通信原理同步要点课件

联合战术通信教研组张伟明理工大学通信工程学院第八章同步原理数字通信原理1联合战术通信教研组张伟明理工大学通信工程学院第八章同步原数字通信系统框图同步电路2数字通信系统框图同步电路2第十章同步原理8.1引言8.2载波同步8.3位同步8.4群同步3第十章同步原理8.1引言38.1引言同步的作用使通信双方协调一致地工作!!!48.1引言同步的作用使通信双方协调一致地工作!!!48.1引言（续1）同步的分类

按功能分: 1.载波同步(相干解调，同频同相) 2.位同步(接收判决时刻) 3.群同步(帧的开始)

按实现方法分： 1.插入同步法、外同步法(发送额外的同步信息) 2.直接同步法、自同步法(从信息中直接提取同步信号)58.1引言（续1）同步的分类58.2载波同步载波同步：从接收信号中提取与接收信号中调

制载波同频同相的相干载波的过程。载波同步是相干解调的基础。只要进行相干解调，模拟通信和数字通信都需

要载波同步。同步载波从接收的频带信号中提取。载波同步的实现方法：

插入导频法

直接法68.2载波同步载波同步：从接收信号中提取与接收信号中调

一.插入导频法在发送的信息中注入载波信息，可以是载波本身，也可以是载波的某种变换。对插入的导频通常有如下要求：导频要在信号频谱为零的位置插入；导频的频率应当与载波频率有关，通常导频频率等于载波频率；插入的导频应与载波正交，避免导频对信号解调产生影响。7一.插入导频法在发送的信息中注入载波信息，可以是载波一、插入导频法(续2)插入导频法方框图(a)发送端(b)接收端8一、插入导频法(续2)插入导频法方框图8二、直接法接收端从不携带导频的接收信号中直接提取相干载波的载波同步方法称为直接法。基本原理：在抑制载波的双边带信号（如DSB、PSK等）中，虽然本身不包含载波分量，但作适当的非线性变换后，会出现载波的谐波分量，提出这些谐波分量来得到同步载波。

9二、直接法接收端从不携带导频的接收信号中直接提取相干1.平方变换法和平方环法接收信号：x(t)=s(t)cos(2fct)平方输出信号：y(t)=s2(t)cos2(2fct)=0.5s2(t)+0.5s2(t)cos(4fct)s(t)中无直流分量s2(t)中有直流分量若调制信号s(t)=1，y(t)=0.5+0.5cos(4fct)101.平方变换法和平方环法接收信号：x(t)=s(t)co锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，因此平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能，因而得到广泛的应用。平方环法提取同步载波方框图11锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，因相位模糊cos(4fct)=cos(4fct+2)由窄带2fc滤波器得到的cos(4fct)，经二分频后得到的可能是cos(2fct)，也可能是cos(2fct+)，这种相位的不确定性就称为相位模糊。

会导致数字信号解调后出现码元反相，

如引起2PSK“反相工作”解决方法：差分相移键控（2DPSK）12相位模糊cos(4fct)=cos(4fct+22.同相正交环法(costas环)132.同相正交环法(costas环)13

设costas环的输入信号为压控振荡器的输出为其中，为v1与costas环的输入信号间的相位误差。v1相移-900后，得v2为14设costas环的输入信号为14输入信号与v1相乘，得

输入信号与v2相乘，得

经低通滤波器滤波后，分别为

15输入信号与v1相乘，得输入信号与v2相乘，得经低通滤波器v5、v6相乘得经环路滤波器滤波后，控制压控振荡器可以使它产生一个频率为fc，相位逐渐趋近于0的载波，此载波就是所要提取的同步载波。较小时16v5、v6相乘得经环路滤波器滤波后，控制压控振荡器可以使它产相位模糊v1的相位可以是，也可以是+，故也存在“相位模糊”问题。17相位模糊v1的相位可以是，也可以是+，故也存在“相位模可作为解调器的输出。优点：可直接解调出信号x(t)(模拟解调或非最佳接收数字解调)缺点：1）电路较为复杂，实现困难；2）存在相位模糊。

