通信原理-Ch11-同步原理(邢2010年版)

1、第 11 章同步原理嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理本章主要內(nèi)容n11.1 載波同步為了實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)(因此對于非相干解調(diào)不用)n11.2 位同步為了找到抽樣判決時刻n11.3 幀同步為了正確地鑒別“時分復(fù)用信號”中的各路信號n11.4 網(wǎng)同步為了實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)字復(fù)接和分接注注:后三者模擬信號不用后三者模擬信號不用嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.1 載波同步n導(dǎo)頻法（外同步法）發(fā)送端專門為接收端的相干解調(diào)發(fā)送載波接收端電路簡單（只需要窄帶濾波器即可）無“相位模糊”現(xiàn)象,可以用于絕對相位調(diào)制n直接提取法（自同步法）接收端從信號本身中提取出來載波接收端電路較為復(fù)雜有“相位模糊”現(xiàn)

2、象,若采用調(diào)相只能用DPSK嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.1.1 導(dǎo)頻法n應(yīng)用主要用于基帶信號沒有直流成分，且低頻成分較少的情況如DSB、SSB等n頻譜示意圖DSB插入導(dǎo)頻頻譜插入導(dǎo)頻頻譜擾引入載波帶來的直流干其目的是為了減小與載波相位差一般插入的導(dǎo)頻注意,2:嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理插入導(dǎo)頻法的發(fā)送端框圖:達(dá)式調(diào)制再加入導(dǎo)頻后的表tattAmtuccosincos)()()(tm濾除旁瓣、通過主瓣濾除旁瓣、通過主瓣嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理插入導(dǎo)頻法的接收端框圖tattAmccsincos)(ttattmccccosasincos)(乘法器輸出表

3、達(dá)式為tatAatmAacc2sin22cos2)(22此此2項(xiàng)會被項(xiàng)會被低通濾掉低通濾掉嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.1.2 直接提取法（自同步法）n平方法n平方環(huán)法nCastas環(huán)法嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理1、平方法ttxtxttxtecc2cos)(21)(21cos)()(222被被2fc窄帶濾波器濾除窄帶濾波器濾除此信號一定有直流此信號一定有直流其直流乘以其直流乘以2倍載頻倍載頻后后將通過將通過2fc窄帶濾波器窄帶濾波器嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理2、平方環(huán)法（屬于一種鎖相環(huán)）)2sin(tc低通可以是乘法器，也可以是乘法器，也可以其他鑒相

4、器可以其他鑒相器)2sin(cos)(2tttxcc鑒相器輸出)2sin(2cos)(21)(2122tttxtxccsink經(jīng)過低通后輸出為鎖相的作用起到對使得振蕩器振蕩頻率則時當(dāng)c2sin,22嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理3、Castas環(huán)法（也屬于鎖相環(huán)）x(t)cosct低通 相移壓控振蕩器低通環(huán)路濾波器x (t)v5v6v4v2v1v1v3v790)sin()90cos()cos(cc2c1ttvtv倍最低頻率的其截止頻率小于是一個低通2)(tx嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理)2sin()sin(21)sin(cos)()2cos()cos(21)cos(cos

5、)(43ttxtttxvttxtttxvcccccc經(jīng)過低通濾波器后分別得 sin)(21cos)(2165txvtxv2sin)(81cossin)(4122657txtxvvv2sin)(k后輸出為更低頻的低通經(jīng)過環(huán)路濾波器嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.2 位同步n導(dǎo)頻法（注意這里導(dǎo)頻不是載波fc而是fb）直接加入“位導(dǎo)頻”利用載波包絡(luò)攜帶“位導(dǎo)頻”n自同步法濾波法（最常用的是微分整流法）數(shù)字鎖相法嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理位同步與載波同步的區(qū)別位同步與載波同步的區(qū)別n載波同步：凡是相干解調(diào)都需要n位同步：凡是數(shù)字通信系統(tǒng)均需要例如：nAM模擬調(diào)制，若采用非相

