同步技术PPT学习教案

1、会计学1 同步技术同步技术 载波同步相干解调的基础 位同步取样判决的基础 群同步分路及译码的基础 网同步交换及复接的基础 第1页/共38页 自同步 外同步 第2页/共38页 第3页/共38页 22 22 22 ( )( )cos2 ( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ( ) ( )( )cos2 11 ( )( )cos4 22 ( ), PSKc PSK PSK PSK PSKc c P StS tf t S tCPSK S tDPSK StS t S tSt St StS tf t StStf t StS 为绝对码，上式表示调制； 若为相对码，则上式表示调制。 从上式看出的频谱是频

2、谱的线性搬移 当无直流，则无载波， 若将平方我们得到： 中肯定有直流( )2 ( )2 SKc PSKc c tf Stf f 含有成分 因此，将平方并滤波提取成分， 再二分频便得到 ，其方框图如下： ， 第4页/共38页 信道信道带通带通 滤波滤波 低通低通相相/决决 平方平方 取判取判X 2 由于电路中有二分频，因此存在相位模糊问题。由于电路中有二分频，因此存在相位模糊问题。 第5页/共38页 信道信道带通带通低通低通相相/决决 平方平方 取判取判 X 2 环滤环滤VCO相比相比 该电路是用锁相环代替平方变换法中的窄带滤波器，该电路是用锁相环代替平方变换法中的窄带滤波器， 故称平方环法法故

3、称平方环法法。 2.2.平方环法平方环法 : : 由于电路中有二分频，因此同样存在相位模糊问题。由于电路中有二分频，因此同样存在相位模糊问题。 第6页/共38页 第7页/共38页 二、同相正交环二、同相正交环( (科斯塔斯特环科斯塔斯特环) )： 31 42 5 6 ( )( )cos2cos(2) 11 ( )cos( )cos(4) 22 ( )( )cos2sin(2) 11 ( )sin( )sin(4) 22 1 1 ( )cos 2 1 ( )sin 2 PSKcc c PSKcc c VstVs tf tf t s ts tf t VstVs tf tf t s ts tf t

4、Vs t Vs t 为简化，设低通通带内传递函数为，则： 则 56 2 222 11 ( )cos( )sin 22 1 ( )cossin 4 1 ( )sin2( ) 8 sin2 d d VV Vs ts t st ststE VK ： 当较小时 式中常数 第8页/共38页 d V 经环路滤波器后控制经环路滤波器后控制VCOVCO，则鉴相特性如教材图，则鉴相特性如教材图8.48.4 0 d Vn从曲线看出及各点，鉴相特性斜率均为正， 都是稳定锁相点。因此，同相正交环存在相位模糊的问题。 第9页/共38页 cc ff 导频要在信号频谱为0的位置插,避免信号干扰导频 插入导频要求 避免导频干

5、扰信号-常用正交插入 插入导频应能很方便地提取插入导频频率尽可能就是 c f 1 1、频域正交插入、频域正交插入 并对信码进行相关编码并对信码进行相关编码 c f不进行相关编码，在附近信号频谱成份太强，它会干扰插入的导频。 不正交插入，则解调后会留下直流干扰，影响取样判决。 第10页/共38页 相关编码第 类部分响应： IV 第11页/共38页 相关编码相关编码 振荡器振荡器 带通带通信道信道+ X 0 90 ( )s t ( )s t ( )cos2 c s tf t sin2 c af t cos2 c af t ( )cos2sin2 cc s tf taf t 正交插入导频正交插入导频

6、发射机发射机方框原理图方框原理图 ： 第12页/共38页 正交插入导频正交插入导频接收机接收机方框原理图：方框原理图： 带通带通低通低通相关译码相关译码判取判取 X 0 90 sin2 c af t 滤波器滤波器 c f ( )cos2sin2 cc s tf taf t 1 ( ) 2 s t1 ( ) 2 s t 第13页/共38页 2 ( )cos2sin2 ( )cos2sin2 cos2 ( )cos 2sin2cos2 111 ( )( )cos4sin4 222 1 ( ) 2 ( )cos2cos2 cc ccc ccc cc cc s tf taf t s tf taf tf

