間的相位差.相位誤差有：穩(wěn)態(tài)相差，隨機(jī)相差主要性能指標(biāo)：本地載波的相位差、同步建立時(shí)間、保持時(shí)間1、窄帶濾波器即等效單調(diào)諧電路，Q值一定時(shí)當(dāng)回路中心頻率ω0與載波頻率ωc不等，2、鎖相環(huán)11.3.1穩(wěn)態(tài)相差∴∵不同的同步系統(tǒng)其值不同輸出的本地載波有穩(wěn)態(tài)相差載波提取電路12整理ppt11.3.2隨機(jī)相差當(dāng)輸入信噪比隨機(jī)相差定義：由于噪聲而引起同步信號(hào)的相位誤差高斯噪聲疊加在正弦載波上當(dāng)給定載波的初始相位，可知隨機(jī)相位θ的分布為∵∵將此式與標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)分布公式相比知∴的方差13整理ppt11.3.3建立時(shí)間和保持時(shí)間同步已經(jīng)建立同步已經(jīng)消失設(shè)建立時(shí)間為ts，保持時(shí)間為tc對(duì)單調(diào)諧回路，其輸出∴輸出信號(hào)幅度從零上升到KV輸出信號(hào)幅度從最大值下降KV14整理ppt11.4載波相位誤差對(duì)解調(diào)性能的影響11.4.1雙邊帶信號(hào)設(shè)接收信號(hào)為提取的相干載波為∴解調(diào)輸出∴輸出信噪比同步系統(tǒng)中，總相位差=穩(wěn)態(tài)相差+隨機(jī)相差.討論對(duì)解調(diào)性能的影響將比無(wú)相位誤差時(shí)下降倍，系統(tǒng)性能變壞∴15整理ppt11.4.2單邊帶信號(hào)設(shè)那么上邊帶信號(hào)

對(duì)相干解調(diào)并經(jīng)低通濾波，輸出為∴相比：第一項(xiàng)將引起輸出信噪比下降第二項(xiàng)為正交畸變結(jié)論：相干載波的相位差將使解調(diào)性能變壞16整理ppt11.5位同步的方法11.5.1插入導(dǎo)頻法1.在基帶信號(hào)頻譜的零點(diǎn)處插入導(dǎo)頻設(shè)二進(jìn)制非歸零脈沖序列，其頻譜為∴中不含有單獨(dú)的項(xiàng)，即本身不含有同步信號(hào)

在收端可直接利用窄帶濾波器提取信號(hào)導(dǎo)頻信號(hào)基帶信號(hào)復(fù)原加入導(dǎo)頻信號(hào)：在的第一過(guò)零點(diǎn)處插入導(dǎo)頻信號(hào)第一過(guò)零點(diǎn)的頻率值∴∵17整理ppt2、數(shù)字信號(hào)的包絡(luò)按位同步信號(hào)的某種波形變化設(shè)2PSK另設(shè)新信號(hào)Ts：碼元寬度用m(t)

去調(diào)制S(t)

的包絡(luò)∴對(duì)進(jìn)行包絡(luò)檢波，得輸出為隔直流18整理ppt波形變換包括微分、整流。將接收信號(hào)變成單極性歸零脈沖波形變換是帶限信號(hào)的包絡(luò)檢波例：2PSK當(dāng)其頻帶受限時(shí)，相鄰碼元的相位變換點(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生幅度的平滑“陷落〞，經(jīng)包絡(luò)檢波后生成單極性脈沖從中提取fs分量濾波法框圖2PSK11.5.2直接法1、濾波法將二進(jìn)制非歸零信號(hào)進(jìn)行變換，使其含有分量基帶信號(hào)的接收頻帶信號(hào)的接收19整理ppt2、鎖相環(huán)法要求：假設(shè)接收碼元的速率為F波特，那么要求位同步脈沖的重復(fù)速率為FHz∴晶振的振蕩頻率選擇為nFHz工作原理：n次分頻器對(duì)晶振信號(hào)進(jìn)行分頻，得頻率為F的位同步脈沖信號(hào)，由相位比較器將位同步脈沖信號(hào)與接收碼元進(jìn)行相位比較，通過(guò)反響控制使二者同頻同相。①同步狀態(tài)數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)接收碼元與位同步信號(hào)相位差=0，相位比較器無(wú)新輸出，a路信號(hào)正常輸出，經(jīng)n次分頻器得位同步信號(hào)20整理ppt

②位同步脈沖相位超前接收碼元需要增加兩個(gè)位同步脈沖之間的時(shí)間間隔。此時(shí)，相位比較器輸出一個(gè)超前脈沖x=0，使扣除門封鎖a路信號(hào)的一個(gè)脈沖，分頻器計(jì)數(shù)減慢，相當(dāng)于讓第二位位同步脈沖信號(hào)滯后，滯后的相位為，反復(fù)調(diào)整直至同步。③位同步脈沖相位滯后接收碼元

調(diào)整示意圖和②情況相反，相位比較器輸出一個(gè)滯后脈沖y=1，使附加門增加b路信號(hào)的一個(gè)脈沖，加快計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)同期，使輸出的位同步脈沖信號(hào)周期縮短，反復(fù)調(diào)整直至同步。21整理ppt接收碼元的相位提取從接收碼元的過(guò)零點(diǎn)提取相位將碼元經(jīng)過(guò)微分、整流電路位同步信號(hào)落入此區(qū)，表示位同步信號(hào)的相位滯后于碼元相位011超前區(qū)滯后區(qū)超前區(qū)滯后區(qū)22整理ppt科斯塔斯環(huán)框圖低通低通環(huán)路濾波器VCO90o相移輸入本地載波23整理ppt平方率部件環(huán)路濾波器鎖相環(huán)平方率部件

2

窄帶濾波二分頻平方法平方環(huán)法VCO鑒相二分頻24整理pptf1f225整理pptq

次分頻移相載波輸出接收信號(hào)26整理ppt扣除1個(gè)脈沖增加1個(gè)脈沖n123nn1n(n+1)2345位同步脈沖a路信號(hào)b

路信號(hào)位同步脈沖相位超前接收碼元位同步脈沖相位滯后接收碼元同步時(shí)分頻器輸出接收碼元接收碼元n1n23y＝1x＝1分頻器輸出分頻器輸出27整理ppta、b路信號(hào)相位相差180o相位比較器扣除門整形晶振或門附加門接收碼元nFa

路b

路常開(kāi)位同步脈沖輸出常閉滯后脈沖超前脈沖位同步慢時(shí)x＝0

y＝1位同步快時(shí)x＝1

y＝0同步時(shí)