18可作为解调器的输出。优点：可直接解调出信号x(t)(模拟19193.两种直接同步方法比较不同点：平方变换法中窄带滤波器的工作频率是载波

频率的两倍；costas环的工作频率是载波频率本身，环路

滤波器是低通滤波器、存在900相移网络。相同点存在相位模糊；实现电路与接收载波频率有关。203.两种直接同步方法比较不同点：平方变换法中窄带滤波器的三、两种载波同步方法的比较1.直接法的优缺点(1)不占用导频功率，因此信号功率比可以大一些。(2)可防止插入导频法中导频和信号由滤波不好引起的互相干扰，也可防止信道不理想引起的导频相位误差。(3)有的调制系统不能用直接法(如SSB系统)。2.插入导频法的优缺点(1)有单独的导频信号，一方面可以提取同步载波，另一方面可以用它作自动增益控制。(2)有些不能用直接法提取同步信息的调制系统只能用插入导频法。(3)要多消耗一部分不带信息的功率，与直接法比较在总功率相同条件下信噪功率比要小一些。21三、两种载波同步方法的比较1.直接法的优缺点2.插入导载波同步系统的性能主要性能指标：(1)效率:为获得同步，载波信号应尽量少消耗发射功率。(2)精度:指提取的同步载波与需要的载波标准比较，应有尽量小的相位误差。(3)同步建立时间ts:越短越好，这样同步建立得快。(4)同步保持时间tc:越长越好，这样同步建立后可以保持较长时间。22载波同步系统的性能主要性能指标：221.稳态相位误差1.对于用窄带滤波其提取同步的方法当滤波器中心频率与载波频率不相等时就会使提取的同步载波信号引起一个稳态相位误差Δφ。2.对于用锁相环提取同步载波的方法由设计的局限性引发。Q:回路的品质因数w0:滤波器的中心角频率Δw

:角频偏Δw

:角频偏Kv:环路直流增益Q越小越好231.稳态相位误差1.对于用窄带滤波其提取同步的方法当滤波器中2.随机相位误差由噪声引发。以窄带滤波器提取同步载波为例。随机相位误差为：用其方差表示其大小：Q:回路的品质因数f0:滤波器的中心频率n0:白噪声的功率谱密度Ps:信号功率Q越大越好242.随机相位误差由噪声引发。以窄带滤波器提取同步载波为例。随3.建立时间和保持时间考虑用窄带滤波器提取载波：(1)建立时间:(2)保持时间:Q越大越好Q越小越好用输出载波的大小来衡量同步是否建立。k(0~1)输出载波幅度与最大值之比253.建立时间和保持时间考虑用窄带滤波器提取载波：(1)建立时

载波相位误差对解调性能的影响总的相位误差是随机相差与稳态相差之和。对DSB(BPSK)，将引起信噪比下降，从而使用数字信号的误码率上升。对SSB，除了引起信噪比下降外，还使基带信号发生畸变，从而引起数字信号解调时发生码间串扰。26

载波相位误差对解调性能的影响总的相位误差是随机相差与稳态相8.3位同步在数字通信系统中，接收端需要一个控制取样判决的定时信号，该定时信号的脉冲频率应该与发送端的码元速率相同、相位应该与最佳判决时刻对齐。位同步：从接收信号中提取位同步信号的过程。位同步是码元正确判决的基础。只有数字通信系统中有位同步。位同步的实现方法：

