第13章同步原理

1、13.1 概述概述13.2 載波同步載波同步13.3 碼元同步碼元同步13.4 群同步群同步13.5 網(wǎng)網(wǎng)同步同步13.6 小小結(jié)結(jié)第第13章章 同步原理同步原理一、載波同步一、載波同步是模擬通信和數(shù)字通信都有的同步是模擬通信和數(shù)字通信都有的同步方式。方式。當(dāng)采用同步解調(diào)或相干解調(diào)當(dāng)采用同步解調(diào)或相干解調(diào)時(shí)，接收端需要提供一個(gè)與發(fā)射端時(shí)，接收端需要提供一個(gè)與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波。調(diào)制載波同頻同相的相干載波。二、數(shù)字通信中的碼元同步二、數(shù)字通信中的碼元同步13.1 概概 述述解調(diào)時(shí)常需要知道每個(gè)碼元的起止解調(diào)時(shí)常需要知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，接收端必須產(chǎn)生一個(gè)用作抽時(shí)刻，接收端必須產(chǎn)生

2、一個(gè)用作抽樣判決的定時(shí)脈沖序列，它和接收樣判決的定時(shí)脈沖序列，它和接收碼元的終止時(shí)刻應(yīng)對(duì)齊。這個(gè)定時(shí)碼元的終止時(shí)刻應(yīng)對(duì)齊。這個(gè)定時(shí)脈沖序列稱為碼元同步脈沖或位同脈沖序列稱為碼元同步脈沖或位同步脈沖。步脈沖。三、群同步三、群同步13.1 概概 述述也稱幀同步，數(shù)字通信中的消息數(shù)也稱幀同步，數(shù)字通信中的消息數(shù)字總是用若干碼元組成一個(gè)字總是用若干碼元組成一個(gè)“字字”，又用若干又用若干“字字”組成一組成一“句句”，因，因此在接收端產(chǎn)生與此在接收端產(chǎn)生與“字字”“”“句句”起起止時(shí)刻相一致的定時(shí)脈沖序列，稱止時(shí)刻相一致的定時(shí)脈沖序列，稱“字字”同步或同步或“句句”同步。同步。四、數(shù)字通信網(wǎng)同步四、數(shù)字通

3、信網(wǎng)同步13.1 概概 述述三種同步系統(tǒng)在數(shù)字通信網(wǎng)中結(jié)合三種同步系統(tǒng)在數(shù)字通信網(wǎng)中結(jié)合使用，可以以較低的錯(cuò)誤概率恢復(fù)使用，可以以較低的錯(cuò)誤概率恢復(fù)出數(shù)字信息，在整個(gè)通信網(wǎng)內(nèi)必須出數(shù)字信息，在整個(gè)通信網(wǎng)內(nèi)必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘節(jié)拍。有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘節(jié)拍。13.1 概概 述述13.2.1 有輔助導(dǎo)頻時(shí)的載頻提取有輔助導(dǎo)頻時(shí)的載頻提取用于不包含載頻分量的信號(hào)。用于不包含載頻分量的信號(hào)。在發(fā)送信號(hào)中另外加入一個(gè)或幾個(gè)在發(fā)送信號(hào)中另外加入一個(gè)或幾個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)。導(dǎo)頻信號(hào)。 多采用鎖相環(huán)（多采用鎖相環(huán)（PLL）提取載波。）提取載波。鎖相環(huán)原理方框圖如下：鎖相環(huán)原理方框圖如下：對(duì)環(huán)路濾波器的要求：通帶越窄，對(duì)環(huán)

