現(xiàn)代通信原理第8章+同步技術

1、同步系統(tǒng)的分類同步系統(tǒng)的分類 1載波同步載波同步 2載波同步的性能載波同步的性能 3位同步位同步 4位同步系統(tǒng)的性能位同步系統(tǒng)的性能 56群同步群同步載波同步相干解調(diào)的基礎位同步取樣判決的基礎群同步分路及譯碼的基礎網(wǎng)同步交換及復接的基礎自 同 步外 同 步222222( )( ) cos 2( )( )( )( )( )( )( )( )( ) cos 211( )( ) cos 422( ),PSKcPSKPSKPSKPSKccPStStf tStC PSKStD PSKStStStStStStStf tStStf tStS為 絕 對 碼 ， 上 式 表 示調(diào) 制 ；若 為 相 對 碼 ，

2、則 上 式 表 示調(diào) 制 。從 上 式 看 出的 頻 譜 是頻 譜 的 線 性 搬 移當無 直 流 ， 則無 載 波 ，若將 平 方 我 們 得 到 ：中 肯 定 有 直 流( )2( )2SKcPSKcctfStff含 有成 分因 此 ， 將平 方 并 濾 波 提 取成 分 ，再 二 分 頻 便 得 到， 其 方 框 圖 如 下 ：，信道信道帶通帶通濾波濾波低通低通相相/決決平方平方取判取判X2由于電路中有二分頻，因此存在相位模糊問題。由于電路中有二分頻，因此存在相位模糊問題。 信道信道帶通帶通低通低通相相/決決平方平方取判取判X2環(huán)濾環(huán)濾VCO相比相比 該電路是用鎖相環(huán)代替平方變換法中的窄

3、帶濾波器，該電路是用鎖相環(huán)代替平方變換法中的窄帶濾波器，故稱平方環(huán)法法故稱平方環(huán)法法。2.2.平方環(huán)法平方環(huán)法 : :由于電路中有二分頻，因此同樣存在相位模糊問題。由于電路中有二分頻，因此同樣存在相位模糊問題。二、同相正交環(huán)二、同相正交環(huán)( (科斯塔斯特環(huán)科斯塔斯特環(huán)) )： 314256( )( )cos2cos(2)11( )cos( )cos(4)22( )( )cos2sin(2)11( )sin( )sin(4)2211( )cos21( )sin2PSKcccPSKcccVst Vs tf tf ts ts tf tVst Vs tf tf ts ts tf tVs tVs t為簡

4、化，設低通通帶內(nèi)傳遞函數(shù)為，則：則56222211( )cos( )sin221( )cossin41( )sin2( )8sin2ddVV Vs ts tstststEVK ：當較小時式中常數(shù)dV0dVn從曲線看出及各點，鑒相特性斜率均為正，都是穩(wěn)定鎖相點。因此，同相正交環(huán)存在相位模糊的問題。ccff導頻要在信號頻譜為0的位置插,避免信號干擾導頻插入導頻要求 避免導頻干擾信號-常用正交插入插入導頻應能很方便地提取插入導頻頻率盡可能就是cf1 1、頻域正交插入、頻域正交插入 并對信碼進行相關編碼并對信碼進行相關編碼 cf不進行相關編碼，在附近信號頻譜成份太強，它會干擾插入的導頻。不正交插入，則

5、解調(diào)后會留下直流干擾，影響取樣判決。相關編碼第 類部分響應：IV相關編碼相關編碼振蕩器振蕩器帶通帶通信道信道+X090( )s t( )s t( )cos2cs tf tsin2caf tcos2caf t( )cos2sin2ccs tf taf t正交插入導頻正交插入導頻發(fā)射機發(fā)射機方框原理圖方框原理圖 ：正交插入導頻正交插入導頻接收機接收機方框原理圖：方框原理圖： 帶通帶通低通低通相關譯碼相關譯碼判取判取X090sin 2caf t濾波器濾波器cf( )cos2sin 2ccs tf taf t1( )2s t1( )2s t2( )cos2sin 2 ( )cos2sin 2 cos2

