通信原理第11章同步原理共43页文档
合集下载
第11章_同步原理[1] (2)
![第11章_同步原理[1] (2)](https://img.taocdn.com/s3/m/e109383ecaaedd3383c4d3e9.png)
问题：窄带滤波器不易实现。 改进：用PLL（锁相环）代替。
二分频 载波
输出
输入已 平方律 调信号 部 件
锁相环
PD
载波输出
LP
VCO 二分频
好处：窄带、跟踪、记忆、维持。
载波跟踪环
讨论：平方环适于DSB，2PSK、2DPSK [ m2 (t) k ]； 问题：二分频电路提取出的载波存在π相位模糊问题。
f 2 (t) 1 22
f 2 (t) cos 20t
注：虽f(t)中无直流分量，但f 2(t)=1却有直流分量，故e(t)中第
二项包含有2ω0频率分量，经窄带滤波器可获成分： 2ω0
二分频，得: cos0t
2020/9/24
通信原理
11
第11章 同步原理
输入已 调信号
平方律
2fc 窄带
部 件 e(t) 滤波器
2020/9/24
通信原理
8
第11章 同步原理
用PLL提取本地载波的原理框图:
s(t) 带通滤波器
鉴相器
环路滤波器
参考载波 压控振荡器
sc(t)
好处：窄带、跟踪、记忆、维持。
图11-8
2020/9/24
通信原理
9
第11章 同步原理
二、 直接法（自同步法） －－无辅助导频时的载波提取。
思路：DSB信号虽不含载波分量，但对该信号进行某种非线性变 换（如：平方）后－－派生新的频率分量，就可从中提取同步 信息。
2020/9/24
通信原理
2
第11章 同步原理
13.1 引言
同步：解决信号传输的时间基准问题，以保证收发两端的设备 在时间上步调一致的工作。 分类：
通信原理第11章同步原理
s (t )
平方器
e (t )
窄带 BPF
2 fc
二分频
fc
若m ( t ) = ±1
1 1 e (t = ) + cos 2ωct 2 2
11.2 载波同步
西安电子科技大学 通信工程学院
平方环法
s (t )
平方器
e (t )
鉴相器
ud
环路 滤波器
uc
压控 振荡器
uo ( t )
二分频
uo ( t )
= uo ( t ) m ( t ) cos ωc t + sin ωc t
插入导频法收端 uo ( t ) uo ( t )
BPF 窄带 BPF
×
v (t )
LPF
mo ( t )
v ( t ) = uo ( t ) cos ωc t
1 mo ( t ) = m ( t ) 2
sin ωct
90
波形变换常用电路：微分+整流
11.3 位同步
西安电子科技大学 通信工程学院
包络检波滤波法 适用：带限的2PSK
O
(a)
t
O
(b)
t
O
(c)
t
11.3 位同步
西安电子科技大学 通信工程学院
（2）锁相法
位同步输出
a
整形 接收码元 相位 比较器
超 前 脉 冲 滞 后 脉 冲
晶振
d
n分频器
c
或 门
扣除门 (常开)
一、群同步的实现方法
1.起止式同步法
止 起
1 2 3 4 5 止
1
5 字
1.5
缺点： 不便于同步传输 传输效率低
通信原理同步原理ppt课件
精品课件
10
v3m (t)cocstcoc st ()2 1m (t)co sco2 sct()
v4m (t)cocstsi nct ()2 1m (t)sin si2 n ct()
v5
1m(t)cos
2
v6
1m(t)si 2
n
∴ v7v5v68 1m2(t)si2 n
θ 为 VCO 输出与输入间的载波相位差
不同的同步系 统其值不同
定义：稳态下本地载波与发端载波之间的相位差.
