文档介绍：通信原理
第13 同步原理
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第13章同步原理
概述
数字通信系统中的同步种类:载波同步、码元同步、群同步和网同步。
载波同步:又称载波恢复。
目的:在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频、同相的本地振荡,用于相干解调。
方法:
接收信号中有载频分量时:需要调整其相位。
接收信号中无载频分量时:需从信号中提取载波, 或插入辅助同步信息。
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第13章同步原理
码元同步:又称时钟同步或时钟恢复。
对于二进制信号,又称位同步。
目的:得知每个接收码元准确的起止时刻,以便决定积分和判决时刻。
方法:从接收信号中获取同步信息,由其产生一时钟脉冲序列,使后者和接收码元起止时刻保持正确关系。或插入辅助同步信息。
群同步:又称帧同步。
目的:将接收码元正确分组。
方法:通常需要在发送信号中周期性地插入一个同步码元,标示出分组位置。
网同步:使通信网中各站点时钟之间保持同步。
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第13章同步原理
载波同步
有辅助导频时的载频提取
用于不包含载频分量的信号。
在发送信号中另外加入一个或几个导频信号。
多采用锁相环(PLL)提取载波。
锁相环原理方框图:
环路滤波器
压控振荡器
输出导频
输入信号
图13-1 锁相环原理方框图
鉴相器
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第13章同步原理
对环路滤波器的要求:通带越窄,能够通过的噪声越少,但是对导频相位漂移的限制越大。
数字化接收机中锁相环的实现方法:
窄带滤波器:改用数字滤波器
压控振荡器:用只读存储器代替
鉴相器:可以是一组匹配滤波器
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第13章同步原理
无辅助导频时的载波提取
平方环:以2PSK信号为例进行讨论。设信号
式中,m(t) = 1
当m(t)取+1和-1的概率相等时,此信号的频谱中无角频率c的离散分量。将上式平方,得到
由上式可见,其中包含2倍载频的频率分量。将此2倍频分量用窄带滤波器滤出后再作2分频,即可得出所需载频。方框图如下:
图13-2 平方环原理方框图
载频
输出
带通滤波
平方
压控振荡
环路滤波
锁相环
s(t)
2分频
窄带滤波
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第13章同步原理
此方案的缺点:
1、相位含糊性:2分频器的输出电压有相差180的两种可能相位,即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状态。采用2DPSK体制可以避免此缺点的影响。
2、错误锁定:平方后的接收电压中有可能存在其他的离散频率分量,使锁相环锁定在错误的频率上。解决这个问题的办法是降低环路滤波器的带宽。
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第13章同步原理
科斯塔斯环法:又称同相正交环法或边环法。
原理方框图:
图13-3 科斯塔斯环法原理方框图
90相移
环路滤波
压控振荡
s(t)
载频
输出
低通
低通
解调
输出
a
b
c
d
e
f
g
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第13章同步原理
工作原理
a点的压控振荡电压为:
b点的压控振荡电压为:
c点的电压:
d点的电压:
e点的电压:
f点的电压:
g点的电压:
上式中的(- )是压控振荡电压和接收载波相位之差。
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第13章同步原理
将m(t) = 1代入上式,并考虑到当(- )很小时, sin(- ) (- ),则上式变为
电压vg 通过环路滤波器,控制压控振荡器的振荡频率。
这个电压控制压控振荡器的输出电压相位,使(- )尽可能地小。当=时,vg = 0 。
压控振荡器的输出电压va 就是科斯塔斯环提取出的载波。
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