4、路濾波器的要求：通帶越窄，能夠通過(guò)的噪聲越少，但是對(duì)導(dǎo)頻能夠通過(guò)的噪聲越少，但是對(duì)導(dǎo)頻相位漂移的限制越大。相位漂移的限制越大。13.2 載波同步載波同步環(huán)路濾波器環(huán)路濾波器壓控振蕩器壓控振蕩器輸出導(dǎo)頻輸出導(dǎo)頻輸入信號(hào)輸入信號(hào)圖圖13-1 鎖相環(huán)原理方框圖鎖相環(huán)原理方框圖鑒相器鑒相器數(shù)字化接收機(jī)中鎖相環(huán)的實(shí)現(xiàn)方法：數(shù)字化接收機(jī)中鎖相環(huán)的實(shí)現(xiàn)方法：窄帶濾波器：改用數(shù)字濾波器窄帶濾波器：改用數(shù)字濾波器壓控振蕩器：用只讀存儲(chǔ)器代替壓控振蕩器：用只讀存儲(chǔ)器代替 鑒相器：可以是一組匹配濾波器鑒相器：可以是一組匹配濾波器13.2 載波同步載波同步)cos()()(ttmtsc)(2cos1 21)(cos)

5、()(222tttmtscc13.2 載波同步載波同步13.2.2 無(wú)輔助導(dǎo)頻時(shí)的載波提取無(wú)輔助導(dǎo)頻時(shí)的載波提取1、平方環(huán)：以、平方環(huán)：以2PSK信號(hào)為例進(jìn)行信號(hào)為例進(jìn)行討論。設(shè)信號(hào)討論。設(shè)信號(hào) 式中，式中，m(t) = 1 當(dāng)當(dāng)m(t)取取+1和和-1的概率相等時(shí)，此信的概率相等時(shí)，此信號(hào)的頻譜中無(wú)角頻率號(hào)的頻譜中無(wú)角頻率c的離散分量。的離散分量。將上式平方，得到將上式平方，得到圖圖13-2 平方環(huán)原理方框圖平方環(huán)原理方框圖載頻載頻輸出輸出帶通濾帶通濾波波平平 方方壓控振壓控振蕩蕩環(huán)路濾環(huán)路濾波波鎖相環(huán)鎖相環(huán)s(t)2分頻分頻窄帶濾窄帶濾波波13.2 載波同步載波同步由上式可見(jiàn)，其中包含由上

6、式可見(jiàn)，其中包含2倍載頻的頻倍載頻的頻率分量。將此率分量。將此2倍頻分量用窄帶濾波倍頻分量用窄帶濾波器濾出后再作器濾出后再作2分頻，即可得出所需分頻，即可得出所需載頻。方框圖如下：載頻。方框圖如下：為調(diào)制信號(hào)帶寬。，為滾降部分帶寬的一半其中設(shè)mrrcmcffffffffff221113.2 載波同步載波同步此方案的缺點(diǎn)：此方案的缺點(diǎn)：相位含糊性：相位含糊性：2分頻器的輸出電壓分頻器的輸出電壓有相差有相差180的兩種可能相位，即相的兩種可能相位，即相位決定于分頻器的隨機(jī)初始狀態(tài)。位決定于分頻器的隨機(jī)初始狀態(tài)。采用采用2DPSK體制。體制。錯(cuò)誤鎖定：錯(cuò)誤鎖定：可能存在其他的離散可能存在其他的離散頻

7、率分量，使鎖相環(huán)鎖定在錯(cuò)誤的頻率分量，使鎖相環(huán)鎖定在錯(cuò)誤的頻率上。解決這個(gè)問(wèn)題辦法是降低頻率上。解決這個(gè)問(wèn)題辦法是降低環(huán)路濾波器帶寬。環(huán)路濾波器帶寬。圖圖13-3 科斯塔斯環(huán)法原理方框圖科斯塔斯環(huán)法原理方框圖90 相移相移環(huán)路濾環(huán)路濾波波壓控振壓控振蕩蕩s(t)載頻載頻輸出輸出低低 通通低低 通通 解調(diào)解調(diào)輸出輸出 abcdefg13.2 載波同步載波同步2、科斯塔斯環(huán)法、科斯塔斯環(huán)法又稱同相正交環(huán)法或邊環(huán)法又稱同相正交環(huán)法或邊環(huán)法原理方框圖原理方框圖工作原理工作原理:a點(diǎn)的壓控振蕩電壓為：點(diǎn)的壓控振蕩電壓為：b點(diǎn)的壓控振蕩電壓為：點(diǎn)的壓控振蕩電壓為：g點(diǎn)的電壓：點(diǎn)的電壓：上式中的上式中的(

