西電《通信原理》課件第十一章

1、第十一章第十一章 同步原理同步原理 2 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 11.1 概述概述 11.2 載波同步載波同步 11.3 位同步位同步 11.4 群同步群同步 作業(yè)：作業(yè)：1、2、3、4、5、7、8、9 3 11.1 概述概述 n同步是數(shù)字通信系統(tǒng)，以及某些采用相干解調(diào)的模擬通信同步是數(shù)字通信系統(tǒng)，以及某些采用相干解調(diào)的模擬通信 系統(tǒng)中一個重要的實際問題。系統(tǒng)中一個重要的實際問題。 n本章主要討論同步的基本原理，實現(xiàn)方法，同步的性能指本章主要討論同步的基本原理，實現(xiàn)方法，同步的性能指 標(biāo)及其對通信系統(tǒng)性能的影響。標(biāo)及其對通信系統(tǒng)性能的影響。 n按照同步的按照同步的作用作用分為：分為： n載波同步載波

2、同步 n位同步位同步 n群同步群同步 n網(wǎng)同步網(wǎng)同步 4 載波同步載波同步 n載波同步是指在載波同步是指在相干解調(diào)相干解調(diào)時，接收端需要提供一個與接收時，接收端需要提供一個與接收 信號中的調(diào)制載波信號中的調(diào)制載波同頻同相同頻同相的相干載波。的相干載波。 n這個載波的獲取稱為載波提取或載波同步。這個載波的獲取稱為載波提取或載波同步。 n在第在第4章的模擬調(diào)制以及第章的模擬調(diào)制以及第 7 章的數(shù)字調(diào)制學(xué)習(xí)過程中，章的數(shù)字調(diào)制學(xué)習(xí)過程中， 我們了解到要想實現(xiàn)相干解調(diào)，必須有相干載波。我們了解到要想實現(xiàn)相干解調(diào)，必須有相干載波。 n載波同步是實現(xiàn)相干解調(diào)的先決條件。載波同步是實現(xiàn)相干解調(diào)的先決條件。

3、n模擬通信或數(shù)字通信，相干解調(diào)需要。模擬通信或數(shù)字通信，相干解調(diào)需要。 5 位同步位同步 n位同步又稱碼元同步。位同步又稱碼元同步。 n在數(shù)字通信系統(tǒng)中，任何消息都是通過一連串碼元序列傳在數(shù)字通信系統(tǒng)中，任何消息都是通過一連串碼元序列傳 送的，所以接收時需要知道每個碼元的起止時刻，以便在送的，所以接收時需要知道每個碼元的起止時刻，以便在 恰當(dāng)?shù)臅r刻進行取樣判決。恰當(dāng)?shù)臅r刻進行取樣判決。 n這就要求接收端必須提供一個位定時脈沖序列，這就要求接收端必須提供一個位定時脈沖序列， n該序列的該序列的重復(fù)頻率與碼元速率相同重復(fù)頻率與碼元速率相同， n相位與最佳取樣判決時刻一致相位與最佳取樣判決時刻一致。

4、 n我們把提取這種定時脈沖序列的過程稱為位同步。我們把提取這種定時脈沖序列的過程稱為位同步。 n數(shù)字通信需要，基帶或頻帶傳輸均需要位同步。數(shù)字通信需要，基帶或頻帶傳輸均需要位同步。 6 群同步群同步 n群同步包含字同步、句同步、分路同步，它有時也稱群同步包含字同步、句同步、分路同步，它有時也稱幀同幀同 步步。 n在數(shù)字通信中，信息流是用若干碼元組成一個在數(shù)字通信中，信息流是用若干碼元組成一個“字字”， 又又 用若干個用若干個“字字”組成組成“句句”。 n在接收這些數(shù)字信息時，必須知道這些在接收這些數(shù)字信息時，必須知道這些“字字”、“句句”的的 起止時刻，否則接收端無法正確恢復(fù)信息。起止時刻，否

5、則接收端無法正確恢復(fù)信息。 n對于數(shù)字時分多路通信系統(tǒng)，如對于數(shù)字時分多路通信系統(tǒng)，如PCM30/32電話系統(tǒng)，電話系統(tǒng)， 各路信碼都安排在指定的時隙內(nèi)傳送，形成一定的幀結(jié)構(gòu)。各路信碼都安排在指定的時隙內(nèi)傳送，形成一定的幀結(jié)構(gòu)。 為了使接收端能正確分離各路信號，在發(fā)送端必須提供每為了使接收端能正確分離各路信號，在發(fā)送端必須提供每 幀的起止標(biāo)記，在接收端檢測并獲取這一標(biāo)志的過程，稱幀的起止標(biāo)記，在接收端檢測并獲取這一標(biāo)志的過程，稱 為幀同步。為幀同步。 n在接收端產(chǎn)生與在接收端產(chǎn)生與“字字”、“句句”及及“幀幀”起止時刻相一致起止時刻相一致 的定時脈沖序列的過程統(tǒng)稱為群同步。的定時脈沖序列的過程

6、統(tǒng)稱為群同步。 7 網(wǎng)同步網(wǎng)同步 n在獲得了以上討論的載波同步、位同步、群同步之后，在獲得了以上討論的載波同步、位同步、群同步之后， 兩兩 點間的數(shù)字通信就可以有序、準(zhǔn)確、可靠地進行了。點間的數(shù)字通信就可以有序、準(zhǔn)確、可靠地進行了。 n然而，然而， 隨著數(shù)字通信的發(fā)展，尤其是計算機通信的發(fā)展，隨著數(shù)字通信的發(fā)展，尤其是計算機通信的發(fā)展， 多個用戶之間的通信和數(shù)據(jù)交換，構(gòu)成了多個用戶之間的通信和數(shù)據(jù)交換，構(gòu)成了數(shù)字通信網(wǎng)數(shù)字通信網(wǎng)。 n顯然，為了保證通信網(wǎng)內(nèi)各用戶之間可靠地通信和數(shù)據(jù)交顯然，為了保證通信網(wǎng)內(nèi)各用戶之間可靠地通信和數(shù)據(jù)交 換，全網(wǎng)必須有一個統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)時鐘，這就是網(wǎng)同步換，全網(wǎng)必

7、須有一個統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)時鐘，這就是網(wǎng)同步 的問題。的問題。 8 n按照獲取和傳輸同步信息方式的不同，又可分為按照獲取和傳輸同步信息方式的不同，又可分為 n外同步法外同步法 n自同步法自同步法 n外同步法外同步法由發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息（常被稱為由發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息（常被稱為 導(dǎo)頻導(dǎo)頻），接收端把這個導(dǎo)頻提取出來作為同步信號的方），接收端把這個導(dǎo)頻提取出來作為同步信號的方 法法 n自同步法自同步法發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設(shè)發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設(shè) 法從收到的信號中提取同步信息的方法法從收到的信號中提取同步信息的方法 n自同步法是人們最希望的同步方法，因為可以把全部功

