《同步原理精品》PPT課件.ppt

1,第11章 同步原理,11.1 引言 11.2 載波同步 11.3 位同步 11.4 群同步,2,11.1 引言,同步是數(shù)字通信中一個(gè)重要的實(shí)際問(wèn)題.通信系統(tǒng)如果出現(xiàn)同步誤差或失去同步,就會(huì)使通信系統(tǒng)性能降低或通信失效. 同步是指收發(fā)兩端的載波、碼元速率及各種定時(shí)標(biāo)志都應(yīng)步調(diào)一致地進(jìn)行工作 通信系統(tǒng)的同步包括：載波同步、位（碼元）同步、群（幀）同步及網(wǎng)同步。 實(shí)現(xiàn)同步的方法有：外同步法、自同步法。,3,11.2 載波同步,抑制載波的雙邊帶信號(hào)，單邊帶信號(hào)，2PSK，2ASK等信號(hào)中都不含載波分量。為了在接收端能夠獲得載波，在發(fā)送端有時(shí)插入導(dǎo)頻載波。 抑制載波的雙邊帶信號(hào)的導(dǎo)頻插入,導(dǎo)頻,4,相乘調(diào)制,帶通,相加,90相移,輸出,插入導(dǎo)頻法發(fā)端方框圖,相乘器,帶通,低通,90相移,輸出,插入導(dǎo)頻法收端方框圖,窄帶 濾波,5,調(diào)制信號(hào)m(t),無(wú)直流分量,載波 插入導(dǎo)頻 輸出信號(hào)為,收端相乘器的輸出v(t),低通濾波取出,6,直接提取載波法 平方變換法和平方環(huán)法,抑制載波的雙邊帶信號(hào) 經(jīng)過(guò)平方變換(平方律部件) m(t)無(wú)直流分量, m2(t)卻有直流分量,7,令表示m2(t)中的直流分量 表示m2(t)中的交流分量,則 e(t)經(jīng)窄帶濾波后,濾出2c 再經(jīng)2分頻, 獲所需載波, 同時(shí)還有一部分調(diào)制自噪聲及加性噪聲, 造成輸出載波的隨機(jī)抖動(dòng).,直流,低頻,2 c,調(diào)制自噪聲,8,為減少干擾影響,希望帶通濾波器頻帶越窄越好,但頻帶越窄,濾波器的相移特性越陡,當(dāng)濾波器的中心頻率偏離了載波頻率時(shí),則產(chǎn)生了靜態(tài)相差,9,將平方變換法中窄帶濾波器用鎖相環(huán)代替,稱為平方環(huán)法.鎖相環(huán)具有良好的跟蹤,窄帶濾波和記憶的性能.,同相正交環(huán)法(Costas環(huán)),LPF,LPF,90相移,環(huán)路濾波器,VCO,輸入,輸出,V1,V3,V2,V5,V4,V6,V7,10,設(shè) 輸入的抑制載波雙邊帶信號(hào)為 則,經(jīng)低通后的輸出分別為:,11, 是VCO輸出信號(hào)與輸入已調(diào)信號(hào)載波之間的相位誤差 當(dāng)較小時(shí), V7的大小與相位誤差成正比,用V7去調(diào)整VCO輸出信號(hào)的相位, 最后使穩(wěn)態(tài)相位誤差減小到很小的數(shù)值.這樣VCO的輸出就是所需提取的載波.,12,載波相位誤差對(duì)解調(diào)性能的影響 主要體現(xiàn)在所提取載波與接收信號(hào)中的載波的相位誤差.,相位誤差為穩(wěn)態(tài)相差與相位抖動(dòng)之和 提取的相干載波為 則解調(diào)時(shí),相乘器的輸出經(jīng)低通濾波后為,13,有相位誤差,導(dǎo)致信噪比將下降 倍,對(duì)2PSK,則導(dǎo)致誤碼率增加 對(duì)殘留邊帶信號(hào),單邊帶信號(hào),相位誤差不僅引起信噪比下降,還引起信號(hào)畸變.,14,設(shè)基帶信號(hào)為 單邊帶信號(hào)取上邊帶,解調(diào) 取出低頻分量,15,11.3 位同步,濾波法 若收到的數(shù)字信息為單極性不歸零矩形脈沖序列，則它的功率譜密度不含頻率等于fs的位同步信息，若通過(guò)過(guò)零檢測(cè)，取邊沿脈沖，則該脈沖序列頻譜含有位同步信息，用窄帶濾波器取出，即可得位同步信號(hào)。