通信原理教学PPT课件

的是高效率、高精度、同步建立时间快，保持
时间长。 A. 恒定误差
窄带滤波器： 2Q f fq
锁相环
f
Kd
B.
随机误差：
2 n
1 2r
n0 f0
2A2 Q
C. 载波同步误差对解调信号的影响
1
Pe 2 erfc
r cos
6
主要内容 第13章 同步原理
13.1 概述 13.2 载波同步 13.3 码元同步 13.4 群同步 13.5 网同步
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13.3 码元同步
② 独立通道键控法
时钟信号
调制器0
串
并
数据输入 转 换
调制器1 调制器2
调制器n
相 加 器 去发射机
12
13.3 码元同步
A. 多路并发系统中的接收端
带通
定时信ห้องสมุดไป่ตู้号解调
锁相定 时形成
抽样判决1
输入
动态 分路 与解
调
抽样判决2
抽样判决n
并 串 去发射机 转 换
13
13.3 码元同步
A. 实现的关键在于减小码元同步信号和数字 信号之间的相互干扰问题；
B. 通常选取导频信号位于信号谱零点位置。
B( f )
(a)
B( f )
(b)
f
f
0 1 / Ts 2 / Ts 3 / Ts 0 1 /(2Ts ) 1 / Ts 3 /(2Ts9)
13.3 码元同步
C. 位定时导频接收
输入基带信号
窄带 滤波器
移相
相加器 倒相
定时 形成
抽样 判决
位定时 脉冲
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13.3 码元同步
D. 优缺点：优点是设备较简单； 缺点是需要占用一定的频带宽带和发送功率。
E. 插入码元同步信号的方法 a. 时域：连续插入；增加“同步头” b. 频域： a) 在信息码元频谱之外占用一段频谱用于传输同 步信息 b) 利用信息码元频谱中的“空隙”处，插入同步 信息
(a) 同步状态
滞后门
2
积分时间
(b) 超前状态
22
13.3 码元同步
D. 存在的问题和解决办法 a. 上面讨论中已经假定接收信号中的码元波形 有突跳边沿。若它没有突跳边沿，则无论有 无同步时间误差，超前门和滞后门的积分结 果总是相等，这样就没有误差信号去控制压 控振荡器，故不能使用此法取得同步。这个 问题在所有自同步法的码元同步器中都存在， 在设计时必须加以考虑。
13.3.2 自同步法
① 自同步法分类： A. 开环同步法：由于二进制等先验概率的不归零 码元序列中没有离散的码元速率频谱分量，故 需要在接收时对其进行某种非线性变换，才能 使其频谱中含有离散的码元速率频谱分量，并 从中提取码元定时信息。 B. 闭环同步法：用比较本地时钟周期和输入信号 码元周期的方法，将本地时钟锁定在输入信号 上。
B. 为保证同步信号的可靠性，在功率和频带的 C. 分配上给予优先的照顾。 C. 应用实例
在IS-95 CDMA移动通信系统中，基站向 移动台发射的下行链路的64个信道中，除了安 排其中一个信道发送导频载波信号之外，还专 门安排一个信道为移动台提供码元同步导频信 号，供接收端进行码元同步之用。
14
13.3 码元同步
20
13.3 码元同步
B. “超前/滞后门”同步器原理框图
T
u1
|u1|
d dt
| •|
滞后门
-
m(t) 门波形 产生
压控 振荡
e=|u2|-|u1|
环路 滤波
+
超前门
T -d
u2
0 dt
| •|
+
|u2|
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13.3 码元同步
C. 工作原理
+1 T
-1 d
超前门
+1 T
-1
d+
超前门
滞后门 d
C. 延迟时间等于码元时间一半 时，码元速率分量最强。
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13.3 码元同步
s(t) 放大
限幅
v1 微分
全波整流
v2
窄带滤波
v3
移相
基带数字信号
v4
脉冲形成
1 1 1 0000 101011
s(t)
t
v1
t
v2
t
v3
t
v4
t
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13.3 码元同步
D. 同步误差
若窄带滤波器的带宽等于1/KT，其中K为一 个常数，则提取同步的时间误差比例为：
鉴相器
输入 信号 窄带滤波器 sp(t)
环路滤波器
u p (t)
ud
uVCO (t)
ud
K p Ap A sin( )
2
Kd
sin( )
锁相环鉴相特性
输出导频 压控振荡器
3
复习--平方环法
2PSK信号的载波提取
s(t) 带通 滤波
平方
u p (t)
环路滤波
ud
压控振荡 uVCO (t)
锁相环
2分频
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13.3 码元同步
b. 由于两个支路积分器的性能不可能做得完全一样。 这样将使本来应该等于零的误差值产生偏差；当 接收码元序列中较长时间没有突跳边沿时，此误 差值偏差持续地加在压控振荡器上，使振荡频率 持续偏移，从而会使系统失去同步。
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13.3 码元同步
① 码元同步目的： 准确的时刻对接收码元进行判决，以及
对接收码元能量正确积分。 ② 码元同步方法：
从接收码元的起止时刻产生一个码元同 步脉冲序列，或称定时脉冲序列。 ③ 码元同步方法分类： A. 外同步法 B. 自同步法
8
13.3 码元同步
13.3.1 外同步法 ① 插入导频法
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13.3 码元同步
②开环码元同步法
A. 延迟相乘法原理方框图
a
延迟 T/2
c
窄带滤波
b
放大限幅
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13.3 码元同步
B. 相乘器输入和输出的波形：
延迟相乘后码元波形的 (a)
后一半永远是正值；而前一
半则当输入状态有改变时为 (b) 负。因此，变换后的码元序
列的频谱中就产生了码元速
率的分量。
(c)
0.33
T
KEb / n0
Eb 5, n0
K 18
式中， －同步误差时间的均值；
只要接收信噪比大，上述方案能保证足够准确 的码元同步。
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13.3 码元同步
③ 闭环码元同步法
A. 基本原理：将接收信号和本地产生的码元 定时信号相比较，使本地产生的定时信号 和接收码元波形的转变点保持同步。这种 方法类似载频同步中的锁相环法。
第13章 同步原理 (13.3-13.4)
1
复习--同步的分类与功能
用户 通信 用户 终端 线路 终端
载波同步
点_点数字通 位同步
信系统
字同步
通信 线路
时分多路复 用系统
网络通信
位同步 路同步 帧同步 群同步
网同步
2
复习--有辅助导频时的载频提取
插入导频的位置应该在信号频谱为零 的位置，而且是所谓“正交载波”。
窄带 滤波
载波 输出
ud
K LK p A sin(2 )
4
4
复习--科斯塔斯环法
c
低通
s(t)
载频 输出
a
•
压控 振荡
90相移
b d
低通
e
•
解调 输出
环路 g 滤波
f
vg
vev f
1 m2(t )sin 2( )
8
vd -
5
复习--载波同步的性能指标
载波同步系统的性能指标主要有效率、精度、
同步建立时间和同步保持时间。载波同步追求