通信原理東北大學(xué)PPT課件

1、通信原理 2008年通信原理電子教案第十一章第十一章第1頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年第十一章 同步原理11.111.1 概述概述 11.211.2 載波同步載波同步 11.311.3 位同步位同步11.411.4 群同步群同步第2頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年11.1 概 述 同步 是 、以及 某些 采用的 中 一個(gè)重要的 實(shí)際問(wèn)題 。 本章主要討論 同步的 ， ，同步的 及其 對(duì) 通信系統(tǒng)性能 的 影響 。 故又稱 定時(shí) (1) 載波同步 載波同步 是指 在 相干解調(diào) 時(shí) ，接收端 需提供 一個(gè) 與 中 的 調(diào)制載波 同頻同相 的 相干載波 。 這個(gè) 載波的獲取 稱為 載波提取 或 載

2、波同步 。 所謂 同步 是指 在時(shí)間上 步調(diào)一致 。 按照同步的功用分為：載波同步、位同步、群同步 和 網(wǎng)同步 。 第3頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年11.1 概 述 (2) 位同步 （又稱 碼元同步） 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，任何消息 都是通過(guò) 一連串 碼元序列 傳送的，所以接收時(shí) 需要知道 每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，以便 在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻 進(jìn)行 取樣判決，提取這種 定時(shí)脈沖序列 的 過(guò)程 稱為 位同步 。 (3) 群同步 （也稱 幀同步） 群同步 包含 字同步、句同步、分路同步。 在數(shù)字通信中，信息流是用 若干碼元 組成 一個(gè)“字”，又用 若干個(gè)“字” 組成 “句” 。 在接收端產(chǎn)生 與 “字”、“句”

3、 及 “幀” 相一致的 定時(shí)脈沖序列 的 過(guò)程 統(tǒng)稱為 群同步。 該序列的 重復(fù)頻率與 碼元速率 相同 ;相位 與 最佳取樣判決時(shí)刻 一致第4頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 (4) 網(wǎng)同步 在獲得了 載波同步、位同步、群同步 之后，兩點(diǎn)間 的 數(shù)字通信 就可 有序、準(zhǔn)確、可靠地進(jìn)行。 然而，隨著數(shù)字通信的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，的 通信 和 數(shù)據(jù)交換，構(gòu)成了數(shù)字通信網(wǎng) 。 顯然，為了 保證 通信網(wǎng)內(nèi) 各用戶之間 可靠地 通信 和 數(shù)據(jù)交換，全網(wǎng) 必須有一個(gè) 統(tǒng)一的 時(shí)間 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，這就是 。11.1 概 述第5頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 同步 也是 一種信息，按照 獲取 和 傳輸

4、 同步信息 方式 的 不同 ，又可分為 外同步法 和 。 (1) 外同步法 由 發(fā)送端 發(fā)送 專門(mén)的 同步信息（常被稱為 導(dǎo)頻 ），接收端 把這個(gè) 導(dǎo)頻 提取出來(lái) 作為 同步信號(hào)的方法，稱為 外同步法 。 (2) 自同步法 發(fā)送端 不發(fā)送 專門(mén)的 同步信息，接收端 的方法，稱為 11.1 概 述第6頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年11.2.1 直接法 直接法 也稱 自同步法 。這種方法是 設(shè)法 提取 同步載波 。 有些信號(hào)，如 DSB-SC、PSK 等，雖然本身 不直接 含有 載波分量 ，但 經(jīng)過(guò) 后 ，將 具有載波的 ，因而 可從中 提取出 載波分量 來(lái) 。11.2 載波同步提取相干載波 的

5、 方法 有兩種：插入導(dǎo)頻法 和 直接法 a) 平方變換法 和 平方環(huán)法 下面介紹 幾種 常用的方法第7頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年11.2 載波同步ttmtscmcos)()( (11.2- 1)接收端將該信號(hào)經(jīng)過(guò) 非線性變換后得到222( )( )cos11( )( )cos222cce tm ttmtmtt (11.2- 2) 上式的 第二項(xiàng) 包含有 載波的 若用 一 窄帶濾波器 將 頻率分量 濾出 ，再進(jìn)行 ，就可 獲得 所需的 相干載波 。 設(shè)調(diào)制信號(hào) m (t) 無(wú)直流分量 ，則 抑制載波的雙邊帶信號(hào) 為第8頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年圖 11-1 平方變換法提取載波若 m

6、(t) =1 ，信號(hào) 就成為 這時(shí)211222( )( ) coscoscce tm ttt(11.2- 3)因而，同樣 可以 通過(guò) 上圖 所示的 方法 提取 載波 。11.2 載波同步第9頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 隨 信號(hào) 進(jìn)入 接收機(jī)的 還有 加性高斯白噪聲 ，為 改善 平方變換法 的 性能 ，使 恢復(fù)的 相干載波 更為 純凈 , 窄帶濾波器 常用 鎖相環(huán) 代替，構(gòu)成 平方環(huán)法 。11.2 載波同步圖 11-2 平方環(huán)法提取載波 由于 鎖相環(huán) 具有 良好的 跟蹤 、窄帶濾波 和 記憶功能 , 比 一般的 具有更好的性能 .第10頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年2PSK 信號(hào) 平方后

7、 得到：tnTtgatecSnn22cos)()( (11.2- 4)當(dāng) g(t) 為 矩形 時(shí)ttec2cos2121)( (11.2- 5)cv tAt0( )sin(22 ) 假設(shè) 環(huán)路鎖定 ，VCO 的 頻率 鎖定 在 2c 頻率上 ,其 輸出信號(hào) 為：(11.2- 6)11.2 載波同步第11頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 為 相位差 。 經(jīng) 鑒相器（ 由 相乘器 和 低通濾波器 組成 ）后 ，輸出的 誤差電壓 為：Kvdd2sin (11.2- 7) 式中，Kd 為 鑒相靈敏度 ，是 一個(gè) 常數(shù) 。 vd 僅與 相位差 有關(guān) ，它 通過(guò) 環(huán)路濾波器 去 控制 壓控振蕩器 的 相位