插入导频法

直接法278.3位同步在数字通信系统中，接收端需要一个控制取样判决的相关编码m(t)插入位同步导频调制相关编码一、插入导频法28相关编码m(t)插入位同步导频调制相关编码一、插入导频法28接收端位同步的提取带通载波同步低通窄带滤波倒相取样判决限幅放大微分全波整流整形29接收端位同步的提取带通载波低通窄带倒相取样限幅微分全整形29二、直接法接收端从不携带导频的接收信号中直接提取位同步信号的方法称为直接法。最常用的直接法是数字锁相环法。30二、直接法接收端从不携带导频的接收信号中直接提取位同步信号的在接收端利用相位比较器比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位，若两者相位不一致（超前或滞后），相位比较器就产生误差信号去调整位同步信号的相位，直到获得精确的同步为止。1.数字锁相环法的基本原理31在接收端利用相位比较器比较接收码元和本地产生的位同步控制电路1.数字锁相环法的基本原理（续1）32控制电路1.数字锁相环法的基本原理（续1）32（2）扣除门为常开门，附加门为常闭门，它们和或

门一起构成控制电路，根据相位比较器输出的

控制脉冲（超前脉冲或滞后脉冲）对晶振输出

的序列实施扣除（或添加）脉冲处理。1.数字锁相环法的基本原理（续2）（1）接收码元速率为，为码元间隔；

晶振频率为，经整形电路以后输出周期

同为的脉冲序列a和b，但

相位相差180。33（2）扣除门为常开门，附加门为常闭门，它们和或

门（3）n分频器为n计数器，每当控制器输出n个脉冲

时，它便输出一个脉冲，作为本地位同步信

号。控制器和分频器共同作用，调整加到比较

器上的位同步信号的相位。（4）相位比较器将本地位同步信号与接收码元序列

进行比较。当本地位同步信号比接收码元序列

超前时，就输出超前脉冲；当本地位同步信号

比接收码元序列滞后时，就输出滞后脉冲。1.数字锁相环法的基本原理（续3）34（3）n分频器为n计数器，每当控制器输出n个脉冲

无相位误差（n=3）a路脉冲b路脉冲或门输出脉冲n分频器输出超前脉冲滞后脉冲接收码元相位比较器在接收码元序列中的0、1交变点处进行比相！35无相位误差（n=3）a路脉冲b路脉冲或门输出脉冲n分频器输出本地相位超前（n=3）a路脉冲b路脉冲或门输出脉冲n分频器输出滞后脉冲超前脉冲接收码元最小相位调整量为Ts/n36本地相位超前（n=3）a路脉冲b路脉冲或门输出脉冲n分频器输本地相位滞后（n=3）a路脉冲b路脉冲n分频器输出超前脉冲滞后脉冲或门输出脉冲接收码元最小相位调整量为Ts/n37本地相位滞后（n=3）a路脉冲b路脉冲n分频器输出超前脉冲滞二、数字锁相环法的性能指标位定时误差：位同步建立时间：位同步保持时间：同步带宽：指同步建立后，本地位定时与接收码元之间的剩余相位偏差。由不同步到同步所需的最长时间。由同步到失去同步所需要的时间。能够调整到同步状态所允许的收、发晶振频率之间的最大频差。38二、数字锁相环法的性能指标位定时误差：指同步建立后，本地1、位定时误差位定时误差：同步建立后，本地位定时与接收

