第十八讲 同步与数字复接(第1-2节).ppt

* * 载波同步系统的性能指标主要有效率、精度、同步建立时间和同步保持时间。载波同步追求的是高效率、高精度、同步建立时间快，保持时间长。 高效率 指为了获得载波信号而尽量少消耗发送功率。在这方面，直接法由于不需要专门发送导频，因而效率高，而插入导频法由于插入导频要消耗一部分发送功率，因而效率要低一些。  高精度 指接收端提取的载波与需要的载波标准比较，应该有尽量小的相位误差。 * B表示跟踪环路的等效噪声带宽，n0表示噪声的功率谱密度。 注意： 另一方面，通频带越窄，环路响应速度变慢，恒定相位误差??越大，而且同步建立时间增长。所以，需要折中设计环路滤波器的带宽。 * 同步保持时间与提取的电路、信号及噪声的情况有关。当采用性能优越的锁相环提取载波时 这些指标主要取决于锁相环的性能。 * 随机相差σφ实际是由噪声引起的输出相位抖动，它与环路等效噪声带宽BL及输入噪声功率谱密度等有关，BL的大小反映了环路对输入噪声的滤除能力，BL越小，σφ越小；又如同步建立时间ts具体表现为锁相环的捕捉时间，而同步保持时间tc具体表现为锁相环的同步保持时间。 * * * * 通信系统需要进行位同步 * 抽样判决需要位同步，需要定时脉冲序列 接收端产生与信号码元发送频率相同，而且在相位上对准解调后基带信号最佳采样时刻的定时脉冲序列； 外同步：额外插入导频信号，在接收端再提取出来； * 实现的关键在于减小位同步信号和数字信号之间的相互干扰问题；通常选取导频信号位于信号谱零点位置； 接收端还应消除同步导频对基带信号的影响。 在发送信号中插入频率为码元速率或码元速率的倍数的同步信号。在接收端利用一个窄带滤波器将其分离出来。 * 用频率足够窄的窄带滤波器从接收信号中滤出位同步导频信号，经过移相，一路信号输入到位定时形成电路，形成位同步脉冲，提供给接收端抽样判决作为定时脉冲；另一路经过倒相调整后与接收信号相加，从而消除导频对基带信号判决的干扰，其中移相电路是为了补偿窄带滤波对导频的相移而设定的。 * 多用于多路并发系统中，如短波通信系统中。 抽出一路来传送键控信号作为位同步信号之用。 多路并发系统中的发送端。 * 使数字信号通过适当的非线性变换后，变成归零的脉冲序列，以便用窄带滤波器或锁相环滤取得到位定时信号。 微分整流法 锁相环法 * 1)信号钟： 高稳定度的振荡器和晶振，振荡器的频率设计为码元速率的N倍。 2)控制器和分频器： 控制器根据滤波器输出的控制脉冲对信号钟输出实施“加或减” 脉冲； 分频器每输入N个脉冲，则分频输出一个脉冲； 若准确同步，则控制器无加减脉冲输出，环路锁定； 若位同步信号超前，则控制器输出一 “减脉冲”； 若位同步信号滞后，则控制器输出一个 “加脉冲”； 最小相移控制量：2Pi/N 3)鉴相器: 将输入信码与位同步信号进行相位比较 相位比较形式：微分型和积分型 4)数字滤波器: 信道中噪声的影响使得码元转换时刻产生随机的抖动甚至产生虚假的码元转换，数字滤波器可以去除噪声的影响。 * 当采用二进制基带传输时，码元之间发生跳变的情况占1/2，其中对于采用微分型鉴相器的位同步数字锁相环，只有当接收的基带信号存在跳变时才会有比相输出，因此次相位调整需要个码元周期才能够完成，因此同步建立时间为NTs。 * * 6.2 位同步 位同步又称时钟同步，时钟恢复，码元同步。 目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决定积分和判决时刻。 方法： 外同步法，专门发送位同步信号，接收端用窄带滤波器或锁相环提取用作同步； 自同步法，直接从接收信号中获取同步信息，由其产生定时脉冲序列。 * 6.2 位同步 6.2.1 外同步法 插入导频法 实现的关键在于减小位同步信号和数字信号之间的相互干扰问题； 通常选取导频信号位于信号谱零点位置。 * 6.2 位同步 位定时导频接收 * 独立通道键控法 6.2 位同步 * 多路并发系统中的接收端 6.2 位同步 * 为保证同步信号的可靠性，在功率和 频带的分配上给予优先的照顾。 应用实例 在IS-95 CDMA移动通信系统中，基站向移动台发射的下行链路的64个信道中，除了安排其中一个信道发送导频载波信号之外，还专门安排一个信道为移动台提供位同步导频信号，供接收端进行位同步之用。 6.2 位同步 * 非归零二进制脉冲序列的频谱中不 含同步频率分量； 通过适当的非线性变换获得位同步 分量； 用窄带滤波器或锁相环得到位定时 信号。 6.2 位同步 6.2.2 自同步法 非线性变换滤波法 * 6.2 位同步 (c) (b) (a) 延迟相乘 相乘器输入和输出的波形： 延迟相