西工大通信原理(期末復(fù)習(xí)、考研、求職必備)-第11章 同步原理

1、第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-211通通 信信 原原 理理 電電 子子 教教 案案第第1111章章 同步原理同步原理西西 北北 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) （2008.3）第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-21211.1 11.1 引言引言同步：同步：是指收發(fā)雙方在時(shí)間上保持步調(diào)一致。是指收發(fā)雙方在時(shí)間上保持步調(diào)一致。 同步的分類(lèi)：同步的分類(lèi)： 載波同步載波同步同頻同相相干載波；同頻同相相干載波；位位（碼元）（碼元）同步同步節(jié)拍一致、相位可調(diào)；節(jié)拍一致、相位可調(diào)；群同步群同步 幀同步；幀同步；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)同步（通信網(wǎng)中用）。網(wǎng)同

2、步（通信網(wǎng)中用）。 同步信號(hào)來(lái)自于接收信號(hào)；在通信系統(tǒng)中，通常都是同步信號(hào)來(lái)自于接收信號(hào)；在通信系統(tǒng)中，通常都是要求要求同步信息傳輸?shù)目煽啃愿哂谛盘?hào)傳輸?shù)目煽啃?。同步信息傳輸?shù)目煽啃愿哂谛盘?hào)傳輸?shù)目煽啃?。本章要求本章要求：掌握載波、位、群同步的工作原理和獲取方法。掌握載波、位、群同步的工作原理和獲取方法。 性能及影響作一般了解。性能及影響作一般了解。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-213研究的問(wèn)題：研究的問(wèn)題： 11.1 11.1 引言引言 11.2 11.2 載波同步的方法載波同步的方法 11.3 11.3 載波同步系統(tǒng)的載波同步系統(tǒng)的性能性能 11.4 1

3、1.4 載波相位誤差對(duì)解調(diào)性能的影響載波相位誤差對(duì)解調(diào)性能的影響 11.5 11.5 位同步的方法位同步的方法 11.6 11.6 位同步系統(tǒng)的位同步系統(tǒng)的性能性能及其相位誤差的性能的影響及其相位誤差的性能的影響 11.7 11.7 群同步群同步 11.8 11.8 擴(kuò)頻系統(tǒng)同步擴(kuò)頻系統(tǒng)同步 11.9 11.9 網(wǎng)同步網(wǎng)同步第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-21411.2 11.2 載波同步的方法載波同步的方法 獲取方法獲取方法 插入導(dǎo)頻法（外同步法）：插入導(dǎo)頻法（外同步法）：在發(fā)送有用信號(hào)的同時(shí)，在在發(fā)送有用信號(hào)的同時(shí)，在適當(dāng)?shù)念l率位置上插入一個(gè)或多個(gè)稱作載頻

4、的正弦波，接收適當(dāng)?shù)念l率位置上插入一個(gè)或多個(gè)稱作載頻的正弦波，接收端由導(dǎo)頻提取載波；端由導(dǎo)頻提取載波； 直接法（自同步法）：直接法（自同步法）：不專門(mén)發(fā)送導(dǎo)頻，在接收端直接不專門(mén)發(fā)送導(dǎo)頻，在接收端直接從發(fā)送信號(hào)中提取載波。從發(fā)送信號(hào)中提取載波。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2151.1.插入導(dǎo)頻法插入導(dǎo)頻法 適用：適用：DSB、SSB、2DSP、2DPSK信號(hào)頻譜中皆不含載波成分信號(hào)頻譜中皆不含載波成分.原理：原理：注：注：插入導(dǎo)頻為插入導(dǎo)頻為“正交載波正交載波”與加在調(diào)制器的那個(gè)載與加在調(diào)制器的那個(gè)載波移相波移相90。模型：模型：第第11 11章章 同步原