8、 和 頻率 ，環(huán)路鎖定之后， 是 一個(gè) 很小的量 。11.2 載波同步 因此，VCO 的 輸出 經(jīng)過(guò) 二分頻 后 ，就是 所需的 相干載波 。第12頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 應(yīng)當(dāng)注意：載波提取 的方框圖中 用了 一個(gè) 二分頻電路 ，由于 分頻起點(diǎn) 的 不確定性 ，使其 輸出的 載波 相對(duì)于 接收信號(hào)相位 有 180的 相位模糊 。11.2 載波同步 相位模糊 對(duì) 模擬通信 關(guān)系 不大 ，因?yàn)?人耳 聽(tīng)不出 相位 的 變化 。 但對(duì) 數(shù)字通信 的 影響 就不同了，它 有可能使2PSK 相干解調(diào) 后 出現(xiàn) “反向工作” 的 問(wèn)題 。 克服 相位模糊度 對(duì) 相干解調(diào) 影響 的 最常用 而 又

9、有效的 方法 是 采用 相對(duì)移相（2DPSK）。 第13頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 b) 同相正交環(huán)法 同相正交環(huán)法 又叫 科斯塔斯 (Costas) 環(huán) 法 。圖 11-3 Costas 環(huán)法提取載波第14頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年11.2 載波同步 在此環(huán)路中： 1. 壓控振蕩器 (VCO) 提供 兩路 互為正交的載波； 2. 與 輸入接收信號(hào) 分別在 同相 和 正交 兩個(gè)鑒相器 中 進(jìn)行 鑒相 ； 3. 經(jīng) 低通濾波 之后的 輸出 均含 調(diào)制信號(hào)，兩者相乘 后 可以消除 調(diào)制信號(hào)的影響 ； 4. 經(jīng) 環(huán)路濾波器 得到 僅與 相位差 有關(guān)的 控制 壓控 ，從而 準(zhǔn)確地 對(duì) 壓控

10、振蕩器 進(jìn)行調(diào)整 。第15頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 設(shè) 輸入的 抑制載波雙邊帶信號(hào) 為 m ( t ) . cosc t ，并假定 環(huán)路鎖定 ： )cos(1tvc )sin(2tvc (11.2- 8)(11.2- 9) 式中， 為 VCO 輸出信號(hào) 與 輸入 已調(diào)信號(hào)載波之間的 相位誤差 。 3122cccvm tmttttcocoscosc sso (11.2- 10)11.2 載波同步第16頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 4122cccvm tmttttsicossins nni (11.2- 11)經(jīng) 低通濾波 后 分別為 tmvcos)(215 tmvsin)(216 (

11、11.2- 12)(11.2- 13) 低通濾波器 應(yīng)該 允許 m ( t ) 通過(guò) 。v5 、v6 相乘 產(chǎn)生 誤差信號(hào) ：tmvd2sin)(812 (11.2- 14)11.2 載波同步第17頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 m2(t) 可分解為 直流 和 交流分量 。由于 鎖相環(huán) 作為 載波提取環(huán) 時(shí) ，其 環(huán)路濾波器 的 帶寬 設(shè)計(jì)的 很窄 ，只有 m(t) 中的 直流分量 可以通過(guò) ，因此 vd 可寫(xiě)成Kvdd2sin (11.2- 15) 如果 把 圖圖圖11-311-311-3 中 除 環(huán)路濾波器 (LF) 和 壓控振蕩器 (VCO) 以外的 部分 看成 一個(gè) 等效鑒相器 (P

12、D) ，其 輸出 vd 正是 我們所需要的 誤差電壓 。 它 通過(guò) 環(huán)路濾波器 濾波 后 去控制 的 和 ，最終 使 穩(wěn)態(tài) 相位誤差 減小到 很小的 數(shù)值 ,而 沒(méi)有 （即 頻率 與 c 同頻）。11.2 載波同步第18頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 此時(shí) VCO 輸出 就是 所需的 同步載波 ，而 就是 解調(diào)輸出 。 1cvtcos()51122vm tm t( )cos( ) Costas 環(huán) 與 平方環(huán) 具有 相同的 鑒相特性 ( vd 線)11.2 載波同步圖 11-4 平方環(huán) 和 Costas環(huán) 的鑒相特性第19頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年11.2 載波同步 由圖可知，= n（

13、 n 為 任意整數(shù)）為 PLL 的 穩(wěn)定平衡點(diǎn) 。 PLL 工作時(shí) 可能 鎖定在 任何一個(gè) 穩(wěn)定平衡點(diǎn)上，而 在周期內(nèi) 取值 可能為 0 或 。 這意味著 恢復(fù)出的 載波 可能 與 理想載波 同相 ，也可能 反相 。這種 相位關(guān)系的不確定性 ，稱為 0 , 的 相位模糊度 與 都是 利用 鎖相環(huán) ( PLL ) 提取 載波 的 常用方法 。第20頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 Costas 環(huán) 與 相比： 雖然 電路上 要復(fù)雜一些，但 它的工作頻率 即為載波頻率 ，而 平方環(huán) 的工作頻率 是 載波頻率的兩倍11.2 載波同步 顯然 載波頻率 很高時(shí) ，工作頻率 較低的 Costas 環(huán) 易于

14、實(shí)現(xiàn)； 其次，當(dāng) 環(huán)路 正常鎖定后 ，Costas 環(huán) 可直接獲得解調(diào)輸出 ，而 平方環(huán) 則 沒(méi)有這種功能 。 第21頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 c) 多相移相信號(hào)（MPSK）的載波提取 當(dāng) 數(shù)字信息 通過(guò) 載波的 M 相調(diào)制 發(fā)送時(shí)，可將上述方法 推廣 ，采用 M 次方變換法 或 M 次方環(huán)法 。11.2 載波同步 但 M 次方環(huán) 具有 M 重 相位模糊度 ，即所提取的載波 具有 360/ M 的 相位模糊 。 解決的方法 是 采用 MDPSK 。 第22頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 抑制載波的雙邊帶信號(hào)（如DSB、等概的2PSK）本身 不含有 載波 ，殘留邊帶（VSB）信號(hào) 雖含

15、有 載波分量，但很難 從 已調(diào)信號(hào)的頻譜 中 把它 分離出來(lái) 。11.2.2 插入導(dǎo)頻法 a) 在抑制載波的雙邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻 采用 插入導(dǎo)頻法 應(yīng)注意：11.2 載波同步 對(duì) 這些信號(hào)的 載波提取 ，可以用 插入導(dǎo)頻法 ( 外同步法 ) 。第23頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 1) 導(dǎo)頻的頻率 應(yīng)當(dāng)是 與 載頻 有關(guān)的 或者 就是載頻 的 頻率； 2) 在 已調(diào)信號(hào)頻譜 中 的 零點(diǎn) 插入導(dǎo)頻 ，且要求 其附近的 信號(hào)頻譜分量 盡量小 。 但 對(duì)于 數(shù)字調(diào)制 中 的 2PSK 或 2DPSK 信號(hào) ，在 f c 附近的 頻譜 不但有 ， 而且 比較大 。 因此對(duì)這樣的信號(hào)，在 調(diào)制之前