6、干解調(diào)，則不需要任何同步技術(shù)nAM模擬調(diào)制，若采用相干解調(diào)，則需要載波同步，但是由于是模擬信號，沒有“碼元”這一說，故而不需要位同步n2ASK數(shù)字調(diào)制，若采用非相干解調(diào)，則不需要載波同步，但因?yàn)槭菙?shù)字信號，必須要位同步n2ASK數(shù)字調(diào)制，若采用相干解調(diào)，則既需要載波同步，又需要位同步。嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.2.1 導(dǎo)頻法（及與載波導(dǎo)頻區(qū)別）n插入導(dǎo)頻法基帶信號功率譜基帶信號功率譜調(diào)制后功率譜調(diào)制后功率譜載波導(dǎo)頻載波導(dǎo)頻cfbcff 載波導(dǎo)頻與位導(dǎo)頻的關(guān)系圖嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.2.2 自同步法（如鎖相環(huán)法）bnf把正弦波把正弦波變成數(shù)字變成數(shù)字時

7、鐘時鐘異或電路異或電路+低低通通+比較器比較器嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理異或門數(shù)字鑒相器輸出示意圖嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.3 幀同步（又稱“群同步”）n如果把每一個碼元比喻成一個英文字母，則位同步的作用是識別出每個字母n而幀同步的作用可以比喻成是找出由這些字母組成的一句話的開頭n通常的方法有起止同步法Flag集中插入法Flag分散插入法嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.3.1 起止同步法嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.3.2 Flag集中插入法n將幀同步碼以集中的形式插入到信息碼流一幀的開始處n例如我們上一章講過的商用PCM幀結(jié)構(gòu)n

8、最常用的幀同步碼組是巴克碼嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理巴克碼簡介n是一種有限長的非周期序列n類似于偽隨機(jī)碼n滿足條件njjnxxjRjnijii01, 1, 00)(1當(dāng)當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理巴克碼識別器（以7位巴克碼為例）嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.3.3 Flag分散插入法將將Flag比特分散插入信息數(shù)據(jù)中比特分散插入信息數(shù)據(jù)中嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理11.4 網(wǎng)同步n網(wǎng)同步的主要作用是為了保證數(shù)字信號時分復(fù)用（即復(fù)接）時更加方便n網(wǎng)同步的主要形式有全網(wǎng)同步（如SDH系統(tǒng)）準(zhǔn)同步（如PDH系統(tǒng)，基本淘汰）嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求

9、是第11章 同步原理全網(wǎng)同步n主從同步全網(wǎng)只有一個高穩(wěn)定主時鐘，各通信點(diǎn)的時鐘均來自該時鐘。這樣在進(jìn)行多路時分復(fù)用時就可以精確“對齊”n等級主從同步為了保證安全性，設(shè)多級主時鐘，各通信點(diǎn)由等級從高到低選擇時鐘源嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理拓展內(nèi)容（了解即可）n漏同步概率指收到是確實(shí)是同步Flag，但由于信道誤碼造成接收端誤認(rèn)為這不是Flagn假同步概率指收到的不是同步Flag，但同樣由于信道誤碼原因，“湊巧”使非Flag信息變成了假Flag嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理漏同步n設(shè)Pe為碼元錯誤概率nn為同步碼組的碼組元數(shù)nm為判決器容許碼組中的錯誤碼元最大數(shù)則“不漏”同步

10、概率為mrrnrrPPC0een)1 (mrrnerernPPCP01)1 (1故漏同步概率嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理假同步設(shè)二進(jìn)制信息碼中設(shè)二進(jìn)制信息碼中1、0碼等概率出現(xiàn)，碼等概率出現(xiàn)，P(1)=P(0)=0.5，則，則由該二進(jìn)制碼元組成由該二進(jìn)制碼元組成n位碼組的所有可能的碼組數(shù)為位碼組的所有可能的碼組數(shù)為2n個個而其中能被判為同步碼組的組合數(shù)也與而其中能被判為同步碼組的組合數(shù)也與m有關(guān)。若有關(guān)。若m=0，只有只有C0n個碼組能被假識別；若個碼組能被假識別；若m=1，則有，則有Cn0+Cn1個個碼組能被假識別，其余類推。碼組能被假識別，其余類推。信息碼中可被判為同步碼組的組合數(shù)為信息碼中可被判為同步碼組的組合數(shù)為mrrnC0mrrnnCP0221所以假同步概率為嚴(yán)謹(jǐn) 嚴(yán)格 求實(shí) 求是第11章 同步原理例例9-1 設(shè)群同步碼組中的碼元數(shù)n=7，系統(tǒng)的誤碼率Pe=10-3，當(dāng)最大錯碼數(shù)m=1 時，試求其可靠性指標(biāo) 解：漏同步概率 5333731037371101 .