5、理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2160( )( )sincosccccu ta m ttat數(shù)學(xué)分析：數(shù)學(xué)分析：發(fā)端：發(fā)端： 222( )( )sincossin( )cos2sin2( )222cccccccccccav ta m ttatata m tattm t收端：收端：LPF輸出：輸出：2( )( )2ca m tm t 第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2172211ffffffffrcmc在在VSBVSB信號(hào)中插入導(dǎo)頻（不討論）：信號(hào)中插入導(dǎo)頻（不討論）： 注：注：二進(jìn)制數(shù)字調(diào)相信號(hào)就是抑制載波的雙邊帶信號(hào)。故上二進(jìn)制數(shù)字調(diào)相信號(hào)就是抑制

6、載波的雙邊帶信號(hào)。故上述插入導(dǎo)頻法完全適用于述插入導(dǎo)頻法完全適用于2DPSK； SSB導(dǎo)頻插入原理與上討論一樣；導(dǎo)頻插入原理與上討論一樣； 在在VSB中插入不討論，自學(xué)。中插入不討論，自學(xué)。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2182. 2. 直接法（自同步法）直接法（自同步法）思路：思路：DSB信號(hào)雖不含載波分量，但對(duì)該信號(hào)進(jìn)行某種非線信號(hào)雖不含載波分量，但對(duì)該信號(hào)進(jìn)行某種非線性變換（如：平方）后派生新的頻率分量，就可從中提性變換（如：平方）后派生新的頻率分量，就可從中提取同步信息。取同步信息。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2

7、19（1 1）平方變換法和平方環(huán)法）平方變換法和平方環(huán)法 發(fā)端：發(fā)端：設(shè)調(diào)制信號(hào)中無(wú)直流分量，則設(shè)調(diào)制信號(hào)中無(wú)直流分量，則DSB信號(hào)為：信號(hào)為： ttmtsccos ttmtmttmtecc2cos212cos2222收端收端：平方變換法模型：平方變換法模型：經(jīng)平方律部件后經(jīng)平方律部件后:雖雖m(t)中無(wú)直流分量，但中無(wú)直流分量，但m2(t)卻有直流分量卻有直流分量，故，故e(t)中第中第二項(xiàng)包含有二項(xiàng)包含有2c頻率分量，經(jīng)窄帶濾波器可獲成分：頻率分量，經(jīng)窄帶濾波器可獲成分：2c二分頻，得二分頻，得:cosct第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2110好處：好處

8、：窄帶、跟蹤、記憶、維持。窄帶、跟蹤、記憶、維持。討論：討論：平方環(huán)平方環(huán)適于適于DSB，2PSK、2DPSKm2(t) k；對(duì)于對(duì)于4PSK圖圖119。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：二分頻電路提取出的載波存在二分頻電路提取出的載波存在相位模糊問(wèn)題。相位模糊問(wèn)題。解決？解決？ 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：窄帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)。窄帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)。改進(jìn)：改進(jìn)：用用PLL（鎖相環(huán)）代替。（鎖相環(huán)）代替。載波跟蹤環(huán)載波跟蹤環(huán)第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2111（2 2）同相）同相- -正交環(huán)法（科斯塔斯環(huán)）正交環(huán)法（科斯塔斯環(huán)） 31421coscoscoscos 221cossinsinsin

9、22ccccccvm tttm ttvvm tttm ttv 同相載波正交載波經(jīng)低通后：經(jīng)低通后：目標(biāo)：目標(biāo)：只需證得只需證得v7( (載波相位差載波相位差) )。同相載波同相載波正交載波正交載波雙雙PLL環(huán)環(huán)模型：模型： ttmccos第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2112 sin21cos2165tmvtmv 2814122657sincossintmtmvvv tmv2741經(jīng)低通后的輸出分別為經(jīng)低通后的輸出分別為 ：乘法器的輸出為：乘法器的輸出為：上式可以近似地表示為：上式可以近似地表示為：好處：好處：載波提取、相干解調(diào)一次完成！載波提取、相干解調(diào)一