16、先對(duì) 基帶信號(hào) 進(jìn)行 相關(guān)編碼 。11.2 載波同步 對(duì)于 模擬調(diào)制 中 的 DSB 或 SSB 信號(hào)，在 載頻 附近 信號(hào)頻譜 為 0 ；第24頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 相關(guān)編碼的作用 是把 如圖11-7(a) 所示的 基帶信號(hào)頻譜函數(shù) 變換成 如 圖11-7(b) 所示的 頻譜函數(shù) 。11.2 載波同步圖 11-7 相關(guān)編碼進(jìn)行頻譜變換第25頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 這樣 經(jīng)過(guò) 雙邊帶調(diào)制 以后 ，可以 在 f c 處 插入頻率 為 f c 的 導(dǎo)頻 。 11.2 載波同步圖 11-8 抑制載波雙邊帶信號(hào)的導(dǎo)頻插入第26頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 但應(yīng)注意，在 圖11

17、-8 中 插入的 導(dǎo)頻 并不是 加于調(diào)制器的 那個(gè)載波 ，而是 將 該載波 移相 90后 的 所謂 “正交載波” 。 11.2 載波同步圖 11-9 插入導(dǎo)頻法 發(fā)端 方框圖第27頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 設(shè) 調(diào)制信號(hào) m (t) 中 無(wú)直流分量 ， 被調(diào)載波 為 a . sinc t 。 將 它 經(jīng) 90移相 形成 插入導(dǎo)頻 a . cosct ( 正交載波) ，其中 a 是 插入導(dǎo)頻的 振幅 。 設(shè) 收到的信號(hào) 就是 發(fā)端輸出 uo(t) ，則 收端 用 一個(gè) 為 f c 的 窄帶濾波器 提取 導(dǎo)頻 a . cosc t .(11.2- 17)ccu ta m ttat0( )(

18、) sincos于是 輸出信號(hào)11.2 載波同步第28頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 再將它 經(jīng) 90移相 后 得到 與 調(diào)制載波 同頻同相的 相干載波 sinc t ，收端的 解調(diào)方框圖 如下圖 所示： 圖 11-10 插入導(dǎo)頻法收端框圖11.2 載波同步第29頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年解調(diào)輸出 為 20( )( ) sin( ) sincossincos2sin2222ccccccv tu tta m ttattaam tttam t(11.2- 18)經(jīng)過(guò) 低通 濾除 高頻部分 后，就可恢復(fù) 調(diào)制信號(hào) m(t) .11.2 載波同步 如果 發(fā)端加入的 導(dǎo)頻 不是 正交載波，而是

19、調(diào)制載波，則 收端 v(t) 中 還有 一個(gè) 不需要的 直流成分。 該 直流成分 通過(guò) 低通濾波器 對(duì) 數(shù)字信號(hào) 產(chǎn)生影響 ， 這就是 發(fā)端 正交 插入導(dǎo)頻 的 原因 。 第30頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 2PSK 和 DSB 信號(hào) 都屬于 抑制載波的 雙邊帶信號(hào) ,所以 上述插入導(dǎo)頻方法 對(duì)兩者 均適用 。 對(duì)于 SSB 信號(hào)，導(dǎo)頻插入的原理 也與上述 相同 。11.2 載波同步 b) 時(shí)域插入導(dǎo)頻 這種方法 在 時(shí)分多址 通信衛(wèi)星 中 應(yīng)用較多 。 時(shí)域插入導(dǎo)頻方法 是 按照 一定的 時(shí)間順序 ，在 指定 的 時(shí)間 內(nèi) 發(fā)送 載波標(biāo)準(zhǔn) ，即把 載波標(biāo)準(zhǔn) 插到 每幀的 數(shù)字序列 中 。

20、 如 圖11-13(a) 所示：第31頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 圖中 t2 t3 就是 插入導(dǎo)頻的時(shí)間 。 這種 插入的結(jié)果 只是在 每幀的一小段時(shí)間內(nèi) 才出現(xiàn) 載波標(biāo)準(zhǔn) ，在接收端 應(yīng)用 控制信號(hào) 將 載波標(biāo)準(zhǔn) 取出 。 時(shí)域插入導(dǎo)頻法 常用 鎖相環(huán) 來(lái)提取 同步載波 。11.2 載波同步位位同同步步幀幀同同步步載載波波同同步步信信 息息位位同同步步幀幀同同步步載載波波同同步步信信 息息t0t1t2t3t4第一幀第一幀(a)第二幀第二幀第32頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 圖 11-13 時(shí)域 插入導(dǎo)頻法鎖相環(huán)鎖相環(huán)解調(diào)解調(diào)環(huán)路環(huán)路濾波器濾波器鑒相器鑒相器壓控壓控振蕩器振蕩器帶通帶

21、通線性門(mén)線性門(mén)門(mén)控信號(hào)接收信號(hào)11.2 載波同步第33頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年11.2.3 載波同步系統(tǒng)的性能 及 相位誤差 對(duì)解調(diào)性能的影響 載波同步系統(tǒng) 的 性能指標(biāo) 主要有 效率 、精度 、同步建立時(shí)間 和 同步保持時(shí)間 。 載波同步 追求的 是 效率 、精度 、同步建立時(shí)間 ，保持時(shí)間 。a) 載波同步系統(tǒng)的性能 1) 高效率 是指 為了 獲得 載波信號(hào) 而 盡量少 消耗 發(fā)送功率 。 直接法 由于 不需要 專門(mén) 發(fā)送導(dǎo)頻，因而 效率高 ; 而 插入導(dǎo)頻法 由于插入導(dǎo)頻要消耗一部分發(fā)送功率，因而 效率要低一些 。第34頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 2) 高精度 是指 接收端