8、- )是壓控振蕩電壓和是壓控振蕩電壓和接收載波相位差接收載波相位差)cos(tvca)sin(tvcb)(2sin)(812tmvvvfeg13.2 載波同步載波同步將將m(t) = 1代入上式，并考慮到當(dāng)代入上式，并考慮到當(dāng)( - )很小時(shí)，很小時(shí)，sin( - ) ( - )，則上式變?yōu)閯t上式變?yōu)殡妷弘妷簐g 通過(guò)環(huán)路濾波器，控制壓控通過(guò)環(huán)路濾波器，控制壓控振蕩器的振蕩頻率。振蕩器的振蕩頻率。壓控振蕩器的輸出電壓壓控振蕩器的輸出電壓va 就是科斯就是科斯塔斯環(huán)提取出的載波。塔斯環(huán)提取出的載波。)(41gv13.2 載波同步載波同步優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：1、不需要對(duì)接收信號(hào)作平方運(yùn)算，、不需要對(duì)接

9、收信號(hào)作平方運(yùn)算，工作頻率低。工作頻率低。2、要求兩路低通濾波器的性能完、要求兩路低通濾波器的性能完全相同。全相同。3、由鎖相環(huán)原理可知，鎖相環(huán)在、由鎖相環(huán)原理可知，鎖相環(huán)在( - )值接近值接近0的穩(wěn)定點(diǎn)有兩個(gè)，在的穩(wěn)定點(diǎn)有兩個(gè)，在( - )等于等于0和和 處。也存在相位含糊處。也存在相位含糊性性13.2 載波同步載波同步載頻載頻輸出輸出 90 相移相移環(huán)路濾波環(huán)路濾波壓控振蕩壓控振蕩低低 通通 s(t)abcdefg13.2 載波同步載波同步3、再調(diào)制器、再調(diào)制器第第3種提取相干載波的方法種提取相干載波的方法 原理方框圖原理方框圖 s(t)45 移相移相低通低通壓控壓控振蕩振蕩環(huán)路環(huán)路濾波

10、濾波低通低通解調(diào)輸解調(diào)輸出出90 移相移相135 移相移相低通低通低通低通 13.2 載波同步載波同步4、多進(jìn)制信號(hào)的載頻恢復(fù)、多進(jìn)制信號(hào)的載頻恢復(fù)例：例：QPSK信號(hào)提取載頻的科斯塔信號(hào)提取載頻的科斯塔斯環(huán)法原理方框圖斯環(huán)法原理方框圖13.2.3 載波同步的性能載波同步的性能1、相位誤差、相位誤差相位誤差的種類相位誤差的種類恒定誤差：由電路參量引起的恒定誤差：由電路參量引起的隨機(jī)誤差：由噪聲引起的隨機(jī)誤差：由噪聲引起的恒定誤差分析：恒定誤差分析：當(dāng)提取載波電路中存在窄帶濾波器當(dāng)提取載波電路中存在窄帶濾波器時(shí)，若其中心頻率時(shí)，若其中心頻率fq和載波頻率和載波頻率13.2 載波同步載波同步f0不

11、相等，存在頻率偏差不相等，存在頻率偏差 f，則載，則載波通過(guò)它時(shí)會(huì)有附加相移。設(shè)此窄波通過(guò)它時(shí)會(huì)有附加相移。設(shè)此窄帶濾波器由一個(gè)單諧振電路組成，帶濾波器由一個(gè)單諧振電路組成，則由其引起的附加相移等于則由其引起的附加相移等于 電路的電路的Q值越大，附加相移也成比值越大，附加相移也成比例地增大例地增大qffQ213.2 載波同步載波同步dKf13.2 載波同步載波同步當(dāng)提取載頻的電路中采用鎖相環(huán)時(shí)，當(dāng)提取載頻的電路中采用鎖相環(huán)時(shí)，若鎖相環(huán)工作在穩(wěn)態(tài)，壓控振蕩電若鎖相環(huán)工作在穩(wěn)態(tài)，壓控振蕩電壓的頻率壓的頻率f0應(yīng)當(dāng)和信號(hào)載頻應(yīng)當(dāng)和信號(hào)載頻fc相同，相同，并且其相位誤差應(yīng)當(dāng)很小。設(shè)鎖相并且其相位誤差應(yīng)

