《通信原理-第9章.ppt
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1、课程名称课程名称课件课件第第1 1章章 通信系统概述通信系统概述第第2 2章章 信号分析信号分析第第3 3章章 信道与噪声信道与噪声第第4 4章章 模拟调制模拟调制第第5 5章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输第第6 6章章 数字基带传输数字基带传输通信原理通信原理课件课件第第7 7章章 数字调制数字调制第第8 8章章 差错控制编码差错控制编码第第9 9章章 同步原理同步原理 9.1 同步的概念和分类同步的概念和分类9.2 载波同步载波同步9.3 位同步位同步9.4 群同步群同步9.5 网同步网同步2023/6/72载波同步载波同步9.29.2.2 插入导频法插入导频法9.2.1 直接法
2、直接法9.2.3 载波同步系统的性能指标载波同步系统的性能指标2023/6/73位同步位同步9.39.3.2 直接法直接法9.3.1 插入导频法插入导频法9.3.3 位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标2023/6/74群同步群同步9.49.4.2 连贯式插入法连贯式插入法9.4.1 起止同步法起止同步法9.4.4 群同步系统的性能指标群同步系统的性能指标9.4.3 间歇式插入法间歇式插入法9.4.5 群同步的保护群同步的保护2023/6/75同步的概念和分类同步的概念和分类9.1 功用来分:同步可以分为载波同步、位功用来分:同步可以分为载波同步、位同步(码元同步)、群同步(帧同步)和网同
3、步(码元同步)、群同步(帧同步)和网同步(通信网中用)。同步(通信网中用)。按照传输同步信息方式的不同,把同步按照传输同步信息方式的不同,把同步分为外同步法(插入导频法)和自同步法分为外同步法(插入导频法)和自同步法(直接法)两种。(直接法)两种。在通信系统中,通常都是要求同步信息在通信系统中,通常都是要求同步信息传输的可靠性高于信号传输的可靠性。传输的可靠性高于信号传输的可靠性。2023/6/76直接法9.2.1 直接法又叫自同步法。直接法又叫自同步法。1.平方变换法和平方环法平方变换法和平方环法 设调制信号中无直流分量,则抑制载波设调制信号中无直流分量,则抑制载波的双边带信号为:的双边带信
4、号为:经过一个平方律部件后就得到经过一个平方律部件后就得到2023/6/77直接法直接法 二分频电路提取出的载波存在二分频电路提取出的载波存在相位模相位模糊问题。糊问题。9.2.12023/6/78直接法直接法2.同相正交环法(科斯塔斯环)同相正交环法(科斯塔斯环)9.2.12023/6/79直接法直接法经低通后的输出分别为经低通后的输出分别为:乘法器的输出为:乘法器的输出为:上式可以近似地表示为:上式可以近似地表示为:数字通信中经常使用多相移相信号,这数字通信中经常使用多相移相信号,这类信号同样可以利用多次方变换法从已调信类信号同样可以利用多次方变换法从已调信号中提取载波信息。号中提取载波信
5、息。9.2.12023/6/710插入导频法插入导频法 1.抑制载波的双边带信号中插入导频抑制载波的双边带信号中插入导频 插入的导频与加在调制器的那个载波移插入的导频与加在调制器的那个载波移相相90后的所谓后的所谓“正交载波正交载波”。其输出信号可表示为:其输出信号可表示为:9.2.22023/6/711插入导频法插入导频法收端乘法器输出为:收端乘法器输出为:2.残留边带信号中插入导频残留边带信号中插入导频 9.2.22023/6/712插入导频法插入导频法 3.时域插入导频法时域插入导频法9.2.22023/6/713载波同步系统的性能指标载波同步系统的性能指标 载波同步系统的主要性能包括:
6、效率、载波同步系统的主要性能包括:效率、精度、同步建立时间和同步保持时间。精度、同步建立时间和同步保持时间。1.精度精度 精度是指提取的同步载波与载波标准比精度是指提取的同步载波与载波标准比较,它们之间的相位误差大小。较,它们之间的相位误差大小。(1 1)稳态相位误差)稳态相位误差 9.2.32023/6/714载波同步系统的性能指标载波同步系统的性能指标 (2)随机相位误差)随机相位误差 从物理概念上讲,正弦波加上随机噪声从物理概念上讲,正弦波加上随机噪声以后,相位变化是随机的,它与噪声的性质以后,相位变化是随机的,它与噪声的性质和信噪功率比有关。和信噪功率比有关。2.同步建立时间和保持时间