22、 提取的 載波 與 需要的 載波標(biāo)準(zhǔn) 比較 ，應(yīng)該有 盡量小的 相位誤差 。 穩(wěn)態(tài)相差 與 提取的 電路 密切相關(guān) ，而 隨機(jī)相差 則是 由 噪聲引起 。11.2 載波同步(11.2- 19)e 通常 分為 和 兩部分，即 e 如 需要的 同步載波 為 cosc t ，提取的 同步載波為 ， 就是 。 cos()c 第35頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 3) 同步建立時(shí)間 t s 指 從 開(kāi)機(jī) 或 失步 到 同步 所需要的 時(shí)間 。 顯然 t s 越小越好 。 11.2 載波同步 4) 同步保持時(shí)間 t c 指 同步建立 后，若 同步信號(hào)小 時(shí)，系統(tǒng) 還能 維持 同步的 時(shí)間 。 t c 越

23、大越好 。 這些指標(biāo) 與 、 及 的 情況 有關(guān) 。 b) 載波相位誤差對(duì)解調(diào)性能的影響 相位誤差 對(duì) 不同信號(hào) 的 解調(diào) 所帶來(lái)的 影響 是 。 第36頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年1( )( ) cos2m tm t (11.2- 20)11.2 載波同步 設(shè) DSB 信號(hào) 為 m(t) . cosct ，所提取的 相干載波 為 ，這時(shí) 解調(diào)輸出 為cos()c ( )m t若 沒(méi)有 相位差 ，即 ， ，則 解調(diào)輸出 ，這時(shí) 信號(hào) 有 最大幅度 ；0 1( )( )2m tm tcos1 若 存在 相位差 ，即 時(shí)， ， 則 解調(diào)后 信號(hào)幅度 下降 ，使 功率 和 信噪功率比 下降 倍

24、。0 cos1 2cos 第37頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年對(duì)于 2PSK 信號(hào) , 信噪功率比 下降 , 將使 誤碼率 增加 .012eEPerfcn(11.2- 21)11.2 載波同步 以上說(shuō)明：載波相位誤差 引起 的 信噪比 下降 ， 誤碼率 增加 。 當(dāng) 近似為 常數(shù) 時(shí)， 不會(huì)引起 波形失真 。 若 時(shí)0 (11.2- 22)0c s12oeEPerfcn 則 時(shí)0 然而，對(duì) 和 解調(diào) 而言 ， 不僅 引起 ，而且 還引起 輸出 .第38頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年以 單邊帶信號(hào) 為例 ，說(shuō)明 波形失真 是如何產(chǎn)生的 。 設(shè) 單 音 基 帶 信 號(hào) m(t) = cost

25、， 且 單 邊 帶 信 號(hào) 取 上 邊帶 ，1cos()2ct 11.2 載波同步經(jīng) 低通 濾除 高頻 ，即得 解調(diào)輸出 ： 所提取的 相干載波 為 ，相干載波 與 已調(diào)信號(hào) 相乘 得 ：cos()ct 1cos()cos()2cctt cos(2)1cos()4cttt 第39頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年11.2 載波同步111( )cos()cos() cos()ssin()444in()m tttt (11.2- 23) 第二項(xiàng) 是 與 原基帶信號(hào) 正交的項(xiàng) ，它 使 恢復(fù)的 基帶信號(hào) 波形失真 ，推廣到 時(shí) 也將 引起 波形的失真 。 第一項(xiàng) 與 原基帶信號(hào) 相比 ，由于 的 存在

26、 ，使 信噪比 下降了 ；cos() 若用來(lái) 傳輸 數(shù)字信號(hào) ，波形失真 會(huì)產(chǎn)生 碼間串?dāng)_ ，使 誤碼率 大大增加 ，因此 應(yīng)盡可能使 減小 第40頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 位同步 是指 在 接收端 的 基帶信號(hào) 中 提取 碼元定時(shí) 的 過(guò)程 。 位同步 是 正確 取樣判決 的 基礎(chǔ) ，只有 數(shù)字通信 才需要 ，并且 不論 基帶傳輸 還是 頻帶傳輸 都需要 位同步 ； 實(shí)現(xiàn)方法 也有 插入導(dǎo)頻法 和 直接法 。 所提取的 位同步信息 是 頻率 等于 碼速率 的 定時(shí)脈沖 ； 相位 則根據(jù) 判決時(shí) 信號(hào)波形 決定 ，可能在 碼元中間 ，也可能 在 碼元終止時(shí)刻 或 其它時(shí)刻 。第41頁(yè)/

27、共95頁(yè)通信原理 2008年 與 載波同步 的 插入導(dǎo)頻法 類(lèi)似 ，也是 在 基帶信號(hào) 頻譜 的 零點(diǎn)處 插入 所需 的 位定時(shí) 導(dǎo)頻信號(hào) 。 11.3.1 插入導(dǎo)頻法圖 11 - 14 插入導(dǎo)頻法頻譜圖第42頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 圖(a) 為常見(jiàn)的 雙極性 不歸零 基帶信號(hào) 的 功率譜 ,插入導(dǎo)頻 的 位置 是 ；1/T 圖(b) 表示 經(jīng) 某種 相關(guān)變換 的 基帶信號(hào) ，其譜的第一個(gè)零點(diǎn) 為 ，插入導(dǎo)頻應(yīng) 在 處 。1/2T1/2T 在接收端 ，對(duì)圖 (a) 的情況，經(jīng) 中心頻率 為 1 / T 的 窄帶濾波器 ，就可 從 解調(diào)后的 基帶信號(hào) 中 提取出位同步 所需的 信號(hào) ；

28、 對(duì)圖 (b) 的情況，窄帶濾波器 的 中心頻率 應(yīng)為 1 / 2 T ； 所提取的 導(dǎo)頻 需經(jīng) 倍頻 后 ，才得 所需的 位同步脈沖 。 第43頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 圖11-15 畫(huà)出了 插入位定時(shí)導(dǎo)頻 的系統(tǒng)框圖，它對(duì)應(yīng)于 圖11-14 (b) 所示譜的情況 。 發(fā)端 插入的導(dǎo)頻 為 ；接收端 在解調(diào)后 設(shè)置了 ，其作用 是 取出 位定時(shí)導(dǎo)頻 。發(fā)送端第44頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 移相 、倒相 和 相加電路 是 為了 從 信號(hào) 中 消去 插入導(dǎo)頻 ，使 進(jìn)入 取樣判決器 的 基帶信號(hào) 不含 插入導(dǎo)頻 ，從而 避免 插入導(dǎo)頻 對(duì) 取樣判決 的 影響 。圖 11- 15

