第5章-载波和符号同步祥解.ppt

5.2 载波相位估计 * 例5.2-3: 假设信号幅度A是零均值高斯随机变量，具有单位方差 在A的PDF上对Λ(?) 求平均，可得平均似然函数： 相应的对数似然函数： 令 即可得? 的ML估计值 在高斯假设情况下，对数似然函数具有平方项； 在前面例子中，当 r(t) 与 s(t;?) 的互相关值比较小时，也是近似平方的； 所以，如果互相关值比较小，对信息符号的分布作高斯假设就可以得到对数似然函数较好的近似。 说明： 5.2 载波相位估计 * (M-PAM): 该环相似于Costas环 积分器输出的两个信号相乘破坏了信息符号所带的正负号 加法器起环路滤波器的作用 说明： QAM，M-PSK的非面向判决ML相位估计与上相似。 在间隔T0=kT 内，对 k 个符号中的每一个将似然函数Λ(?)在高斯PDF上求平均，得： 对所有符号采用高斯假设 5.2 载波相位估计 * 平方环：用于双边带抑制载波(或 PAM )信号的载波相位估计 接收机将接收信号平方，生成一个 2fc 频率分量，用该分量驱动一个调谐在 2fc 上的锁相环 PLL 平方运算导致噪声增强，从而使相位误差的方差增加 平方环的VCO输出必须二分频 存在180度相位模糊（解决方法：差分编码） 注意： 取出倍频项用于驱动PLL 5.2 载波相位估计 * Costas环 误差信号： 滤除倍频项 r(t)=s(t)+n(t) 滤除倍频项 注意： 如同平方PLL一样，VCO输出也存在180o相位模糊，可采用差分编码解决。 e(t)中的期望项 s(t)=A(t)cos(2?fct+?) 5.2 载波相位估计 * 多相位信号的载波估计 M-PSK M相信号： m = 1, 2, … M 平方环推广 M方律器件 由于： 因此，信息被除去； 方法一：平方环推广 方法二：基于Costas环的推广 VCO的输出被M分频后，产生 载波相位中携带的信息分量 5.2 载波相位估计 * 面向判决环 非面向判决环 比较 不同之处： 仅在于为除去调制而检波 A( t ) 的方法上。 用来检波A(t)的两个正交信号都被噪声恶化 用来检波A(t)的信号只有一个被噪声恶化 Costas环： DFPLL： DFPLL在性能上优于Costas环和平方环！ 方法二：基于Costas环的推广 （较为复杂，一般不采用） 代表：DFPLL 代表：Costas环 5.3 符号定时估计 * 背景 为了周期抽样，要求在接收机中有一个时钟； 接收机提取时钟信号的处理过程称为符号同步或定时恢复； 接收机不仅必须知道抽样频率 1/T，也要知道在每个符号间隔中什么位置上抽样。 方法 发送机和接收机都同步于一个主时钟； 发送机发送一个时钟频率为1/T（或1/T的倍频）信号； 直接从接收到的数据信号中提取。 面向判决 非面向判决 抽样时刻的选择称为定时相位。 5.3 符号定时估计 * 最大似然定时估计 接收信号： 面向判决定时估计： 对数似然函数： 其中：假设信号部分是一个基带PAM波形: 5.3 符号定时估计 * 跟踪环的实现: y(t) 其中： 说明： 环路中的求和器充当环路滤波器，它的输出驱动压控时钟VCC； VCC控制环路输入的抽样时间； 采用等效低通信号的处理方法，可直接将上述方法推广到载波已调信号的形式，如QAM和PSK 5.3 符号定时估计 * 非面向判决定时估计： 方法： 首先将似然函数?(?)在信息符号的PDF上求平均，得到 再对 或 求导，得到最大似然估计值 的条件 跟踪环的实现 y(t) 二进制PAM：In=±1且等概时: 5.3 符号定时估计 * 两种方案中，求和器是用来驱动 VCC 的环路滤波器 另一种基于上式的跟踪环 该种方案的定时环与用于相位估计的 Costas 环相似。 y(t) yn(?) 5.3 符号定时估计 * 另一种非面向判决定时估计器 —— 早迟门同步器 利用了匹配滤波器或相关器输出端信号的对称性： 自相关函数相对最佳抽样时刻t=T是偶函数。 两个相关器在符号间隔T上积分，一个提前?秒，一个推迟?秒； 两个相关器输出绝对值之差形成误差信号； 若定时误差偏离最佳抽样时刻，低通滤波器输出的平均误差信号非零，正负号取决于时钟信号是迟后还是提前； VCC输出就是期望的时钟信号。 5.4 载波相位和符号定时联合估计 * 载波相位和符号定时的联合估计 对数似然函数： 其中，等效低通信号： 其中： ? 和? 的ML联合估计值 一般情况下，联合ML估计得到的估计值要优于各自优化得到的估计值。 5.4 载波相位和符号定时联合估计 * 定义： 对数似然函数简化为： 5.4 载波相位和符号