7、同步建立时间和保持时间 建立时间建立时间 保持时间保持时间9.2.32023/6/715载波同步系统的性能指标载波同步系统的性能指标 3.两种载波同步方法的比较两种载波同步方法的比较 直接法的优缺点主要表现在以下几方面:直接法的优缺点主要表现在以下几方面:(1)不占用导频功率不占用导频功率;(2)防止导频和信号间的互相干扰,也可以防止导频和信号间的互相干扰,也可以防止信道不理想引起导频相位的误差防止信道不理想引起导频相位的误差;插入导频法的优缺点主要表现在;插入导频法的优缺点主要表现在;(1)可以利用它作为自动增益控制;可以利用它作为自动增益控制;(2)多消耗一部分不带信息的功率。多消耗一部分
8、不带信息的功率。9.2.32023/6/716插入导频法 9.3.1 插入导频法的另一种形式是使数字信插入导频法的另一种形式是使数字信号的包络按位同步信号的某种波形变化。号的包络按位同步信号的某种波形变化。2023/6/717插入导频法插入导频法9.3.12023/6/718直接法直接法 又叫又叫自同步法自同步法 当系统的位同步采用自同步方法时,发当系统的位同步采用自同步方法时,发端不专门发送导频信号,而直接从数字信号端不专门发送导频信号,而直接从数字信号中提取位同步信号。中提取位同步信号。1.采用滤波法提取位同步采用滤波法提取位同步 另一种常用的波形变换方法是对带限信另一种常用的波形变换方法
9、是对带限信号进行包络检波。号进行包络检波。9.3.22023/6/719直接法直接法 2.采用锁相法提取位同步采用锁相法提取位同步 9.3.22023/6/720位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标 位同步系统的性能指标除了效率以外,位同步系统的性能指标除了效率以外,主要有以下几个:(主要有以下几个:(1)相位误差(精度)相位误差(精度),(2)同步建立时间)同步建立时间,(3)同步保持时间)同步保持时间,(4)同步带宽。)同步带宽。1.相位误差相位误差e 由上图可见一个码元周期内由晶振及整由上图可见一个码元周期内由晶振及整形电路来的脉冲数为形电路来的脉冲数为n个,因此,最大调整相个,因此
10、,最大调整相位为:位为:9.3.32023/6/721位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标 2.同步建立时间同步建立时间ts 定义:失去同步后重建同步最所需的长定义:失去同步后重建同步最所需的长时间。时间。故同步建立时间为:故同步建立时间为:3.同步保持时间同步保持时间tc 系统因为没有输入,使得收端位同步信系统因为没有输入,使得收端位同步信号的相位就会逐渐发生漂移,时间越长,相号的相位就会逐渐发生漂移,时间越长,相位漂移量越大,直至漂移量达到某一准许的位漂移量越大,直至漂移量达到某一准许的最大值,就算失步了。最大值,就算失步了。9.3.32023/6/722位同步系统的性能指标位同步系统
11、的性能指标9.3.32023/6/723位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标 4.同步带宽同步带宽f 如果输入信号码元的重复频率和收端固如果输入信号码元的重复频率和收端固有位定时脉冲的重复频率不相等时,每经过有位定时脉冲的重复频率不相等时,每经过T0时间该频差会引起时间该频差会引起 的时间漂移。的时间漂移。锁相环每次所能调整的时间为锁相环每次所能调整的时间为Tb/n则:则:9.3.32023/6/724 群同步技术 群同步也叫帧同步。群同步也叫帧同步。群群同同步步的的任任务务就就是是在在位位同同步步信信息息的的基基础础上上,识识别别出出数数字字信信息息群群的的起起止止时时刻刻,或或者者说说
12、给给出出每每个个群群的的“开开头头”和和“末末尾尾”时时刻。刻。为为了了实实现现群群同同步步,可可在在数数字字信信息息流流中中插入一些特殊码字作为每个群的头尾标记。插入一些特殊码字作为每个群的头尾标记。实现方法:连贯式插入法和间隔式插实现方法:连贯式插入法和间隔式插入法。入法。2023/6/725起止同步法起止同步法9.4.12023/6/726连贯式插入法连贯式插入法 连贯式插入法就是在每群的开头集中插连贯式插入法就是在每群的开头集中插入群同步码字的同步方法。入群同步码字的同步方法。1.1.最佳同步码最佳同步码 最佳同步码是指在覆盖区出现假同步概最佳同步码是指在覆盖区出现假同步概率最小的码型
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- 通信 原理