安徽师范大学现代通信原理课件第十一章 同步原理.ppt

第 1 1 章 同步原理 11.2 载波同步 11.3 位同步 11.4 群同步 11.4.3间隔式插入法 间隔式插入法又称为分散插入法，它是将群同步码以分散的形式均匀插入信息码流中。这种方式比较多地用在多路数字电路系统中，如PCM 24路基群设备以及一些简单的ΔM系统一般都采用1、0交替码型作为帧同步码间隔插入的方法。 即一帧插入“1”码，下一帧插入“0”码，如此交替插入。由于每帧只插一位码，那么它与信码混淆的概率则为1/2， 这样似乎无法识别同步码，但是这种插入方式在同步捕获时我们不是检测一帧两帧，而是连续检测数十帧，每帧都符合“1”、 “0”交替的规律才确认同步。 分散插入的最大特点是同步码不占用信息时隙， 每帧的传输效率较高，但是同步捕获时间较长，它较适合于连续发送信号的通信系统， 若是断续发送信号，每次捕获同步需要较长的时间，反而降低效率。  分散插入常用滑动同步检测电路。所谓滑动检测，它的基本原理是接收电路开机时处于捕捉态，当收到第一个与同步码相同的码元，先暂认为它就是群同步码，按码同步周期检测下一帧相应位码元，如果也符合插入的同步码规律，则再检测第三帧相应位码元，如果连续检测M帧（M为数十帧）， 每帧均符合同步码规律，则同步码已找到，电路进入同步状态。如果在捕捉态接收到的某个码元不符合同步码规律，则码元滑动一位，仍按上述规律周期性地检测，看它是否符合同步码规律，一旦检测不符合，又滑动一位……如此反复进行下去。若一帧共有N个码元，则最多滑动（N-1）位，一定能把同步码找到。 图 11 – 19 同相正交积分型鉴相器 两个积分器的输出电压加于取样保持电路，它是对临猝息前的积分结果的极性进行取样，并保持一码元宽度时间T，分别得到波形d和e。波形d实际上就是由匹配滤波法检测所输出的信号波形。虽然输入的信号波形a可能由于受干扰影响变得不太规整，但原理图中d点的波形却是将干扰的影响大大减弱的规整信号。这正是同相正交积分型数字锁相优于微分整流型数字锁相的原因所在。d点的波形极性取决于码元极性，与同步的超前或滞后无关，将它进行过零检测后，就可获得反映码元转换与否的信号i。而正交积分保持输出e的极性，则不仅与码元转换的方向有关，还与同步的超前或滞后有关。对于同一种码元转换方向而言，同步超前与同步滞后时，e的极性是不同的。因此，将两个积分清除电路的输出，经保持和硬限幅（保持极性）之和模2相加，可以得到判别同步信号是超前还是滞后的信号h。 此信号h加至与门A和B，可控制码元转换信号从哪一路输出。在该电路中，在位同步信号超前的情况下，当i脉冲到达时信号h为正极性，将与门A开启，送出超前脉冲，如图中(b)所示。在位同步信号滞后的情况下，当i脉冲到达时h为负极性，反相后加至与门B，使之开启，送出滞后脉冲， 如图中(c)所示。积分型鉴相器由于采用了积分猝息电路以及保持电路，它既充分利用了码元的能量，又有效地抑制了信道的高斯噪声，因而可在较低的信噪比条件下工作，性能上优于微分型鉴相器。   3. 数字锁相环抗干扰性能的改善 在前面的数字锁相法电路中，由于噪声的干扰，使接收到的码元转换时间产生随机抖动甚至产生虚假的转换，相应在鉴相器输出端就有随机的超前或滞后脉冲，这导致锁相环进行不必要的来回调整，引起位同步信号的相位抖动。仿照模拟锁相环鉴相器后加有环路滤波器的方法，在数字锁相环鉴相器后加入一个数字滤波器。插入数字滤波器的作用就是滤除这些随机的超前、 滞后脉冲，提高环路的抗干扰能力。这类环路常用的数字滤波器有“N先于M”滤波器和“随机徘徊”滤波器两种。  N先于M滤波器如图 11 - 20(a)所示， 它包括一个计超前脉冲数和一个计滞后脉冲数的N计数器，超前脉冲或滞后脉冲还通过或门加于一M计数器（所谓N或M计数器，就是当计数器置“0”后，输入N或M个脉冲，该计数器输出一个脉冲）。 图 11 –20 两种数字式滤波方案 （a） N先于M滤波器; (b) 随机徘徊滤波器 选择N＜M＜2N， 无论哪个计数器计满， 都会使所有计数器重新置“0”。 当鉴相器送出超前脉冲或滞后脉冲时，滤波器并不马上将它送去进行相位调整， 而是分别对输入的超前脉冲（或滞后脉冲）进行计数。如果两个N计数器中的一个，在M计数器计满的同时或未计满前就计满了，则滤波器就输出一个“减脉冲”（或“加脉冲”）控制信号去进行相位调整， 同时将三个计数器都置“0”（即复位），准备再对后面的输入脉冲进行处理。 如果是由于干扰的作用，使鉴相器输出零星的超前或滞