8、自同步法是人們最希望的同步方法，因為可以把全部功 率和帶寬分配給信號傳輸。在載波同步和位同步中，兩率和帶寬分配給信號傳輸。在載波同步和位同步中，兩 種方法都有采用，但自同步法正得到越來越廣泛的應(yīng)用。種方法都有采用，但自同步法正得到越來越廣泛的應(yīng)用。 而群同步一般都采用外同步法。而群同步一般都采用外同步法。 9 11.2 載波同步載波同步 n直接法（自同步法）直接法（自同步法） n這種方法是設(shè)法從接收信號中提取同步載波。這種方法是設(shè)法從接收信號中提取同步載波。 n有些信號，如有些信號，如DSB-SC、PSK等，它們雖然本身不直接含等，它們雖然本身不直接含 有載波分量，但經(jīng)過某種非線性變換后，將具

9、有有載波分量，但經(jīng)過某種非線性變換后，將具有載波的諧載波的諧 波分量波分量，因而可從中提取出載波分量來。，因而可從中提取出載波分量來。 n平方變換法平方變換法 n平方環(huán)法平方環(huán)法 10 平方變換法平方變換法 n設(shè)調(diào)制信號設(shè)調(diào)制信號m(t)無直流分量，則抑制載波的雙邊帶信號為無直流分量，則抑制載波的雙邊帶信號為 n接收端將該信號經(jīng)過非線性變換接收端將該信號經(jīng)過非線性變換平方律器件后得到平方律器件后得到 n若用一窄帶濾波器將頻率分量若用一窄帶濾波器將頻率分量 濾出，再進行二分頻，濾出，再進行二分頻， 就可獲得所需的相干載波就可獲得所需的相干載波 n若若m(t)=1，則抑制載波的雙邊帶信號就成為二相

10、移相，則抑制載波的雙邊帶信號就成為二相移相 信號（信號（2PSK） ttmts cm cos)()( 222 11 ( ) ( )cos( )( ) 2 cos2 2 cc e tmttttmm t c 2 有直流有直流 tttmte cc 2cos 2 1 2 1 cos)()( 2 11 平方變換法提取載波平方變換法提取載波 12 n在實際中，伴隨信號一起進入接收機的還有加性高斯白噪在實際中，伴隨信號一起進入接收機的還有加性高斯白噪 聲，聲， n為了改善平方變換法的性能，使恢復(fù)的相干載波更為純凈，為了改善平方變換法的性能，使恢復(fù)的相干載波更為純凈， n窄帶濾波器常用鎖相環(huán)（窄帶濾波器常用鎖

11、相環(huán)（PLL）代替，構(gòu)成平方環(huán)法提取）代替，構(gòu)成平方環(huán)法提取 載波。載波。 n由于鎖相環(huán)具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶功能，平方由于鎖相環(huán)具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶功能，平方 環(huán)法比一般的平方變換法具有更好的性能。因此，平方環(huán)環(huán)法比一般的平方變換法具有更好的性能。因此，平方環(huán) 法提取載波得到了較廣泛的應(yīng)用。法提取載波得到了較廣泛的應(yīng)用。 13 平方環(huán)法提取載波平方環(huán)法提取載波 14 n2PSK信號平方后得到信號平方后得到 n設(shè)設(shè)g(t)為矩形脈沖為矩形脈沖 n假設(shè)環(huán)路鎖定，假設(shè)環(huán)路鎖定，VCO的頻率鎖定在的頻率鎖定在 頻率上，其輸出信頻率上，其輸出信 號為：號為： n經(jīng)鑒相器（由相乘器和低

12、通濾波器組成）后輸出的經(jīng)鑒相器（由相乘器和低通濾波器組成）后輸出的誤差電誤差電 壓壓為為 n為相位差為相位差 n環(huán)路鎖定之后，環(huán)路鎖定之后，一個很小的量一個很小的量 n因此因此VCO 的輸出經(jīng)過二分頻后，就是所需的相干載波。的輸出經(jīng)過二分頻后，就是所需的相干載波。 tnTtgate c n sn 22 cos )()( tte c 2cos 2 1 2 1 )( 2 c )22sin()( 0 tAtv c 2sin dd Kv 鑒相靈敏度，是一個常數(shù)鑒相靈敏度，是一個常數(shù) 15 n應(yīng)當(dāng)注意，載波提取的方框圖中用了一個二分頻電路應(yīng)當(dāng)注意，載波提取的方框圖中用了一個二分頻電路. n由于分頻起點的

13、不確定性，使其輸出的載波相對于接收信由于分頻起點的不確定性，使其輸出的載波相對于接收信 號相位有號相位有180o的相位模糊。的相位模糊。 n分頻也分相分頻也分相 n相位模糊對模擬通信關(guān)系不大，因為人耳聽不出相位的變相位模糊對模擬通信關(guān)系不大，因為人耳聽不出相位的變 化。但它有可能使化。但它有可能使2PSK相干解調(diào)后出現(xiàn)相干解調(diào)后出現(xiàn)“反向工作反向工作”的的 問題。問題。 n克服相位模糊度對相干解調(diào)影響的最常用而又有效的方法克服相位模糊度對相干解調(diào)影響的最常用而又有效的方法 是采用相對移相（是采用相對移相（2DPSK）。）。 16 同相正交環(huán)法同相正交環(huán)法 n同相正交環(huán)法又叫科斯塔斯（同相正交環(huán)

14、法又叫科斯塔斯（Costas）環(huán)。）環(huán)。 n壓控振蕩器（壓控振蕩器（VCO）提供兩路互為）提供兩路互為正交的載波正交的載波，與輸入接，與輸入接 收信號分別在同相和正交兩個鑒像器中進行鑒相，經(jīng)低通收信號分別在同相和正交兩個鑒像器中進行鑒相，經(jīng)低通 濾波之后的輸出均含調(diào)制信號濾波之后的輸出均含調(diào)制信號 n兩者相乘后可以消除調(diào)制信號的影響，經(jīng)環(huán)路波器得到僅兩者相乘后可以消除調(diào)制信號的影響，經(jīng)環(huán)路波器得到僅 與相位差有關(guān)的控制壓控，從而準(zhǔn)確地對壓控振蕩器進行與相位差有關(guān)的控制壓控，從而準(zhǔn)確地對壓控振蕩器進行 調(diào)整。調(diào)整。 17 Costas 環(huán)法提取載波環(huán)法提取載波 18 n設(shè)輸入的抑制載波雙邊帶信號

15、為設(shè)輸入的抑制載波雙邊帶信號為 n假定環(huán)路鎖定假定環(huán)路鎖定，VCO的輸出為：的輸出為： n為為VCO輸出信號與輸入已調(diào)信號載波之間的相位誤差輸出信號與輸入已調(diào)信號載波之間的相位誤差 ( )( )cos mc stm tt )cos( 1 tv c )sin( 2 tv c 31 1 ( )( )coscos()( )coscos(2) 2 mccc vst vm tttm tt 42 1 ( )( )cossin()( )sinsin(2) 2 mccc vst vm tttm tt 同步載波同步載波 19 n經(jīng)低通濾波后分別為：經(jīng)低通濾波后分別為： n環(huán)路鎖定后，環(huán)路鎖定后， 很?。汉苄。?