12、當(dāng)很小。設(shè)鎖相環(huán)壓控振蕩電壓的穩(wěn)態(tài)相位誤差為環(huán)壓控振蕩電壓的穩(wěn)態(tài)相位誤差為，則有，則有1cos5 . 2, 0)(nnrf2)(nrnerf13.2 載波同步載波同步隨機(jī)誤差分析隨機(jī)誤差分析設(shè)這種相位誤差為設(shè)這種相位誤差為n，它是由，它是由窄帶高斯噪聲引起的，所以是一個(gè)窄帶高斯噪聲引起的，所以是一個(gè)隨機(jī)量。當(dāng)大信噪比時(shí)，此隨機(jī)相隨機(jī)量。當(dāng)大信噪比時(shí)，此隨機(jī)相位誤差位誤差 n的概率密度函數(shù)近似為的概率密度函數(shù)近似為在提取載頻電路中的窄帶濾波器在提取載頻電路中的窄帶濾波器對(duì)于信噪比有直接的影響。窄帶濾對(duì)于信噪比有直接的影響。窄帶濾波器的通頻帶越窄，使通過(guò)的噪聲波器的通頻帶越窄，使通過(guò)的噪聲功率越小

13、，信噪比就越大，這樣隨功率越小，信噪比就越大，這樣隨機(jī)相位誤差越小。另一方面，通頻機(jī)相位誤差越小。另一方面，通頻帶越窄，要求濾波器的帶越窄，要求濾波器的Q值越大，則值越大，則恒定相位誤差恒定相位誤差越大。所以，恒定越大。所以，恒定相位誤差和隨機(jī)相位誤差矛盾相位誤差和隨機(jī)相位誤差矛盾13.2 載波同步載波同步2、同步建立時(shí)間和保持時(shí)間同步建立時(shí)間和保持時(shí)間(1)同步建立時(shí)間：從開(kāi)始接收到信同步建立時(shí)間：從開(kāi)始接收到信號(hào)（或從系統(tǒng)失步狀態(tài)）到提取出號(hào)（或從系統(tǒng)失步狀態(tài)）到提取出穩(wěn)定的載頻所需要的時(shí)間。穩(wěn)定的載頻所需要的時(shí)間。顯然要求此時(shí)間越短越好。在同步顯然要求此時(shí)間越短越好。在同步建立時(shí)間內(nèi)，因

14、相干載頻的相位還建立時(shí)間內(nèi)，因相干載頻的相位還沒(méi)有調(diào)整穩(wěn)定，所以不能正確接收沒(méi)有調(diào)整穩(wěn)定，所以不能正確接收碼元。碼元。13.2 載波同步載波同步（2）同步保持時(shí)間：從開(kāi)始失去）同步保持時(shí)間：從開(kāi)始失去信號(hào)到失去載頻同步的時(shí)間。信號(hào)到失去載頻同步的時(shí)間。顯然希望此時(shí)間越長(zhǎng)越好。長(zhǎng)的同顯然希望此時(shí)間越長(zhǎng)越好。長(zhǎng)的同步保持時(shí)間有可能使信號(hào)短暫丟失步保持時(shí)間有可能使信號(hào)短暫丟失時(shí)，或接收斷續(xù)信號(hào)時(shí)，不需要重時(shí)，或接收斷續(xù)信號(hào)時(shí)，不需要重新建立同步，保持連續(xù)提供穩(wěn)定的新建立同步，保持連續(xù)提供穩(wěn)定的本地載頻本地載頻13.2 載波同步載波同步13.2 載波同步載波同步（3）同步建立時(shí)間和保持時(shí)間的關(guān)）同步建