10、次完成！v5; 工作頻率為工作頻率為fc，不是，不是2fc，當(dāng)載波頻率很高時(shí)易于實(shí)現(xiàn)；，當(dāng)載波頻率很高時(shí)易于實(shí)現(xiàn)； 無(wú)無(wú)相位模糊問(wèn)題。相位模糊問(wèn)題。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-211311.3 11.3 載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo) 載波同步系統(tǒng)的主要性能包括：效率、精度、同步建立時(shí)間載波同步系統(tǒng)的主要性能包括：效率、精度、同步建立時(shí)間和同步保持時(shí)間。和同步保持時(shí)間。1 1、精度、精度 精度是指提取的同步載波與載波標(biāo)準(zhǔn)比較，它們之間的相精度是指提取的同步載波與載波標(biāo)準(zhǔn)比較，它們之間的相位誤差大小。位誤差大小。（1 1）穩(wěn)態(tài)相位誤差）穩(wěn)態(tài)相位

11、誤差 當(dāng)利用窄帶濾波器提取載波時(shí)，假設(shè)所用的窄帶濾波器為一當(dāng)利用窄帶濾波器提取載波時(shí)，假設(shè)所用的窄帶濾波器為一簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單單調(diào)諧回路單調(diào)諧回路，其，其Q值一定。那么，當(dāng)回路的中心頻率值一定。那么，當(dāng)回路的中心頻率0與與載波頻率載波頻率c不相等時(shí)，就會(huì)使輸出的載波同步信號(hào)引起一穩(wěn)態(tài)不相等時(shí)，就會(huì)使輸出的載波同步信號(hào)引起一穩(wěn)態(tài)相差相差。若。若0與與c之差為之差為，且，且較小時(shí)，可得較小時(shí)，可得02Q可見(jiàn)：可見(jiàn)：Q值越高，所引起的穩(wěn)態(tài)相差越大。值越高，所引起的穩(wěn)態(tài)相差越大。 第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2114（2 2）隨機(jī)相位誤差）隨機(jī)相位誤差 從物理概念上講，正

12、弦波加上隨機(jī)噪聲以后，相位變化是隨從物理概念上講，正弦波加上隨機(jī)噪聲以后，相位變化是隨機(jī)的，它與噪聲的性質(zhì)和信噪功率比有關(guān)。經(jīng)過(guò)分析當(dāng)噪聲為機(jī)的，它與噪聲的性質(zhì)和信噪功率比有關(guān)。經(jīng)過(guò)分析當(dāng)噪聲為窄帶高斯噪聲時(shí)，隨機(jī)相位差與信噪功率比之間的關(guān)系式為窄帶高斯噪聲時(shí)，隨機(jī)相位差與信噪功率比之間的關(guān)系式為20021 22nnfrAQ其中：其中：f0回路的中心頻率，回路的中心頻率，A接收信號(hào)幅度。接收信號(hào)幅度?？梢?jiàn)：可見(jiàn)：濾波器的濾波器的Q值越高，隨機(jī)相位誤差越小。值越高，隨機(jī)相位誤差越小。 第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-21152 2、同步建立時(shí)間和保持時(shí)間、同步建

13、立時(shí)間和保持時(shí)間 建立時(shí)間建立時(shí)間 保持時(shí)間保持時(shí)間可見(jiàn)：可見(jiàn)：要使建立時(shí)間變短，要使建立時(shí)間變短，Q值需要減小；要延長(zhǎng)保持時(shí)間，值需要減小；要延長(zhǎng)保持時(shí)間，Q值要求增大，因此這兩個(gè)參數(shù)對(duì)值要求增大，因此這兩個(gè)參數(shù)對(duì)Q值的要求是矛盾的。值的要求是矛盾的。 00220.46()scQQtt第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2116 3 3、兩種載波同步方法的比較、兩種載波同步方法的比較 直接法的優(yōu)缺點(diǎn)直接法的優(yōu)缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）不占用導(dǎo)頻功率不占用導(dǎo)頻功率，因此信噪功率比可以大一些；，因此信噪功率比可以大一些；（2）防止導(dǎo)頻和信

