数字通信(载波和符号同步).pptVIP

6载波和符号同步 在数字通信系统中,为了恢复发送信息,必须对解调器输出进行周期性的抽样,每个符号间隔抽样一次.因为在接收机中对发送机到接收机的传播延迟一般是未知的,为了对解调器输出同步抽样,必须从接收信号导出符号定时. 发送信号的传播延迟导致载波(相位)的偏移,如果检测器是相位相干的,接收机必须估计这种载波(相位)偏移,必须在接收机中导出载波同步。 信号参数估计 载波相位估计 符号定时估计 载波相位和符号定时联合估计 最大似然估计的性能特征 信号参数估计 接收机输入信号的数学模型 是传播延迟, 是等效低通信号， 由传播延迟 引起的载波相位。信号参数估计 和 。 信号参数估计 采用N个标准正交函数{fn(x)}得到r(t)的标准正交展开式，接收向量为r=[r1,…,rN}。令发送信号为 最大似然准则 最大后验概率估计准则 如果没有参数向量的先验知识，可假定参数的取值范围内是均匀的(常数值)，在这种情况下，MAP和ML的估计是相同的。 似然函数 加性高斯白噪声 因为 所以信号参数的最大化等价于下列似然函数的最大化 信号解调中的载波恢复与符号同步 在每一个同步地传输信息的数字通信系统中，需要有符号同步；如果信号被相干检测，需要载波恢复。 二进制PSK接收机，载波相位估计用来产生参考信号，符号同步器控制抽样器和信号脉冲发生器。 信号解调中的载波恢复与符号同步 M元PSK接收机，载波相位估计用来产生参考信号，符号同步器控制抽样器和信号脉冲发生器。 信号解调中的载波恢复与符号同步 M元PAM接收机，载波相位估计用来产生参考信号，符号同步器控制抽样器和信号脉冲发生器。 信号解调中的载波恢复与符号同步 M元QAM接收机，载波相位估计用来产生参考信号，符号同步器控制抽样器和信号脉冲发生器。 载波和符号同步 信号参数估计 载波相位估计 符号定时估计 载波相位和符号定时联合估计 最大似然估计的性能特征 载波相位误差的影响 接受机中处理载波同步的两种方法： 复用法(multiplex,插入导频法) 从已调信号直接导出载波相位的估计值（自同步法） 假设一调幅信号 乘以 解调 通过低通滤波滤除倍频分量,得到 相位误差以因子 降低信号电压，以因子 降低信号功率。 载波相位误差的影响 对于QAM和M-PSK信号 采用如下正交载波解调 低通滤波后产生同相和正交分量 信号分量功率减少因子 ，同相和正交分量之间存在相互干扰。 最大似然载波相位估计 假设延时已知，极大似然相位估计 等价似然函数 最大似然载波相位估计 例：求载波相位最大化，研究未调载波 的传输。接收信号是 估计相位使得下式最大 导数为0 最大似然载波相位估计 采用一个PLL环路提取估计值 最大似然载波相位估计 采用正交载波与接收信号互相关 锁相环 锁相环路的组成和工作原理：锁相环路是一种关于时间的伺服系统，它是最重要的一种同步技术。锁相环路实现对周期信号的相位估计。锁相环路（PLL）由乘法器（鉴相器）、回路滤波器和压控振荡器(VCO)组成。 锁相环 假设锁相环输入和VCO的输出为 两信号乘积 通过环路滤波，回路滤波器是一个低通滤波器，并当相位误差比较小时。 锁相环 回路滤波器取简单的比例积分滤波器，传递函数为 其中设计参数 ，用来控制回路滤波器的带宽。回路滤波器的输出电压控制VCO。VCO产生一个正弦信号，它的相位为 VCO输出相位估计与输入电压之间是积分关系 锁相环 锁相环的等效闭环系统 锁相环 鉴相特性为 从鉴相特性可见，当相位误差 时，产生正的误差电压去控制VCO，使 增加，从而减小相位误差。当 时，产生负的误差电压去控制VCO，使 减小，从而使相位误差向正的方向增大。平衡点是 ，这是一个稳定的平衡点。 锁相环 当环路工作在跟踪模式时，这时相位误差很小，可以近似为 闭环方程和闭环传递函数为 代入此例积分滤波器G(s)的表示式，得到闭环传递函数为 锁相环 通过一些运算得到 其中 闭环传递函数的等效噪声带宽（单边） 加性噪声对于锁相环相位估计的影响 考虑到加性噪声，锁相环的输入为 x(t)和y(t)是