通信原理-第十一章-同步原理思考題11-1、3、5作業(yè)習題11-1、211.1引言通信中，同步是一個重要的控制問題模擬系統(tǒng)：接收端采用相干解調(diào)時，需要一個與發(fā)端載波同頻同相的本地相干載波，相干載波獲取稱為載波同步控制數(shù)字系統(tǒng)：除載波同步外，還有位同步。位同步反映的是收、發(fā)碼元的速率應相同。要求接收端用作抽樣判決的定時脈沖序列與接收碼元的頻率、相位一致，這個定時脈沖序列稱為位同步脈沖。點對多點通信：同步包括載波同步，位同步和網(wǎng)同步。點對點通信：同步包括載波同步，位同步。11.2載波同步的辦法11.2.1插入導頻法例：在抑制載波的DSB信號中插入正交導頻提取載波的方法：插入法和直接法則定義：在發(fā)射信號的適當頻率位置插入一個或多個導頻信號設(shè)調(diào)制信號為m(t)中插入正交導頻信號，使成為∴接收端將收到的通過一個中心頻率為的窄帶濾波器，并移相-90o生成本地相干載波，完成相干解調(diào)。帶通低通u0(t)sinωctm0(t)窄帶濾波-90o相移v(t)討論則解調(diào)討論：插入非正交導頻∵在處有信號分量，不能在插入導頻∴插入∴兩個導頻信號，換算出在接收端，根據(jù)的頻率值設(shè)發(fā)端導頻為接收端載波提取框圖例：在VSB信號中插入導頻信號中插入導頻則收端為帶外導頻信號與fc同時產(chǎn)生的隨機頻偏將①q次分頻得②與u2(t)相乘，并經(jīng)fc窄帶濾波得②①經(jīng)窄帶濾波后為③而在接收端應該提取的載波信號為：比較③④、相位差將③經(jīng)過移相電路移Δθ，得④與本地載波同頻設(shè)接收信號為DSB信號1、平方變換和平方變換環(huán)法11.2.2直接法定義：將接收信號進行變換提取載波平方運算框圖

e(t)

頻譜中含項，用窄帶濾波提取再分頻得2、同相正交環(huán)法科斯塔斯環(huán)設(shè)接收信號為∴θ為VCO輸出與輸入間的載波相位差與發(fā)端載波同頻同相，實現(xiàn)載波同步用v7去控制VCO輸出信號的相位，使θ=0

∴11.3載波同步系統(tǒng)的性能定義：穩(wěn)態(tài)下本地載波與發(fā)端載波之間的相位差.相位誤差有：穩(wěn)態(tài)相差，隨機相差主要性能指標：本地載波的相位差、同步建立時間、保持時間1、窄帶濾波器即等效單調(diào)諧電路，Q值一定時當回路中心頻率ω0與載波頻率ωc不等，2、鎖相環(huán)11.3.1穩(wěn)態(tài)相差∴∵不同的同步系統(tǒng)其值不同輸出的本地載波有穩(wěn)態(tài)相差載波提取電路11.3.2隨機相差當輸入信噪比隨機相差定義：由于噪聲而引起同步信號的相位誤差高斯噪聲疊加在正弦載波上當給定載波的初始相位，可知隨機相位θ的分布為∵∵將此式與標準的正態(tài)分布公式相比知∴的方差11.3.3建立時間和保持時間同步已經(jīng)建立同步已經(jīng)消失設(shè)建立時間為ts，保持時間為tc對單調(diào)諧回路，其輸出∴輸出信號幅度從零上升到KV輸出信號幅度從最大值下降KV11.4載波相位誤差對解調(diào)性能的影響11.4.1雙邊帶信號設(shè)接收信號為提取的相干載波為∴解調(diào)輸出∴輸出信噪比同步系統(tǒng)中，總相位差=穩(wěn)態(tài)相差+隨機相差.討論對解調(diào)性能的影響將比無相位誤差時下降倍，系統(tǒng)性能變壞∴11.4.2單邊帶信號設(shè)則上邊帶信號

