文档介绍：该【通信原理教案 】是由【春天春雨】上传分享，文档一共【10】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【通信原理教案 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。《通讯原理》教课设计严红丽滁州学院电子与电气工程学院第13章同步原理本章要点无本章难点1、载波同步、码元同步;2、群同步、网同步。教课方法在数字通讯系统中,同步是一个特别重要的问题。本章主要叙述了载波同步、码元同步、群同步、网同步四种。采纳多媒体和板书相联合的手段,力争学生掌握基本观点、基本方法。本章主要采纳讲堂讲解教课方法为主,辅以议论。共用课时。。在前面,我们曾说起过同步的观点,好像步解调(相关检测),位同步脉冲等。载波同步:当采纳同步解调或相关检测时,接收端需要供给(或说需要恢复出)相关载波,这个相关载波与发送端的载波应同频同相。这个在接收端恢复的相关载波的过程称为载波追踪,载波提取或载波同步。载波同步是实现相关解调的先决条件。位同步:除载波同步外,还有位同步问题。因为在数字通讯中,信息是一连串码元传达的,因为传输信道不理想,以必定速率传输到接收端的基带数字信号,必定是混有噪声扰乱和失真的波形。为了从该波形中恢复出原始基带数字信号,就要对它进行抽样裁决,所以在接收端产生一个“码元准时脉冲序列”,这个准时序列的重复频次和相位(地点)要与接收码元一致,以保证:①接收端的准时脉冲重复频次和发送端的码元速率同样;②抽样裁决时刻瞄准最正确抽样裁决地点。这个码元准时脉冲序列称为“码元同步脉冲”或“位同步脉冲”。我们把在接收端产生与接收码元的重复频次和相位一致的准时脉冲序列的过程称步或码元同步,而把位同步脉冲的获得称为位同步提取。群同步(帧同步):在接收端产生与“字”,“句”起止时刻相一致的准时脉冲序列,称位同为“字”同步和“句”同步,统称为群同步或帧同步。网同步:在点对点通讯中,达成了载波同步,位同步,群同步以后,接收端不单获取了相关载波,并且通讯两方的时标关系也解决了。但在数字通讯网中,不单要保证通讯网中点对点的通讯,还要有网同步,使整个数字通讯网内有一个一致的时间节拍标准。:插入导频法(外同步法)和直接法(自同步法)一:插入导频法插入导频法是在发送信号的同时,在适合的频次地点上,插入一个称作导频的正弦波,在接收端就提拿出这个导频作当地载波,用于同步解调(相关检测)。在克制载波的双边带信号(DSB信号),2PSK(二进制相移键控)等调制信号中,没有载波成分,单边SSB调制信号也没有载波成分。关于这些信号能够用插入导频法提取载波。下面议论DSB信号的插入导频法插入导频的地点应当在信号频谱为零的地点,不然致使导频与信号频谱成分重叠在一同,接收时不易拿出。关于模拟调制信号,如双边带话路或单边带话路等信号,在载波fcSDSBPef功率谱邻近信号频谱为0;但关于2PSK和2DSK等数字调制信号,在fc邻近f的频谱不只有,并且比较大(见图fcfcfcfc示)。所以,关于2PSK这样的信号,双边话音调制信号频谱2PSK2DPSK信号的功率谱不可以直接在fc处插入导频。应先在调制从前对基带信号m(t)进行有关编码,(注:有关编码见樊书P109,进行某种有关编码,改变基带信号频谱构造。)有关编码的作用是把下面(a)图中所示的基带信号频谱函数变为(b)图所示频谱函数,这样经双边带调制此后,可得(c)图。(c)图所示频谱函数在fc邻近频谱函数很小,且没有失散谱,这样可MfMfSDSBf插入导频地点0f0f0ffcabc正频域频谱图以在fc处插入频次为fc的导频(这里仅画出正频域)。从频谱看出,因为插入的这个导频与传输的上下面带是不重叠的,接收端简单经过窄带滤波器提取导频作为相关载波。下列图是插入导频法发送端的方框图。