7、 t s tf taf tf t s ts tf taf t s t s tf taf t 正交插入发送信号为： 此信号经相干解调 经低通滤波器后，信号为： 若是同相插入，发送信号为： 22 ( )cos2cos2 cos2 ( )cos 2cos 2 1111 ( )( )cos4cos4 2222 11 ( ) 22 1 2 ccc cc cc s tf taf tf t s tf taf t s ts tf taaf t s ta a 此信号经相干解调 经低通滤波器后，信号为： 式中为一直流干扰 因此，为消除直流干扰，导频应正交揷入 第14页/共38页 2 2、插入双导、插入双导 频频

8、c f 信号在信号在 或或 附近频谱成分较大，无法在附近频谱成分较大，无法在 处插导频，此时才插双导频。处插导频，此时才插双导频。 c f c f 双导频确定的原则：双导频确定的原则： （1 1）双导频在信号带外，不会干扰信号，同时也）双导频在信号带外，不会干扰信号，同时也 不要离信号频带太远。不要离信号频带太远。 c f （2 2）揷入的双导频应便于求得）揷入的双导频应便于求得 c f 第15页/共38页 21 121cc ff fffff Q 例如我们设计 与 、 的关系为： 据此画出电路图如下： + 1 f 2 f 信道带通低通 X 12 ff 窄带 1 f 窄带 2 f X X Q 1

9、2 ffQ图中 、 、 等参数设计时选定，因此设计选择余地很大。 第16页/共38页 0 2 2 2 1 2 V n n Q f f f K r rQ r 0 0 0 稳态相差对单谐振电路： (弧度) 稳态相差对锁相环： (弧度) 随机相差常用相位抖动表示 式中 为滤波器或环路信噪比，当 值高或环路滤波器带宽 窄则 高，可见稳态相差与随机相差是矛盾的。 总相差：= 一、相位误差一、相位误差 第17页/共38页 二、同步建立时间（越短越好）二、同步建立时间（越短越好） 0 1 ln 1 s Q t fK K 为确定的系数(它指电压上升至稳定值的比例)。 三、同步保持时间（越长越好）三、同步保持时

10、间（越长越好） 0 1 ln 1 0.318 c Q t fK KK e 指电压下降的系数，常取 从同步建立时间和同步保持时间两表示式看出，它们从同步建立时间和同步保持时间两表示式看出，它们 对对Q Q的要求是矛盾的。的要求是矛盾的。 若用锁相环，同步建立时间与保持时间也是矛盾的，若用锁相环，同步建立时间与保持时间也是矛盾的， 请参见教材。请参见教材。 第18页/共38页 一、揷入位定时导频一、揷入位定时导频 位定时导频揷入的原则：位定时导频揷入的原则： (1)位定时导频必须在基带信号频谱的零点揷入。 (2)揷入位定时导频通常为 1 2 BB ff或如下图。 第19页/共38页 相关编码并揷入

11、相关编码并揷入 导频是常用的位同步的外导频是常用的位同步的外 同步方法，其方框图如教材同步方法，其方框图如教材图图8.158.15 1 2 B f 二、包络调制法二、包络调制法 其方框图如教材图其方框图如教材图8.168.16 B f 如对如对PSKPSK调制，该信号原包络是一条水平线，它调制，该信号原包络是一条水平线，它 不包含有位同步信息，若对包络实现浅调幅，其不包含有位同步信息，若对包络实现浅调幅，其 调幅信号频率为调幅信号频率为 ，接收端采用包络检波，便可，接收端采用包络检波，便可 得到位同步信息。得到位同步信息。 B f 第20页/共38页 8.4.2 直接提取位同步信号法直接提取位