14、號(hào)間的互相干擾，也可以防止信道不理想防止導(dǎo)頻和信號(hào)間的互相干擾，也可以防止信道不理想引起導(dǎo)頻相位的誤差引起導(dǎo)頻相位的誤差 ;（3）但但有的調(diào)制系統(tǒng)不能用直接法（如有的調(diào)制系統(tǒng)不能用直接法（如SSB系統(tǒng)）。系統(tǒng)）。插入導(dǎo)頻法的優(yōu)缺點(diǎn)插入導(dǎo)頻法的優(yōu)缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在；主要表現(xiàn)在； （1）有單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)，一方面可以提取同步載波，另一方）有單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)，一方面可以提取同步載波，另一方面可以利用它作為自動(dòng)增益控制；面可以利用它作為自動(dòng)增益控制；（2）有些不能用直接法提取同步載波的調(diào)制系統(tǒng)只能用插入）有些不能用直接法提取同步載波的調(diào)制系統(tǒng)只能用插入導(dǎo)頻法；導(dǎo)頻法；（2）與直接法比較，在總功率相同條件下實(shí)際

15、信噪功率比要）與直接法比較，在總功率相同條件下實(shí)際信噪功率比要小一些。小一些。 第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-211711.4 11.4 載波相位差對(duì)載波性能的影響載波相位差對(duì)載波性能的影響( )( )cos( )cos()mcccstm ttv tt設(shè)設(shè)則則( )( )( )( )coscos()11( )cos( )cos()221( )( )cos2smccccov tst v tm tttm tm ttLPFv tm t第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2118討論：討論：希望：希望：解調(diào)出解調(diào)出m(t)，最好：最好：

16、cos = 1，即，即 = 0。若若 = 0，x(t) = m(t)/2 -正是可希望的正是可希望的 0，x(t)將衰減將衰減 cos 倍倍 對(duì)模擬信號(hào)，相當(dāng)于功率下降對(duì)模擬信號(hào)，相當(dāng)于功率下降cos2倍：倍：S/N; 對(duì)數(shù)字信號(hào)，相當(dāng)于能量下降對(duì)數(shù)字信號(hào)，相當(dāng)于能量下降cos2倍倍:1( )( )cos2ov tm t2012be pskEPerfcn最佳第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-211911.5 11.5 位同步的方法位同步的方法要求：要求：與發(fā)端節(jié)拍一致、相位可調(diào)。與發(fā)端節(jié)拍一致、相位可調(diào)。獲取方法：獲取方法：插入導(dǎo)頻法（外同步法）、直接法（自同步

17、法）。插入導(dǎo)頻法（外同步法）、直接法（自同步法）。1.1.插入導(dǎo)頻法插入導(dǎo)頻法原理：原理：同于載波同步時(shí)導(dǎo)頻插入法。同于載波同步時(shí)導(dǎo)頻插入法。單單/ /雙極性雙極性NRZNRZ部分響應(yīng)系統(tǒng)部分響應(yīng)系統(tǒng)第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2120部分響應(yīng)系統(tǒng)：部分響應(yīng)系統(tǒng)：第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-21212.2.自同步法自同步法 當(dāng)系統(tǒng)的位同步采用自同步方法時(shí)，發(fā)端不專門(mén)發(fā)送導(dǎo)頻當(dāng)系統(tǒng)的位同步采用自同步方法時(shí)，發(fā)端不專門(mén)發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而直接從數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)。信號(hào)，而直接從數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)。 自同步法具體又可