15、立時(shí)間和保持時(shí)間的關(guān)系系在同步電路中的低通濾波器和在同步電路中的低通濾波器和環(huán)路濾波器都是通頻帶很窄的電路。環(huán)路濾波器都是通頻帶很窄的電路。這個(gè)特性和我們對(duì)于同步性能的要這個(gè)特性和我們對(duì)于同步性能的要求是相左的，即建立時(shí)間短和保持求是相左的，即建立時(shí)間短和保持時(shí)間長(zhǎng)是互相矛盾的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)是互相矛盾的要求。在設(shè)計(jì)同步系統(tǒng)時(shí)只能折中處理。同步系統(tǒng)時(shí)只能折中處理。LPF輸出：輸出：理想情況：理想情況：=0一般情況：能量（功率）為理想的一般情況：能量（功率）為理想的cos2，因而誤碼率為，因而誤碼率為3、載波同步誤差對(duì)解調(diào)信號(hào)的影響、載波同步誤差對(duì)解調(diào)信號(hào)的影響總的相差穩(wěn)態(tài)相差隨機(jī)相差總的相差

16、穩(wěn)態(tài)相差隨機(jī)相差（1）對(duì)誤碼率的影響：以雙邊帶信）對(duì)誤碼率的影響：以雙邊帶信號(hào)為例號(hào)為例 cos21tmtxL13.2 載波同步載波同步cos210nEerfcPe設(shè)基帶信號(hào)：設(shè)基帶信號(hào)：SSB上邊帶信號(hào)：上邊帶信號(hào)：第一項(xiàng)是原信號(hào)，幅度變?yōu)榈谝豁?xiàng)是原信號(hào)，幅度變?yōu)?倍；倍；第二項(xiàng)與原信號(hào)正交，使輸出信號(hào)第二項(xiàng)與原信號(hào)正交，使輸出信號(hào)產(chǎn)生畸變。產(chǎn)生畸變。（2 2）信號(hào)畸變（以單邊帶信號(hào)為例）信號(hào)畸變（以單邊帶信號(hào)為例） ttsttmccos21cos13.2 載波同步載波同步 sinsin41coscos41cos41ttttxLcos411 1、碼元同步目的：準(zhǔn)確的時(shí)刻對(duì)、碼元同步目的：準(zhǔn)確

17、的時(shí)刻對(duì)接收碼元進(jìn)行判決，以及對(duì)接收碼接收碼元進(jìn)行判決，以及對(duì)接收碼元能量正確積分。元能量正確積分。2 2、碼元同步方法：從接收碼元的、碼元同步方法：從接收碼元的起止時(shí)刻產(chǎn)生一個(gè)碼元同步脈沖序起止時(shí)刻產(chǎn)生一個(gè)碼元同步脈沖序列，或稱定時(shí)脈沖序列。列，或稱定時(shí)脈沖序列。3 3、碼元同步方法分類：、碼元同步方法分類：概述：概述：13.3 碼元同步碼元同步外同步法：它是一種利用輔助信外同步法：它是一種利用輔助信息同步的方法，需要在信號(hào)中另外息同步的方法，需要在信號(hào)中另外加入包含碼元定時(shí)信息的導(dǎo)頻或數(shù)加入包含碼元定時(shí)信息的導(dǎo)頻或數(shù)據(jù)序列。據(jù)序列。自同步法，它不需要輔助同步信自同步法，它不需要輔助同步信息

18、，直接從信息碼元中提取出碼元息，直接從信息碼元中提取出碼元定時(shí)信息。顯然，這種方法要求在定時(shí)信息。顯然，這種方法要求在信息碼元序列中含有碼元定時(shí)信息信息碼元序列中含有碼元定時(shí)信息13.3 碼元同步碼元同步13.3.1 13.3.1 外同步法外同步法常用的外同步法：于發(fā)送信號(hào)中插常用的外同步法：于發(fā)送信號(hào)中插入頻率為碼元速率（入頻率為碼元速率（1/T）或碼元速）或碼元速率的倍數(shù)的同步信號(hào)。在接收端利率的倍數(shù)的同步信號(hào)。在接收端利用一個(gè)窄帶濾波器，將其分離出來(lái)，用一個(gè)窄帶濾波器，將其分離出來(lái)，并形成碼元定時(shí)脈沖。并形成碼元定時(shí)脈沖。 優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是需