29、插入 位定時(shí)導(dǎo)頻 系統(tǒng)框圖接收端第45頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 此外，由于 窄帶濾波器 取出的 導(dǎo)頻 為 1 / 2 T ，微分全波整流 起到了 倍頻 作用 ，產(chǎn)生 與 碼元速率 相同的 位定時(shí)信號(hào) 1 / T 。 該方法 是用 位同步信號(hào) 的 某種波形 對(duì) 移相鍵控 或 移頻鍵控 這樣的 恒包絡(luò) 數(shù)字已調(diào)信號(hào) 進(jìn)行 附加的 幅度調(diào)制 ，使 其包絡(luò) 隨著 位同步信號(hào)波形 變化 . 圖中 兩個(gè) 移相器 都是 用來(lái) 消除 窄帶濾波器 等 引起的 相移 。 另一種 導(dǎo)頻插入的方法 是 包絡(luò)調(diào)制法 第46頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 利用 含有 位同步信號(hào) 的 某種波形 對(duì) s1(t) 進(jìn)

30、行 幅度調(diào)制 ，若 利用 升余弦波形 ，則 其 表示式 為：1( )(1cos)2m tt (11.3- 2) 在接收端 只要 進(jìn)行 包絡(luò)檢波 ，就可以 形成 位同步信號(hào) 。 設(shè) 移相鍵控 的 表達(dá)式 為：(11.3- 1)1( )cos( )cs ttt 式中 的 = 2/ T ， 為 碼元寬度 。第47頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年幅度調(diào)制 后 的 信號(hào) 為 ：21(1co( )cos( )s)2cts ttt(11.3-3) 除以上兩種 在 頻域內(nèi) 插入位同步導(dǎo)頻 之外 ，還可在 時(shí)域內(nèi) 插入 ，原理 與 載波 時(shí)域插入方法 類(lèi)似 。 接收端 對(duì) s2 ( t ) 進(jìn)行 包絡(luò)檢波 ，包

31、絡(luò)檢波器 的 輸出 為1(1cos)2t 除去 直流分量 后 ，就可獲得 位同步信號(hào)1cos2t 第48頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 這一類(lèi)方法 是 發(fā)端 不專門(mén) 發(fā)送 導(dǎo)頻信號(hào) ，而 直接 從 接收的 數(shù)字信號(hào) 中 提取 位同步信號(hào) 。 直接提取 位同步 的 方法 又分 濾波法 和 特殊 鎖相環(huán)法 。11.3.2 直接法一、 濾波法 1) 波形變換濾波法 不歸零 的 隨機(jī)二進(jìn)制序列 ，不論是 單極性 還是雙極性 ，當(dāng) P (0) = P (1) = 1 / 2 時(shí) ，都沒(méi)有 f = 1 / T , 2 / T 等 線譜 ，因而 不能 直接 濾出 f = 1 / T 的 第49頁(yè)/共95頁(yè)

32、通信原理 2008年 但是，若 對(duì) 該信號(hào) 進(jìn)行 某種變換 ，使其譜中 含有 的 分量 ，然后 用 窄帶濾波器 取出 該分量 ,再經(jīng) 移相 調(diào)整 后 ， 就可 形成 位定時(shí)脈沖 。 它 的 特點(diǎn) 是 ： 先形成 含有 位同步信息 的 信號(hào) ,再用 濾波器 將其 取出 。 圖中 波形變換 電路 可用 微分、整流 來(lái) 實(shí)現(xiàn) 。 圖 11-16 濾波法 原理圖第50頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 這是一種 從 頻帶受限 的 中頻 PSK 信號(hào) 中 提取 位同步 信息 的 方法 ， 其 波形圖 如 圖圖圖11-1511-1511-15 所示 。 2) 包絡(luò)檢波濾波法 當(dāng) 接收端 的 小于 信號(hào)帶寬

33、時(shí) , 使 頻帶受限 的 2PSK 信號(hào) 在 相鄰碼元 相位反轉(zhuǎn)點(diǎn) 處 形成 幅度 的 “陷落” 。 經(jīng) 包絡(luò)檢波 后 得到 圖圖圖 ( ( (b b b) ) ) 所示的 波形 ，它可看成是 與 圖圖圖 ( ( (c c c) ) ) 所示的 波形 相減 ； 而 圖(c) 是 具有 一定 脈沖形狀 的 歸零脈沖序列 ,含有 位同步 的 線譜分量 ，可用 窄帶濾波器 取出 。第51頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年圖 11-15 從 2PSK 信號(hào) 中 提取 位同步信息 第52頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 采用 高穩(wěn)定度 的 振蕩器 ( 信號(hào)鐘 ) ，從 鑒相器 所獲得的 與 同步誤差 成比

34、例的 誤差信號(hào) 不是 直接用于 調(diào)整 振蕩器 ； 而是 通過(guò) 控制器 在 信號(hào)鐘 輸出的 脈沖序列 中 附加 或 扣除 一個(gè) 或 幾個(gè) 脈沖 ，這樣可 調(diào)整 加到 比相器 上 的 位同步脈沖序列 的 相位 ，達(dá)到 同步目的 .二、 鎖相法這種電路 可以完全用 數(shù)字電路 構(gòu)成 全數(shù)字鎖相環(huán)路 . 我們把 采用 鎖相環(huán) 來(lái)提取 位同步信號(hào) 的 方法 稱為 鎖相法 。第53頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年用于 位同步的 全數(shù)字鎖相環(huán) 的 原理框圖 如下圖所示 它由 信號(hào)鐘、控制器、分頻器、相位比較器 等 組成 。圖 11-18 數(shù)字鎖相原理框圖第54頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 信號(hào)鐘 包括 一

35、個(gè) 高穩(wěn)定度的 振蕩器 ( 晶振 ) 和 整形電路 若 接收碼元 的 速率 為 F =1 / T ，那么 振蕩器 頻率設(shè)定在 n F ， 經(jīng) 整形電路 之后 ，輸出 周期性 脈沖序列 ， 其 周期 ； 控制器 包括 扣除門(mén) (常開(kāi)) 、 附加門(mén) (常閉) 和 “或門(mén)” 它 根據(jù) 比相器 輸出的 控制脈沖 ( “ 超前脈沖 ” 或 “ 滯后脈沖 ” ) ，對(duì) 信號(hào)鐘 輸出的 序列 實(shí)施 扣除 ( 或 添加 ) 脈沖 。 第55頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 分頻器 是 一個(gè) 計(jì)數(shù)器 , 每當(dāng) 控制器 輸出 n 個(gè) 脈沖 時(shí) ,它就 輸出 一個(gè) 脈沖 。 控制器 與 分頻器 的 共同作用 的 結(jié)

