載波同步技術

位同步技術

群同步（幀同步）技術

網同步技術4同步技術數字調制系統的性能是由解調方式決定的。相干解調中，首先要在接收端恢復出相干載波，這個相干載波應與發送端的載波在頻率上同頻，在相位上保持某種同步關系。載波同步位同步（碼元同步）位同步又稱碼元同步。不管是基帶傳輸，還是頻帶傳輸（相干或非相干解調），都需要位同步。群同步（幀同步）對于數字信號傳輸來說，數字信號是按照一定數據格式傳送的，一定數目的信息碼元組成一個“字”，若干個“字”組成一“句”，若干“句”構成一幀，從而形成群的數字信號序列。網同步（通信網絡中使用）當通信是在兩點之間進行時，完成了載波同步、位同步和群同步之后，接收端不僅獲得了相干載波，而且通信雙方的時標關系也解決了。同步信號的獲取方式同步也是一種信息，按照傳輸同步信息方式的不同，可分為外同步法和自同步法。外同步法由發送端發送專門的同步信息，接收端把這個專門的同步信息檢測出來作為同步信號的方法，稱為外同步法。自同步法發送端不發送專門的同步信息，接收端設法從收到的信號中提取同步信息的方法，稱為自同步法。同步的技術指標同步系統性能的降低，會直接導致通信質量的降低，甚至使通信系統不能工作。同步誤差小相位抖動小同步建立時間短同步保持時間長要求傳輸可靠性：同步信息高于信號1載波同步技術插入導頻法（外同步法）直接法（自同步法）（1）插入導頻法（外同步法）頻域插入導頻時域插入導頻SSB、DSB信號簡介假設無線電音頻信號頻率為500Hz，載波頻率為10MHz，那么調制后信號將產生的主要頻率：

10MHz+500Hz=10.0005MHz——上邊帶（USB）

10MHz-500Hz=9.9995MHz——下邊帶（LSB）在調幅波頻譜中的上下兩個邊帶都含有相同的信息，只傳送一個邊帶也就可以完成信息的傳送,為了提高發射功率的效率,而把其中一個邊帶和載波都消除掉。這個過程就叫做單邊帶調制，而最終輸出的無線電信號就叫做單邊帶信號（SSB）。在調制時上下兩個邊帶含有不同的信息，稱為雙邊帶調制，輸出的信號就叫做雙邊帶信號（DSB）。頻域插入導頻在DSB信號中插入導頻插入導頻的位置應該在信號頻譜為零的位置，否則導頻與信號頻譜成分重疊在一起，接收時不易取出。2PSK的正頻域頻譜圖從下圖所示的頻譜圖可以看出，在載頻處，已調信號的頻譜分量為零，載頻附近的頻譜分量也很小且沒有離散譜，這樣就便于插入導頻以及解調時易于濾出它。（a）基帶信號x(t)頻譜函數（b）對x(t)進行相關編碼得到的頻譜函數（c）雙邊帶調制后得到的頻譜函數插入導頻雙邊帶調制系統發送端電路框圖碼變換器將Sd(t)頻譜中的直流和相鄰的低頻信號濾掉或衰減經低通濾波器加給環行調制器，由帶通濾波器取出上、下邊帶送給加法器。同時送給加法器的還有載波移相90°的Acsinωct。（發送端必須正交插入導頻，不能加入Acosωt導頻信號，否則接收端解調后會出現直流分量，這個直流分量無法用低通濾波器濾除，將對基帶信號的提取產生影響。）在殘留邊帶信號中插入導頻插入導頻f1、f2的選擇。可以在殘留邊帶頻譜的兩側插入f1和f2；f1和f2不能與（fc-fm）和（fc+fr）靠得太近，太近不易濾出f1和f2，但也不能太遠，太遠占用過多頻帶。2PSK載波信號的提取接受端收到的信號

