第07章同步教材

第7章同步通信原理課程組1目標(biāo)要求一、基本要求1、

掌握載波同步、位同步、群同步、網(wǎng)同步的概念；2、掌握載波同步的方法；3、掌握位同步方法；4、掌握群同步方法；5、掌握網(wǎng)同步方法。27.1概述信源發(fā)送端接收端信道編碼調(diào)制信道壓縮編碼解調(diào)信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼數(shù)字通信系統(tǒng)模型37.1概述一、同步需要解決的問題要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的正確傳輸，要求接收機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)與發(fā)射機(jī)發(fā)送過來的信號(hào)具有相同的頻率與相位關(guān)系，稱具有相同頻率和相位的時(shí)間關(guān)系的兩信號(hào)為同步信號(hào)。

載波同步數(shù)字信號(hào)同步位同步群同步（字同步）網(wǎng)同步返回47.2載波同步方法

在發(fā)送端的發(fā)送信號(hào)中插入一個(gè)專門的導(dǎo)頻用于載波同步；在接收端設(shè)法從有用信號(hào)中直接提取載波。57.2載波同步方法一、插入導(dǎo)頻法例：2PSK信號(hào)1.在發(fā)送端：插入正交導(dǎo)頻

m(t)頻譜中的最高頻率為fm

f0

–fmf0

+fm0f0f導(dǎo)頻67.2載波同步方法－插入導(dǎo)頻法2.在接收端： 用窄帶濾波器濾出導(dǎo)頻分量，并將其移

/2，變成sin

0t，然后用它和接收信號(hào)相乘。 設(shè)接收信號(hào)仍用s0(t)表示，則此乘積為

濾除2

0頻率分量，就可以恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào)m(t)。若不用正交導(dǎo)頻，接收端輸出將增加直流分量。77.2載波同步方法二、直接提取法1、平方法（1）原理 對(duì)于沒有載波分量的信號(hào)，例如2PSK信號(hào)， 設(shè)接收信號(hào)為s(t)：

式中，m(t)為調(diào)制信號(hào)，它無直流分量。 將此接收信號(hào)平方后，得到

8 用窄帶濾波器將上式中2f0分量濾出，經(jīng)過二分頻，就得出載頻f0的分量。原理方框圖如下：

S(t)S2(t)窄帶濾波二分頻平方f02f07.2載波同步方法－直接提取法97.2載波同步方法三、載波同步性能

1.載波同步精確度： 兩種相位誤差

：

1.

由電路參量引起的恒定誤差；

2.

由噪聲引起的隨機(jī)誤差。107.2載波同步方法－載波同步性能2.同步建立時(shí)間和保持時(shí)間

同步建立時(shí)間

－從開始接收到信號(hào)或從系統(tǒng)失步狀態(tài)到提取出穩(wěn)定的載頻所需要的時(shí)間－越短越好。同步保持時(shí)間

－從開始失去信號(hào)到失去載頻同步的時(shí)間－越長越好。兩者是矛盾的。117.3位同步碼元同步相干載波cos

0t相乘電路帶通濾波低通濾波抽樣判決定時(shí)脈沖s(t)A(t)載波同步與位同步的區(qū)別：2ASK非相干解調(diào)：2ASK相干解調(diào)：包絡(luò)檢波器全波整流帶通濾波低通濾波抽樣判決定時(shí)脈沖s(t)A(t)127.3位同步碼元同步外同步法：在發(fā)送端的發(fā)送信號(hào)中外加包含位定時(shí)信息的導(dǎo)頻或數(shù)據(jù)序列；自同步法：在接收端設(shè)法從信息碼元序列本身中提取位定時(shí)信息。137.3位同步碼元同步一、外同步法輔助信息同步法

1.原理：在發(fā)送端信號(hào)中插入頻率為碼元速率（1/T）或碼元速率的倍數(shù)的位同步信號(hào)。在接收端利用一個(gè)窄帶濾波器，將其分離出來，并形成碼元定時(shí)脈沖。

2.插入位同步信號(hào)的方法：時(shí)域：連續(xù)插入、不連續(xù)插入（“位同步頭”）頻域：信號(hào)頻帶外插入、信號(hào)頻帶內(nèi)“空隙”處插入。

3.優(yōu)缺點(diǎn)：

設(shè)備較簡(jiǎn)單；但占用一定的帶寬和發(fā)送功率。147.3位同步碼元同步157.3位同步碼元同步二、自同步法

1.開環(huán)碼元同步法

-又稱非線性濾波同步法。

－同步電路直接從輸入碼流中提取發(fā)送碼流的時(shí)鐘。

-將無fb、2fb等譜線的脈沖序列，變換成含有fb譜線的序列。

下面給出3個(gè)具體方案。16（1）波形變換法7.3位同步碼元同步－自同步法

17（2）延遲相乘法7.3位同步碼元同步－自同步法

18（3）微分整流法7.3位同步碼元同步－自同步法

197.3位同步碼元同步－自同步法二、閉環(huán)碼元同步法

-將接收信號(hào)和本地產(chǎn)生的碼元定時(shí)信號(hào)相比較，使本地產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)和接收碼元波形的轉(zhuǎn)變點(diǎn)保持同步。