36、果 就調(diào)整了 加至 比相器 的 的 相位 。 相位比較器 將 接收 脈沖序列 與 位同步信號(hào) 進(jìn)行 相位比較 ,以 判別 究竟是 超前 還是 滯后 。 若 超前 則輸出 超前脈沖 ; 若 滯后 就輸出 滯后脈沖 。 位同步 數(shù)字環(huán) 的 工作過(guò)程 簡(jiǎn)述如下 ：第56頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 由 高穩(wěn)定晶體振蕩器 產(chǎn)生的 信號(hào)，經(jīng) 整形 得到 周期 為 T 0 、相位差 T 0 / 2 的 兩個(gè) 脈沖序列 (a) 和 (b) . 脈沖序列 (a) 通過(guò) 常開(kāi)門(mén) 、或門(mén) 并經(jīng) n 次分頻后， 輸出 本地位同步信號(hào) 圖 (c) 。 為了 與 發(fā)端時(shí)鐘 同步 ， 與 同時(shí) 加到 相位比較器 ，進(jìn)

37、行 比相 。 如果 兩者 完全同步 ，則 相位比較器 沒(méi)有 ， 本地 位同步信號(hào) 作為 同步時(shí)鐘 ； 如果 相位 超前 ，則 輸出 一個(gè) 超前脈沖 , 加到 ( 扣除門(mén) ) 的 , 將其 關(guān)閉 ，扣除 一個(gè) 圖 (d) , 使 分頻器 輸出脈沖 的 滯后 ( 360 0 / n ) ， 圖 (e) 。第57頁(yè)/共95頁(yè)圖 11 19 位同步脈沖的相位調(diào)整第58頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 如果 本地 位同步脈沖 滯后 ， 比相器 輸出 一個(gè) 去打開(kāi) “常閉門(mén)” （附加門(mén)），使 的 一個(gè)脈沖 能通過(guò) 此門(mén) 及 或門(mén) 。 經(jīng) 若干次 調(diào)整 后 ， 輸出 的 脈沖序列 與接收碼元序列 就可 達(dá)到

38、同步 ， 即 實(shí)現(xiàn)了 位同步 。 正因?yàn)?相差 ，所以 中 的 一個(gè)脈沖 能插到 “常開(kāi)門(mén)” 輸出 中 圖( f ) 。 使 分頻器 輸入端 附加了 一個(gè) 脈沖 ，于是 分頻器 的 就提前 圖 (g) 。第59頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 與 載波同步系統(tǒng) 相似 ，位同步系統(tǒng) 的 性能指標(biāo) 主要有 相位誤差 、同步建立時(shí)間 、同步保持時(shí)間 及 同步帶寬 等 。 下面結(jié)合 數(shù)字鎖相環(huán) 介紹 這些指標(biāo)，并討論 相位誤差 對(duì) 誤碼率 的 影響 。 11.3.3 位同步系統(tǒng)的性能 及其 相位誤差 對(duì)性能的影響 一、 位同步系統(tǒng)的性能 1) 相位誤差 位同步信號(hào) 的 平均相位 和 最佳相位 之間 的

39、 偏差 稱為 靜態(tài)相差。對(duì)于數(shù)字鎖相法而言，相位誤差 主要是由于 位同步脈沖 的 相位 在跳變地調(diào)整 所引起的 。e 第60頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 每調(diào)整一步 ，相位 改變 ( 對(duì)應(yīng)時(shí)間 T / n ) , n 是 分頻器 的 分頻次數(shù) ， 故 最大的 相位誤差 為 ：0360 /en (11.3- 4) 若用 Te 表示 相位誤差 ，因 碼元周期 為 T , 故得：/eTT n (11.3- 5) 2) 同步建立時(shí)間 t s 同步建立時(shí)間 是指 開(kāi)機(jī) 或 失去同步 后 重新建立 同步 所需的 最長(zhǎng)時(shí)間 。第61頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 由前面分析可知，當(dāng) 位同步脈沖 與 接

40、收碼元序列的 相位差 為 （對(duì)應(yīng)時(shí)間 T / 2）時(shí)，調(diào)整時(shí)間 最長(zhǎng) .這時(shí) 所需的 最大調(diào)整次數(shù) 為 ： 由于 接收碼元 是 隨機(jī)的 , 兩個(gè) 相鄰 二進(jìn)制碼元( 01、10、11、00 ) 中 , 有 或 無(wú) 過(guò)零點(diǎn) 的 情況 各占一半 . 數(shù)字鎖相法 是從 數(shù)據(jù)過(guò)零點(diǎn) 中 提取 作 比相 用的 基準(zhǔn)脈沖 ，因此 平均 來(lái)說(shuō) ，每 兩個(gè)脈沖周期 ( 2T ）可能有 一次調(diào)整 ，所以 為 ：2/2nNn (11.3- 6)(11.3- 7)2stT NnT第62頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 3) 同步保持時(shí)間 t c 當(dāng) 同步建立 后，一旦 輸入信號(hào) 中斷 ，或 出現(xiàn) 長(zhǎng)連 “0” 、連

41、 “1” 碼 時(shí) ，鎖相環(huán) 就失去 調(diào)整作用 。 由于 收發(fā)雙方 位定時(shí)脈沖 的 固有重復(fù)頻率 之間 總存在 頻差F ，收端同步信號(hào)的相位 就會(huì)逐漸發(fā)生漂移，時(shí)間越長(zhǎng)，相位漂移量 越大，直至 漂移量 達(dá)到 某一準(zhǔn)許的最大值 ， 就算 失去同步 。 由 同步 到 失步 所需要的時(shí)間 稱為 同步保持時(shí)間 設(shè) 收發(fā)兩端 固有的 碼元周期 分別為 T 1= 1 / F1 和 T 2= 1 / F2 ， 則 每個(gè)周期 的 平均時(shí)間差 為 ：第63頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 式中，F(xiàn)0 為 收發(fā)兩端 固有 碼元重復(fù)頻率 的 幾何平均值 ，且有TF001/ (11.3 - 9) 由 式 ( 11.3-

42、8 ) 可得：FF TTF0120 (11.3- 10) 再由 式 ( 11.3 - 9 ) ，上式 可寫(xiě)為 ： TTFTF1200 (11.3- 11)FFFTTTFFF FF211221221011 (11.3 - 8)第64頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 F 0 時(shí)，每經(jīng)過(guò) T 0 時(shí)間 ，收發(fā)兩端 就會(huì)產(chǎn)生 | T 1T 2 | 的 時(shí)間漂移 。 若規(guī)定 兩端 允許的 最大時(shí)間漂移 ( 誤差 ) 為 T 0 / K秒（K 為 一常數(shù)），則 達(dá)到 此誤差的時(shí)間 就是 同步保持時(shí)間 t c 。1ctF K (11.3- 13)00/ctTKFF (11.3- 12) 代入 式 ( 11.