码元之间的剩余相位偏差。每调整一步，位定时位置改变Ts/n。最大位定时误差te=Ts/n。用相位表示的位定时误差，称为相位误差。最大相位误差

e=2/n小于2/n的相位误差是不可调整的。n越大，e越小。391、位定时误差位定时误差：同步建立后，本地位定时与接收

2、位同步建立时间位同步建立时间指由不同步到同步所需的最长时间。

最大初始位定时误差为Ts/2，数字锁相环需要调整n/2次。

平均2个码元时间内可调整1次。相位比较器在接收码元序列中0、1码元的交变点处进行比相。位同步建立时间为n越小，同步建立越快！402、位同步建立时间位同步建立时间指由不同步到同步所需的最长时3、同步保持时间413、同步保持时间414、同步带宽424、同步带宽42相位误差引起抽样判决时刻的偏差，从而影响抽样信号的信噪比，最终导致判决信号的误码率上升。以匹配滤波器接收为例。设相位误差对应的时间差为Te，则位同步相位误差对系统影响43相位误差引起抽样判决时刻的偏差，从而影响抽样信号的信群同步与载波同步、位同步的比较： 载波同步解决了同步解调问题，把频带信号解调为基带信号。 位同步确定数字通信中各个码元的抽样判决时刻，把每个码元加以区分。 群同步的任务是把字、句或码组区分开来。8.4群同步44群同步与载波同步、位同步的比较：8.4群同步448.4群同步（续1）群同步的实现方法：

起止式同步法

连贯式插入法间歇式插入法458.4群同步（续1）群同步的实现方法：45用特殊的波形标识帧的开始或结束。一.起止式同步法只能用于简单的通信中，如：PC串口、电报。46用特殊的波形标识帧的开始或结束。一.起止式同步法只能用于简单 用一个特殊的码组来表示帧的开始。 “特殊”： 1、在信息码元序列中不易出现； 2、识别器简单。二.连贯式插入法同步码信息码信息码同步码……同步码的寻找是关键47 用一个特殊的码组来表示帧的开始。二.连贯式插入法同步码信息巴克码巴克码是具有特殊规律的二进制码组，具有尖锐的自相关函数。同时，巴克码的识别器组成十分简单。用局部自相关函数来定义巴克码：长为n的巴克码(局部自相关函数)48巴克码巴克码是具有特殊规律的二进制码组，具有尖锐的自相关巴克码局部自相关函数示例-7-6-5-4-3-2-1123456707654321jR(j)49巴克码局部自相关函数示例-7-6-5-4常见的巴克码组位数n巴克码组2++;-+3++-4+++-;++-+5+++-+7+++--+-11+++---+--+-13+++++--++-+-+50常见的巴克码组位数n巴克码组2++;-+3++-抽头：1110010输入“1”：1+10-1输入“0”：0+11-1七位巴克码识别器01(1)相加判决移动方向输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)51抽头：1110010输入“1”：七位巴克码识别器01(1)相当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=1)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00000001-1-1-1-1111-1052当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=2)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00000011-1-1-1-111-1-3053当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=3)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00000111-1-1-111-101-154当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=4)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00001110-1-1-111-1-1-3055当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=5)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00011100-1-1-11-1-11-3056当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=6)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00111001-1-11-1-1-11-3057当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=7)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)01110010-111-1-11-11058当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=8)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)111001

0011111117159当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=9)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)1100100011-1-11-111060当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=10)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)100100001-1-1-1-111-1061当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=11)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00100000-1-11-11111062当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=12)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)01000000-11-1-11111063当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=13)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)100000001-1-1-11111064当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=14)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00000000-1-1-1-1111-1065当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=1…14)123456789101112131407654321-1-2-3tR(t)设门限为466当输入为000000011100100000000时，识相加器输出七位巴克码识别器输出讨论最不利的情形：巴克码只有部分码在移位寄存器