e(t)=ASc(t)cosωct+Acsinωct接受信號頻率fc,移相得到Accosωct相成器完成

[ASc(t)cosωct+Acsinωct]Accosωct

=?A·AcSc(t)+?A·AcSc(t)+cos2cosωct+?Ac2sin2ωct通過低通濾波器得到?A·AcSc(t)如果用Accosωct時，得到

?AcSc(t)+?Ac直流分量?Ac對抽樣判決有干擾插入導頻法接收端電路框圖時域插入導頻法時域插入法中對被傳輸數據信號和導頻信號在時間上加以區別。把一定數目的數字信號分作一組，稱為一幀。t0～t1的時隙中傳送位同步信號；t1～t2的時隙內傳送幀同步信號；t2～t3的時隙內傳送載波同步信號；t3～t4的時間內傳送數字信息。（2）直接法（自同步法）已調信號x(t)cosωct,其中x(t)為2PSK信號，雙極性矩形脈沖。接收端經過平方得到e(t)=[x(t)cosωct]2

=?x2(t)+?

x2(t)cos2ωct∵x(t)=±1∴e(t)=?(1+cos2ωct)由此，通過窄帶濾波器取出2fc,經過二分頻得到頻率這就是所需要的載波頻率2位同步技術位同步是數字通信中非常重要的一個同步技術。位同步與載波同步是截然不同的兩種同步方式。在模擬通信中，沒有位同步的問題，只有載波同步的問題，而且只有接收機采用同步解調時才有載波同步的問題。但在數字通信中，一般都有位同步的問題。對位同步信號的要求有兩點：一是使收信端的位同步脈沖頻率和發送端的碼元速率相同；二是使收信端在最佳接收時刻對接收碼元進行抽樣判決。（1）插入導頻法（外同步法）在無線通信中，數字基帶信號一般都采用不歸零的矩形脈沖，并以此對高頻載波作各種調制。解調后得到的也是不歸零的矩形脈沖，碼元速率為fs，碼元寬度為Ts，這種信號的功率譜在fs處為零，例如雙極性碼的功率譜密度如下圖所示。插入導頻法的另一種形式是使數字信號的包絡按位同步信號的某種波形變化。在移相鍵控或移頻鍵控的通信系統中，對已調信號進行附加的幅度調制后，接收端只要進行包絡檢波，就可以形成位同步信號。包絡調制法包絡調制法設移相信號的表示式為s1（t）=cos［ωct+φ（t）］現在用某種波形的位同步信號對s1（t）進行幅度調制，若這種波形為升余弦波形，則其表示式為m（t）=1/2（1+cosΩt）式中Ω=2π/Ts，Ts為碼元寬度。幅度調制后的信號為s2（t）=1/2（1+cosΩt）cos［ωct+φ（t）］s2（t）可稱為調幅調相波。接收端對s2（t）進行包絡檢波，包絡檢波器的輸出為1/2（1+cosΩt），除去直流分量后，就可獲得位同步信號1/2cosΩt。時域插入法事實上，同步信號也可以在時域內插入，這時載波同步信號、位同步信號和數據信號分別被配置在不同的時間內傳送。（2）自同步法自同步法的收端位同步提取電路，從功能上講，一般都由兩部分組成：第一部分是非線性變換處理電路，它的作用是使接收信號或解調后的數字基帶信號經過非線性變換處理后含有位同步頻率分量或位同步信息；第二部分是窄帶濾波器或鎖相環路，它的作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號。濾波法對于不歸零的隨機二進制序列，不能直接從其中濾出位同步信號。波形變換在實際應用中可以是微分、整流電路。濾波法提取的定時信號不穩定、不可靠。濾波法原理圖基帶信號微分、整流波形鎖相法位同步鎖相法的基本原理和載波同步的類似。在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產生的位同步信號的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產生誤差信號去調整位同步信號的相位，直至獲得準確的位同步信號為止。3群同步（幀同步）技術在計算機數據通信系統中，接收端為了正確恢復所傳輸的內容，必須知道每個碼元序列的起始與結束位置。由于數據的信號結構是遵照通信協議事先規定好的，因此在接收端很容易得到一幀信息。為了實現群同步，要在數據序列中插入特殊的同步碼或同步字符。群同步系統的要求正確建立同步的概率要大。初始捕