43、3 11 ) 后 ， 得第65頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 同步帶寬 是指 能夠 調(diào)整到 同步狀態(tài) 所允許的收 、發(fā) 振蕩器 最大頻差 。 4) 同步帶寬 f s 由于 數(shù)字鎖相環(huán) 平均 ，每次所能調(diào)整的時(shí)間 為 （T / n T 0 / n），所以 平均 最多 可調(diào)整的時(shí)間 為 。 則 將 無(wú)法 使 收端 位同步脈沖的相位 與 輸入信號(hào) 的 相位 同步 。TTn0/2 很顯然，如果 輸入信號(hào)碼元 的 周期 與 收端固有位定時(shí)脈沖 的 周期 之差 為 第66頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 這時(shí)，由 頻差 所造成的 相位差 就會(huì) 逐漸積累 。因此，我們根據(jù)TnFTn00122 sFfFn2

44、0012 求得：(11.3- 14)sfFn0/2 (11.3- 15) 式 ( 11.3-15 ) 就是 求得的 同步帶寬表示式 。 第67頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 位同步 的 相位誤差 e 主要 造成 位定時(shí)脈沖 的 位移 ，使 抽樣判決時(shí)刻 偏離 最佳位置 。 在 第 5、7 章 推導(dǎo)的 誤碼率公式 ，都是在 最佳抽樣判決時(shí)刻 得到的 。當(dāng) 位同步 存在 相位誤差e ( 或 T e ) 時(shí) ，必然使 誤碼率 增大 。 二、 位同步相位誤差對(duì)性能的影響 為方便起見(jiàn)，用 時(shí)差 代替 相差e , 研究 時(shí)差 T e 對(duì) 系統(tǒng)誤碼率 的 影響 。 設(shè) 解調(diào)器 輸出的 基帶數(shù)字信號(hào) 如圖1

45、1-24 (a) 所示，并假設(shè) 采用 匹配濾波器法 檢測(cè) ，即 對(duì) 基帶信號(hào)進(jìn)行 積分 、取樣 和 判決 。第68頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 圖 11-24 相位誤差對(duì)性能的影響第69頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 若 位同步脈沖 有 相位誤差 Te 圖(b) ， 則 脈沖的 取樣時(shí)刻 就會(huì) 偏離 信號(hào)能量 的 最大點(diǎn) 。 從 圖(c) 可看到，相鄰碼元 的 極性無(wú)交變 時(shí) ，位同步 的 相差 不影響 取樣點(diǎn) 的 積分輸出能量值 。 在該點(diǎn) 的 取樣值 仍為 整個(gè)碼元能量 E ，圖(c) 中 的 t 4 和 t 6 時(shí)刻 就是 這種情況 。 而當(dāng) 相鄰碼元 的 極性交變 時(shí) ， 位同步

46、 的 相位誤差 使 取樣點(diǎn) 的 積分能量 減小 ，如圖 點(diǎn) 的 值 只是 ( T2 Te ) 時(shí)間 內(nèi) 的 積分值 。 因 積分能量 與 時(shí)間 成正比 ， 故 積分能量 減小 為 . 第70頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 通常，隨機(jī) 二進(jìn)制 數(shù)字信號(hào) 相鄰碼元 有變化 和 無(wú)變化 的 概率 各占 1 / 2 ，所以 系統(tǒng) 的 誤碼率 分為 兩部分 來(lái) 計(jì)算 。 相鄰碼元 無(wú)變化 時(shí) ，按 原來(lái)的 誤碼率公式 計(jì)算 ; 有變化 時(shí)，按 信噪比 ( 或 能量 ) 下降 后 計(jì)算 。eeTerfcEnEPerfcTn002114/14(11.3- 16) 以 2PSK 信號(hào) 最佳接收 為例 ，考慮

47、到 相位誤差影響 時(shí) ， 其 誤碼率 為 ：第71頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 數(shù)字通信時(shí)，一般總是以 若干個(gè) 碼元 組成 一個(gè)字 ，若干個(gè)字 組成 一個(gè)句 ，即 組成 一個(gè)個(gè) 的 “ 群 ”進(jìn)行傳輸 。 實(shí)現(xiàn)群同步，通常 采用的方法 是 起止式同步法和 插入特殊同步碼組的同步法 。 而 插入特殊同步碼組的方法 有兩種：一種為 連貫式插入法 ， 另一種為 間隔式插入法 。 群同步 的 任務(wù) 就是 在 位同步 的基礎(chǔ)上 識(shí)別出 這些 數(shù)字信息群 ( 字、句、幀 ) “開(kāi)頭” 和 “結(jié)尾” 的 時(shí)刻 ，使 接收設(shè)備 的 群定時(shí) 與 接收信號(hào) 中 的 群定時(shí) 處于 同步狀態(tài) 。第72頁(yè)/共95頁(yè)

48、通信原理 2008年 11.4.1 起止式同步法 數(shù)字電傳機(jī) 中 廣泛使用的 是 起止式 同步法 。在電傳機(jī)中， 常用的 是 五單位碼 。 為 標(biāo)志 每個(gè)字的 開(kāi)頭 和 結(jié)尾 ，在 五單位碼 的前后 分別加上 1 個(gè)單位 的 起碼 ( 低電平 ) 和 1.5 個(gè) 單位 的 止碼 ( 高電平 ) ， 共 7.5 個(gè) 碼元 組成 一個(gè)字 :圖 11-25 起止式同步 波形第73頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 收端 根據(jù) 高電平 第一次 轉(zhuǎn)到 低電平 這一特殊標(biāo)志 來(lái)確定 一個(gè)字 的 起始位置 ，從而 實(shí)現(xiàn) 字同步 . 11.4.2 連貫式插入法 連貫插入法 又稱 集中插入法 ，是指 在每一信息群

