通信原理第7章PPT學習教案

1、會計學1通信原理第通信原理第7章章按照按照同步的功能同步的功能分為：載波同步、位同步、幀同步和分為：載波同步、位同步、幀同步和 網(wǎng)同步。網(wǎng)同步。 (1) 載波同步載波同步 指在相干解調時，接收端需要提供一個與發(fā)送指在相干解調時，接收端需要提供一個與發(fā)送端端同頻同相的載波信號同頻同相的載波信號。這個載波的獲取稱為這個載波的獲取稱為載波提取載波提取或或載波同步載波同步。因此，因此，載波同步是實現(xiàn)相干解調的先決條件載波同步是實現(xiàn)相干解調的先決條件。 第1頁/共24頁 (2) 位同步（碼元同步）位同步（碼元同步） 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，任何消息都是通過一連串在數(shù)字通信系統(tǒng)中，任何消息都是通過一連串碼元序列

2、傳送的，所以碼元序列傳送的，所以接收時需要知道每個碼元的接收時需要知道每個碼元的起止時刻起止時刻，以便在恰當?shù)臅r刻進行抽樣判決。，以便在恰當?shù)臅r刻進行抽樣判決。 抽樣判決時，接收端必須提供一個位定時脈沖抽樣判決時，接收端必須提供一個位定時脈沖序列，該序列的重復頻率與碼元速率相同，相位與序列，該序列的重復頻率與碼元速率相同，相位與最佳抽樣判決時刻一致。最佳抽樣判決時刻一致。把提取這種定時脈沖序列的過程稱為位同步把提取這種定時脈沖序列的過程稱為位同步。 第2頁/共24頁 (3) 幀同步（群同步）幀同步（群同步） 群同步包含群同步包含字字同步、同步、句句同步、同步、分路分路同步。同步。在接收數(shù)字信息

3、時，必須知道這些在接收數(shù)字信息時，必須知道這些“字字”、“句句”的起止時刻，否則接收端無法正確恢復信息。的起止時刻，否則接收端無法正確恢復信息。 為了使接收端能正確分離各路信號，為了使接收端能正確分離各路信號，在發(fā)送端必須在發(fā)送端必須提供每幀的起始標記，在接收端檢測并獲取這一標提供每幀的起始標記，在接收端檢測并獲取這一標志的過程，志的過程，稱為幀同步。稱為幀同步。第3頁/共24頁 (4) 網(wǎng)同步網(wǎng)同步多個用戶之間的通信和數(shù)據(jù)交換，構成了多個用戶之間的通信和數(shù)據(jù)交換，構成了數(shù)字數(shù)字通信網(wǎng)通信網(wǎng)。通信網(wǎng)內的用戶之間穩(wěn)定可靠的工作通信網(wǎng)內的用戶之間穩(wěn)定可靠的工作(通信、通信、數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換)，要求

4、網(wǎng)絡必須同步工作。，要求網(wǎng)絡必須同步工作。 例如：全網(wǎng)必須有一個統(tǒng)一的時間標準時鐘例如：全網(wǎng)必須有一個統(tǒng)一的時間標準時鐘。第4頁/共24頁 同步也是一種信息，按照獲取和傳輸同步信息方同步也是一種信息，按照獲取和傳輸同步信息方式的不同，又可分為式的不同，又可分為外同步法和自同步法外同步法和自同步法。 (1) 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（常被稱為導導頻頻），接收端把這個導頻提取出來作為同步信號），接收端把這個導頻提取出來作為同步信號的方法。的方法。 第5頁/共24頁 (2) 自同步法。自同步法。 發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設法發(fā)送端不發(fā)

5、送專門的同步信息，接收端設法從從收到的信號中提取同步信息收到的信號中提取同步信息的方法。的方法。 同步的技術指標：同步的技術指標：同步誤差、相位抖動、同步建立時間、同步保同步誤差、相位抖動、同步建立時間、同步保持時間持時間第6頁/共24頁比較：比較：（1）自同步法優(yōu)點：將全部的功率和帶寬分配給信自同步法優(yōu)點：將全部的功率和帶寬分配給信 號傳輸；號傳輸；（2）外同步法需要傳輸獨立的同步信號。）外同步法需要傳輸獨立的同步信號。 （付出額外功率和帶寬）（付出額外功率和帶寬）在在載波同步和位同步載波同步和位同步中，兩種方法都有采用。中，兩種方法都有采用。幀同步一般都采用外同步法。幀同步一般都采用外同步

6、法。 第7頁/共24頁 7.2.1 直接法（自同步法）直接法（自同步法）設法從接收信號中設法從接收信號中直接提取直接提取同步載波。同步載波。 1. 平方變換法平方變換法用于：抑制載波的雙邊帶信號、調相信號的相干用于：抑制載波的雙邊帶信號、調相信號的相干 解調。解調。載波同步采用載波同步采用直接法和插入導頻法直接法和插入導頻法。第8頁/共24頁平方變換法提取載波平方變換法提取載波平方律部件輸入已調信號e(t)2fc窄帶濾波器二 分 頻載波輸出設調制信號為設調制信號為m(t)，無直流分量。則抑制載波的，無直流分量。則抑制載波的雙邊帶信號為雙邊帶信號為 s (t)=m(t) cosct 第9頁/共2