中时其他位对应的输出均为+1。门限1门限2门限3漏同步假同步67相加器输出七位巴克码识别器输出讨论最不利的情形：巴克码只有部课堂练习画出11位巴克码识别器输入码元0101010101010101010101移动方向相加判决注意：1）移动方向2）码元输入的位置3）抽头系数68课堂练习画出11位巴克码识别器输入码元0101010三.间歇式插入法将帧同步码分多次分散插入各帧中。可减少同步码所占的比例，提高有效性。24路PCM数字电话系统中常用。难点：收端帧同步的获取。逐码移位法的基本原理：由位同步脉冲经过n次分频以后的本地码群(频率正确，但相位不确定)与接收到码元中间歇式插入的群同步码进行比较，使本地群码与发送来的群同步码同步。69三.间歇式插入法将帧同步码分多次分散插入各帧中。难点：收端帧逐码移位法实现群同步框图延迟一位禁门÷N异或门码接收C分路定时脉冲本地群码bacde…f位同步脉冲70逐码移位法实现群同步框图延迟一位禁÷N异码接收C分路定时脉冲同步过程123456789101112131415123123123123123123abcdd’d’’ee’ff’71同步过程1234四.群同步系统性能1.漏同步概率P1(连贯式)2.假同步概率P2(连贯式)3.平均同步建立时间ts连贯插入：间歇插入：错误容限m1越大越好错误容限m2越小越好间歇式同步建立时间长72四.群同步系统性能1.漏同步概率P1(连贯式)2.假同步概群同步的保护减小漏同步和假同步概率。以连贯式为例。漏同步概率P1(连贯式)假同步概率P2(连贯式)错误容限m1越大越好错误容限m2越小越好门限↑捕捉态假同步↓容限m2↓漏同步↓容限m1↑门限↓维持态73群同步的保护减小漏同步和假同步概率。漏同步概率P1(连贯式联合战术通信教研组张伟明理工大学通信工程学院第八章同步原理数字通信原理74联合战术通信教研组张伟明理工大学通信工程学院第八章同步原数字通信系统框图同步电路75数字通信系统框图同步电路2第十章同步原理8.1引言8.2载波同步8.3位同步8.4群同步76第十章同步原理8.1引言38.1引言同步的作用使通信双方协调一致地工作!!!778.1引言同步的作用使通信双方协调一致地工作!!!48.1引言（续1）同步的分类

按功能分: 1.载波同步(相干解调，同频同相) 2.位同步(接收判决时刻) 3.群同步(帧的开始)

按实现方法分： 1.插入同步法、外同步法(发送额外的同步信息) 2.直接同步法、自同步法(从信息中直接提取同步信号)788.1引言（续1）同步的分类58.2载波同步载波同步：从接收信号中提取与接收信号中调

制载波同频同相的相干载波的过程。载波同步是相干解调的基础。只要进行相干解调，模拟通信和数字通信都需

要载波同步。同步载波从接收的频带信号中提取。载波同步的实现方法：

插入导频法

直接法798.2载波同步载波同步：从接收信号中提取与接收信号中调

一.插入导频法在发送的信息中注入载波信息，可以是载波本身，也可以是载波的某种变换。对插入的导频通常有如下要求：导频要在信号频谱为零的位置插入；导频的频率应当与载波频率有关，通常导频频率等于载波频率；插入的导频应与载波正交，避免导频对信号解调产生影响。80一.插入导频法在发送的信息中注入载波信息，可以是载波一、插入导频法(续2)插入导频法方框图(a)发送端(b)接收端81一、插入导频法(续2)插入导频法方框图8二、直接法接收端从不携带导频的接收信号中直接提取相干载波的载波同步方法称为直接法。基本原理：在抑制载波的双边带信号（如DSB、PSK等）中，虽然本身不包含载波分量，但作适当的非线性变换后，会出现载波的谐波分量，提出这些谐波分量来得到同步载波。

82二、直接法接收端从不携带导频的接收信号中直接提取相干1.平方变换法和平方环法接收信号：x(t)=s(t)cos(2fct)平方输出信号：y(t)=s2(t)cos2(2fct)=0.5s2(t)+0.5s2(t)cos(4fct)s(t)中无直流分量s2(t)中有直流分量若调制信号s(t)=1，y(t)=0.5+0.5cos(4fct)831.平方变换法和平方环法接收信号：x(t)=s(t)co锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，因此平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能，因而得到广泛的应用。平方环法提取同步载波方框图84锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，因相位模糊cos(4fct)=cos(4fct+2)由窄带2fc滤波器得到的cos(4fct)，经二分频后得到的可能是cos(2fct)，也可能是cos(2fct+)，这种相位的不确定性就称为相位模糊。