16、nV5,v6相乘產(chǎn)生誤差信號相乘產(chǎn)生誤差信號 n經(jīng)環(huán)路濾波器（低通濾波，直流分量通過）經(jīng)環(huán)路濾波器（低通濾波，直流分量通過） cos)( 2 1 5 tmv sin)( 2 1 6 tmv )( 2 1 cos)( 2 1 5 tmtmv 解調(diào)輸出解調(diào)輸出 2 5 6 1 ( )sin2 8 d vv vm t 2sin dd Kv 20 nCostas環(huán)與平方環(huán)具有相同的鑒相特性環(huán)與平方環(huán)具有相同的鑒相特性曲線曲線 n （n為任意整數(shù)）為為任意整數(shù)）為PLL的穩(wěn)定平衡點。的穩(wěn)定平衡點。 nPLL工作時可能鎖定在任何一個穩(wěn)定平衡點上工作時可能鎖定在任何一個穩(wěn)定平衡點上。 n考慮到在周期考慮到在

17、周期 內(nèi)內(nèi)取值可能為取值可能為0或或 ，這意味著恢復(fù)，這意味著恢復(fù) 出的載波可能與理想載波同相，也可能反相。出的載波可能與理想載波同相，也可能反相。 n這種相位關(guān)系的不確定性，稱為這種相位關(guān)系的不確定性，稱為0， 的相位模糊度。的相位模糊度。 n這是用這是用PLL從抑制載波的雙邊帶信號（從抑制載波的雙邊帶信號（2PSK或或DSB）中）中 提取載波時不可避免的共同問題。提取載波時不可避免的共同問題。 n不但在上述兩種環(huán)路中存在，在其他類型的載波恢復(fù)環(huán)路不但在上述兩種環(huán)路中存在，在其他類型的載波恢復(fù)環(huán)路 中，也同樣存在；中，也同樣存在； n不但在不但在2PSK 時存在，在多相移相信號（時存在，在多

18、相移相信號（MPSK）也同樣）也同樣 存在相位模糊度問題存在相位模糊度問題 n 21 鑒相特性曲線鑒相特性曲線 22 平方環(huán)法與科斯塔斯環(huán)法的比較平方環(huán)法與科斯塔斯環(huán)法的比較 n（1）Costas環(huán)與平方環(huán)相比，雖然在電路上要復(fù)雜一些，環(huán)與平方環(huán)相比，雖然在電路上要復(fù)雜一些， 但它的工作頻率即為載波頻率，而平方環(huán)的工作頻率是載但它的工作頻率即為載波頻率，而平方環(huán)的工作頻率是載 波頻率的兩倍，顯然當(dāng)載波頻率很高時，工作頻率較低的波頻率的兩倍，顯然當(dāng)載波頻率很高時，工作頻率較低的 Costas環(huán)易于實現(xiàn)；環(huán)易于實現(xiàn)； n（2）當(dāng)環(huán)路正常鎖定后，當(dāng)環(huán)路正常鎖定后，Costas環(huán)可直接獲得解調(diào)輸出，環(huán)

19、可直接獲得解調(diào)輸出， 而平方環(huán)則沒有這種功能。而平方環(huán)則沒有這種功能。 23 多相移相信號（多相移相信號（MPSK）的載波提?。┑妮d波提取 n當(dāng)數(shù)字信息通過載波的當(dāng)數(shù)字信息通過載波的M相調(diào)制發(fā)送時，可將上述方法推相調(diào)制發(fā)送時，可將上述方法推 廣，以獲取同步載波。廣，以獲取同步載波。 n 一種基于平方變換法或平方環(huán)法的推廣，是一種基于平方變換法或平方環(huán)法的推廣，是M次方變換法次方變換法 或或M方環(huán)法。方環(huán)法。 n如：從如：從4PSK信號中提取同步載波的四次方環(huán)，其鑒相器信號中提取同步載波的四次方環(huán)，其鑒相器 輸出的誤差電壓為輸出的誤差電壓為 n穩(wěn)定平衡點穩(wěn)定平衡點為為 即有即有 穩(wěn)定穩(wěn)定 工作點

20、。這種現(xiàn)象稱為四重相位模糊度，或稱工作點。這種現(xiàn)象稱為四重相位模糊度，或稱90的相位的相位 模糊。模糊。 nM次方環(huán)具有次方環(huán)具有M重相位模糊度，即重相位模糊度，即360/M的相位模糊。的相位模糊。 n解決的方法是采用解決的方法是采用MDPSK 。 sin4 dd vK 2n0,2, ,32 M方變換法提取載波方變換法提取載波 24 25 M方環(huán)提取載波方環(huán)提取載波 26 插入導(dǎo)頻法插入導(dǎo)頻法 n抑制載波的雙邊帶信號（如抑制載波的雙邊帶信號（如DSB、等概的、等概的2PSK）本身不）本身不 含有載波；含有載波； n殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）信號雖含有載波分量，但很難從已調(diào)信）信號雖含有載波分

21、量，但很難從已調(diào)信 號的頻譜中把它分離出來；號的頻譜中把它分離出來； n單邊帶（單邊帶（SSB）信號，沒有載波分量）信號，沒有載波分量 n可以用插入導(dǎo)頻法（外同步法）可以用插入導(dǎo)頻法（外同步法） n導(dǎo)頻導(dǎo)頻 n含有載波信息的單頻信號（與載波有關(guān)，或者就是含有載波信息的單頻信號（與載波有關(guān)，或者就是 載波頻率）載波頻率） n插入導(dǎo)頻插入導(dǎo)頻在已調(diào)信號頻譜中額外插入在已調(diào)信號頻譜中額外插入一個低功率的線一個低功率的線 譜，以便接收端作為載波同步信號加以恢復(fù)，此線譜對應(yīng)譜，以便接收端作為載波同步信號加以恢復(fù)，此線譜對應(yīng) 的正弦波稱為導(dǎo)頻信號。的正弦波稱為導(dǎo)頻信號。 27 在抑制載波的在抑制載波的DS

22、B中插入導(dǎo)頻中插入導(dǎo)頻（頻域）（頻域） n插入導(dǎo)頻應(yīng)注意：插入導(dǎo)頻應(yīng)注意： n在已調(diào)信號頻譜中的在已調(diào)信號頻譜中的零點插入零點插入導(dǎo)頻，且要求其附近的導(dǎo)頻，且要求其附近的 信號頻譜分量盡量小信號頻譜分量盡量小 n導(dǎo)頻的插入導(dǎo)頻的插入不應(yīng)超出信號頻譜的范圍不應(yīng)超出信號頻譜的范圍（主瓣），以避（主瓣），以避 免增加帶寬免增加帶寬 n一般在載頻處插入，使用一般在載頻處插入，使用正交載波（相移正交載波（相移90o） n對于模擬調(diào)制中的對于模擬調(diào)制中的DSB或或SSB信號，在載頻信號，在載頻 附近信號頻譜附近信號頻譜 為為0； n對于數(shù)字調(diào)制中的對于數(shù)字調(diào)制中的2PSK或或2DPSK信號，在信號，在 附