18、分為自同步法具體又可分為濾波法濾波法和和鎖相法鎖相法。（1 1）波形變換濾波法）波形變換濾波法波形變換：波形變換：由微分、整流電路構(gòu)成由微分、整流電路構(gòu)成 。移相：移相：正弦波，好實(shí)現(xiàn)。正弦波，好實(shí)現(xiàn)。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2122（2 2）鎖相法）鎖相法本地：同相常態(tài)本地：同相常態(tài) 超前扣除超前扣除 滯后添加滯后添加接收碼元頻率：接收碼元頻率：F晶振頻率晶振頻率nF a、b兩路脈沖相位相差兩路脈沖相位相差180度度相位比較器：完成本地脈沖與接收碼元比相相位比較器：完成本地脈沖與接收碼元比相第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021

19、-7-2123若若相位相位相同：相同：無(wú)附加脈沖；無(wú)附加脈沖；若若超前：超前：超前脈沖超前脈沖減脈沖減脈沖 引起相位滯后：引起相位滯后：T/n；若若滯后：滯后：滯后脈沖滯后脈沖附加脈沖附加脈沖 引起相位超前：引起相位超前：T/n；直至相位相同、鎖定。直至相位相同、鎖定。本地同步脈沖本地同步脈沖T=1/Fnn-11 23n-1nabcdefnn-1n 1 23n 1 2nn4n原理時(shí)序：原理時(shí)序：第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-212411.6.1 11.6.1 位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo) 位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)除了效率以外，主要有以下幾個(gè)：位同步系

20、統(tǒng)的性能指標(biāo)除了效率以外，主要有以下幾個(gè)：（1）相位誤差（精度）相位誤差（精度）,（2）同步建立時(shí)間）同步建立時(shí)間,（3）同步保持）同步保持時(shí)間時(shí)間,（4）同步帶寬。）同步帶寬。1 1、相位誤差、相位誤差e 由上圖可見(jiàn)一個(gè)碼元周期內(nèi)由晶振及整形電路來(lái)的脈沖數(shù)由上圖可見(jiàn)一個(gè)碼元周期內(nèi)由晶振及整形電路來(lái)的脈沖數(shù)為為n個(gè)，因此，最大調(diào)整相位為：個(gè)，因此，最大調(diào)整相位為： ne 360可以看到，隨著可以看到，隨著n的增加，相位誤差的增加，相位誤差e將減小。將減小。 11.6 11.6 位同步系統(tǒng)的性能及相位誤差對(duì)性能的影響位同步系統(tǒng)的性能及相位誤差對(duì)性能的影響第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通

21、信系統(tǒng)原理2021-7-21252、同步建立時(shí)間、同步建立時(shí)間ts定義：定義：失去同步后重建同步最所需的長(zhǎng)時(shí)間。失去同步后重建同步最所需的長(zhǎng)時(shí)間。故故同步建立時(shí)間同步建立時(shí)間為：為：bbsnTNTt 23、同步保持時(shí)間、同步保持時(shí)間tc 系統(tǒng)因?yàn)闆](méi)有輸入，使得收端位同步信號(hào)的相位就會(huì)逐漸系統(tǒng)因?yàn)闆](méi)有輸入，使得收端位同步信號(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，就算失步了。一準(zhǔn)許的最大值，就算失步了。為了使同步建立時(shí)間為了使同步建立時(shí)間ts減小，要求選用較小的減小，要求選用較小的n，這就和相位誤，這就

22、和相位誤差差e對(duì)對(duì)n的要求相矛盾的要求相矛盾 。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-212600122ctFFKF式中：式中：F0收發(fā)兩端固有碼元重復(fù)頻率的幾何平均值；收發(fā)兩端固有碼元重復(fù)頻率的幾何平均值；F收發(fā)兩端存在頻差。收發(fā)兩端存在頻差。說(shuō)明：說(shuō)明：要想延長(zhǎng)同步保持時(shí)間要想延長(zhǎng)同步保持時(shí)間tc，需要提高收發(fā)兩端振蕩器的，需要提高收發(fā)兩端振蕩器的頻率穩(wěn)定度。頻率穩(wěn)定度。 第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-212711.6.2 11.6.2 位同步相位誤差對(duì)性能的影響位同步相位誤差對(duì)性能的影響假設(shè)：假設(shè)： 位同步相位誤差位同步相位