19、要占用一定的頻帶寬帶和發(fā)送是需要占用一定的頻帶寬帶和發(fā)送功率。功率。 13.3 碼元同步碼元同步插入碼元同步信號(hào)的方法插入碼元同步信號(hào)的方法時(shí)域時(shí)域：（1）連續(xù)插入；（連續(xù)插入；（2）增加）增加“同步同步頭頭” 頻域頻域：（1）在信息碼元頻譜之外占用一段在信息碼元頻譜之外占用一段頻譜用于傳輸同步信息；頻譜用于傳輸同步信息；（2）利用信息碼元頻譜中的）利用信息碼元頻譜中的“空隙空隙”處，插入同步信息處，插入同步信息13.3 碼元同步碼元同步13.3.2 13.3.2 自同步法自同步法自同步法分類：自同步法分類：開(kāi)環(huán)同步法：在接收時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)開(kāi)環(huán)同步法：在接收時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行某種非線性變換，才能使其頻譜

20、行某種非線性變換，才能使其頻譜中含有離散的碼元速率頻譜分量，中含有離散的碼元速率頻譜分量，并從中提取碼元定時(shí)信息。并從中提取碼元定時(shí)信息。 閉環(huán)同步法：用比較本地時(shí)鐘周閉環(huán)同步法：用比較本地時(shí)鐘周期和輸入信號(hào)碼元周期的方法，將期和輸入信號(hào)碼元周期的方法，將本地時(shí)鐘鎖定本地時(shí)鐘鎖定13.3 碼元同步碼元同步1 1、開(kāi)環(huán)碼元同步法、開(kāi)環(huán)碼元同步法（1 1）延遲相乘法原理方框圖）延遲相乘法原理方框圖相乘器輸入和輸出的波形：延遲相乘后相乘器輸入和輸出的波形：延遲相乘后碼元波形的后一半永遠(yuǎn)是正值；而前一碼元波形的后一半永遠(yuǎn)是正值；而前一半則當(dāng)輸入狀態(tài)有改變時(shí)為負(fù)值。半則當(dāng)輸入狀態(tài)有改變時(shí)為負(fù)值。因此變換

21、后的碼元序列的頻譜中就因此變換后的碼元序列的頻譜中就c延遲延遲T/2ab放大限幅放大限幅窄帶濾波窄帶濾波13.3 碼元同步碼元同步產(chǎn)生了碼元速率的分量。延遲時(shí)間產(chǎn)生了碼元速率的分量。延遲時(shí)間等于碼元時(shí)間一半時(shí)，碼元速率分等于碼元時(shí)間一半時(shí)，碼元速率分量最強(qiáng)。量最強(qiáng)。(c)(b)(a)13.3 碼元同步碼元同步（2）微分整流法原理）微分整流法原理同步誤差同步誤差若窄帶濾波器的帶寬等于若窄帶濾波器的帶寬等于1/KT，其，其中中K為一個(gè)常數(shù)，則提取同步的時(shí)為一個(gè)常數(shù)，則提取同步的時(shí)間誤差比例為：間誤差比例為：低低 通通微微 分分整整 流流窄帶濾窄帶濾波波放大限放大限幅幅0/33. 0nKETb18,