23、近的頻譜不附近的頻譜不 但有，而且比較大，因此對這樣的信號，在調(diào)制以前先對但有，而且比較大，因此對這樣的信號，在調(diào)制以前先對 基帶信號進行相關(guān)編碼基帶信號進行相關(guān)編碼 n相關(guān)編碼的作用是相關(guān)編碼的作用是對基帶信號進行頻譜變換對基帶信號進行頻譜變換 28 相關(guān)編碼進行頻譜變換相關(guān)編碼進行頻譜變換 對基帶信號進行頻譜變換對基帶信號進行頻譜變換 29 抑制載波雙邊帶信號的導(dǎo)頻插入抑制載波雙邊帶信號的導(dǎo)頻插入 頻域插入導(dǎo)頻頻域插入導(dǎo)頻 30 插入導(dǎo)頻法發(fā)端框圖插入導(dǎo)頻法發(fā)端框圖 0 ( )( )sincos cc u tm ttat 導(dǎo)頻導(dǎo)頻 31 插入導(dǎo)頻法收端框圖插入導(dǎo)頻法收端框圖 相干解調(diào)相干解

24、調(diào) 32 以正交載波作為導(dǎo)頻的原因以正交載波作為導(dǎo)頻的原因 n調(diào)制器的輸出信號：調(diào)制器的輸出信號： n解調(diào)解調(diào)器的器的輸出為輸出為： 0( ) ( )sincos cc u tm ttat 2 0 ( )( ) sin( )sincossin 11 ( )( )cos2sin2 222 cccc cc v tu ttm ttatt a m tm ttt 經(jīng)經(jīng)LPF后濾除后濾除 解調(diào)解調(diào)后的有用信號后的有用信號 33 n若不用正交載波，則：若不用正交載波，則： n解調(diào)解調(diào)器的器的輸出為輸出為： 0 ( )( )sinsin cc u tm ttat 22 0 ( )( ) sin( )sinsi

25、n ( )( ) cos2 222 ccc c v tu ttm ttat m tam ta t 解調(diào)解調(diào)后的有用信號后的有用信號 直流分量，不需要直流分量，不需要 經(jīng)經(jīng)LPF后濾除后濾除 使用正交載波，是為了避免使用正交載波，是為了避免 解調(diào)輸出的附加直流分量對解調(diào)輸出的附加直流分量對 數(shù)字信號產(chǎn)生影響數(shù)字信號產(chǎn)生影響 34 時域插入導(dǎo)頻時域插入導(dǎo)頻 n時域插入導(dǎo)頻方法是按照一定的時間順序，在指定的時間時域插入導(dǎo)頻方法是按照一定的時間順序，在指定的時間 內(nèi)發(fā)送載波標(biāo)準(zhǔn)，即把載波標(biāo)準(zhǔn)插到每幀的數(shù)字序列中。內(nèi)發(fā)送載波標(biāo)準(zhǔn)，即把載波標(biāo)準(zhǔn)插到每幀的數(shù)字序列中。 n這種插入的結(jié)果只是在每幀的一小段時間

26、內(nèi)才出現(xiàn)載波標(biāo)這種插入的結(jié)果只是在每幀的一小段時間內(nèi)才出現(xiàn)載波標(biāo) 準(zhǔn)，在接收端應(yīng)用控制信號將載波標(biāo)準(zhǔn)取出。準(zhǔn)，在接收端應(yīng)用控制信號將載波標(biāo)準(zhǔn)取出。 n從理論上講可以用窄帶濾波器直接取出這個載波，但實際從理論上講可以用窄帶濾波器直接取出這個載波，但實際 上是困難的，這是因為導(dǎo)頻在時間上是斷續(xù)傳送的，并且上是困難的，這是因為導(dǎo)頻在時間上是斷續(xù)傳送的，并且 只在很小一部分時間存在，只在很小一部分時間存在， 用窄帶濾波器取出這個間斷的用窄帶濾波器取出這個間斷的 載波是不能應(yīng)用的。載波是不能應(yīng)用的。 n時域插入導(dǎo)頻法常用鎖相環(huán)來提取同步載波時域插入導(dǎo)頻法常用鎖相環(huán)來提取同步載波 35 36 載波同步系統(tǒng)

27、的性能載波同步系統(tǒng)的性能 n載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有效率、精度、同步建立時載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有效率、精度、同步建立時 間和同步保持時間。載波同步追求的是高效率、高精度、間和同步保持時間。載波同步追求的是高效率、高精度、 同步建立時間快，保持時間長。同步建立時間快，保持時間長。 n高效率高效率指為了獲得載波信號而盡量少消耗發(fā)送功率。指為了獲得載波信號而盡量少消耗發(fā)送功率。 n直接法由于不需要專門發(fā)送導(dǎo)頻，因而效率高直接法由于不需要專門發(fā)送導(dǎo)頻，因而效率高 n插入導(dǎo)頻法由于插入導(dǎo)頻要消耗一部分發(fā)送功率，因而效率要低插入導(dǎo)頻法由于插入導(dǎo)頻要消耗一部分發(fā)送功率，因而效率要低 一些。一些。

28、n高精度高精度指接收端提取的載波與需要的載波標(biāo)準(zhǔn)比較，指接收端提取的載波與需要的載波標(biāo)準(zhǔn)比較， 應(yīng)該有盡量小的相位誤差。如需要的同步載波應(yīng)該有盡量小的相位誤差。如需要的同步載波 ， 提取的同步載波為提取的同步載波為 ， 就是載波相位誤差。就是載波相位誤差。 n 通常分為穩(wěn)態(tài)相差通常分為穩(wěn)態(tài)相差 和隨機相差和隨機相差 兩部分，即兩部分，即 t c cos )cos(t c e e 37 n同步建立時間同步建立時間ts n指從開機或失步到同步所需要的時間。指從開機或失步到同步所需要的時間。 nts顯然越小越好。顯然越小越好。 n同步保持時間同步保持時間tc n指同步建立后，若同步信號消失，系統(tǒng)還指

29、同步建立后，若同步信號消失，系統(tǒng)還 能維持同步的時間能維持同步的時間 n tc越大越好。越大越好。 38 載波相位誤差對解調(diào)性能的影響載波相位誤差對解調(diào)性能的影響 n相位誤差對不同信號的解調(diào)所帶來的影響是不同的。相位誤差對不同信號的解調(diào)所帶來的影響是不同的。 n DSB信號為：信號為： n所提取的相干載波為所提取的相干載波為 ： n解調(diào)輸出為：解調(diào)輸出為： n經(jīng)經(jīng)LPF： n若存在相位差，即若存在相位差，即 時，時， ，解調(diào)后信，解調(diào)后信 號幅度下降，使信噪功率比下降號幅度下降，使信噪功率比下降 倍。倍。 ( )( )cos mc stm tt )cos(t c 1 ( )coscos()(