207.4群同步一、概述1.三種同步的區(qū)別

載波同步：同步解調(diào)、把頻帶信號(hào)解調(diào)為基帶信號(hào)

位同步：確定碼元的抽樣判決時(shí)刻，區(qū)別各個(gè)碼元

群同步：若干個(gè)碼元組成一個(gè)碼組，把碼組區(qū)分出來。通過分頻可以產(chǎn)生群同步脈沖的頻率。但每個(gè)群的“開頭”和“結(jié)尾”時(shí)刻，即相位是不能直接從位同步脈沖中得到的。

碼組本身自帶分組信息

插入群同步碼

分散插入

集中插入

217.4群同步－概述(b)分散插入法……群同步序列群同步碼元群同步碼元群同步碼元信號(hào)碼元群信號(hào)碼元群群同步碼元信號(hào)碼元群(a)集中插入法群同步碼組群同步碼組群同步碼組群同步碼組信號(hào)碼元群信號(hào)碼元群信號(hào)碼元群………227.4群同步－概述集中插入：適用于要求快速建立同步的地方，或間斷傳輸信息并且每次傳輸時(shí)間很短的場(chǎng)合分散插入：需要較長的同步建立時(shí)間。故適用于連續(xù)傳輸信號(hào)之處，例如數(shù)字電話系統(tǒng)中

同步電路的兩種狀態(tài)：捕捉態(tài)和保持態(tài)。起止式同步法： 主要適用于低速的手工操作的電傳打字機(jī)中。 起止式同步通信有時(shí)也稱為異步式通信，因?yàn)槠浯a元間隔不等。起止止1234523

若一個(gè)碼組僅在R(0)處出現(xiàn)峰值，其他處的R(j)均很小，則可以用求自相關(guān)函數(shù)的方法對(duì)于接收碼元序列運(yùn)算，尋找峰值，從而確定此碼組的位置。

7.4群同步－集中插入法247.4群同步四、群同步性能漏同步概率：將正確同步位置漏過的概率。由于噪聲的影響，把正確的同步碼元變成錯(cuò)誤的碼元。2.假同步概率：把錯(cuò)誤的同步位置當(dāng)作正確的同步位置捕捉到。

把信息碼元錯(cuò)當(dāng)成同步碼元。3.平均建立時(shí)間：越快越好。

返回257.5網(wǎng)同步－7.5.1概述一、概述

目的：解決網(wǎng)中各站的載波同步、位同步和群同步等問題單向通信：由接收機(jī)解決網(wǎng)同步問題。多用戶系統(tǒng)：由整個(gè)終端站（發(fā)射機(jī)和接收機(jī)）解決同步 問題。終端站發(fā)射機(jī)同步方法：有開環(huán)和閉環(huán)兩種。開環(huán)法：不需依靠對(duì)中心站上接收信號(hào)參量的測(cè)度，

它依靠的是準(zhǔn)確的可以預(yù)測(cè)的鏈路參量。優(yōu)點(diǎn)：捕捉快、不需要反向鏈路也能工作和實(shí)時(shí)算量小。缺點(diǎn)：需要外部有關(guān)部門提供所需的鏈路參量數(shù)據(jù)，并且缺乏靈活性。

267.5網(wǎng)同步閉環(huán)法：不需要預(yù)先得知鏈路參量的數(shù)據(jù)，中心站需要度量來自終端站的信號(hào)的同步準(zhǔn)確度，并將度量結(jié)果通過反向信道送給終端站，使其作出調(diào)整。優(yōu)點(diǎn)：不需要外部供給有關(guān)鏈路參量的數(shù)據(jù)，能及時(shí)適應(yīng)路徑和鏈路情況的變化。缺點(diǎn)：終端站需要有較高的實(shí)時(shí)處理能力，并且每個(gè)終端站和中心站之間要有雙向鏈路。此外，捕捉同步也需要較長的時(shí)間。

27

若中心站具有足夠的處理能力，則中心站可以進(jìn)行實(shí)際的誤差測(cè)量；并將誤差送回給終端站發(fā)射機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：1.在反向鏈路上傳送的誤差測(cè)量結(jié)果很短。

2.在中心站上的誤差測(cè)量手段能夠被所有終端共 享。這大量節(jié)省了系統(tǒng)的處理能力。

若中心站沒有處理能力，則此特殊同步信號(hào)可以直接由反向鏈路送回終端站發(fā)射機(jī)；由發(fā)射機(jī)處理。優(yōu)點(diǎn)：1.中心站不需要易于接入。

2.中心站可以設(shè)計(jì)得較簡(jiǎn)單。

3.響應(yīng)更快，因?yàn)闆]有中心站處理帶來的遲延。

7.5網(wǎng)同步28缺點(diǎn)：

1.反向信道的使用效率不高。

2.中心站對(duì)碼元判決產(chǎn)生影響。 例：設(shè)終端站采用2FSK向中心站發(fā)送信號(hào)，中心站采用非相干解調(diào)。中心