49、的 開(kāi)頭 集中插入 作為 群同步碼組 的 特殊碼組 。 具有 尖銳單峰特性 的 自相關(guān)函數(shù) ； 便于 與 信息碼 區(qū)別 ； 碼長(zhǎng) 適當(dāng) ，以 保證 傳輸效率 。 對(duì)該碼組的基本要求是：第74頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 符合上述要求的 特殊碼組 有：全 0 碼 、全 1 碼 、1 與 0 交替碼 、巴克碼 、電話基群 幀同步碼 0011011 . 目前 常用的 群同步碼組 是 巴克碼 。 a) 巴克碼 巴克碼 是 一種 有限長(zhǎng)的 非周期序列 。定義 如下 ： 一個(gè) n 位長(zhǎng) 的 碼組 x1 , x2 , x3 , , xn ，其中 的 取值 為 1 或 1 ， 若 它的 局部相關(guān)函數(shù) 滿足

50、：njiijinjR jxxjnjn10( )0100 或或(11.4 - 1)第75頁(yè)/共95頁(yè)巴克碼組巴克碼組表 11- 1 第76頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 則稱 這種碼組 為 巴克碼 。目前已找到的 所有 巴克碼組 如 表11-1 所示 。 其中的 、 號(hào) 表示 xi 的 取值 或 ，分別對(duì)應(yīng) 二進(jìn)碼 的 或 。 以 7 位巴克碼組 為例 ，它的 局部自相關(guān)函數(shù) 如下 ：iiR jx721( )11111117 當(dāng) 時(shí)，iiiR jxx611( )1111110 當(dāng) 時(shí)，第77頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 同樣可求出： j = 3 ，5 ，7 時(shí) ， R ( j ) = 0

51、； j = 2 ，4 ，6 時(shí) ， R ( j ) = 1 ； 由圖可見(jiàn)，其 自相關(guān)函數(shù) 在 j = 0 時(shí) 具有 尖銳 的 單峰特性 。 這一特性 正是 連貫式 插入群同步碼組 的 主要要求 之一 。 根據(jù)這些值 ，利用 偶函數(shù)性質(zhì) ，可以作出 7 位巴克碼 的 與 的 關(guān)系曲線 ，如 圖 11-26 所示 。第78頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年圖 1126 7 位巴克碼的自相關(guān)函數(shù)第79頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 b) 巴克碼識(shí)別器 仍以 7 位巴克碼 為例 。用 7 級(jí) 移位寄存器 、相加器 和 判決器 就可以 組成 一個(gè) 巴克碼識(shí)別器 。 當(dāng) 輸入碼元 “ 1 ” 進(jìn)入 某移位

52、寄存器 時(shí) ，該 移位寄存器 的 1 端 輸出電平 為 ，0 端 輸出電平 為 。 反之 , 進(jìn)入 “ 0 ” 碼 時(shí)，該 移位寄存器 的 0 端 輸出電平 為 ， 1 端 輸出電平 為 。 各移位寄存器 輸出端 接法 與 巴克碼 規(guī)律 一致 , 這樣 識(shí)別器 就是 對(duì) 輸入的 巴克碼 進(jìn)行 相關(guān)運(yùn)算 .第80頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年圖 11-27 巴克碼識(shí)別器第81頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 當(dāng) 一幀 信號(hào) 到來(lái) 時(shí) ，首先 進(jìn)入 巴克碼識(shí)別器 的 是 群同步碼組 。 若 判別器 的 判決門(mén)限電平 定為 ，那么 就在7 位巴克碼 的 最后一位 0 進(jìn)入 識(shí)別器 時(shí) ，識(shí)別器 輸

53、出 一個(gè) 同步脈沖 表示 一群 的 開(kāi)頭 ，如圖 (b) 所示 . 只有 當(dāng) 7 位巴克碼 在某一時(shí)刻 圖 (a) 的 正好已全部 進(jìn)入 7 位寄存器 時(shí) ，7 位移位寄存器 輸出端都輸出 1 ， 相加 后 得 最大輸出 7 。 其余情況 相加結(jié)果 均小于 7 。第82頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年圖 11-28 識(shí)別器的輸出波形第83頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 間隔式插入法 又稱為 分散插入法 ，它是將 群同步碼 以 分散的 形式 均勻 插入 信息碼流 中 。 11.4.3 間隔式插入法 這種方式 較多地 用在 多路 數(shù)字電路系統(tǒng) 中，如 PCM 24 路 基群設(shè)備 與 一些簡(jiǎn)單的

54、M 系統(tǒng) 常采用 1 、0 交替碼型 作為 幀同步碼 間隔插入 的方法 。 即 一幀 插入 碼 ，下一幀 插入 碼 ，如此 交替插入 。由于 每幀 只插 一位碼 ，那么 它 與 信碼混淆 的 概率 則為 ，這樣 似乎無(wú)法 識(shí)別 同步碼。第84頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 但是 這種插入方式 在 同步捕獲 時(shí) 我們 不是 檢測(cè) 一幀 兩幀 ，而是 連續(xù)檢測(cè) 數(shù)十幀 ，每幀 都符合“ 1 ” 、 “ 0 ” 交替 的 規(guī)律 才確認(rèn) 同步 。 分散插入 的 最大特點(diǎn) 是 ： 同步碼 不占用 信息時(shí)隙 ，每幀的 傳輸效率 較高 ， 但是 同步捕獲時(shí)間 較長(zhǎng) 。 分散插入 較適合于 連續(xù)發(fā)送信號(hào) 的 通信系統(tǒng) , 若是 斷續(xù)發(fā)送信號(hào) ，每次 捕獲同步 需要 較長(zhǎng)的 時(shí)間 ， 反而 降低效率 。第85頁(yè)/共95頁(yè)通信原理 2008年 11.4.4 群同步系統(tǒng)的性能 群同步性能 主要指標(biāo) 是 同步可靠性 ( 包括 漏同步概率 P1 和 假同步概率 P2 ) 及 同步建立時(shí)間 t s 。 下面，我們 主要 以 連貫插