30、)coscos(2) 2 ccc m tttm tt cos)( 2 1 )(tmtm 0 cos1 2 cos 39 n對于對于2PSK信號，信噪功率比下降將使誤碼率增加。信號，信噪功率比下降將使誤碼率增加。 n若若 時，時， n則則 時時 0 )/( 2 1 0 nEerfcP e 0 )cos/( 2 1 0 nEerfcP e n下面分析單邊帶信號。下面分析單邊帶信號。 n設(shè)單音基帶信號設(shè)單音基帶信號 n單邊帶信號取上邊帶單邊帶信號取上邊帶 n所提取的相干載波為所提取的相干載波為 n解調(diào)器的輸出為：解調(diào)器的輸出為： 40 ttm cos)( 1 ( )cos() 2 mc stt )c

31、os(t c 1 ( ) cos()cos()cos() 2 1 cos(2)cos() 4 mccc c stttt ttt n經(jīng)經(jīng)LPF： n若用來傳輸數(shù)字信號，波形失真會產(chǎn)生碼間串?dāng)_，使誤碼若用來傳輸數(shù)字信號，波形失真會產(chǎn)生碼間串?dāng)_，使誤碼 率大大增加，率大大增加， 41 sinsin 4 1 coscos 4 1 )cos( 4 1 )(ttttm 使信噪比下降使信噪比下降 使恢復(fù)的基帶信號使恢復(fù)的基帶信號 波形失真波形失真 11.3 位同步位同步 n載波同步是相干解調(diào)的基礎(chǔ)，不論模擬通信還是數(shù)字通信載波同步是相干解調(diào)的基礎(chǔ)，不論模擬通信還是數(shù)字通信 只要是采用相干解調(diào)都需要載波同步。

32、只要是采用相干解調(diào)都需要載波同步。 n在基帶傳輸時沒有載波同步問題在基帶傳輸時沒有載波同步問題 n位同步是指在接收端的基帶信號中提取碼元定時的過程。位同步是指在接收端的基帶信號中提取碼元定時的過程。 n位同步是正確取樣判決的基礎(chǔ)，只有數(shù)字通信才需要。位同步是正確取樣判決的基礎(chǔ)，只有數(shù)字通信才需要。 n對位同步信號的對位同步信號的要求要求 n位同步脈沖的頻率位同步脈沖的頻率=碼元速率碼元速率 n位置（相位）對準(zhǔn)最佳抽樣判決時刻，可能在碼元中位置（相位）對準(zhǔn)最佳抽樣判決時刻，可能在碼元中 間，也可能在碼元終止時刻或其他時刻。間，也可能在碼元終止時刻或其他時刻。 n實現(xiàn)方法有實現(xiàn)方法有 n插入導(dǎo)頻法

33、（外同步）插入導(dǎo)頻法（外同步） n直接法（自同步）。直接法（自同步）。 42 插入導(dǎo)頻法插入導(dǎo)頻法 n在基帶信號頻譜的在基帶信號頻譜的零點處插入零點處插入所需的位定時導(dǎo)頻信號所需的位定時導(dǎo)頻信號 n要求要求插入導(dǎo)頻不應(yīng)超出信號頻譜的范圍插入導(dǎo)頻不應(yīng)超出信號頻譜的范圍 43 雙極性不歸零基帶信號的功率譜雙極性不歸零基帶信號的功率譜 經(jīng)某種相關(guān)變換的基帶信號經(jīng)某種相關(guān)變換的基帶信號 所提取的導(dǎo)頻需經(jīng)倍頻后，所提取的導(dǎo)頻需經(jīng)倍頻后， 才得所需的位同步脈沖才得所需的位同步脈沖 插入位定時導(dǎo)頻系統(tǒng)框圖插入位定時導(dǎo)頻系統(tǒng)框圖 44 45 從信號中消去插入導(dǎo)頻從信號中消去插入導(dǎo)頻 倍頻倍頻 1 2 s T

34、1 2 s T 1 s T 使進入取樣判決器的基使進入取樣判決器的基 帶信號沒有插入導(dǎo)頻。帶信號沒有插入導(dǎo)頻。 這樣做是為了避免插入這樣做是為了避免插入 導(dǎo)頻對取樣判決的影響導(dǎo)頻對取樣判決的影響 反相相消反相相消 包絡(luò)調(diào)制法包絡(luò)調(diào)制法 n用位同步信號的某種波形對移相鍵控或移頻鍵控這樣的恒用位同步信號的某種波形對移相鍵控或移頻鍵控這樣的恒 包絡(luò)數(shù)字已調(diào)信號進行附加的幅度調(diào)制，使其包絡(luò)數(shù)字已調(diào)信號進行附加的幅度調(diào)制，使其包絡(luò)隨著位包絡(luò)隨著位 同步信號波形變化同步信號波形變化 n在接收端只要進行包絡(luò)檢波，就可以形成位同步信號在接收端只要進行包絡(luò)檢波，就可以形成位同步信號 n設(shè)移相鍵控的表達式為：設(shè)移

35、相鍵控的表達式為： n含有位同步信號的某種波形含有位同步信號的某種波形 對對 進行幅度調(diào)制進行幅度調(diào)制 n幅度調(diào)制后的信號為幅度調(diào)制后的信號為 46 )(cos)( 1 ttts c ( )m t)( 1 ts )cos1 ( 2 1 )(ttm 2 / s T )(cos)cos1 ( 2 1 )( 2 tttts c 調(diào)幅調(diào)相波調(diào)幅調(diào)相波 n接收端對接收端對 進行包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波器的輸出為進行包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波器的輸出為 n除去直流分量后，就可獲得位同步信號除去直流分量后，就可獲得位同步信號 n還可以在時域內(nèi)插入導(dǎo)頻還可以在時域內(nèi)插入導(dǎo)頻 n常用鎖相環(huán)來提取位同步信息常用鎖相環(huán)來提取位同

36、步信息 47 )( 2 ts )cos1 ( 2 1 t tcos 2 1 直接法直接法 n發(fā)端不專門發(fā)送導(dǎo)頻信號，而直接從接收的數(shù)字信號中提發(fā)端不專門發(fā)送導(dǎo)頻信號，而直接從接收的數(shù)字信號中提 取位同步信號。這種方法在數(shù)字通信中得到了最廣泛的應(yīng)取位同步信號。這種方法在數(shù)字通信中得到了最廣泛的應(yīng) 用。用。 n直接提取位同步的方法又分直接提取位同步的方法又分 n濾波法濾波法 n波形變換波形變換濾波法濾波法 n包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波濾波法濾波法 n鎖相環(huán)鎖相環(huán)法法 49 波形變換波形變換濾波法濾波法 n不歸零的隨機二進制序列，不論是單極性還是雙極性的，不歸零的隨機二進制序列，不論是單極性還是雙極性的， 當(dāng)