mtmt输出,uot有关编码器带通相加原始基带信号无直流成份900相移accosctacsinct被调载波由图看出,被调载波除用于正常产生双边带信号外,经移相产生一个导频信号,它2与被调载波的相位正交,(称正交载波),两者叠加成输出信号:u0acm(t)osct因m(t)无直流重量,所正交载波(导频)以f处无频谱成份a2cu0(t)acmtsinctaccosctcmtmt右图是接收端相关解调2有关译码器带通低通器方框图。accosctvt假定接收前的信号就是u0(t),u0(t)fc窄带0滤波器90相移acsinct中的导频经过fc窄带滤波器滤出来,再经过90相移电路后得acsinct,u0(t)与acsinct加到乘法器输出:v(t)u0(t)(acsinct)222cosctsinctacm(t)sinctacac2m(t)ac2m(t)cos2ctac2sinct222经低通滤波器经后,得:ac2m(t),再经过有关译码器输出m(t)。2需要说明得是,前面提到,插入的导频应为正交载波accosct,而不是调制载波acsinct,为何?这是因为:若导频为调制载波acsinct,则收端相乘器的输出:v(t)(acm(t)sinctacsinct)acsinctac2sin2ct(m(t)1)ac2(1cos2ct)(m(t)1)2ac2m(t)ac2m(t)cos2ctac2cos2ctac22222接收端相乘器的输出除有调制信号m(t)外,还有直流重量。这个直流重量将经过低通滤波器对数字信号产生影响。这就是要插入正交的导频的原由。在残留边带信号(VSB)中插入导频VSB中固然含有载波但不宜拿出。残留边带的特色以取下面带为例,(见樊书P351)VSB边带滤波器应有的特征。fc为载波频次,fm杀鸡声(基带信号最高频次),下面带信号的频谱(从fcfm到fc)绝大多数经过,上边带信号的频谱(从fc到fc+fr)小部分经过。当基带信号为数字信号时,VSB中的频谱也含有fc,并且fc邻近也有频谱(信号分量),所以导频不可以位于fc。插入导频f1、f2的选择我们能够在信号频谱(VSB频谱)以外插入两个导频f1、f2,使它们在接收端经过变换办理后,获取所需要的fc。f1、f2不可以与(fcfm)、(fc+fr)靠得太近,太近不易滤出f、f2,太远又占用过多频带。1载波信号的提取插入导频的VSB信号的载波提取见下列图:低接收信号带通通VSB和f1、f2导频让VSB经过f1窄f2窄滤除f1、f2带滤波带滤波v1v4fc窄v5v6移f1f2低通相带滤波v2q次分频v3假定两个导频:f1:cos(1t1)1~f1导频初相f2:cos(2t2)2~f2导频初相考虑实质的信道传输后,使导频和已调信号的载波均产生了频偏(t),和相偏(t),这样接收端要提取的同步载波也应当有同样的频偏和相偏,才能达到真实相关解调。由上图可见,两导频经窄带滤波器滤出,并经过相乘后得:v1cos1t1(t)(t)cos2t2(t)(t)1cos(21)t(21)1cos(21)t2(t)(12)22v1经过(f2f1)滤波后(f1=fcfmf1,f2=fc+fr+f2)。21cos(21)t(21)21cos2(fcfrf2fcfmf1)t(21)21cos2(fcfrf2fcfmf1)t(21)21cos2(frf2fmf1)t2121cos2(frf2)(1fmf1)t212frf2令qfmf11f2fr上式变为:v21cos2(frf2)qt212v2经q次分频后,得v3:v3acos2(frf2)tq上式中,a~随意常数21q为分频初相:qq把分频器输出的v3与第二导频相乘得:v4acos2(frf2)qcos2t(t)t(t)2at(t)t(t)cos2r2q22cosct(t)t(t)2qv4经过fc窄带滤波器拿出差额成分得:v5acosct(t)t(t)2q2v5经移相c(2q)后得:v6acosct(t)t(t)c2v6就是所需要的同步载波,它与VSB(不带f1,f2导频)相乘后,再低通滤波可检出基带信号。