数据通信(第六章).ppt

第六章 数据信号的同步★ 在信息交互通信中，各种数据信号的处理和传输都是在规定的时隙内进行的。为了使整个数据通信系统有序、准确、可靠的工作，收、发双方必须有一个统一的时间标准，这个时间标准就是靠定时系统去完成收发双方时间的一致性，即同步。 同步分为：载波同步、位同步、帧同步和网同步。 载波同步：是在接收端获取同发送端同频同相的载波，主要用于相干解调。提取载波的方法一般分为二类 插入导频法（外同步法） 直接法（自同步法） 位同步：又称为比特同步和码元同步，是接收端利用发送端发送的码元序列提取频率和相位与发端一致的定时脉冲序列的过程。提取位同步时钟的方法一般分为二类 插入导频法（外同步法） 直接法（自同步法） 群同步：又称为帧同步，在数据传输过程中通常要对传输的码元序列进行分组或分帧打包，接收端要正确恢复数据，就必须知道分组、分帧的起止时刻，换句话说就是要在一个序列中知道信息是从哪里开始，哪里结束。 网同步：网内各种设备具有相同的频率，以相同的时间标来处理比特流。实际上就是网中的各设备的时钟同步。 载波同步-插入导频法 插入导频的原则：插入导频的位置应该在信号频谱为零的位置，否则导致导频与信号频谱成分重叠在一起，接收时不易取出。 （频域正交） 对于模拟调制信号，如双边带话路或单边带话路等信号，在载波附近信号频谱为0； 但对于2PSK和2DPSK等数字调制信号，在附近的频谱不但有，而且比较大。因此，对于2PSK这样的信号，不能直接在处插入导频。 载波同步-频谱变换 对于2PSK这样的信号，不能直接在fc处插入导频。 应先在调制以前对基带信号m(t)进行相关编码，改变基带信号频谱结构。 相关编码的作用是把下面(a)图中所示的基带信号频谱函数变为(b)图所示频谱函数，这样经双边带调制以后，可得(c)图。 (c)图所示频谱函数在附近频谱函数很小，且没有离散谱，这样可插入导频 载波同步-插入导频法 在发送端：插入正交导频 载波同步-插入导频法 原理方框图 载波同步-直接法 直接法也称自同步法。这种方法是设法从接收信号中提取同步载波。有些信号，如DSB-SC、PSK等，它们虽然本身不直接含有载波分量，但经过某种非线性变换后，将具有载波的谐波分量，因而可从中提取出载波分量来。 载波同步-直接法 载波同步-直接法 位同步★ 对位同步的要求： 码元的重复频率要求与发送端的码元速率相同； 码元的相位要求对准最佳接收时刻，即最佳抽样判决时刻。 位同步方法有外同步法和自同步法，也可以用专用传递时钟的信道传输同步信号。 位同步-外同步法（插入导频法） 如果信道中传输的不是归零码，则在信号的频谱中不含有离散定时频率分量或谐波，也就无法直接从信号中提取定时信号。 在被传输的数据信号频谱中插入位同步导频，接收端将其提取出来作为收端的定位信号。 为了避免导频信号对判决的影响，要求导频插入法的输入端对相位安排：当数据信号取样判决时刻，导频正好为零点 位同步-外同步法（插入导频法） 位同步-直接法（自同步法） 是发送端不用专门发送同步导频信号，接收端直接从接收到的数据信号中提取位同步信号的位同步方法。有滤波法和数字锁相法。 滤波法又可以分为：微分整流法、包络检波法和延迟相干法。 数字锁相法提取同步信号的基本思想是在接收端产生一个频率，在利用接收到的码元对他进行校正，最后得出位同步信号。 位同步的性能指标：相位误差、同步建立时间、同步保持时间和同步带宽。 位同步直接法-延迟相干法 位同步直接法-波形变换法 位同步直接法-数字锁相法 信号时钟产生nfb频率 鉴相器比较信号和位同步信号相位输出超前或者滞后，经数字滤波器输出加脉冲或者减脉冲的控制信号。 如果位同步超前说明位同步频率高了，需要减脉冲调低同步频率。 如果滞后说明说明位同步频率低了，需要加脉冲调高同步频率。 调整可能进行多次，直到鉴相器输出误差在Tb/n内。 群同步 起止式同步 MC51系列单片机的串行口，例如：一个字节有8位数据位，无校验位，1位起始位，2位停止位。称为起止式同步。 群同步信息的传递★ 码组本身自带分组信息不同同步码可以代表不同的类型帧。 插入群同步码 分散插入 集中插入 集中插入：适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输信息并且每次传输时间很短的场合 分散插入：需要较长的同步建立时间。故适用于连续传输信号之处，例如数字电话系统中 集中插入法对同步码的要求 常用帧同步码-巴克码 常用帧同步码-巴克码 常用帧同步码-威拉德(Willard) 码 对于随机相邻码元能给出最小错误同步概率 常用帧同步码-DMR SYNC码 DMR帧同步码为：7F7D 5DD5 7DFD，码长为48bit。 常用帧同步码-m序列 集中插入法的常见类型 头部插入：信息突发比较随机，每一个突发（Burst）时间相