6、( )cos 2sin 2cos2111( )( )cos4sin 42221( )2( )cos2cos2ccccccccccccs tf taf ts tf taf tf ts tf taf tf ts ts tf taf ts ts tf taf t正交插入發(fā)送信號為：此信號經(jīng)相干解調(diào)經(jīng)低通濾波器后，信號為：若是同相插入，發(fā)送信號為：22 ( )cos2cos2 cos2( )cos 2cos 21111( )( )cos4cos4222211( )2212cccccccs tf taf tf ts tf taf ts ts tf taaf ts taa此信號經(jīng)相干解調(diào)經(jīng)低通濾波器后，信

7、號為：式中為一直流干擾因此，為消除直流干擾，導頻應正交揷入2 2、插入雙導頻、插入雙導頻 cf信號在信號在 或或 附近頻譜成分較大，無法在附近頻譜成分較大，無法在 處插導頻，此時才插雙導頻。處插導頻，此時才插雙導頻。 cfcf雙導頻確定的原則：雙導頻確定的原則：（1 1）雙導頻在信號帶外，不會干擾信號，同時也）雙導頻在信號帶外，不會干擾信號，同時也不要離信號頻帶太遠。不要離信號頻帶太遠。（2 2）揷入的雙導頻應便于求得）揷入的雙導頻應便于求得cf21121ccfffffffQ例如我們設計 與 、 的關系為：據(jù)此畫出電路圖如下：+1f2f信道帶通低通X12ff窄帶1f窄帶2fXXQ12ffQ圖中

8、 、 、 等參數(shù)設計時選定，因此設計選擇余地很大。022212VnnQfffKrrQr000穩(wěn)態(tài)相差對單諧振電路：(弧度)穩(wěn)態(tài)相差對鎖相環(huán)：(弧度)隨機相差常用相位抖動表示式中 為濾波器或環(huán)路信噪比，當值高或環(huán)路濾波器帶寬窄則 高，可見穩(wěn)態(tài)相差與隨機相差是矛盾的?？傁嗖睿?一、相位誤差一、相位誤差 二、同步建立時間（越短越好）二、同步建立時間（越短越好） 01ln1sQtfKK為確定的系數(shù)(它指電壓上升至穩(wěn)定值的比例)。三、同步保持時間（越長越好）三、同步保持時間（越長越好） 01ln10.318cQtfKKKe指電壓下降的系數(shù)，常取 從同步建立時間和同步保持時間兩表示式看出，它們從同步建立時

9、間和同步保持時間兩表示式看出，它們對對Q Q的要求是矛盾的。的要求是矛盾的。 若用鎖相環(huán)，同步建立時間與保持時間也是矛盾的，若用鎖相環(huán)，同步建立時間與保持時間也是矛盾的，請參見教材。請參見教材。一、揷入位定時導頻一、揷入位定時導頻 位定時導頻揷入的原則：位定時導頻揷入的原則： (1)位定時導頻必須在基帶信號頻譜的零點揷入。(2)揷入位定時導頻通常為12BBff或如 下 圖 。相關編碼并揷入相關編碼并揷入 導頻是常用的位同步的外導頻是常用的位同步的外同步方法，其方框圖如教材同步方法，其方框圖如教材圖圖8.158.1512Bf二、包絡調(diào)制法二、包絡調(diào)制法 如對如對PSKPSK調(diào)制，該信號原包絡是一

10、條水平線，它調(diào)制，該信號原包絡是一條水平線，它不包含有位同步信息，若對包絡實現(xiàn)淺調(diào)幅，其不包含有位同步信息，若對包絡實現(xiàn)淺調(diào)幅，其調(diào)幅信號頻率為調(diào)幅信號頻率為 ，接收端采用包絡檢波，便可，接收端采用包絡檢波，便可得到位同步信息。得到位同步信息。Bf8.4.2 直接提取位同步信號法直接提取位同步信號法 定義：定義： 是指從接收到的基帶信號中直接提取位同步信息。是指從接收到的基帶信號中直接提取位同步信息。一、濾波法一、濾波法 BfBf2BfBf 若基帶信號為全占空矩形序列若基帶信號為全占空矩形序列, ,無論是單極性或雙極無論是單極性或雙極性信號，它們都不含性信號，它們都不含 或或 成份，因此不能直