7、4頁平方環(huán)法提取載波平方環(huán)法提取載波平方律部件輸入已調信號鑒 相 器二 分 頻載波輸出環(huán) 路濾 波 器壓 控振 蕩 器鎖相環(huán) 2. 平方環(huán)法平方環(huán)法 用鎖相環(huán)代替窄帶濾波器。用鎖相環(huán)代替窄帶濾波器。鎖相環(huán)有良好的鎖相環(huán)有良好的跟蹤、窄帶濾波、記憶功能跟蹤、窄帶濾波、記憶功能，所以平方環(huán)法比平方變換法有更好的性能，所以平方環(huán)法比平方變換法有更好的性能。第10頁/共24頁 3. 同相正交環(huán)法同相正交環(huán)法（科斯塔斯環(huán)）（科斯塔斯環(huán)）在此環(huán)路中，壓控振蕩器（在此環(huán)路中，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。 低通壓控振蕩器低通環(huán)路濾波器90 相移輸出輸入已調信號v3v5

8、v1v2v4v6vd科斯塔斯環(huán)法提取載波科斯塔斯環(huán)法提取載波第11頁/共24頁 設輸入設輸入2PSK信號為信號為s(t)=m(t)cosct則則VCO輸出的兩路互為正交的本地載波分別為輸出的兩路互為正交的本地載波分別為 v1= cos(ct+) v2= sin(ct+) 式中，式中，為為VCO輸出信號與輸入已調信號載波之間的相位誤差輸出信號與輸入已調信號載波之間的相位誤差。 第12頁/共24頁 4. 多相移相信號（多相移相信號（MPSK）的載波提?。┑妮d波提取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次方變次方變換法或換法或M方環(huán)法方環(huán)法。M 方律器件調諧到

9、Mfc 的帶通濾波器環(huán)路濾波器sin(2fct2)VCO分頻器M輸出接收信號M 方環(huán)提取載波方環(huán)提取載波第13頁/共24頁 7.2.2 插入導頻法插入導頻法單邊帶（單邊帶（SSB）信號，）信號， 它既沒有載波分量又不能用它既沒有載波分量又不能用直接法提取載波，直接法提取載波，只能用插入導頻法只能用插入導頻法。 1. 頻率插入導頻頻率插入導頻 所謂插入所謂插入導頻導頻，就是在已調信號頻譜中額外插，就是在已調信號頻譜中額外插入一個低功率的線譜，以便接收端作為載波同步信入一個低功率的線譜，以便接收端作為載波同步信號加以恢復，此線譜對應的正弦波稱為號加以恢復，此線譜對應的正弦波稱為導頻信號導頻信號。第

10、14頁/共24頁插入導頻的注意點：插入導頻的注意點：（1）導頻的頻率應當是與載頻有關或就是載頻）導頻的頻率應當是與載頻有關或就是載頻的的 頻率；頻率；（2）插入導頻的位置：與已調信號相關。）插入導頻的位置：與已調信號相關?？偟脑瓌t總的原則：在已調信號頻譜中的第一零點插入導：在已調信號頻譜中的第一零點插入導頻，且要求其附近的信號頻譜分量盡量小，便于頻，且要求其附近的信號頻譜分量盡量小，便于插入導頻以及解調時易于濾除導頻。插入導頻以及解調時易于濾除導頻。第15頁/共24頁抑制載波雙邊帶信號的導頻插入抑制載波雙邊帶信號的導頻插入Ofc fmfcfc fmf導頻插入的導頻相位與被調至載波插入的導頻相位

11、與被調至載波正交正交第16頁/共24頁插入導頻法發(fā)端框圖插入導頻法發(fā)端框圖相乘調制帶通相加90 相移調制信號m(t)輸出uo(t)asinct第17頁/共24頁插入導頻法接收端框圖插入導頻法接收端框圖90相移m(t)uo(t)帶通相乘器低通fc窄帶濾波器v(t)第18頁/共24頁 2. 時域插入導頻時域插入導頻頻域頻域插入導頻的特點：插入的導頻在插入導頻的特點：插入的導頻在時間上是連時間上是連續(xù)的續(xù)的，即信道中自始至終都有導頻信號傳送。，即信道中自始至終都有導頻信號傳送。時域插入導頻方法時域插入導頻方法：按照一定的時間順序，在指：按照一定的時間順序，在指定的時間內發(fā)送載波，定的時間內發(fā)送載波，

12、 即把載波插到每幀的數(shù)字即把載波插到每幀的數(shù)字序列中。序列中。第19頁/共24頁時域插入導頻法時域插入導頻法位同步幀同步載波同步信息位同步幀同步載波同步信息t0t1t2t3t4第一幀第二幀(a)鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器線性門帶通解調門控信號接收信號鎖相環(huán)(b)第20頁/共24頁 7.2.3 載波同步系統(tǒng)的性能載波同步系統(tǒng)的性能 1. 載波同步系統(tǒng)的性能載波同步系統(tǒng)的性能性能指標主要有性能指標主要有效率效率、精度精度、同步建立時間同步建立時間和和同步保持時間同步保持時間。載波同步追求的是高效率、高精度、同步建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。立時間快，保持時間長。 第21頁/共24頁 高效率高效率：為了獲得載波信號而盡量減少消耗發(fā)送功率：為了獲得載波信號而盡量減少消耗發(fā)送功率高精度高精度 ：接收端提取的載波與需要的載波標準比：接收端提取的載波與需要的載波標準比 較，其頻率和相位誤差應盡量小。較，其頻率和相位誤差應盡量小。如需要的同步載波為如需要的同步載波為cosct，提取的同步載波為，提取的同步載波為cos(ct+)，就是相位誤差就是相位誤差直接法不需要專門發(fā)送導頻，因而效率高，而插直接法不需要專門發(fā)送導頻，因而效率高，而插入導頻法由于插入導頻要消耗一部分發(fā)送功率，入導頻法由于插入導頻要消耗一部分發(fā)送功率，因而效率要低一些。因而效率要