第八章同步原理

第八章同步原理

在通信系統(tǒng)中，同步具有相當(dāng)重要的地位。通信系統(tǒng)能否有效、可靠地工作，很大程度上依賴于有無良好的同步系統(tǒng)。同步是數(shù)字通信的重點也是難點8.1載波同步8.2位同步8.3幀同步8.4跳頻信號的同步8.5網(wǎng)同步8.1載波同步

一.定義：在采用相干解調(diào)系統(tǒng)中,接收端必須提供一個與發(fā)送載波同頻同相的相干載波,這就是載波同步

二.載波提取方法1.直接提?。喝粢颜{(diào)信號中存在載波分量2.若已調(diào)信號中不存在載波分量(1)插入導(dǎo)頻法：（外同步法）就需要采用在發(fā)端插入導(dǎo)頻。（2）自同步法（內(nèi)同步法）在接收端對信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟ㄐ巫儞Q，時期含有載波信息，通過窄帶濾波器，以取得同步信息。8.1.1插入導(dǎo)頻法

在已調(diào)信號頻譜中插入稱為導(dǎo)頻的正弦波信號在接收端可以容易地利用窄帶濾波器把它提取出來。經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚硇纬山邮斩说南喔奢d波。DSB信號中插入

在DSB信號中插入導(dǎo)頻時，導(dǎo)頻的插入位置應(yīng)該在信號頻譜為零的位置，否則導(dǎo)頻與已調(diào)信號頻譜成分重疊，接收時不易提取。插入的導(dǎo)頻并不是加入調(diào)制器的載波，而是將該載波移相π/2的“正交載波”。

ωω0F(ω)0f(t)

0（t）帶通-π/2相移調(diào)制信號相加相乘調(diào)制輸出Acos0t1.插入導(dǎo)頻的調(diào)制和解調(diào)框圖(1)調(diào)制（2）解調(diào)ω0

(t)

f(t)

帶通低通ωmπ/2窄帶濾波8.1.2非線性變換—濾波法一平方變換法二.平方環(huán)法2ω0DSB(t)(。)2載波輸出BPF2LPFPLLDSB(t)(。)2載波輸出2VCO8.1.3同相正交法(科斯塔斯環(huán))

信號輸出f(t)cos(0t+0)LPFLPF載波輸出U1/2VCOLPFU2U3U4U6U5U78.1.4載波同步系統(tǒng)的性能8.2位同步

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)端按照確定的時間順序，逐個傳輸數(shù)碼脈沖序列中的每個碼元，在接收端為了正確判決所接收的碼元。因此，接收端必須提供一個確定抽樣判決時刻的定時脈沖序列。這個定時脈沖序列的重復(fù)頻率和相位必須與發(fā)送的數(shù)碼脈沖序列一致，把在接收端產(chǎn)生與接收碼元的重復(fù)頻率和相位一致的定時脈沖序列的過程稱為碼元同步，或稱位同步。

位同步提取的方法：直接提??；插入導(dǎo)頻法(外同步法)和直接法(自同步法)。8.2.1插入導(dǎo)頻法

位同步的導(dǎo)頻插入方法與載波同步時的插入導(dǎo)頻法類似，它也要插在基帶信號頻譜的零點處，以便提取。如果信號經(jīng)過相關(guān)編碼，其頻譜的第一個零點在f=1/2T，插入導(dǎo)頻也應(yīng)在1/2T處。F()01/TfF()01/2Tf一.插入位定時導(dǎo)頻接收方框圖

倒相窄帶濾波器移相相加器定時形成抽樣判決輸入基帶信號基帶信號位同步脈沖沖二.導(dǎo)頻調(diào)制包絡(luò)法n(t)ttt8.2.2自同步法

一.非線性變換—濾波法

1.微分整流法

放大限幅微分整流窄帶濾波移相脈沖形成信號輸入aαbcde位同步信號輸出bde1a1000101101000cttttt2.包絡(luò)檢波法

包絡(luò)檢波窄帶濾波脈沖形成2PSK位定時脈沖tatbtctetft3.延遲相干法

移相延遲基帶提取窄帶濾波脈沖形成2PSKa位同步脈沖cbddta

000000Tbtbtetft

二、數(shù)字鎖相法

鑒相數(shù)字濾波器n控制器超前輸入數(shù)字信號滯后加脈沖減脈沖位同步輸出信號鐘T0加脈沖減脈沖TTTT0T0未加控制“加”脈沖控制“減”脈沖控制分頻輸出8.2.3位同步系統(tǒng)性能8.3幀同步

在時分多路傳輸系統(tǒng)中，各路信號是以幀的方式進(jìn)行傳輸?shù)?，在接收端需有一個準(zhǔn)確的時間標(biāo)志，用以區(qū)分各的幀的起始時刻正確地識別出各路的時間位置，才能正確的對各路信號進(jìn)行區(qū)分，這個提取時間標(biāo)準(zhǔn)的過程稱為幀同步。8.3.1起止式同步法151.5止起12345止