会导致数字信号解调后出现码元反相，

如引起2PSK“反相工作”解决方法：差分相移键控（2DPSK）85相位模糊cos(4fct)=cos(4fct+22.同相正交环法(costas环)862.同相正交环法(costas环)13

设costas环的输入信号为压控振荡器的输出为其中，为v1与costas环的输入信号间的相位误差。v1相移-900后，得v2为87设costas环的输入信号为14输入信号与v1相乘，得

输入信号与v2相乘，得

经低通滤波器滤波后，分别为

88输入信号与v1相乘，得输入信号与v2相乘，得经低通滤波器v5、v6相乘得经环路滤波器滤波后，控制压控振荡器可以使它产生一个频率为fc，相位逐渐趋近于0的载波，此载波就是所要提取的同步载波。较小时89v5、v6相乘得经环路滤波器滤波后，控制压控振荡器可以使它产相位模糊v1的相位可以是，也可以是+，故也存在“相位模糊”问题。90相位模糊v1的相位可以是，也可以是+，故也存在“相位模可作为解调器的输出。优点：可直接解调出信号x(t)(模拟解调或非最佳接收数字解调)缺点：1）电路较为复杂，实现困难；2）存在相位模糊。

91可作为解调器的输出。优点：可直接解调出信号x(t)(模拟92193.两种直接同步方法比较不同点：平方变换法中窄带滤波器的工作频率是载波

频率的两倍；costas环的工作频率是载波频率本身，环路

滤波器是低通滤波器、存在900相移网络。相同点存在相位模糊；实现电路与接收载波频率有关。933.两种直接同步方法比较不同点：平方变换法中窄带滤波器的三、两种载波同步方法的比较1.直接法的优缺点(1)不占用导频功率，因此信号功率比可以大一些。(2)可防止插入导频法中导频和信号由滤波不好引起的互相干扰，也可防止信道不理想引起的导频相位误差。(3)有的调制系统不能用直接法(如SSB系统)。2.插入导频法的优缺点(1)有单独的导频信号，一方面可以提取同步载波，另一方面可以用它作自动增益控制。(2)有些不能用直接法提取同步信息的调制系统只能用插入导频法。(3)要多消耗一部分不带信息的功率，与直接法比较在总功率相同条件下信噪功率比要小一些。94三、两种载波同步方法的比较1.直接法的优缺点2.插入导载波同步系统的性能主要性能指标：(1)效率:为获得同步，载波信号应尽量少消耗发射功率。(2)精度:指提取的同步载波与需要的载波标准比较，应有尽量小的相位误差。(3)同步建立时间ts:越短越好，这样同步建立得快。(4)同步保持时间tc:越长越好，这样同步建立后可以保持较长时间。95载波同步系统的性能主要性能指标：221.稳态相位误差1.对于用窄带滤波其提取同步的方法当滤波器中心频率与载波频率不相等时就会使提取的同步载波信号引起一个稳态相位误差Δφ。2.对于用锁相环提取同步载波的方法由设计的局限性引发。Q:回路的品质因数w0:滤波器的中心角频率Δw

:角频偏Δw

:角频偏Kv:环路直流增益Q越小越好961.稳态相位误差1.对于用窄带滤波其提取同步的方法当滤波器中2.随机相位误差由噪声引发。以窄带滤波器提取同步载波为例。随机相位误差为：用其方差表示其大小：Q:回路的品质因数f0:滤波器的中心频率n0:白噪声的功率谱密度Ps:信号功率Q越大越好972.随机相位误差由噪声引发。以窄带滤波器提取同步载波为例。随3.建立时间和保持时间考虑用窄带滤波器提取载波：(1)建立时间:(2)保持时间:Q越大越好Q越小越好用输出载波的大小来衡量同步是否建立。k(0~1)输出载波幅度与最大值之比983.建立时间和保持时间考虑用窄带滤波器提取载波：(1)建立时

