2025/6/10第8章同步原理1通信原理簡明教程－第8章2025/6/10第8章同步原理2在通信系統(tǒng)中，為確保信息的正確接收，收、發(fā)之間需要同步。同步性能的好壞直接影響通信系統(tǒng)的性能按同步的功能來分，通信系統(tǒng)涉及載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步四種。第8章同步原理2025/6/10第8章同步原理31．載波同步在采用相干解調(diào)的模擬或數(shù)字解調(diào)器中，需要一個與接收信號中的載波同頻同相的本地載波，這個本地載波稱為同步載波或相干載波。2．位同步（碼元同步）在數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收端通過取樣判決才能恢復發(fā)送的碼元?？刂迫优袥Q時刻的定時脈沖稱為位同步信號。3.群同步（字同步、組同步、句同步、幀同步）當信息以一定的格式傳輸時，對接收碼元序列進行正確分組信號稱為群同步信號。

第8章同步原理2025/6/10第8章同步原理4載波同步是相干解調(diào)的基礎，不論是模擬通信還是數(shù)字通信，只要采用相干解調(diào)都需要載波同步。載波同步的實現(xiàn)可采用直接法和插入導頻法。直接法屬于自同步法。而插入導頻法則是一種外同步法。8.1載波同步

2025/6/10第8章同步原理5直接法就是從接收信號中直接提取同步載波的方法。

直接法的基本思想：對接收信號進行非線性變換，使其含有載波信號，再通過濾波等方法獲得載波信號。1．平方變換法

方法：對接收信號平方，濾出載頻的2倍頻，再二分頻。存在問題：相位模糊。8.1.1直接法

2025/6/10第8章同步原理6在實際應用中，為了改善窄帶濾波性能，通常采用鎖相環(huán)代替窄帶濾波器，此法即為平方環(huán)法。問題：相位模糊。

8.1.1直接法

2025/6/10第8章同步原理72．科斯塔斯環(huán)法（Costas）科斯塔斯環(huán)法也稱為同相正交環(huán)法。特點：提取載波的同時，可直接輸出解調(diào)信號。問題：相位模糊。

8.1.1直接法

2025/6/10第8章同步原理8對于既不含有載波分量又不能用直接法提取同步載波的信號，如SSB信號和VSB信號，只能用插入導頻法。插入導頻法原理是，在發(fā)送端，將一個稱為導頻的正（余）弦波插入到有用信號中一并發(fā)送；在接收端，利用窄帶濾波器濾出導頻，對導頻作適當變換即可獲取同步載波。對插入導頻的要求：（1）導頻應在已調(diào)信號頻譜為０的位置插入。（2）導頻的頻率應與載波頻率有關，常等于載波頻率。（3）插入的導頻應與載波正交。8.1.2插入導頻法

2025/6/10第8章同步原理9插入導頻法優(yōu)缺點：（1）接收端提取同步載波的電路簡單。（2）并且沒有相位模糊問題。（3）缺點是發(fā)送導頻信號必然要占用部分發(fā)射功率，因此降低了傳輸?shù)男旁氡?，使系統(tǒng)的抗干擾能力減弱。8.1.2插入導頻法

2025/6/10第8章同步原理10效率：效率是指為獲取同步所消耗的發(fā)送功率的多少，直接法效率比插入導頻法高。

同步建立時間：從開機或失步到同步所需的時間，此時間越短越好。同步保護時間：同步建立后，如果用于提取同步的有關信號突然消失，系統(tǒng)還能保持住同步的時間，此時間越長越好。精度：指提取的載波與需要的標準載波之間的相位誤差，此誤差會通信系統(tǒng)的輸出信噪比下降，對于數(shù)字通信系統(tǒng)會使誤碼率上升。

8.1.3載波同步系統(tǒng)的性能指標

2025/6/10第8章同步原理11位同步是數(shù)字通信中正確接收碼元序列的基礎，凡是數(shù)字通信系統(tǒng)均需要位同步。實現(xiàn)位同步的方法與載波同步類似，也有插入導頻法和直接法兩種。直接法是位同步的主要實現(xiàn)方法。

