数字通信系统第6章 同步与数字复接.ppt

第6章 同步与数字复接 6.1 同步技术概述 6.2 位同步 6.3 网同步 6.4 数字复接原理 习题与思考题 6.1 同步技术概述 1. 载波同步 在相干解调时， 接收端需要有一个与所接收到的信号中的调制载波同频同相的本地载波信号， 这个本地载波的获取称为载波提取或称载波同步。 在《高频电子线路》以及本书第5章数字调制中， 我们已学习过无论是模拟调制信号还是数字调制信号， 都必须有相干载波， 才能实现相干解调。 2. 位同步 位同步又称码元同步， 它是数字通信系统特有的一种同步。 在数字通信系统中， 被传送的信号是由一系列的码元组成的， 发端每发送一个码元， 收端就应该相应地接收一个码元， 两者步调一致。 3. 群同步 群同步包括字同步、 句同步及分路同步等。 在数字通信中， 信息流是由若干个码元组成一个“字”， 又由若干个“字”组成一个“句”。 在接收信息流时， 必须知道这些“字”、 “句”的开始与结束， 否则接收端无法正确恢复信息。 对于时分多路信号， 在接收端要正确区分出各路信号， 并根据发送端合路的规律进行正确分路。 4. 网同步 在一个通信网里通信和相互传递消息的设备很多， 各种设备产生的及需要传送的信息码流各不相同。 当实现这些信息的交换、 复接时， 必须要有网同步系统来统一协调， 使整个网能按一定的节奏有条不紊地工作。 同步系统如果按实现方法区分， 又可分为外同步和自同步两种。 1) 外同步 为了实现同步， 发送端专门发送同步信息， 该同步信息常常被称为导频或领示频率， 接收端根据接收到的导频提取出同步信息， 这种方法称为外同步。 2) 自同步 发送端不发送专门的同步导频， 同步信息是接收端从接收信息中设法提取的， 这种方法称为自同步。 这种方法效率高， 干扰小， 但有时收端设备较复杂。 6.2 位 同 步 位同步又称为码元同步， 它是数字通信中最基本最重要的一种同步。 由于数字信号是一位码接一位码地发送和接收的， 因此就要求传输系统的收、 发端应具有相同的码速和码元长度。 由于任何传输信道都存在干扰和损耗， 因此， 数字信号在通过信道传输后都应当经过整形与判决。 在判决时， 仅仅满足收、 发定时脉冲的频率相等是不够的。 为克服各种干扰的影响， 还要求判决时应选在信噪比最大的时刻， 并尽量靠近码元中央。 在图6.1（a）中， 由于判决时刻没有选在码元中央（即信噪比最大的时刻）， 因此在收端出现了判决错误； 而在图6.1（b）中， 因为判决时刻的正确选取， 所以获得了良好的传输效果。 可见， 位同步使收端在最佳判决时刻对接收码元进行抽样判决， 从而尽可能地减少误判。 1. 插入位定时导频法 在无线通信中， 数字基带信号一般都采用非归零（NRZ码）的矩形脉冲， 并以此对高频载波作各种调制， 解调后得到的也是非归零的矩形脉冲， 码元速率为fB 。 其功率谱密度中都没有fB成分， 也没有2 fB成分， 此时可以在基带信号频谱的零点处, 即fB或2 fB处插入所需要的导频信号， 如图6.2 所示。 导频提取的原理如图6.3所示。 可以看出， 解调以后的基带信号用中心频率为f=1/T（或1/(2T)）的窄带滤波器提取出导频信号， 然后经移相整形形成位定时脉冲， 即位同步。 这一应用从原理上说非常简单， 但在实际中还需解决两个问题。 （1） 收端需注意消除或减弱定时导频对原基带信号的影响。 因为位定时导频分量不是原数字信号的成分， 故在加入导频后， 收端解调得到的基带信号与原来的不同。 所以必须设法消除导频分量， 恢复原始数字信息， 否则将引起判决错误。 （2） 导频信号有可能反过来受到原数字信号的影响。 图6.3中锁相环所起的作用就是进一步利用其跟踪和窄带的特性来提取信号， 而移相电路的作用是抵消提取出的导频信号经窄带滤波器、 限幅器和锁相环引起的相移。 2. 双重调制导频插入法 在频移键控、 相移键控的数字通信系统中， PSK信号、 FSK信号都是包络不变的等幅波（也称恒包络信号）， 所以导频的传送也可以采取浅调