载波相位误差对解调性能的影响总的相位误差是随机相差与稳态相差之和。对DSB(BPSK)，将引起信噪比下降，从而使用数字信号的误码率上升。对SSB，除了引起信噪比下降外，还使基带信号发生畸变，从而引起数字信号解调时发生码间串扰。99

载波相位误差对解调性能的影响总的相位误差是随机相差与稳态相8.3位同步在数字通信系统中，接收端需要一个控制取样判决的定时信号，该定时信号的脉冲频率应该与发送端的码元速率相同、相位应该与最佳判决时刻对齐。位同步：从接收信号中提取位同步信号的过程。位同步是码元正确判决的基础。只有数字通信系统中有位同步。位同步的实现方法：

插入导频法

直接法1008.3位同步在数字通信系统中，接收端需要一个控制取样判决的相关编码m(t)插入位同步导频调制相关编码一、插入导频法101相关编码m(t)插入位同步导频调制相关编码一、插入导频法28接收端位同步的提取带通载波同步低通窄带滤波倒相取样判决限幅放大微分全波整流整形102接收端位同步的提取带通载波低通窄带倒相取样限幅微分全整形29二、直接法接收端从不携带导频的接收信号中直接提取位同步信号的方法称为直接法。最常用的直接法是数字锁相环法。103二、直接法接收端从不携带导频的接收信号中直接提取位同步信号的在接收端利用相位比较器比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位，若两者相位不一致（超前或滞后），相位比较器就产生误差信号去调整位同步信号的相位，直到获得精确的同步为止。1.数字锁相环法的基本原理104在接收端利用相位比较器比较接收码元和本地产生的位同步控制电路1.数字锁相环法的基本原理（续1）105控制电路1.数字锁相环法的基本原理（续1）32（2）扣除门为常开门，附加门为常闭门，它们和或

门一起构成控制电路，根据相位比较器输出的

控制脉冲（超前脉冲或滞后脉冲）对晶振输出

的序列实施扣除（或添加）脉冲处理。1.数字锁相环法的基本原理（续2）（1）接收码元速率为，为码元间隔；

晶振频率为，经整形电路以后输出周期

同为的脉冲序列a和b，但

相位相差180。106（2）扣除门为常开门，附加门为常闭门，它们和或

门（3）n分频器为n计数器，每当控制器输出n个脉冲

时，它便输出一个脉冲，作为本地位同步信

号。控制器和分频器共同作用，调整加到比较

器上的位同步信号的相位。（4）相位比较器将本地位同步信号与接收码元序列

进行比较。当本地位同步信号比接收码元序列

超前时，就输出超前脉冲；当本地位同步信号

比接收码元序列滞后时，就输出滞后脉冲。1.数字锁相环法的基本原理（续3）107（3）n分频器为n计数器，每当控制器输出n个脉冲

无相位误差（n=3）a路脉冲b路脉冲或门输出脉冲n分频器输出超前脉冲滞后脉冲接收码元相位比较器在接收码元序列中的0、1交变点处进行比相！108无相位误差（n=3）a路脉冲b路脉冲或门输出脉冲n分频器输出本地相位超前（n=3）a路脉冲b路脉冲或门输出脉冲n分频器输出滞后脉冲超前脉冲接收码元最小相位调整量为Ts/n109本地相位超前（n=3）a路脉冲b路脉冲或门输出脉冲n分频器输本地相位滞后（n=3）a路脉冲b路脉冲n分频器输出超前脉冲滞后脉冲或门输出脉冲接收码元最小相位调整量为Ts/n110本地相位滞后（n=3）a路脉冲b路脉冲n分频器输出超前脉冲滞二、数字锁相环法的性能指标位定时误差：位同步建立时间：位同步保持时间：同步带宽：指同步建立后，本地位定时与接收码元之间的剩余相位偏差。由不同步到同步所需的最长时间。由同步到失去同步所需要的时间。能够调整到同步状态所允许的收、发晶振频率之间的最大频差。111二、数字锁相环法的性能指标位定时误差：指同步建立后，本地1、位定时误差位定时误差：同步建立后，本地位定时与接收