37、當(dāng)P(0)=P(1)=1/2時，都沒有時，都沒有f=1/Ts，2/Ts等線譜，因等線譜，因 而不能直接濾出而不能直接濾出f=1/Ts的位同步信號分量。的位同步信號分量。 n若對該信號進行某種變換，例如，變成歸零的單極性脈沖若對該信號進行某種變換，例如，變成歸零的單極性脈沖 ，其譜中含有，其譜中含有f=1/Ts的分量，然后用窄帶濾波器取出該分的分量，然后用窄帶濾波器取出該分 量，再經(jīng)移相調(diào)整后就可形成位定時脈沖。量，再經(jīng)移相調(diào)整后就可形成位定時脈沖。 50 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波濾波法濾波法 n是一種從頻帶受限的中頻是一種從頻帶受限的中頻PSK信號中提取位同步信息的方法信號中提取位同步信息的方法 n當(dāng)

38、接收端帶通濾波器的帶寬小于信號帶寬時，使頻帶受限的當(dāng)接收端帶通濾波器的帶寬小于信號帶寬時，使頻帶受限的 2PSK信號在相鄰碼元相位反轉(zhuǎn)點處形成幅度的信號在相鄰碼元相位反轉(zhuǎn)點處形成幅度的“陷落陷落”， 如圖（如圖（a）所示）所示 n經(jīng)包絡(luò)檢波后得到圖（經(jīng)包絡(luò)檢波后得到圖（b）所示的波形。它可看成是一直流）所示的波形。它可看成是一直流 與圖與圖 （c）所示的波形相減。）所示的波形相減。 n而圖（而圖（c）波形是具有一定脈沖形狀的歸零脈沖序列，含有）波形是具有一定脈沖形狀的歸零脈沖序列，含有 位同步的線譜分量，位同步的線譜分量， 可用窄帶濾波器取出。可用窄帶濾波器取出。 51 從從2PSK信號中提取

39、位同步信息信號中提取位同步信息 52 鎖相環(huán)法鎖相環(huán)法 n把采用鎖相環(huán)來提取位同步信號的方法稱為把采用鎖相環(huán)來提取位同步信號的方法稱為鎖相法鎖相法。 n在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號 的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產(chǎn)生的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產(chǎn)生 誤差信號去調(diào)整位同步信號的相位，直至獲得準(zhǔn)確的位同步誤差信號去調(diào)整位同步信號的相位，直至獲得準(zhǔn)確的位同步 信號為止。信號為止。 n模擬鎖相法模擬鎖相法環(huán)路中誤差信號去連續(xù)地調(diào)整位同步信號的相位環(huán)路中誤差信號去連續(xù)地調(diào)整位同步信號的相位

40、n數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)采用高穩(wěn)定度的振蕩器（信號鐘），從鑒相器所獲得采用高穩(wěn)定度的振蕩器（信號鐘），從鑒相器所獲得 的誤差信號不是直接用于調(diào)整振蕩器，而是通過一個控制器在信號的誤差信號不是直接用于調(diào)整振蕩器，而是通過一個控制器在信號 鐘輸出的脈沖序列中鐘輸出的脈沖序列中附加或扣除一個或幾個脈沖附加或扣除一個或幾個脈沖，這樣同樣可以調(diào)，這樣同樣可以調(diào) 整加到減相器上的位同步脈沖序列的相位，達到同步的目的。整加到減相器上的位同步脈沖序列的相位，達到同步的目的。 n由于這種環(huán)路對位同步信號相位的調(diào)整不是連續(xù)的，由于這種環(huán)路對位同步信號相位的調(diào)整不是連續(xù)的， 而是而是 存在一個最小的調(diào)整單位，也就是說

41、對位同步信號相位進行存在一個最小的調(diào)整單位，也就是說對位同步信號相位進行 量化調(diào)整，故這種位同步環(huán)又稱為量化調(diào)整，故這種位同步環(huán)又稱為量化同步器量化同步器。 53 數(shù)字鎖相原理框圖數(shù)字鎖相原理框圖 54 控制器控制器 計數(shù)器計數(shù)器 信號鐘信號鐘 n信號鐘信號鐘包括一個高穩(wěn)定度的振蕩器（晶體）和整形電包括一個高穩(wěn)定度的振蕩器（晶體）和整形電 路。若接收碼元的速率為路。若接收碼元的速率為F=1/Ts，那么振蕩器頻率設(shè)定，那么振蕩器頻率設(shè)定 在在nF，經(jīng)整形電路之后，輸出周期性脈沖序列，其周期，經(jīng)整形電路之后，輸出周期性脈沖序列，其周期 n控制器控制器根據(jù)比相器輸出的控制脈沖（根據(jù)比相器輸出的控制脈

42、沖（“超前脈沖超前脈沖”或或 “滯后脈沖滯后脈沖”）對信號鐘輸出的序列實施）對信號鐘輸出的序列實施扣除扣除（或（或添加添加） 脈沖脈沖 n分頻器分頻器是一個計數(shù)器，每當(dāng)控制器輸出是一個計數(shù)器，每當(dāng)控制器輸出n個脈沖時，個脈沖時， 它就輸出一個脈沖。控制器與分頻器的共同作用的結(jié)果就它就輸出一個脈沖。控制器與分頻器的共同作用的結(jié)果就 調(diào)整了加至比相器的位同步信號的相位調(diào)整了加至比相器的位同步信號的相位 n相位比較器（鑒相器）相位比較器（鑒相器）將位同步信號與接收碼元序列將位同步信號與接收碼元序列 進行相位比較，進行相位比較， n若位同步信號超前于接收碼元序列若位同步信號超前于接收碼元序列輸出超前脈

43、沖輸出超前脈沖 n若位同步信號滯后于接收碼元序列若位同步信號滯后于接收碼元序列輸出滯后脈沖輸出滯后脈沖 55 0 1/ s TnFTn 位同步脈沖的相位調(diào)整位同步脈沖的相位調(diào)整 56 n12345678(n1)n12345(n1) (a) (b) 周期T1/ f (c) n1234567n1234(n1) (d) 該脈沖扣除 (e) n1236789n1236 (f) 附加一個脈沖 5445 (g) 位同步系統(tǒng)的性能位同步系統(tǒng)的性能 n結(jié)合數(shù)字鎖相環(huán)進行分析結(jié)合數(shù)字鎖相環(huán)進行分析 n相位誤差相位誤差 n位同步信號的平均相位和最佳相位之間的偏差稱為靜態(tài)位同步信號的平均相位和最佳相位之間的偏差稱為

44、靜態(tài) 相差相差 n相位誤差主要是由于位同步脈沖的相位在跳變地調(diào)整所相位誤差主要是由于位同步脈沖的相位在跳變地調(diào)整所 引起的引起的 n最大的相位誤差為最大的相位誤差為: n若用時間差若用時間差Te來表示相位誤差來表示相位誤差: 57 e n e /360 0 / es TTn 同步建立時間同步建立時間 n同步建立時間同步建立時間ts n是指開機或失去同步后重新建立同步所需的最長時間。是指開機或失去同步后重新建立同步所需的最長時間。 n當(dāng)位同步脈沖相位與接收基準(zhǔn)相位差當(dāng)位同步脈沖相位與接收基準(zhǔn)相位差（對應(yīng)時間（對應(yīng)時間Ts/2）時）時 ，調(diào)整時間最長。，調(diào)整時間最長。 n這時所需的最大調(diào)整次數(shù)為這