12、同步信号法 定义：定义： 是指从接收到的基带信号中直接提取位同步信息。是指从接收到的基带信号中直接提取位同步信息。 一、滤波法一、滤波法 B f B f 2 B f B f 若基带信号为全占空矩形序列若基带信号为全占空矩形序列, ,无论是单极性或双极无论是单极性或双极 性信号，它们都不含性信号，它们都不含 或或 成份，因此不能直接提成份，因此不能直接提 取位同步信息。若是归零脉冲，则一定含有取位同步信息。若是归零脉冲，则一定含有 成份。成份。 因此对全占空矩形随机序列先进行波形变换，如采用因此对全占空矩形随机序列先进行波形变换，如采用 微分、全波整流等变换手段，就能提取微分、全波整流等变换手段

13、，就能提取 信息。信息。 其方框图如其方框图如8.178.17，各点波形图如图，各点波形图如图8.18 8.18 第21页/共38页 二、包络陷落法二、包络陷落法 包络陷落法方框图及各点波形包络陷落法方框图及各点波形 带限频谱带限频谱 第22页/共38页 带限频谱的产生：带限频谱的产生： 第23页/共38页 三、锁相法三、锁相法 锁相法是用锁环代替上述方法中的窄带滤波器，锁相法是用锁环代替上述方法中的窄带滤波器， 从而实现位同步信号提取。由于位同步信号是周从而实现位同步信号提取。由于位同步信号是周 期性取样脉冲序列，因此常用数字锁相环，系统期性取样脉冲序列，因此常用数字锁相环，系统 框图如下框

14、图如下 ： 波形波形 变换变换 相位相位 比较比较 N次次 分频器分频器 或门或门 附加门附加门 Q Q 晶振晶振B nf 扣除门扣除门 位同步信号位同步信号 滞后脉冲滞后脉冲 超前脉冲超前脉冲 第24页/共38页 四、锁相法抗干扰性能的改善四、锁相法抗干扰性能的改善 两种数字滤波方案原理图两种数字滤波方案原理图： 第25页/共38页 位同步与载波同步比较位同步与载波同步比较 第26页/共38页 第27页/共38页 群同步不是获取群的频率信息，而是指示群开始或群同步不是获取群的频率信息，而是指示群开始或 结束的位置，其本质与前两种同步有较大区别。结束的位置，其本质与前两种同步有较大区别。 8.

15、6.1 8.6.1 连贯插入连贯插入 1. 1. 巴克码巴克码 连贯插入的关键是寻找群同步码，其要求：连贯插入的关键是寻找群同步码，其要求： 1. 2. 3. 方便识别 与信息码区别较大 码长适当，以便提高效率 第28页/共38页 目前尚未找到巴克码的一般构造方法，只搜索到目前尚未找到巴克码的一般构造方法，只搜索到1010组组 巴克码，其码组最大长度为巴克码，其码组最大长度为1313，全部列于表中：，全部列于表中： 第29页/共38页 局部自相关函数：局部自相关函数： 第30页/共38页 第31页/共38页 2.2.单峰局部自相关函数单峰局部自相关函数 0 ( ) 010 7 70 ( ) 0

16、10 nj R j j j R j j 如果局部自相关函数滿足下列条件 或 我们称此局部自相关函数具有单峰特性 位巴克码正好滿足这个条件 或- 第32页/共38页 3. 73. 7位巴克码识别电路位巴克码识别电路 相加电路 0 10 10 10 10 10 10 1 取样判决 群同步输出 接收码流 （含巴克码） 第33页/共38页 巴克码是插在信息码流之中的，因此巴克码的前巴克码是插在信息码流之中的，因此巴克码的前 后均是信息码，考虑到最坏的情况，我们列出了巴后均是信息码，考虑到最坏的情况，我们列出了巴 克码识别器输出电压和对应概率表：克码识别器输出电压和对应概率表： 表中：表中： N N巴克码移出识别器的位数巴克码移出识别器的位数( (负数表示巴克码负数表示巴克码 尚未进入识别器的位数尚未进入识别器的位数) ) V V克码识别器输出电压克码识别器输出电压 P P对应概率对应概率 第34页/共38页 7 7位巴克码识别输出曲线位巴克码识别输出曲线 第35页/共38页 8.6.2分散插入分散插入 第36页/共38页