22、 50KnEb13.3 碼元同步碼元同步2 2、閉環(huán)碼元同步法、閉環(huán)碼元同步法基本原理：將接收信號(hào)和本地產(chǎn)生基本原理：將接收信號(hào)和本地產(chǎn)生的碼元定時(shí)信號(hào)相比較，使本地產(chǎn)的碼元定時(shí)信號(hào)相比較，使本地產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)和接收碼元波形的轉(zhuǎn)生的定時(shí)信號(hào)和接收碼元波形的轉(zhuǎn)變點(diǎn)保持同步。這種方法類似載頻變點(diǎn)保持同步。這種方法類似載頻同步中的鎖相環(huán)法。同步中的鎖相環(huán)法。“超前超前/ /滯后門滯后門”同步器同步器 原理方框圖：原理方框圖：13.3 碼元同步碼元同步超前門超前門滯后門滯后門環(huán)路濾波環(huán)路濾波| | | +壓控振蕩壓控振蕩+-u1u2|u1|u2|e=|u2|-|u1|m(t)門波形產(chǎn)生門波形產(chǎn)生dTd

23、t0Tddt13.3 碼元同步碼元同步工作原理工作原理Tdd+1-1超前門超前門滯后門滯后門(a) 同步狀態(tài)(b) 超前狀態(tài)d+1-1超前門超前門滯后門滯后門T2積分時(shí)間13.3 碼元同步碼元同步13.3 碼元同步碼元同步存在的問(wèn)題和解決辦法存在的問(wèn)題和解決辦法:接收信號(hào)中的碼元波形若沒(méi)有突跳接收信號(hào)中的碼元波形若沒(méi)有突跳邊沿，則無(wú)論有無(wú)同步時(shí)間誤差，邊沿，則無(wú)論有無(wú)同步時(shí)間誤差，故不能使用此法取得同步。此外，故不能使用此法取得同步。此外，由于兩個(gè)支路積分器的性能也不可由于兩個(gè)支路積分器的性能也不可能做得完全一樣，從而使系統(tǒng)失去能做得完全一樣，從而使系統(tǒng)失去同步同步可以對(duì)基帶碼元作某種變換，例

24、如可以對(duì)基帶碼元作某種變換，例如改用改用HDB3碼，或用擾亂技術(shù)。碼，或用擾亂技術(shù)。13.3.3 13.3.3 碼元同步誤差對(duì)于誤碼率的碼元同步誤差對(duì)于誤碼率的影響影響用匹配濾波器或相關(guān)器接收碼元時(shí)用匹配濾波器或相關(guān)器接收碼元時(shí),若積分區(qū)間比碼元持續(xù)時(shí)間短，碼若積分區(qū)間比碼元持續(xù)時(shí)間短，碼元能量元能量Eb顯然下降，而顯然下降，而n0卻不受影卻不受影響。在相鄰碼元有突變邊沿時(shí)，若響。在相鄰碼元有突變邊沿時(shí)，若碼元同步時(shí)間誤差為碼元同步時(shí)間誤差為 ，則積分時(shí)間，則積分時(shí)間將損失將損失2 ，碼元，碼元13.3 碼元同步碼元同步13.3.3 13.3.3 碼元同步誤差對(duì)于誤碼率碼元同步誤差對(duì)于誤碼率的

25、影響的影響能量將減小為能量將減小為Eb(1-2 /T)；相鄰碼元；相鄰碼元無(wú)突變邊沿則積分時(shí)間沒(méi)有損失。無(wú)突變邊沿則積分時(shí)間沒(méi)有損失。對(duì)于等概率隨機(jī)碼元信號(hào)，有突變對(duì)于等概率隨機(jī)碼元信號(hào)，有突變的邊沿和無(wú)突變的邊沿各占的邊沿和無(wú)突變的邊沿各占1/2。以。以等概率等概率2PSK信號(hào)為例，其最佳誤碼信號(hào)為例，其最佳誤碼率為：率為：TnEerfcnEerfcPbbe2141410013.3 碼元同步碼元同步幾乎所有的群同步都是外同步法，幾乎所有的群同步都是外同步法，群同步的同步信號(hào)是在時(shí)域中插入群同步的同步信號(hào)是在時(shí)域中插入的。的。有集中插入法和分散插入法；前者有集中插入法和分散插入法；前者適用于快

