第9章_同步系统.ppt

9.3 位 同 步 技 术 　　在无线通信中，数字基带信号一般都采用不归零的矩形脉冲，并以此对高频载波作各种调制。解调后得到的也是不归零的矩形脉冲，码元速率为fb，码元宽度为Tb。这种信号的功率谱在fb处为0，例如，双极性码的功率谱密度图 9- 14(a)所示， 此时可以在fb处插入位定时导频。 　　如果将基带信号先进行相关编码，经相关编码后的功率谱密度如图 9- 14(b)所示，此时可在fb /2处插入位定时导频， 接收端取出fb /2以后，经过二倍频得到fb 。 图 9- 14 功率谱密度特性 　　图 9- 15(a),(b)分别画出了发送端和接收端插入位定时导频和提取定时导频的方框图。首先在发送端要注意插入导频的相位，使导频相位对于数字信号在时间上具体有如下的关系： 当信号为正、负最大值(即取样判决时刻)时，导频正好是零点。 这样避免了导频对信号取样判决的影响。但即使在发送端做了这样的安排，接收端仍要考虑抑制导频的问题，这是因为对信道的均衡不一定完善，即所有频率的时延不一定相等，因而信号和导频在发送端所具有的时间关系会受到破坏。 图 9- 15 位定时导频插入法方框图 (a) 发送端； (b) 接收端 　　由接收端抑制插入导频的方框图 9- 15(b)可以看出，窄带滤波器取出的导频fb/2经过移相和倒相后，再经过相加器把基带数字信号中的导频成分抵消。由窄带滤波器取出导频fb/2的另一路经过移相和放大限幅、微分全波整流、整形等电路， 产生位定时脉冲，微分全波整流电路起到倍频器的作用。 因此，虽然导频是fb/2 ，但定时脉冲的重复频率变为与码元速率相同的fb，图中两个移相器都是用来消除窄带滤波器等引起的相移， 这两个移相器可以合用。 9.3.2 自同步法 　　1. 从基带数字信号中提取同步信息 　　(1) 微分、全波整流滤波法。通常的基带数字信号是不归零脉冲序列，如果传输系统的频率是不受限制的, 则解调电路输出的基带数字信号是比较好的方波。于是可以采用微分、全波整流的方法将不归零序列变换成归零序列，然后用窄带滤波器来滤取位同步线谱分量。由于一般传输系统的频率总是受限的，因此解调电路输出的基带数字信号不可能是方波，所以在微分、全波整流电路之前通常加一放大限幅器，用它来形成方波。微分、全波整流滤波法是一种常规的位同步提取方法。这种方法的方框图和各点波形如图9- 16所示。 　　图中s(t)为基带输入信号，v1为放大限幅得到的矩形基带信号，v2为微分及全波整流后的信号波形，属于归零形式的波形，含有fb离散频率成分，经窄带滤波后可得到输出频率fb的波形，如图中v3，再经过移相电路及脉冲形成电路就可得到有确定起始位置的位定时脉冲v4。采用这种方案在进行电路设计时，要注意放大限幅器的过零点性能和微分电路时间参数的选择以及全波整流的对称性，以便获得幅度尽可能大的位同步分量， 避免由于电路不理想造成的干扰和抖动。 图 9- 16 微分、全波整流滤波法方框图及各点波形图 (a) 方框图； (b) 波形图 　　(2) 从延迟解调的基带信号中滤取位同步分量。频带受限的相对移相的PSK信号经延迟解调后，其频谱中就包含有位同步分量，这是因为在二相相对移相系统中，任何一个码的载波相位都是以它前一个码的载波相位为参考的。对于连 1 码， 每个码的载波都有 180°的相位反转。由于传输频带是受限的， 在相位反转处就产生包络的“陷落”，经过延迟解调后，就在基带信号的下半部波形上形成了“凹陷”。而对于连0 码，载波没有相位反转，所以下半部分不会出现“凹陷”。正是下半部波形上的“凹陷”，使得延迟解调的基带信号中含有位同步分量。 从延迟解调的基带信号中提取位同步的方框图如图9－17 所示。 图中的窄带滤波器前端的信号，应是经过延迟解调而得到的基带数字信号，其图中的后半部分对位同步信号的处理与上一方法基本相同。不同之处是首先取出信号中“凹陷”部分含有位同步信息的成分v2。 图 9- 17 从延迟解调的基带信号中滤取位同步分量 (a) 方框图； (b) 波形图 　　(3) 延迟相乘滤波法。对于频带不受限的方波基带信号或频带受限的基带信号，预先经过了方波形成电路将其变成了方波，可以采用延迟相乘滤波法来提取位同步信号。因为基带信号s(t)和延迟相乘基带信号s(t-τ)相乘后，就能产生归零的窄脉冲序列，所以经过窄带滤波器就能滤出位同步线谱分量。 此法的原理方框图及波形图如图9- 18 所示。 　　2. 从已调信号中提取位同步信息 　　从中频已调信号中提取位同步信息的方法在数字微波中继通信和数字卫星通信系统中也常采用。从解调基带信号中提取位同步信息要求先恢复载波同步，而从中频已调信号中提取位同步信息则可以和提取载波同步信息一起进行。下面