西安电子科技大学：《现代通信原理与技术》课程电子教案（PPT课件讲稿）第十一章 同步原理

第11章同步原理 11.1引言 11.2载波同步 11.3 位同步 11.4群同步 1

1 第11章 同步原理 11.1 引言 11.2 载波同步 11.3 位同步 11.4 群同步

11.1引言 同步是数字通信中一个重要的实际问题 通信系统如果出现同步误差或失去同步 就会使通信系统性能降低或通信失效 同步是指收发两端的载波、码元速率及 各种定时标志都应步调一致地进行工作 通信系统的同步包括：载波同步、位 (码元)同步、群（帧）同步及网同步 ■实现同步的方法有： 外同步法、自同步 法。 2

2 11.1 引言 ◼ 同步是数字通信中一个重要的实际问题. 通信系统如果出现同步误差或失去同步, 就会使通信系统性能降低或通信失效. ◼ 同步是指收发两端的载波、码元速率及 各种定时标志都应步调一致地进行工作 ◼ 通信系统的同步包括：载波同步、位 （码元）同步、群（帧）同步及网同步。 ◼ 实现同步的方法有：外同步法、自同步 法

11.2载波同步 抑制载波的双边带信号，单边带信号， 2PSK,2ASK等信号中都不含载波分量。 为了在接收端能够获得载波，在发送端 有时插入导频载波 抑制载波的双边带信号的导频插入 f.-f. 才+f 导频 3

3 11.2 载波同步 ◼ 抑制载波的双边带信号，单边带信号， 2PSK，2ASK等信号中都不含载波分量。 为了在接收端能够获得载波，在发送端 有时插入导频载波。 ◼ 抑制载波的双边带信号的导频插入 c f c m f + f c m f − f 导频

插入导频法发端方框图 m(t) L(t) 相乘调制 带通 相加 输出 90°相移 a sino t 插入导频法收端方框图 u。(t) 带通 相乘器 v(t) 低通 m(t) 输出 f. 窄带 90°相移 滤波 4

4 相乘调制 带通 相加 ~ 90°相移 m(t) a t c  c sin 输出 ( ) 0 u t 插入导频法发端方框图 带通 相乘器 低通 90°相移 m(t) 输出 ( ) 0 u t 插入导频法收端方框图 v(t) 窄带 c 滤波 f

调制信号m(t),无直流分量，载波a.sino,t 插入导频-a.coso.1输出信号为 u (t)=am(t)sin@t-a cos@t ■收端相乘器的输出V(① v(t)=4,(t)sinω.t =am(t)sinot-a.sinotcos@t m(0)-号n0cos201-号7sin2or 2 2 低通滤 波取出 5

5 调制信号m(t),无直流分量,载波 插入导频 输出信号为 ◼ 收端相乘器的输出v(t) a t c  c sin a t c  c − cos a t c  c u0 (t) = a c m(t)sin c t − cos v t u t t  c ( ) = 0 ( )sin a m t t c  c 2 = ( )sin a t t c  c  c − sin cos ( ) 2 m t a c = ( ) 2 m t a c − t  c cos2 t a c c sin 2 2 − 低通滤 波取出

直接提取载波法 平方变换法和平方环法 ▣抑制载波的双边带信号 s(t)=m(t)cos@t 经过平方变换（平方律部件） e(t)=m"(t)cos'wt m'(t) 1 +-m2(t)cos2@t 2 2 m(t)无直流分量，m(t)却有直流分量 6

6 直接提取载波法 平方变换法和平方环法 ◼ 抑制载波的双边带信号 经过平方变换(平方律部件) m(t)无直流分量, m2 (t)却有直流分量 s t m t t  c ( ) = ( )cos e t m t t  c 2 2 ( ) = ( )cos m t t m t 2 c ( )cos 2 1 2 ( ) 2 2 = +

令表示m(①)中的直流分量 N(t)=m(t)-表示m(中的交流分量 则 e(t) N.(① cos2@t+ N( c0s20.1 2 2 2 调制自 直流 低频 2①c 噪声 e(t)经窄带滤波后，滤出2o。再经2分频，获所 需载波，同时还有一部分调制自噪声及加 性噪声，造成输出载波的随机抖动 7

7 令α表示m2 (t)中的直流分量 表示m2 (t)中的交流分量 则 e(t)经窄带滤波后,滤出2ωc 再经2分频, 获所 需载波, 同时还有一部分调制自噪声及加 性噪声, 造成输出载波的随机抖动. ( ) = ( ) − 2 N t m t m t N t t N t e t c m c m     cos2 2 ( ) cos2 2 2 ( ) 2 ( ) = + + + 直流 低频 2 ωc 调制自 噪声

为减少干扰影响，希望带通滤波器 频带越窄越好，但频带越窄，滤波器 的相移特性越陡，当滤波器的中心 频率偏离了载波频率时，则产生了 静态相差 π 2 7 8

8 为减少干扰影响,希望带通滤波器 频带越窄越好,但频带越窄,滤波器 的相移特性越陡,当滤波器的中心 频率偏离了载波频率时,则产生了 静态相差 2  2  − 0 f f e

将平方变换法中窄带滤波器用锁相 环代替，称为平方环法.锁相环具有良 好的跟踪，窄带滤波和记忆的性能 同相正交环法(Costas环) V5 LPF 输入 输出 VCO 环路滤波器 90°相移 V2 LPF V6 9

9 将平方变换法中窄带滤波器用锁相 环代替,称为平方环法.锁相环具有良 好的跟踪,窄带滤波和记忆的性能. ◼ 同相正交环法(Costas环) × LPF × × LPF 90°相移 VCO 环路滤波器 输入 输出 V1 V3 V2 V5 V4 V6 V7

设输入的抑制载波双边带信号为m()coso. 则 V;=m(t)cos@tcos(@t+0) =m(t)[cose+cos(20!+0)1 2 V,=m(t)cos@tsin(@t+0) =Im(t)[sin@+sin(2@!+0)] 2 经低通后的输出分别为： V=m(t)cos0 V。=n(t)sinB 2 10

10 设 输入的抑制载波双边带信号为 则 m t t  c ( )cos ( )cos cos( ) V3 = m t  c t  c t + ( )[cos cos(2 )] 2 1 = m t  +  c t + ( )cos sin( ) V4 = m t  c t  c t + ( )[sin sin(2 )] 2 1 = m t  +  c t + 经低通后的输出分别为: ( )cos 2 1 5 V = m t ( )sin 2 1 6 V = m t