8.2位同步2025/6/10第8章同步原理12一種廣泛應用的直接法是數(shù)字鎖相環(huán)法?；驹恚和ㄟ^晶振、分頻器產(chǎn)生重復周期與發(fā)送碼元寬度（或頻率與發(fā)送信號碼元速率）相等位同步脈沖，相位比較器對位同頻脈沖和接收基帶信號的相位進行比較，若位同步脈沖超前于最佳判決時刻，則控制器扣除一個脈沖，使位同步脈沖往后調(diào)整一步；反之，若位同步脈沖滯后于接收基帶信號的最佳判時刻，則控制電路附加一個脈沖，使位同步信號往前調(diào)整一步，直至位同步脈沖與接收基帶信號同頻同相。8.2.1直接法

2025/6/10第8章同步原理131．位定時誤差表達式位定時誤差導致取樣時刻偏離最佳點，使取樣值的幅度減小，系統(tǒng)的誤碼率上升，以2PSK為例：8.2.2位同步系統(tǒng)主要性能指標

2025/6/10第8章同步原理142．位同步建立時間3．位同步保持時間從失去調(diào)整至失步所經(jīng)歷的時間，此時間越長越好。4．同步帶寬同步帶寬是指同步系統(tǒng)能夠調(diào)整到同步狀態(tài)所允許的收、發(fā)兩端晶振的最大頻差。

8.2.2位同步系統(tǒng)主要性能指標

2025/6/10第8章同步原理158.2.2位同步系統(tǒng)主要性能指標

2025/6/10第8章同步原理16群同步的任務是確定每個碼組的“開頭”和“結尾”時刻，實現(xiàn)對接收碼元序列的正確分組。群同步的實現(xiàn)方法只能采用外同步法，其方法是在信息碼組間插入一些特殊碼組作為每個信息碼組的頭尾標志，接收端根據(jù)這些特殊碼組的位置實現(xiàn)對碼元序列的正確分組。常用的群同步方法有起止式同步法、連貫式插入法和間歇式插入法。8.3群同步

2025/6/10第8章同步原理17以電傳機為例，在電傳機中一個字符用5個二進制碼元表示。為了標志每個字符的開頭和結尾，在每個字符的前后分別加上一個碼元的“起脈沖”和1.5個碼元的“止脈沖”，“起脈沖”為低電位，“止脈沖”為高電位。8.3.1起止式同步

2025/6/10第8章同步原理18連貫式插入法又稱集中式插入法。各個信息碼組之間均插入一個特殊碼組，此碼組常稱為群同步碼組。接收端檢測這些特殊碼組，由此確定各個信息碼組的起止時刻。

8.3.2連貫式插入法

2025/6/10第8章同步原理191．巴克碼

群同步系統(tǒng)對群同步碼的要求：（1）在數(shù)字通信系統(tǒng)中，一般信道上傳輸?shù)氖嵌M制碼序列，因此插入進去的特殊碼組也應該是二進制碼組；（2）使識別電路簡單；（3）與信息碼的差別大，不易與信息碼混淆；（4）碼長適當，以便提高效率。8.3.2連貫式插入法

2025/6/10第8章同步原理20巴克碼是一種常用的群同步碼。8.3.2連貫式插入法

2025/6/10第8章同步原理21其局部自相關函數(shù)定義為8.3.2連貫式插入法

2025/6/10第8章同步原理222．巴克碼識別器（以7位巴克碼為例）7位移存器與相加器的連接方法與巴克碼一致。若“１”進入移存器，“１”端輸出+1，“０”端輸出“-1”。判決器設置一個判決門限，若相加器輸出超出門限，判決7位巴克碼全部進入識別器，輸出群同步信號。8.3.2連貫式插入法

2025/6/10第8章同步原理23當巴克碼及前后信息經(jīng)過巴克碼識別器，考慮相加器最大可能輸出時情況為：8.3.2連貫式插入法

2025/6/10第8章同步原理24間歇式插入法又稱為分散插入法，它是將群同碼組以分散的形式插入到信息碼流中，即每隔一定數(shù)量的信息碼元，插入一個群同步碼元。PCM24路數(shù)字電話系統(tǒng)為例：同步建立時間：8.3.3間