45、時所需的最大調(diào)整次數(shù)為 n接收碼元是隨機的，對二進制碼而言，接收碼元是隨機的，對二進制碼而言， n相鄰兩個碼元（相鄰兩個碼元（01、10、11、00）中，有或無過零點的情況各占）中，有或無過零點的情況各占 一半。一半。 n數(shù)字鎖相法中都是從數(shù)據(jù)過零點中提取作比相用的基準(zhǔn)脈沖的，因數(shù)字鎖相法中都是從數(shù)據(jù)過零點中提取作比相用的基準(zhǔn)脈沖的，因 此平均來說，每兩個脈沖周期（此平均來說，每兩個脈沖周期（2Ts）可能有一次調(diào)整，所以同步）可能有一次調(diào)整，所以同步 建立時間為建立時間為 58 2 2 n N n 2 sss tTNnT 同步保持時間同步保持時間 n同步保持時間同步保持時間tc n當(dāng)同步建立后

46、，一旦輸入信號中斷，或出現(xiàn)長連當(dāng)同步建立后，一旦輸入信號中斷，或出現(xiàn)長連“0”、連、連 “1”碼時，鎖相環(huán)就失去調(diào)整作用。碼時，鎖相環(huán)就失去調(diào)整作用。 n由于收發(fā)雙方位定時脈沖的固有重復(fù)頻率之間總存在頻差由于收發(fā)雙方位定時脈沖的固有重復(fù)頻率之間總存在頻差 F，收端同步信號的相位就會逐漸發(fā)生漂移，漂移量達到，收端同步信號的相位就會逐漸發(fā)生漂移，漂移量達到 某一準(zhǔn)許的最大值，就算失去同步了。某一準(zhǔn)許的最大值，就算失去同步了。 n由同步到失步所需要的時間，稱為同步保持時間。由同步到失步所需要的時間，稱為同步保持時間。 59 同步帶寬同步帶寬 n同步帶寬同步帶寬 n是指能夠調(diào)整到同步狀態(tài)所允許的收、發(fā)

47、振蕩器最大是指能夠調(diào)整到同步狀態(tài)所允許的收、發(fā)振蕩器最大 頻差。頻差。 60 s f 位同步相位誤差對性能的影響位同步相位誤差對性能的影響 n位同步的相位誤差位同步的相位誤差e主要是造成位定時脈沖的位移，主要是造成位定時脈沖的位移， 使抽使抽 樣判決時刻偏離最佳位置。樣判決時刻偏離最佳位置。 n在第在第5、7章推導(dǎo)的誤碼率公式，都是在最佳抽樣判決時刻章推導(dǎo)的誤碼率公式，都是在最佳抽樣判決時刻 得到的。當(dāng)位同步存在相位誤差得到的。當(dāng)位同步存在相位誤差e（或（或Te）時，必然使誤碼）時，必然使誤碼 率率Pe增大。增大。 n用時差用時差Te代替相差代替相差e對系統(tǒng)誤碼率的影響。對系統(tǒng)誤碼率的影響。

48、n假設(shè)采用匹配濾波器法檢測，即對基帶信號進行積分、取樣假設(shè)采用匹配濾波器法檢測，即對基帶信號進行積分、取樣 和判決。和判決。 n若位同步脈沖有相位誤差若位同步脈沖有相位誤差Te，則脈沖的取樣時刻就會偏離信，則脈沖的取樣時刻就會偏離信 號能量的最大點。號能量的最大點。 61 62 n可以看到，相鄰碼元的極性無交變時，位同步的相位誤差可以看到，相鄰碼元的極性無交變時，位同步的相位誤差 不影響取樣點的積分輸出能量值，在該點的取樣值仍為整不影響取樣點的積分輸出能量值，在該點的取樣值仍為整 個碼元能量個碼元能量E，圖（，圖（c）中的）中的t4和和t6時刻就是這種情況。時刻就是這種情況。 n而當(dāng)相鄰碼元的

49、極性交變時，位同步的相位誤差使取樣點而當(dāng)相鄰碼元的極性交變時，位同步的相位誤差使取樣點 的積分能量減小，如圖的積分能量減小，如圖t3點的值只是（點的值只是（T-2Te）時間內(nèi)的）時間內(nèi)的 積分值。由于積分能量與時間成正比，故積分能量減小為積分值。由于積分能量與時間成正比，故積分能量減小為 63 2 (1) e T EE T n所以相鄰碼元無變化時，仍按原來相應(yīng)的所以相鄰碼元無變化時，仍按原來相應(yīng)的 誤碼率公式計算；相鄰碼元有變化時，按誤碼率公式計算；相鄰碼元有變化時，按 信噪比（或能量）下降后計算。信噪比（或能量）下降后計算。 64 00 112 /(1)1/ 22 e e T PPerfc

50、E nPerfc En T 11.4 群同步群同步 n數(shù)字通信時，一般總是以若干個碼元組成一個字，若干個數(shù)字通信時，一般總是以若干個碼元組成一個字，若干個 字組成一個句，即組成一個個的字組成一個句，即組成一個個的“群群”進行傳輸。進行傳輸。 n群同步的任務(wù)就是在位同步的基礎(chǔ)上識別出這些數(shù)字信息群同步的任務(wù)就是在位同步的基礎(chǔ)上識別出這些數(shù)字信息 群（字、句、幀群（字、句、幀“開頭開頭”和和“結(jié)尾結(jié)尾”的時刻），使接收設(shè)的時刻），使接收設(shè) 備的群定時與接收到的信號中的群定時處于同步狀態(tài)。備的群定時與接收到的信號中的群定時處于同步狀態(tài)。 n采用外同步法采用外同步法 n起止式同步法起止式同步法 n插入

51、插入特殊同步碼組特殊同步碼組的同步法的同步法 n一種為連貫式插入法一種為連貫式插入法 n間隔式插入法。間隔式插入法。 65 起止式同步法起止式同步法 n數(shù)字電傳機中廣泛使用的是起止式同步法。數(shù)字電傳機中廣泛使用的是起止式同步法。 n在電傳機中，常用的是五單位碼。在電傳機中，常用的是五單位碼。 n為標(biāo)志每個字的開頭和結(jié)尾，在五單位碼的前后分別加為標(biāo)志每個字的開頭和結(jié)尾，在五單位碼的前后分別加 上一個單位的起碼（低電平）和上一個單位的起碼（低電平）和1.5個單位的止碼（高個單位的止碼（高 電平），共電平），共7.5個碼元組成一個字。個碼元組成一個字。 n收端根據(jù)高電平第一次轉(zhuǎn)到低電平這一特殊標(biāo)志來

