第11章同步原理11.1引言11.2載波同步11.3位同步11.4群同步111.1引言同步是數(shù)字通信中一個(gè)重要的實(shí)際問題.通信系統(tǒng)如果出現(xiàn)同步誤差或失去同步,就會(huì)使通信系統(tǒng)性能降低或通信失效.同步是指收發(fā)兩端的載波、碼元速率及各種定時(shí)標(biāo)志都應(yīng)步調(diào)一致地進(jìn)行工作通信系統(tǒng)的同步包括：載波同步、位（碼元）同步、群（幀）同步及網(wǎng)同步。實(shí)現(xiàn)同步的方法有：外同步法、自同步法。211.2載波同步抑制載波的雙邊帶信號(hào)，單邊帶信號(hào)，2PSK，2ASK等信號(hào)中都不含載波分量。為了在接收端能夠獲得載波，在發(fā)送端有時(shí)插入導(dǎo)頻載波。抑制載波的雙邊帶信號(hào)的導(dǎo)頻插入導(dǎo)頻3相乘調(diào)制帶通相加~90°相移輸出插入導(dǎo)頻法發(fā)端方框圖相乘器帶通低通90°相移輸出插入導(dǎo)頻法收端方框圖窄帶濾波4直接提取載波法

平方變換法和平方環(huán)法抑制載波的雙邊帶信號(hào)

經(jīng)過平方變換(平方律部件)

m(t)無直流分量,m2(t)卻有直流分量6令α表示m2(t)中的直流分量

表示m2(t)中的交流分量則e(t)經(jīng)窄帶濾波后,濾出2ωc

再經(jīng)2分頻,獲所需載波,同時(shí)還有一部分調(diào)制自噪聲及加性噪聲,造成輸出載波的隨機(jī)抖動(dòng).直流低頻2ωc調(diào)制自噪聲7為減少干擾影響,希望帶通濾波器頻帶越窄越好,但頻帶越窄,濾波器的相移特性越陡,當(dāng)濾波器的中心頻率偏離了載波頻率時(shí),則產(chǎn)生了靜態(tài)相差8將平方變換法中窄帶濾波器用鎖相環(huán)代替,稱為平方環(huán)法.鎖相環(huán)具有良好的跟蹤,窄帶濾波和記憶的性能.同相正交環(huán)法(Costas環(huán))×LPF××LPF90°相移環(huán)路濾波器VCO輸入輸出V1V3V2V5V4V6V79設(shè)輸入的抑制載波雙邊帶信號(hào)為

則經(jīng)低通后的輸出分別為:10θ是VCO輸出信號(hào)與輸入已調(diào)信號(hào)載波之間的相位誤差當(dāng)θ較小時(shí),V7的大小與相位誤差θ成正比,用V7去調(diào)整VCO輸出信號(hào)的相位,最后使穩(wěn)態(tài)相位誤差減小到很小的數(shù)值.這樣VCO的輸出就是所需提取的載波.11載波相位誤差對解調(diào)性能的影響

主要體現(xiàn)在所提取載波與接收信號(hào)中的載波的相位誤差.相位誤差為穩(wěn)態(tài)相差與相位抖動(dòng)之和提取的相干載波為則解調(diào)時(shí),相乘器的輸出經(jīng)低通濾波后為12有相位誤差,導(dǎo)致信噪比將下降倍對2PSK,則導(dǎo)致誤碼率增加對殘留邊帶信號(hào),單邊帶信號(hào),相位誤差不僅引起信噪比下降,還引起信號(hào)畸變.13設(shè)基帶信號(hào)為

單邊帶信號(hào)取上邊帶解調(diào)取出低頻分量1411.3位同步濾波法若收到的數(shù)字信息為單極性不歸零矩形脈沖序列，則它的功率譜密度不含頻率等于fs的位同步信息，若通過過零檢測，取邊沿脈沖，則該脈沖序列頻譜含有位同步信息，用窄帶濾波器取出，即可得位同步信號(hào)。15S(t)