26、速建立同步的場(chǎng)合；后者適用于快速建立同步的場(chǎng)合；后者在數(shù)字電話系統(tǒng)中應(yīng)用較多。在數(shù)字電話系統(tǒng)中應(yīng)用較多。13.4.1 概述概述13.4 群同步群同步同步電路的狀態(tài)同步電路的狀態(tài)1 1、捕捉態(tài)：在捕捉態(tài)時(shí)，確認(rèn)搜、捕捉態(tài)：在捕捉態(tài)時(shí)，確認(rèn)搜索到群同步碼的條件必須規(guī)定得很索到群同步碼的條件必須規(guī)定得很高，以防發(fā)生假同步。高，以防發(fā)生假同步。2 2、保持態(tài)：一旦確認(rèn)達(dá)到同步狀保持態(tài)：一旦確認(rèn)達(dá)到同步狀態(tài)后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入保持態(tài)。在保持態(tài)態(tài)后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入保持態(tài)。在保持態(tài)下，仍須不斷監(jiān)視同步碼的位置是下，仍須不斷監(jiān)視同步碼的位置是否正確。否正確。13.4 群同步群同步4 4、捕捉態(tài)、捕捉態(tài) 維持態(tài)維持態(tài)假同步碼

27、，校驗(yàn)一下是否真同步碼，假同步碼，校驗(yàn)一下是否真同步碼，正確的話可轉(zhuǎn)入維持態(tài)，前方保護(hù)正確的話可轉(zhuǎn)入維持態(tài)，前方保護(hù)計(jì)數(shù)的目的是克服假同步。計(jì)數(shù)的目的是克服假同步。3 3、維持態(tài)、維持態(tài) 捕捉態(tài)捕捉態(tài)連續(xù)該出現(xiàn)同步頭而沒(méi)有出現(xiàn)，連續(xù)該出現(xiàn)同步頭而沒(méi)有出現(xiàn)，認(rèn)為系統(tǒng)失步，進(jìn)入捕捉態(tài)。認(rèn)為系統(tǒng)失步，進(jìn)入捕捉態(tài)。13.4 群同步群同步二、集中式插入法（連貫式插入）二、集中式插入法（連貫式插入）信息碼組信息碼組同步碼組同步碼組信息碼組信息碼組信息碼組信息碼組信息碼組信息碼組同步碼組同步碼組同步碼組同步碼組適用于要求快速建立同步的地方，適用于要求快速建立同步的地方，或間斷傳輸信息并且每次傳輸時(shí)間或間斷傳

28、輸信息并且每次傳輸時(shí)間很短的場(chǎng)合很短的場(chǎng)合13.4 群同步群同步連貫式插入幀同步碼不是隨機(jī)選連貫式插入幀同步碼不是隨機(jī)選的，好的幀同步碼應(yīng)具備兩個(gè)特的，好的幀同步碼應(yīng)具備兩個(gè)特點(diǎn)：點(diǎn)：（1 1）假同步應(yīng)盡量少；）假同步應(yīng)盡量少；（2 2）便于識(shí)別。）便于識(shí)別。13.4 群同步群同步 100100njiijix xnjjnjnR jR j或局部自相關(guān)函數(shù)很尖銳，便于捕捉，局部自相關(guān)函數(shù)很尖銳，便于捕捉，便于與存儲(chǔ)的同步碼組進(jìn)行比較。便于與存儲(chǔ)的同步碼組進(jìn)行比較。13.4 群同步群同步局部自相關(guān)函數(shù)：局部自相關(guān)函數(shù)：巴克碼是常用的一種群同步碼組，巴克碼是常用的一種群同步碼組，滿足上述自相關(guān)定義的碼組就是巴滿足上述自相關(guān)定義的碼組就是巴克碼?？舜a。13.4 群同步群同步例：例：N = 5的巴克碼。的巴克碼。在在j = 0至至4的范圍內(nèi)，求其自相的范圍內(nèi)，求其自相關(guān)函數(shù)值：關(guān)函數(shù)值： 1)4(4011)3(31111)2(201111) 1 (1511111)0(0114213312411512iiiiiiiiiiiiiixxRjxxRjxxRjxxRjxRj時(shí)，當(dāng)