對相干解調(diào)并經(jīng)低通濾波，輸出為∴相比：第一項將引起輸出信噪比下降第二項為正交畸變結(jié)論：相干載波的相位差將使解調(diào)性能變壞11.5位同步的方法11.5.1插入導頻法1.在基帶信號頻譜的零點處插入導頻設(shè)二進制非歸零脈沖序列，其頻譜為∴中不含有單獨的項，即本身不含有同步信號

在收端可直接利用窄帶濾波器提取信號導頻信號基帶信號還原加入導頻信號：在的第一過零點處插入導頻信號第一過零點的頻率值∴∵2、數(shù)字信號的包絡(luò)按位同步信號的某種波形變化設(shè)2PSK另設(shè)新信號Ts：碼元寬度用m(t)去調(diào)制S(t)的包絡(luò)∴對進行包絡(luò)檢波，得輸出為隔直流波形變換包括微分、整流。將接收信號變成單極性歸零脈沖波形變換是帶限信號的包絡(luò)檢波例：2PSK當其頻帶受限時，相鄰碼元的相位變換點附近會產(chǎn)生幅度的平滑“陷落”，經(jīng)包絡(luò)檢波后生成單極性脈沖從中提取fs分量濾波法框圖2PSK11.5.2直接法1、濾波法將二進制非歸零信號進行變換，使其含有分量基帶信號的接收頻帶信號的接收2、鎖相環(huán)法要求：若接收碼元的速率為F波特，則要求位同步脈沖的重復速率為FHz∴晶振的振蕩頻率選擇為nFHz工作原理：n次分頻器對晶振信號進行分頻，得頻率為F的位同步脈沖信號，由相位比較器將位同步脈沖信號與接收碼元進行相位比較，通過反饋控制使二者同頻同相。①同步狀態(tài)數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)接收碼元與位同步信號相位差=0，相位比較器無新輸出，a路信號正常輸出，經(jīng)n次分頻器得位同步信號

②位同步脈沖相位超前接收碼元需要增加兩個位同步脈沖之間的時間間隔。此時，相位比較器輸出一個超前脈沖x=0，使扣除門封鎖a路信號的一個脈沖，分頻器計數(shù)減慢，相當于讓第二位位同步脈沖信號滯后，滯后的相位為，反復調(diào)整直至同步。③位同步脈沖相位滯后接收碼元

調(diào)整示意圖和②情況相反，相位比較器輸出一個滯后脈沖y=1，使附加門增加b路信號的一個脈沖，加快計數(shù)器的計數(shù)同期，使輸出的位同步脈沖信號周期縮短，反復調(diào)整直至同步。接收碼元的相位提取從接收碼元的過零點提取相位將碼元經(jīng)過微分、整流電路位同步信號落入此區(qū)，表示位同步信號的相位滯后于碼元相位011超前區(qū)滯后區(qū)超前區(qū)滯后區(qū)科斯塔斯環(huán)框圖低通低通環(huán)路濾波器VCO90o相移輸入本地載波平方率部件環(huán)路濾波器鎖相環(huán)平方率部件

2

窄帶濾波二分頻平方法平方環(huán)法VCO鑒相二分頻f1f2q次分頻移相載波輸出接收信號扣除1個脈沖增加1個脈沖n123nn1n(n+1)2345位同步脈沖a路信號b路信號位同步脈沖相位超前接收碼元位同步脈沖相位滯后接收碼元同步時分頻器輸出接收碼元接收碼元n1n23y＝1x＝1分頻器輸出分頻器輸出a、b路信號相位相差180o相位比較器扣除門整形晶振或門附加門接收碼元nFa路b路常開位同步脈沖輸出常閉滯后脈沖超前脈沖位同步慢時x＝0

y＝1位同步快時x＝1

y＝0同步時x＝0，y