1、窄带滤波器即等效单调谐电路，Q 值一定时
当回路中心频率ω0 与载波频率ωc 不等， 输出的本地载波有稳态相差
2Q 0
0c
Q
2、锁相环 ∵
kv
振c
∴ kv
kv :环路增益
精品课件
12
11.3.2 随机相差 n
随机相差定义：由于噪声而引起同步信号的相位误差
则 U DS (tB )m (t)uc(t)acm (t)si n c(t)
UDSB(t) 中插入正交导频信号，使 UDSB(t) 成为 u0 (t )
∴ u 0 (t) a c (t)sic (n t) a cco c (t)s
精品课件
5
接收端将收到的 u0 (t ) 通过一个中心频率为 f c 的窄带滤波器， 并移相 -90º生成本地相干载波，完成相干解调。
m0(t)1 2acm(t)1 2ac
输出中增加了直味流着项还意原信号加频强分了量零
精品课件
7
例：在 VSB 信号中插入导频
∵ 在 f c 处有信号分量，不能在 f c 插入导频
∴ 插入 f1, f2
带外导频信号
∴ f1 (fc fm)f1 f2 fc f f2
通信原理(Ⅱ)第11章 -线性分组码-一般原理
110 101
I
k
Q
G
（11.5-15）
0001
011
G称为生成矩阵,具有[IkQ]形式
的生成矩阵称为典型生成矩阵 6
生成矩阵G 可以产生整个码组
a6a5a4a3a2a1a0 a6a5a4a3 G
A [a6a5a4a3]G
（11.5-16） （11.5-17）
a6 a4 a3 a0 0
式中已将模２ 加简写成“+”。
1 a6 1 a5 1 a4 0 a3 1 a2 0 a1 0 a0 0
1 a6 1 a5 0 a4 1 a3 0 a2 1 a1 0 a0 0 （11.5－8）
② 错码较多（超过该编码的检错能力），即式（11.5-10） 成立,B变为另一许用码组，这样的错码不可检测。
10
7、线性分组码的性质
封闭性： 指一种线性码中的任意两个码组之和仍为这种码的另一个码组。
Q
a6
1011 001
a5
a4
（11.5-12）
a3
Q为一个k × r阶
（11.5-13） 矩阵，Q=PT
011
上式表示，信息位给定后，用信息位
的行矩阵乘以矩阵Q就得到监督位。 若在Q的左边加上1个k × k阶单位方阵
1000 111
0100 0010
1 a6 0 a5 1 a4 1 a3 0 a2 0 a1 1 a0 0
a6
a5
1110100 1101010
a
4
a3
0 0
（模2）
1011001
同步原理PPT课件(通信原理)
m = 0 只有1个（ ）码组
m = 1 有 码组
类推，可被判为同步码组的组合数为
假同步概率
28
平均建立时间ts
设漏同步和假同步都不发生，在最不利 的情况下，实现群同步最多需要一群的 时间。
设每群的码元数为N，每码元时间为T， 则一群的时间为NT，出现一次漏同步或 假同步大致要多花费NT的时间才能建立 起群同步，故，平均建立时间为 ts = NT（1 + P1 + P2）
m12
≈ 3 m-1
≈ 扣 相位推后1/m周期（除360°/m）
≈ m1 2 4m1
≈ 附 相位提前1/m周期加
b路
c位同步 m
d 超前
e分频器输出 2
f 滞后
g分频器输出
位同步脉冲的相位调整
19
11.4 群同步（帧同步） 给出帧的开头和结尾的标记
起止式同步法
被传输的单位是字符，每个字符可由5~8 位码元组成，每个字符前面加一位起始 位，用“0”代表，在字符后加1.5位停止 位，用“1”代表，不发信号时，一直发 送停止位。
j=1
j = 2，3，…7 R(j)分别为-1, 0, -1, 0, -1, 0
当j为负值时的自相关函数值, 与正值对 称,自相关函数在j = 0 时出现尖锐单峰。
22
R（j） 7
-7 -5 -3 -1 1 3 5 -1
7j
23
“1”存入移存 器
1端→ +1 0端→-1
判决
“0”存入移存 器
1端→ -1 0端→+1
同相正交环法(Costas环)
输入
V3
×
LPF
输出 V1 VCO
90°相移
大学通信工程原理经典课件 同步原理
微分全 波整流
整形
插入位定时导频系统框图 (a) 发送端； (b) 接收端
直接法
• 这一类方法是发端不专门发送导频信号， 而直接从接收的数字信号中提取位同步 信号。这种方法在数字通信中得到了最 广泛的应用。 • 直接提取位同步的方法又分滤波法和特 殊锁相环法。
1. 滤波法
输入基带信号 波形变换
• 连贯插入法的关键是寻找实现群同步的特殊码 组。对该码组的基本要求是：具有尖锐单峰特 性的自相关函数；便于与信息码区别；码长适 当，以保证传输效率。 • 符合上述要求的特殊码组有：全0码、全1码、 1与0交替码、 巴克码、电话基群帧同步码 0011011。目前常用的群同步码组是巴克码。