23、誤差c可用時(shí)間差可用時(shí)間差Te來(lái)表示；來(lái)表示； 解調(diào)器已解調(diào)出基帶數(shù)字信號(hào)，并假定采用解調(diào)器已解調(diào)出基帶數(shù)字信號(hào)，并假定采用MF法檢測(cè)：法檢測(cè)：即對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行積分、取樣和判決；即對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行積分、取樣和判決； 設(shè)位同步超前接收碼元設(shè)位同步超前接收碼元Te 。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2128接收碼元接收碼元: :位同步位同步: :積分、清洗積分、清洗( (最佳接收最佳接收) )E 可充滿，可充滿，達(dá)最大值，獲最達(dá)最大值，獲最大能量；大能量；E不能充滿，不能充滿，能量損失能量損失可見(jiàn)：可見(jiàn)： 相鄰碼元無(wú)數(shù)據(jù)變化時(shí)，位同步誤差不影響取樣點(diǎn)的積相鄰碼元無(wú)數(shù)

24、據(jù)變化時(shí)，位同步誤差不影響取樣點(diǎn)的積分能量，獲最大能量分能量，獲最大能量E； 相鄰碼元有數(shù)據(jù)變化時(shí)，能量損失。相鄰碼元有數(shù)據(jù)變化時(shí)，能量損失。 E= (1 - 2Te / T )E第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2129設(shè)：設(shè)：相鄰碼元無(wú)數(shù)據(jù)變化的概率為相鄰碼元無(wú)數(shù)據(jù)變化的概率為P P，取樣點(diǎn)積分能量達(dá)，取樣點(diǎn)積分能量達(dá)E E； 相鄰碼元有數(shù)據(jù)變化的概率為相鄰碼元有數(shù)據(jù)變化的概率為(1-P),(1-P),取樣點(diǎn)積分能量取樣點(diǎn)積分能量EE。2PSK最佳接收時(shí)：最佳接收時(shí)：等概時(shí)：等概時(shí)：012eEPerfcn0011(1)22eEEPPerfcPerfcnn00

25、11(11.6.2)44eeEEPerfcerfcPnn2(1)eTEET其中：其中：所以：所以：可見(jiàn)：可見(jiàn)：位同步相位差位同步相位差Pe第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-213011.7 11.7 群同步群同步-幀同步幀同步11.7.1 11.7.1 引言引言前提：前提：已實(shí)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)位同步。位同步。任務(wù)任務(wù)：識(shí)別出數(shù)字信息群的起止時(shí)刻，或者說(shuō)給出每個(gè)群的：識(shí)別出數(shù)字信息群的起止時(shí)刻，或者說(shuō)給出每個(gè)群的 “開(kāi)頭開(kāi)頭”和和“末尾末尾”時(shí)刻。時(shí)刻。實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法： 自同步：自同步：利用數(shù)據(jù)碼組本身之間不同的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用數(shù)據(jù)碼組本身之間不同的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。 外同

26、步：外同步：在數(shù)字信息流中插入一些特殊碼字作為每個(gè)群的在數(shù)字信息流中插入一些特殊碼字作為每個(gè)群的頭尾標(biāo)記，接收端據(jù)其位置實(shí)現(xiàn)群同步。頭尾標(biāo)記，接收端據(jù)其位置實(shí)現(xiàn)群同步。連貫式插入法連貫式插入法間隔式插入法間隔式插入法重點(diǎn)：重點(diǎn)：外同步。外同步。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-213111.7.1 11.7.1 起止同步法起止同步法結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：止脈沖與碼元寬度不同，給同步數(shù)字傳輸帶來(lái)不便；止脈沖與碼元寬度不同，給同步數(shù)字傳輸帶來(lái)不便；傳輸效率低：傳輸效率低：67% 。第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-213211.7.