52、確定收端根據(jù)高電平第一次轉(zhuǎn)到低電平這一特殊標(biāo)志來確定 一個字的起始位置，從而實現(xiàn)字同步。一個字的起始位置，從而實現(xiàn)字同步。 n碼元的非整數(shù)倍碼元的非整數(shù)倍 n傳輸效率較低。傳輸效率較低。 66 連貫式插入法連貫式插入法 n連貫插入法，又稱集中插入法。它是指在每一信息群的開連貫插入法，又稱集中插入法。它是指在每一信息群的開 頭集中插入作為群同步碼組的特殊碼組。頭集中插入作為群同步碼組的特殊碼組。 n特殊碼組特殊碼組如全如全“0”碼，全碼，全“1”碼，碼，“1”“0”交替碼，巴克碼交替碼，巴克碼 等等 n 電話基群幀同步碼電話基群幀同步碼0011011 n對該碼組的基本要求是：對該碼組的基本要求是

53、： n局部自相關(guān)函數(shù)具有尖銳單峰特性局部自相關(guān)函數(shù)具有尖銳單峰特性 n便于與信息碼區(qū)別便于與信息碼區(qū)別 n碼長適當(dāng)，識別電路簡單碼長適當(dāng)，識別電路簡單 n常用群同步碼組是巴克碼常用群同步碼組是巴克碼 67 巴克碼巴克碼 n巴克碼是一種有限長的非周期序列。巴克碼是一種有限長的非周期序列。 n一個一個n位長的碼組位長的碼組 n其中其中xi的取值為的取值為+1或或1 n若它的局部相關(guān)函數(shù)滿足：若它的局部相關(guān)函數(shù)滿足： n則稱這種碼組為巴克碼則稱這種碼組為巴克碼 68 12 , n x xx jn i jii nj nj jn xxjR 1 0 010 0 )(或 巴克碼組巴克碼組 69 n巴克碼組

54、2 (11) 3 （110） 4(1110)； (1101) 5 (11101) 7(1110010) 11(11100010010) 13(1111100110101) n以以7位巴克碼組位巴克碼組+ + + - - + -為例，它的局部自相關(guān)函為例，它的局部自相關(guān)函 數(shù)如下：數(shù)如下： n當(dāng)當(dāng)j=0時，時， n當(dāng)當(dāng)j=1時，時， nj=3，5，7時時R（j）=0， nj=2，4，6時時R（j）= -1 n由圖可見，其自相關(guān)函數(shù)在由圖可見，其自相關(guān)函數(shù)在j=0時具有尖銳的單峰特性。時具有尖銳的單峰特性。 70 71111111)( 7 1 2 i i xjR 0111111)( 1 6 1 i

55、 i ix xjR 7位巴克碼的自相關(guān)函數(shù)位巴克碼的自相關(guān)函數(shù) 71 巴克碼識別器巴克碼識別器 n識別器實際上是對輸入端巴克碼進行相關(guān)運算識別器實際上是對輸入端巴克碼進行相關(guān)運算 n用用7級移位寄存器、相加器和判決器就可以組成一級移位寄存器、相加器和判決器就可以組成一 個巴克碼識別器。個巴克碼識別器。 n當(dāng)輸入碼元的當(dāng)輸入碼元的“1”進入某移位寄存器時進入某移位寄存器時 n1端輸出電平為端輸出電平為+1 n0端輸出電平為端輸出電平為-1。 n當(dāng)輸入碼元的當(dāng)輸入碼元的“0”進入某移位寄存器時進入某移位寄存器時 n0端輸出電平為端輸出電平為+1 n1端輸出電平為端輸出電平為-1。 n各移位寄存器輸

56、出端的接法與巴克碼的規(guī)律一致各移位寄存器輸出端的接法與巴克碼的規(guī)律一致 n只有當(dāng)只有當(dāng)7位巴克碼在某一時刻正好已全部進入位巴克碼在某一時刻正好已全部進入7位位 寄存器時，寄存器時，7位移位寄存器輸出端都輸出位移位寄存器輸出端都輸出+1，相，相 加后得最大輸出加后得最大輸出+7。 72 73 識別器的輸出波形識別器的輸出波形 74 間隔式插入法間隔式插入法 n間隔式插入法又稱為分散插入法間隔式插入法又稱為分散插入法 n它是將群同步碼以它是將群同步碼以分散的形式分散的形式均勻插入信息碼流中。這種方式比較均勻插入信息碼流中。這種方式比較 多地用在多路數(shù)字電路系統(tǒng)中，如多地用在多路數(shù)字電路系統(tǒng)中，如P

57、CM 24路基群設(shè)備路基群設(shè)備 n一般都采用一般都采用1、0交替碼型作為幀同步碼間隔插入的方法。交替碼型作為幀同步碼間隔插入的方法。 即一幀插入即一幀插入“1”碼，下一幀插入碼，下一幀插入“0”碼，如此交替插入。碼，如此交替插入。 n這種插入方式在同步捕獲時我們不是檢測一幀兩幀，而是連這種插入方式在同步捕獲時我們不是檢測一幀兩幀，而是連 續(xù)檢測數(shù)十幀，每幀都符合續(xù)檢測數(shù)十幀，每幀都符合“1”、 “0”交替的規(guī)律才確認(rèn)交替的規(guī)律才確認(rèn) 同步。同步。 n分散插入的最大特點是同步碼不占用信息時隙，分散插入的最大特點是同步碼不占用信息時隙， 每幀的傳每幀的傳 輸效率較高，但是同步捕獲時間較長，輸效率較

58、高，但是同步捕獲時間較長， 75 群同步系統(tǒng)的性能群同步系統(tǒng)的性能 n群同步性能主要指標(biāo)是同步可靠性（包括漏同步概率群同步性能主要指標(biāo)是同步可靠性（包括漏同步概率P1和和 假同步概率假同步概率P2）及同步建立時間）及同步建立時間ts。 n下面，我們主要以連貫插入法為例進行分析。下面，我們主要以連貫插入法為例進行分析。 n1.漏同步概率漏同步概率P1 n由于干擾的影響，由于干擾的影響， 接收的同步碼組中可能出現(xiàn)一些錯誤碼接收的同步碼組中可能出現(xiàn)一些錯誤碼 元，從而使識別器漏識已發(fā)出的同步碼組，出現(xiàn)這種情況的元，從而使識別器漏識已發(fā)出的同步碼組，出現(xiàn)這種情況的 概率稱為漏同步概率。概率稱為漏同步概率。 n以以n位巴克碼識別器為例，位巴克碼識別器為例， n設(shè)判決門限為設(shè)判決門限為6，此時七位巴克碼只要有一位碼出錯，七位巴克碼，此時七位巴克碼只要有一位碼出錯，七位巴克碼 全部進入識別器時相加器輸出由全部進入識別器時相加器輸出由7變?yōu)樽優(yōu)?，因而出現(xiàn)漏同步。，因而出現(xiàn)漏同步。 n如果將判決門限由如果將判決門限由6降為降為4，則不會出現(xiàn)漏識別，這時判決器容許七，則不會出現(xiàn)漏識別，這時判決器容許七 位巴克碼中有一位錯碼出錯。位巴克碼中有一位錯碼出錯。 76 n每個碼元的錯誤概率為每個碼元的錯