110100111tffs2fs2fstf16過零檢測窄帶濾波脈沖形成單極性不歸零碼濾波法提取位同步信號(hào)17數(shù)字鎖相環(huán)法鑒相器AB&&&÷m振蕩源清零控制器超前脈沖滯后脈沖接收碼元位同步脈沖輸出常開（扣除門）常閉（附加門）abFFmF18≈m-1m123m-1ma路≈b路≈周期T=1/Fc位同步m123m-1m≈d超前扣除e分頻器輸出相位推后1/m周期（360°/m）≈m124m12≈附加f滯后相位提前1/m周期g分頻器輸出位同步脈沖的相位調(diào)整1911.4群同步（幀同步）

給出幀的開頭和結(jié)尾的標(biāo)記起止式同步法被傳輸?shù)膯挝皇亲址總€(gè)字符可由5~8位碼元組成，每個(gè)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，不發(fā)信號(hào)時(shí)，一直發(fā)送停止位。止起止20連貫式插入法

在每群的開頭集中插入群同步碼組的方法群同步碼應(yīng)有特性能很快地識(shí)別檢出，位置準(zhǔn)確假同步和漏同步的概率越小越好群同步碼應(yīng)有尖銳的自相關(guān)函數(shù)巴克碼是一種常用的群同步碼巴克碼是一種非周期序列，一個(gè)n位的巴克碼為{x1，x2，x3，…，xn}x1的取值為±121j=0j=1j=2，3，…7R(j)分別為-1,0,-1,0,-1,0

當(dāng)j為負(fù)值時(shí)的自相關(guān)函數(shù)值,與正值對稱,自相關(guān)函數(shù)在j=0時(shí)出現(xiàn)尖銳單峰。227R（j）-1-7-5-3-11357j23判決相加01010101010101輸入碼元移位方向7位巴克碼識(shí)別器“1”存入移存器1端→+10端→-1“0”存入移存器1端→-10端→+124當(dāng)7位巴克碼全部進(jìn)入7級移位寄存器,7個(gè)移位寄存器都輸出+1,相加后得最大輸出+7,若判決器的判決門限電平定為6,在巴克碼的最后一位“0”進(jìn)入識(shí)別器時(shí),識(shí)別器輸出一群同步脈沖表示一群的開頭。25群同步系統(tǒng)的性能

群同步系統(tǒng)應(yīng)該建立時(shí)間短，并且在群同步建立后應(yīng)有較強(qiáng)的抗干擾能力。通常用漏同步概率P1，假同步概率P2和群同步平均建立時(shí)間ts來衡量。漏同步概率P1

同步碼組中一些碼元發(fā)生錯(cuò)誤，使識(shí)別器漏識(shí)別已發(fā)出的同步碼組。問題：若7位巴克碼有一位錯(cuò)，當(dāng)判決門限為+6時(shí)，情況如何？當(dāng)判決門限為+4時(shí)，情況如何？26設(shè)P為碼元錯(cuò)誤概率，n為同步碼組的碼元數(shù)，m為判決器容許碼組中的錯(cuò)誤碼元最大數(shù)。則同步碼組碼元n中所有不超過m個(gè)錯(cuò)誤碼元的碼組都能被識(shí)別器識(shí)別。未漏概率為：漏同步概率27假同步概率

消息碼元中可能出現(xiàn)與同步碼組相同的碼組，被識(shí)別器作為同步碼組檢出若二進(jìn)制消息碼元出現(xiàn)“0”，“1”的概率相等，則n位碼組所有可能的碼組數(shù)為2n個(gè)，其中能被判為同步碼組的組合數(shù)為：m=0只有1個(gè)（）碼組m=1有碼組類推，可被判為同步碼組的組合數(shù)為假同步概率28平均建立時(shí)間ts設(shè)漏同步和假同步都不發(fā)生，在最不利的情況下，實(shí)現(xiàn)群同步最多需要一群的時(shí)間。設(shè)每群的碼元數(shù)為N，每碼元時(shí)間為T，則一群的時(shí)間為NT，出現(xiàn)一次漏同步或假同步大致要多花費(fèi)NT的時(shí)間才能建立起群同步，故，平均建立時(shí)間為ts=NT（1+P1+P2）29某二進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)采用13位巴克碼作為連貫式插入法的幀同步碼，要使假同步概率小于2×10