二:直接法有些信号,如克制载波DSB信号,固然自己不含载波重量,但对该信号进行某种非线性变换此后,能够从中拿出载波重量来。这就是直接法提取同步载波的基来源理。平方变换法此方法合用于DSB双边信号带。见下列图:(平方变换法提取同步载波)m(t)cosctm(t)cosctm(t)带通低通二极管电流iDav6v2平方律部二分频件(二极管)e(t)2fc窄带滤波2fc设已调信号为:m(t)cosct~DSB信号经平方律零件(如二极管)此后,得输出e(t)et)mt)cosct21mt)1m2t)cos2ct(((2(2上式中的第二项()cos2ct含有二倍频2c成分,经中心频次2fc的窄带滤波,1mt2拿出2fc成分。M( )平方环法为了改良平方变换的性能,可在平方变换的基础上,把窄带滤波器改用锁相环,这样就变为了平方环法。因为锁相环拥有优秀的追踪性能,窄带滤波和记忆功能,所以性能更好,也宽泛应用。:效率为获取同步载波信号,应尽量少耗费发射功率,直接法因为不需要特意发送导频,所以是高效率的,而插入导频法要耗费一部散发送功率,所以,效率要低一些。载波同步追求的是高效率。精度指提取的同步载波与需要的载波标准对比较,应当有应尽量小的相位偏差。如需要的同步载波为cosct,提取同步载波为cos(ct),就是相位偏差。应尽量小。分为稳态相差(用窄带滤波器提取同步载波,在稳态下所惹起的相位偏差)和随机相差(由随机噪声惹起同步载波信号的相位偏差)。同步成即刻间tsts的要求是越短越好,这样同步成立的快同步保持时间tctc的要求是越长越好,这样一旦成立同步此后,能够保持较长的时间。(振幅键控)的解调,能够采纳包络检波方式,可不采纳相关解调,所以不需要载波同步。2PSK(相移键控)的解调,只好采纳相关解调,接收端需要提取同相信号与2PSK信号相乘,经低通滤波器后,获取双极性基带信号。只有相关解调方式才要载波同步。关于基带传输系统也没有载波同步问题。基带系统都需要位同步脉冲,进行抽样裁决,所以都有位同步。在模拟通讯系统中,只有载波同步,而没有位同步问题。实现位同步的方法也和载波同步近似,分为插入导频法和直接法两类。插入导频法在无线通讯中,数字基带信号一般都采纳不归零的矩形脉冲,并以此对高频载波作各样调制。解调后获取的也是不归零的矩形脉冲(单极性的或双极性的),码元速率为fc,码元宽度为TS。这类全占空的矩形脉冲,当P(1)=P(0)=,无论是单极性的仍是双极性码,其功率谱在fs处为零,在2fs处也为零,比如双极性码的功率谱密度以下列图所示(a)图,此时可在fs处插入导频信号。M(f)(a)图M(f)(b)图‘fffsfs假如基带信号是经过有关编码后的功率谱,如图(b).此时,可在2fs/2插入导频,接收端拿出fs/2此后,经二倍频得fs。a)所示状况,只需经中心频次fs1在接收端,关于图(的窄带滤波器,便可从TS解调后的基带信号中提拿出位同步所需的信号。关于图(b)状况,窄带滤波器中心频次应为fs/2,并将二倍频后,才能获取位同步信号。直接法一、滤波法见樊书P360,图11-13。二、锁相法采纳滤波法,当码序列连续“0”或“1”码时位准时量衰减,使位准时不稳固不行靠。锁相法见樊书P361,图11-16。:起止式同步如,MC51系列单片机的串行口,比如:一个字节有8位数据位,无校验位,1位开端位,2位停止位。称为起止式同步。止起10010011止二:特定码组同步法群构造见图示。被传输的单位是若干码元构成的数据块,以一个特定的码字作为数据块的开始和结束标记。群内部中不可以有01111110。接收端经过辨别该特定码字来实现群同步。第i群第i+1群01111110特定码开始特定码结束