27、2 11.7.2 連貫式插入法連貫式插入法 連貫式插入法：連貫式插入法：在在每群的開(kāi)頭集中插入每群的開(kāi)頭集中插入群同步碼字的同步方法。群同步碼字的同步方法。例：例：PCM30/32同步碼字同步碼字特殊碼字：特殊碼字：局部自相關(guān)特性有尖銳的峰值；局部自相關(guān)特性有尖銳的峰值；在信息碼元序列中不易出現(xiàn)以便識(shí)別；在信息碼元序列中不易出現(xiàn)以便識(shí)別；識(shí)別器要簡(jiǎn)單。識(shí)別器要簡(jiǎn)單。最常用的群同步碼字最常用的群同步碼字：“巴克碼巴克碼”。 1 1、巴克碼、巴克碼 定義：定義：一個(gè)長(zhǎng)為一個(gè)長(zhǎng)為n的碼組的碼組x1, x2, x3, xn，其中，其中xi 取值取值1，其，其局局部自相關(guān)函數(shù)部自相關(guān)函數(shù)滿足滿足10(

28、)0, 1, 10njiijinjR jx xjn當(dāng)當(dāng)則稱該碼組為巴克碼。則稱該碼組為巴克碼。 信信 息息 碼碼標(biāo)標(biāo) 識(shí)識(shí) 碼碼一幀一幀第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2133表表11-1巴克碼字巴克碼字位數(shù)位數(shù)n巴克碼字巴克碼字2+ +；+3+ +4+ + +；+ +5+ + +7+ + + +11+ + + + +13+ + + + + + +表中表中+表示表示+1，表示表示1 10( )0, 1, 10njiijinjR jx xjn當(dāng)當(dāng)例：例：7位巴克碼位巴克碼第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-21342 2、巴克碼識(shí)別

29、器、巴克碼識(shí)別器第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-213511.7.3 11.7.3 間歇式插入法間歇式插入法 定義：定義：將群同步碼字分散地插入到信息之中，即每隔一定數(shù)量將群同步碼字分散地插入到信息之中，即每隔一定數(shù)量的信息碼元，插入的信息碼元，插入一個(gè)一個(gè)群同步碼字。群同步碼字。例：例：PCM 24群同步則采用間歇式插入法。群同步則采用間歇式插入法。 收端收端要確定群同步碼位置的方法：要確定群同步碼位置的方法： （1 1）逐碼移位法；）逐碼移位法； （2 2）RAM幀碼檢測(cè)法。幀碼檢測(cè)法。 第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2

30、136 逐碼移位法的基本原理：逐碼移位法的基本原理：由位同步脈沖經(jīng)過(guò)由位同步脈沖經(jīng)過(guò)n次分頻以后的本次分頻以后的本地群碼與接收到碼元中間歇式插入的群同步碼進(jìn)行逐碼移位比地群碼與接收到碼元中間歇式插入的群同步碼進(jìn)行逐碼移位比較，使本地群碼與發(fā)送來(lái)的群同步碼同步。較，使本地群碼與發(fā)送來(lái)的群同步碼同步。 第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-2137bsTNt2例：等間隔插入例：等間隔插入全全“1”碼！碼！a位同步碼；位同步碼；c收到的碼：信收到的碼：信碼、同步碼；碼、同步碼；N同步位信同步位信息位息位=1+3=4;異或門(mén)不一致異或門(mén)不一致門(mén)門(mén)經(jīng)過(guò)計(jì)算，群同步平均經(jīng)過(guò)計(jì)算，群同步平均建立的時(shí)間近似為：建立的時(shí)間近似為：第第11 11章章 同步原理同步原理現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2021-7-213811.7.4 11.7.4 群同步系統(tǒng)的性能群同步系統(tǒng)的性能要求：要求：同步時(shí)間要短，即捕獲時(shí)間要短；同步時(shí)間