11、接提成份，因此不能直接提取位同步信息。若是歸零脈沖，則一定含有取位同步信息。若是歸零脈沖，則一定含有 成份。成份。因此對全占空矩形隨機序列先進行波形變換，如采用因此對全占空矩形隨機序列先進行波形變換，如采用微分、全波整流等變換手段，就能提取微分、全波整流等變換手段，就能提取 信息。信息。其方框圖如其方框圖如8.178.17，各點波形圖如圖，各點波形圖如圖8.18 8.18 二、包絡陷落法二、包絡陷落法 包絡陷落法方框圖及各點波形包絡陷落法方框圖及各點波形 帶限頻譜帶限頻譜帶限頻譜的產(chǎn)生：帶限頻譜的產(chǎn)生： 三、鎖相法三、鎖相法 鎖相法是用鎖環(huán)代替上述方法中的窄帶濾波器，鎖相法是用鎖環(huán)代替上述方法

12、中的窄帶濾波器，從而實現(xiàn)位同步信號提取。由于位同步信號是周從而實現(xiàn)位同步信號提取。由于位同步信號是周期性取樣脈沖序列，因此常用數(shù)字鎖相環(huán)，系統(tǒng)期性取樣脈沖序列，因此常用數(shù)字鎖相環(huán)，系統(tǒng)框圖如下框圖如下 ：波形波形變換變換相位相位比較比較N次次分頻器分頻器或門或門附加門附加門QQ晶振晶振Bnf扣除門扣除門位同步信號位同步信號 滯后脈沖滯后脈沖超前脈沖超前脈沖四、鎖相法抗干擾性能的改善四、鎖相法抗干擾性能的改善兩種數(shù)字濾波方案原理圖兩種數(shù)字濾波方案原理圖：位同步與載波同步比較位同步與載波同步比較 群同步不是獲取群的頻率信息，而是指示群開始或群同步不是獲取群的頻率信息，而是指示群開始或結束的位置，其

13、本質(zhì)與前兩種同步有較大區(qū)別。結束的位置，其本質(zhì)與前兩種同步有較大區(qū)別。 8.6.1 8.6.1 連貫插入連貫插入 1. 1. 巴克碼巴克碼 連貫插入的關鍵是尋找群同步碼，其要求：連貫插入的關鍵是尋找群同步碼，其要求： 1.2.3.方便識別與信息碼區(qū)別較大碼長適當，以便提高效率 目前尚未找到巴克碼的一般構造方法，只搜索到目前尚未找到巴克碼的一般構造方法，只搜索到1010組組巴克碼，其碼組最大長度為巴克碼，其碼組最大長度為1313，全部列于表中：，全部列于表中：局部自相關函數(shù)：局部自相關函數(shù)： 0( )010770( )010njR jjjR jj 如果局部自相關函數(shù)滿足下列條件或我們稱此局部自相

14、關函數(shù)具有單峰特性位巴克碼正好滿足這個條件或-3. 73. 7位巴克碼識別電路位巴克碼識別電路 相加電路0 1 0 1 0 10 10 10 10 1取樣判決群同步輸出 接收碼流 （含巴克碼） 巴克碼是插在信息碼流之中的，因此巴克碼的前巴克碼是插在信息碼流之中的，因此巴克碼的前后均是信息碼，考慮到最壞的情況，我們列出了巴后均是信息碼，考慮到最壞的情況，我們列出了巴克碼識別器輸出電壓和對應概率表：克碼識別器輸出電壓和對應概率表：表中：表中： NN巴克碼移出識別器的位數(shù)巴克碼移出識別器的位數(shù)( (負數(shù)表示巴克碼負數(shù)表示巴克碼 尚未進入識別器的位數(shù)尚未進入識別器的位數(shù)) )VV克碼識別器輸出電壓克碼識別器輸出電壓PP對應概率對應概率7 7位巴克碼識別輸出曲線位巴克碼識別輸出曲線 8