巴克码
窄带 滤波器
移相
脉冲 形成
1 0 1 1
滤波法原理图
O (a)
t
O (b)
t
O (c)
t
从2PSK信号中提取位同步信息
2. 锁相法
• 位同步锁相法的基本原理与载波同步的 类似，在接收端利用鉴相器比较接收码 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），鉴相 器就产生误差信号去调整位同步信号的 相位，直至获得准确的位同步信号为止。
概述
(4) 网同步 在获得了以上讨论的载波同步、位同步、群同步 之后， 两点间的数字通信就可以有序、准确、 可靠地进行了。然而， 随着数字通信的发展， 尤其是计算机通信的发展，多个用户之间的通 信和数据交换，构成了数字通信网。显然，为 了保证通信网内各用户之间可靠地通信和数据 交换，全网必须有一个统一的时间标准时钟， 这就是网同步的问题。
载波同步
插入导频法 1. 在抑制载波的双边带信号中插入导频
m(t) 调制信号 相乘 调制 带通 相加 u o (t) 输出
通信原理教学课件同步原理
04
同步原理的应用
在数字通信中的应用
数字通信中，同步原理是实现信号正确传输的关键。数字信 号在传输过程中，需要通过位同步、帧同步等方式确保接收 端正确解调信号，避免误码和数据丢失。
数字通信中的同步原理包括载波同步、位同步、帧同步等， 这些同步方式能够确保数字信号在传输过程中保持稳定，提 高通信质量。
在卫星通信中的应用
卫星通信中，由于信号传输距离远、传输环境复杂，同步 原理显得尤为重要。卫星通信系统需要建立稳定的载波同 步和位同步，以保证信号在长距离传输中不发生偏移和失 真。
卫星通信中的同步技术还包括定时同步和频率同步，这些 同步方式能够确保信号在卫星转发器中正确处理，提高信 号的抗干扰能力和传输可靠性。
05
同步原理的发展趋势和未来展望
同步技术的发展趋势
5G/6G通信技术
随着5G/6G通信技术的不断发展，同步原理将更加依赖于新型的 信号处理和传输技术，以实现更高效、更可靠的数据传输。
云计算和大数据技术
云计算和大数据技术的广泛应用，将为同步原理提供更强大的数据 处理和分析能力，进一步提高同步的准确性和实时性。
在移动通信中的应用
移动通信中，由于用户终端位置不断变化，信号传输环境复杂多变，因此需要建 立更加稳定的同步系统。移动通信中的同步技术包括时间同步和频率同步，能够 确保信号在复杂的无线环境中稳定传输。
移动通信中的同步原理还涉及到多径效应和信号衰落等问题，需要通过先进的信 号处理技术来克服这些挑战，提高移动通信的可靠性和稳定性。
位同步
01
02
03
04
位同步也称为码元同步，是数 字通信系统中的重要组成部分
。
位同步的目的是使接收端的时 钟频率与发送端的时钟频率保 持一致，以便正确解调出信号
通信原理教学课件同步原理
通过实际案例分析，帮助学生理解同步原理的应用和实际问题。
2 实验实践
通过实验操作，让学生亲自体验同步原理在真实通信系统中的作用和实现方法。
3 小组讨论
组织学生进行小组讨论，分享和交流同步原理相关的问题和思考。
同步原理的未来发展趋势
高速通信
随着通信技术的不断发展， 同步原理在实现高速通信和 大容量数据传输方面将继续 发挥重要作用。
位同步
通过位同步信号，确保每一位数据在正确的时间点传输和接收。
同步原理的应用领域
1
通信网络
同步原理在各种通信网络中广泛应用，包括有线和无线网络，确保数据的可靠传输。
2
数字信号处理
同步原理在数字信号处理中用于确保各个处理单元之间的数据同步，提高信号处理的 精度。
3
多媒体传输
在多媒体传输中，同步原理保证音频和视频数据的同步播放，避免了声音和图像不同 步的问题。
通信原理教学课件PPT同 步原理
本课程将深入探讨通信原理中的同步原理，包括定义、重要性、基本概念、 应用领域、实际案例、教学方法以及未来发展趋势等内容。
同步原理的定义
同步原理指的是在通信领域中，为了保证数据的准确传输和接收，需要在发 送端和接收端之间建立一种同步机制。这种机制确保了数据的顺序、时序和 一致性。
同步原理的重要性
同步原理对于实现高效、可靠的通信系统至关重要。它确保了信系统中，同步原理都是必不可少的。
同步原理的基本概念
时钟信号
用于同步发送端和接收端的时钟信号，确保数据按照正确的时序传输和接收。
帧同步
通过特定的帧头标识符或模式，确保数据按照帧的边界进行划分和传输。
物联网
同步原理在物联网中的应用 将越来越重要，确保各种设 备之间的数据同步和协调。
2 实验实践
通过实验操作，让学生亲自体验同步原理在真实通信系统中的作用和实现方法。
3 小组讨论
组织学生进行小组讨论，分享和交流同步原理相关的问题和思考。
同步原理的未来发展趋势
高速通信