8.3.2對幀同步系統(tǒng)的要求

(1)幀同步的引入時間要短，設(shè)備開機(jī)后應(yīng)能很快地進(jìn)入同步。一旦系統(tǒng)失步，也能很快地恢復(fù)同步。(2)同步系統(tǒng)的工作要穩(wěn)定可靠,具有較強(qiáng)的抗干擾能力。即同步系統(tǒng)應(yīng)具有識別假失步和避免偽同步的能力。(3)在一定的同步引入時間要求下,同步碼組的長度應(yīng)最短。假失步:在數(shù)字信號在傳輸過程中因出現(xiàn)誤碼而造成幀同步信號的地丟失。為了使幀同步系統(tǒng)具有識別假失步的能力，特別引入了前方保護(hù)時間的概念，它指從第一個同步碼丟失起到同步系統(tǒng)進(jìn)入捕捉狀態(tài)為止的一段時間。偽同步：無論選擇何種同步碼型，信息碼流中都有可能出現(xiàn)與同步碼圖案相同的碼組，而造成同步動作，這種碼組稱為偽同步碼。

為了避免進(jìn)入偽同步而引入了后方保護(hù)時間的概念。它是指從同步系統(tǒng)捕捉到第一個真同步碼到進(jìn)入同步狀態(tài)的一段時間。前方保護(hù)時間和后方保護(hù)時間的長短與同步碼的插入方式有關(guān)。8.3.3集中插入同步法

集中插入同步法：是將一個長為r比特的同步碼組集中插入到每幀的一個時隙（開頭），在接收端由此同步碼來確定每幀的起始時刻。一.插入的幀同步碼的要求：1.出現(xiàn)偽同步的可能性盡量?。?.此碼組具有尖銳的自相關(guān)函數(shù)，以便識別；3.識別器也要盡量簡單。目前用得最廣泛的是性能良好的“巴克”(Barker)碼。二、巴克碼

1.巴克碼的特點它是一個非周期序列，一個n位的巴克碼x1，x2，x3，xn，每個碼元只可能取值+1或-1，它的局部自相關(guān)函數(shù)為

目前已找到的巴克碼組有：n巴克碼組2++3++―4+++―,++―+5+++―+7+++――+―11+++―――+――+―13+++++――++―+―+七位巴克碼局部自相關(guān)特性+++――+―當(dāng)j=0時當(dāng)j=1時+++――+―+++――+―同樣可以求出：j=1，-1，3，-3，5，-5，7-7時R(j)=0j=2，-2，4，-4，6，-6時R(j)=-1-6-4-2246R(j)76543210j-1二.巴克碼的產(chǎn)生預(yù)置線01010101010101移位方向輸出010101預(yù)置線輸出+串行式反饋式三.巴克碼的識別判決相加輸出輸入碼元移位方向0101010101010111110001111000巴克碼巴克碼信息碼信息碼識別器輸入t1t識別器輸入t1t幀三、PCM30/32路的幀結(jié)構(gòu)

1.PCM30/32路數(shù)字傳輸時的幀同步通常采用集中插入方法。

幀同步碼第115話路第1630話路話路標(biāo)志信號碼TS0TS1TS2TS3TS4TS6TS7TS5TS8TS9TS12TS15TS16TS10TS13TS17TS11TS14TS18TS19TS20TS21TS22TS24TS25TS23TS26TS27TS30TS28TS31TS29幀同步碼的結(jié)構(gòu)偶幀（幀同步碼)：(目前固定為1)0011011奇幀（幀監(jiān)督碼）：(目前固定為1)

1

0/1111111監(jiān)督碼0/1對告碼0同步

1失步2.PCM30/32定時脈沖………CPD………………………TS碼元速率0.5kHz時鐘8分頻32分頻2048kb/s256kHz時隙8kHz幀頻CPD16分頻復(fù)幀頻率FTS四、集中插入同步法

移位寄存器時標(biāo)發(fā)生器收定時系統(tǒng)奇幀監(jiān)視碼檢出ASR-SC…識別門前后方保護(hù)時間計數(shù)器BPCM8.3.4分散插入同步法

每隔一定數(shù)量的信息碼元插入一個幀同步碼元。為了便于提取，幀同步碼不宜太復(fù)雜。PCM24路數(shù)字電話系統(tǒng)的幀同步碼就是采用的分散插入方式。CHNbnbbnnFK幀CH2CH1信息碼信息碼1100N幀N+1N+2N+3192bit193位同步碼同步碼二、逐比特移位方式

T1本地幀碼發(fā)生器T2不一致門展寬前后方保護(hù)時間計數(shù)同步時為“0”失步時為“1”PCM碼CPCP′收定時系統(tǒng)幀同步碼CP’PCM同步捕捉結(jié)果失步1比特移位1比特移位1比特移位CP移位脈沖8.3.5幀同步系統(tǒng)的性能8.4跳頻信號的同步

8.4.1跳頻同步的內(nèi)容及方法8.4.2跳頻系統(tǒng)的等待自同步法

8.4.1