码元之间的剩余相位偏差。每调整一步，位定时位置改变Ts/n。最大位定时误差te=Ts/n。用相位表示的位定时误差，称为相位误差。最大相位误差

e=2/n小于2/n的相位误差是不可调整的。n越大，e越小。1121、位定时误差位定时误差：同步建立后，本地位定时与接收

2、位同步建立时间位同步建立时间指由不同步到同步所需的最长时间。

最大初始位定时误差为Ts/2，数字锁相环需要调整n/2次。

平均2个码元时间内可调整1次。相位比较器在接收码元序列中0、1码元的交变点处进行比相。位同步建立时间为n越小，同步建立越快！1132、位同步建立时间位同步建立时间指由不同步到同步所需的最长时3、同步保持时间1143、同步保持时间414、同步带宽1154、同步带宽42相位误差引起抽样判决时刻的偏差，从而影响抽样信号的信噪比，最终导致判决信号的误码率上升。以匹配滤波器接收为例。设相位误差对应的时间差为Te，则位同步相位误差对系统影响116相位误差引起抽样判决时刻的偏差，从而影响抽样信号的信群同步与载波同步、位同步的比较： 载波同步解决了同步解调问题，把频带信号解调为基带信号。 位同步确定数字通信中各个码元的抽样判决时刻，把每个码元加以区分。 群同步的任务是把字、句或码组区分开来。8.4群同步117群同步与载波同步、位同步的比较：8.4群同步448.4群同步（续1）群同步的实现方法：

起止式同步法

连贯式插入法间歇式插入法1188.4群同步（续1）群同步的实现方法：45用特殊的波形标识帧的开始或结束。一.起止式同步法只能用于简单的通信中，如：PC串口、电报。119用特殊的波形标识帧的开始或结束。一.起止式同步法只能用于简单 用一个特殊的码组来表示帧的开始。 “特殊”： 1、在信息码元序列中不易出现； 2、识别器简单。二.连贯式插入法同步码信息码信息码同步码……同步码的寻找是关键120 用一个特殊的码组来表示帧的开始。二.连贯式插入法同步码信息巴克码巴克码是具有特殊规律的二进制码组，具有尖锐的自相关函数。同时，巴克码的识别器组成十分简单。用局部自相关函数来定义巴克码：长为n的巴克码(局部自相关函数)121巴克码巴克码是具有特殊规律的二进制码组，具有尖锐的自相关巴克码局部自相关函数示例-7-6-5-4-3-2-1123456707654321jR(j)122巴克码局部自相关函数示例-7-6-5-4常见的巴克码组位数n巴克码组2++;-+3++-4+++-;++-+5+++-+7+++--+-11+++---+--+-13+++++--++-+-+123常见的巴克码组位数n巴克码组2++;-+3++-抽头：1110010输入“1”：1+10-1输入“0”：0+11-1七位巴克码识别器01(1)相加判决移动方向输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)124抽头：1110010输入“1”：七位巴克码识别器01(1)相当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=1)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00000001-1-1-1-1111-10125当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=2)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00000011-1-1-1-111-1-30126当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=3)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00000111-1-1-111-101-1127当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=4)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00001110-1-1-111-1-1-30128当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=5)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00011100-1-1-11-1-11-30129当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=6)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)00111001-1-11-1-1-11-30130当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=7)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)01110010-111-1-11-110131当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=8)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)111001

00111111171132当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=9)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)1100100011-1-11-1110133当输入为000000011100100000000时，识当输入为0000000

1110010

0000000时，识别器的输出情况(t=10)01(1)相加判决输入码元01(7)01(6)01(5)01(4)01(3)01(2)1001000