随着通信技术的不断发展， 同步原理在实现高速通信和 大容量数据传输方面将继续 发挥重要作用。
位同步
通过位同步信号，确保每一位数据在正确的时间点传输和接收。
同步原理的应用领域
1
通信网络
同步原理在各种通信网络中广泛应用，包括有线和无线网络，确保数据的可靠传输。
2
数字信号处理
同步原理在数字信号处理中用于确保各个处理单元之间的数据同步，提高信号处理的 精度。
3
多媒体传输
在多媒体传输中，同步原理保证音频和视频数据的同步播放，避免了声音和图像不同 步的问题。
通信原理教学课件PPT同 步原理
本课程将深入探讨通信原理中的同步原理，包括定义、重要性、基本概念、 应用领域、实际案例、教学方法以及未来发展趋势等内容。
同步原理的定义
同步原理指的是在通信领域中，为了保证数据的准确传输和接收，需要在发 送端和接收端之间建立一种同步机制。这种机制确保了数据的顺序、时序和 一致性。
同步原理的重要性
同步原理对于实现高效、可靠的通信系统至关重要。它确保了信系统中，同步原理都是必不可少的。
同步原理的基本概念
时钟信号
用于同步发送端和接收端的时钟信号，确保数据按照正确的时序传输和接收。
帧同步
通过特定的帧头标识符或模式，确保数据按照帧的边界进行划分和传输。
物联网
同步原理在物联网中的应用 将越来越重要，确保各种设 备之间的数据同步和协调。
同步通信原理
同步通信原理同步通信原理是指在通信过程中，发送方和接收方通过协调和配合的方式进行交互，以确保信息的准确和完整传输。
在同步通信中，发送方在发送数据之前必须等待接收方发送确认信号，确认接收方已经准备好接收数据，并且在接收数据之后发送确认信号给发送方，表示数据已经成功接收。
同步通信原理的基本步骤如下：1. 发送方发起数据传输请求：发送方向接收方发送数据传输请求信号，告知接收方即将开始数据传输。
2. 接收方确认准备就绪：接收方接收到数据传输请求后，发送确认信号给发送方，表示已经准备好接收数据。
3. 发送方发送数据：接收到接收方的确认信号后，发送方开始发送数据。
4. 接收方确认接收：接收方在接收完数据后，发送确认信号给发送方，表示数据已经成功接收。
同步通信原理的优点包括：1. 数据可靠性高：通过等待接收方的确认信号，可以确保数据在传输过程中不会丢失或损坏。
2. 同步性强：发送方和接收方通过协调和配合的方式进行交互，使得数据的传输速度更加稳定和可控。
3. 适用于实时性要求高的应用：同步通信原理可以在通信过程中实时地确认数据传输的状态，使得在实时性要求高的应用中得到更好的表现。
然而，同步通信原理也存在一些缺点：1. 通信效率相对较低：由于发送方需要等待接收方发送确认信号，因此在数据传输过程中会产生一定的延迟，导致通信效率相对较低。
2. 对于网络传输不稳定：如果网络传输不稳定或延迟较大，同步通信原理可能导致传输失败或延迟过高。
3. 对硬件资源要求较高：同步通信原理需要发送方和接收方通过协调和配合的方式进行交互，因此需要较高的硬件资源支持。
总之，同步通信原理通过发送方和接收方的协调和配合，实现了数据的准确和完整传输。
在实际应用中，我们需要根据具体的通信需求和网络环境选择合适的通信原理。
通信原理 第11章_同步原理[1]
cos ct
v1同相载波
1 2
m t cos
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱcos 2ct
v4
m t cosct
sin ct
1 2
m t sin
sin 2ct
v2正交载波
经低通后：
2020/11/17
通信原理
13
第11章 同步原理
经低通后的输出分别为 ：
v5
v
6
1
2 1
2
mtcos mtsin
乘法器的输出为：
f 2 (t) 1 22
f 2 (t) cos 20t
注：虽f(t)中无直流分量，但f 2(t)=1却有直流分量，故e(t)中第
二项包含有2ω0频率分量，经窄带滤波器可获成分： 2ω0
二分频，得: cos0t
2020/11/17
通信原理
11
第11章 同步原理
输入已 调信号
平方律
2fc 窄带
部 件 e(t) 滤波器
本章要求：掌握载波、位、群同步的工作原理和获取方法。 性能及影响作一般了解。
2020/11/17
通信原理
4
第11章 同步原理
11.3 载波同步
获取方法： 1. 插入导频法(外同步法)：在发送信号中专门插入一个载波
分量，或者与载波的频率及相位有关的一个信号。 2. 直接法(自同步法) ：从接收到的已调信号中直接提取。 ●已调波中含有载波分量，直接提取； ●已调波中不包含载波分量，通过非线性变换的方法提取
参考载波。
2020/11/17
通信原理
5
第11章 同步原理
11.3.1 载波同步的方法 一 、 插入导频法
适用：不包含载频分量的信号：DSB、SSB、2DPSK、2DPSK。 原理：