,16,S(t),1 1 0 1 0 0 1 1 1,t,f,fs,2fs,2fs,t,f,17,過(guò)零檢測(cè),窄帶濾波,脈沖形成,單極性 不歸零碼,濾波法提取位同步信號(hào),18,數(shù)字鎖相環(huán)法,鑒相器,A,B,&,&,&,m,振蕩源,清零,控制器,超前 脈沖,滯后 脈沖,接收碼元,位同步脈沖 輸出,常開（扣除門）,常閉（附加門）,a,b,F,F,mF,19,m-1 m 1 2 3 m-1 m,a路,b路,周期T=1/F,c位同步,m 1 2 3 m-1 m,d 超前,扣除,e分頻器輸出,相位推后1/m周期（360/m）,m 1 2 4 m 1 2,f 滯后,相位提前1/m周期,g分頻器輸出,位同步脈沖的相位調(diào)整,20,11.4 群同步（幀同步） 給出幀的開頭和結(jié)尾的標(biāo)記,起止式同步法 被傳輸?shù)膯挝皇亲址?，每個(gè)字符可由58位碼元組成，每個(gè)字符前面加一位起始位，用“0”代表，在字符后加1.5位停止位，用“1”代表，不發(fā)信號(hào)時(shí)，一直發(fā)送停止位。,止 起 止,21,連貫式插入法 在每群的開頭集中插入群同步碼組的方法,群同步碼應(yīng)有特性 能很快地識(shí)別檢出，位置準(zhǔn)確 假同步和漏同步的概率越小越好 群同步碼應(yīng)有尖銳的自相關(guān)函數(shù) 巴克碼是一種常用的群同步碼 巴克碼是一種非周期序列，一個(gè)n位的巴克碼為 x1， x2， x3，xn x1的取值為1,22,j = 0 j = 1 j = 2，3，7 R(j)分別為-1, 0, -1, 0, -1, 0 當(dāng)j為負(fù)值時(shí)的自相關(guān)函數(shù)值, 與正值對(duì)稱,自相關(guān)函數(shù)在j = 0 時(shí)出現(xiàn)尖銳單峰。,23,7,R（j）,-1,-7 -5 -3 -1 1 3 5 7,j,24,判決,相 加,0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1,輸入 碼元,移位方向,7位巴克碼識(shí)別器,“1”存入移存器 1端 +1 0端-1,“0”存入移存器 1端 -1 0端+1,25,當(dāng)7位巴克碼全部進(jìn)入7級(jí)移位寄存器, 7個(gè)移位寄存器都輸出+1, 相加后得最大輸出+7, 若判決器的判決門限電平定為6,在巴克碼的最后一位 “0” 進(jìn)入識(shí)別器時(shí),識(shí)別器輸出一群同步脈沖表示一群的開頭。,26,群同步系統(tǒng)的性能 群同步系統(tǒng)應(yīng)該建立時(shí)間短，并且在群同步建立后應(yīng)有較強(qiáng)的抗干擾能力。通常用漏同步概率P1，假同步概率P2和群同步平均建立時(shí)間ts來(lái)衡量。,漏同步概率P1 同步碼組中一些碼元發(fā)生錯(cuò)誤，使識(shí)別器漏識(shí)別已發(fā)出的同步碼組。 問(wèn)題：若7位巴克碼有一位錯(cuò)，當(dāng)判決門限為+6時(shí)，情況如何？ 當(dāng)判決門限為+4時(shí)，情況如何？,27,設(shè)P為碼元錯(cuò)誤概率，n為同步碼組的碼元數(shù)，m為判決器容許碼組中的錯(cuò)誤碼元最大數(shù)。,則同步碼組碼元n中所有不超過(guò)m個(gè)錯(cuò)誤碼元的碼組都能被識(shí)別器識(shí)別。 未漏概率為： 漏同步概率,28,假同步概率 消息碼元中可能出現(xiàn)與同步碼組相同的碼組，被識(shí)別器作為同步碼組檢出,若二進(jìn)制消息碼元出現(xiàn)“0”，“1”的概率相等，則n位碼組所有可能的碼組數(shù)為2n個(gè)，其中能被判為同步碼組的組合數(shù)為： m = 0 只有1個(gè)（ ）碼組 m = 1 有 碼組 類推，可被判為同步碼組的組合數(shù)為 假同步概率,29,平均建立時(shí)間ts,設(shè)漏同步和假同步都不發(fā)生，在最不利的情況下，實(shí)現(xiàn)群同步最多需要一群的時(shí)間。 設(shè)每群的碼元數(shù)為N，每碼元時(shí)間為T，則一群的時(shí)間為NT，出現(xiàn)一次漏同步或假同步大致要多花費(fèi)NT的時(shí)間才能建立起群同步，故，平均建立時(shí)間為 ts = NT（1