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现代通信原理 电子工程学院 主讲人 张骥祥

现代通信原理 电子工程学院 主讲人 张骥祥. 目 录. 第一章 绪论 第二章 信道 第三章 模拟调制系统 第四章 信源编码 第五章 数字信号的基带传输 第六章 数字信号的载波传输 第七章 现代数字调制技术 第八章 同步原理 第九章 信道编码 第十章 通信网概论. 第八章 同步原理. 8.1 载波 同步 8.2 位同步 8.3 帧同步 8.4 跳频信号的同步 8.5 网同步. 8.1 载波同步.

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现代通信原理 电子工程学院 主讲人 张骥祥

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Presentation Transcript

  1. 现代通信原理电子工程学院主讲人 张骥祥

  2. 目 录 第一章绪论第二章 信道第三章 模拟调制系统 第四章 信源编码 第五章 数字信号的基带传输第六章 数字信号的载波传输 第七章 现代数字调制技术 第八章 同步原理 第九章 信道编码 第十章 通信网概论

  3. 第八章 同步原理 8.1 载波同步 8.2 位同步 8.3 帧同步 8.4 跳频信号的同步 8.5 网同步

  4. 8.1 载波同步 一.定义：在采用相干解调系统中,接收端必须提供一个与发送载波同频同相的相干载波,这就是载波同步 二.载波提取方法 1.直接提取：若已调信号中存在载波分量 2.若已调信号中不存在载波分量 (1)插入导频法：（外同步法）就需要采用在 发端插入导频。 （2）自同步法（内同步法）在接收端对信号进行适当的波形变换，时期含有载波信息，通过窄带滤波器，以取得同步信息。

  5. F(ω) 0 ω ω0 8.1.1 插入导频法 在已调信号频谱中插入称为导频 的正弦波信号在接收端可以容易地利用窄带滤波器把它提取出来。经过适当的处理形成接收端的相干载波。 • DSB信号中插入 • 在DSB信号中插入导频时， • 导频的插入位置应该在信号 • 频谱为零的位置，否则导频 • 与已调信号频谱成分重叠， • 接收时不易提取。 插入的 • 导频并不是加入调制器的载 • 波，而是将该载波移相π/2 • 的“正交载波”。

  6. 0（t） f (t) 相乘调制 相 加 带 通 调制信号 输出 -π/2相移  Acos0t ωm (t) f (t) 低 通 带 通 ω0 窄带滤波 π / 2 1. 插入导频的调制和解调框图 (1) 调制 （2）解调

  7. 2ω0 DSB (t)  2 ( 。)2 载波输出 BPF DSB (t) 载波 输出 VCO  2 LPF ( 。)2 PLL 8.1.2 非线性变换—滤波法 一 平方变换法 二.平方环法

  8. f (t)cos(0 t + 0) U5 U3 LPF U1 载波 输出 U7 VCO LPF  / 2 U4 U2 U6 LPF 8.1.3 同相正交法(科斯塔斯环) 信号 输出

  9. 8.2 位同步 在数字通信系统中，发端按照确定的时间顺序，逐个传输数码脉冲序列中的每个码元，在接收端为了正确判决所接收的码元。因此，接收端必须提供一个确定抽样判决时刻的定时脉冲序列。这个定时脉冲序列的重复频率和相位必须与发送的数码脉冲序列一致，把在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步，或称位同步。 位同步提取的方法：直接提取；插入导频法(外同步法)和直接法(自同步法) 。

  10. F() F() 0 0 f 1/T f 1/2T 8.2.1 插入导频法 位同步的导频插入方法与载波同步时的插入导频法类似，它也要插在基带信号频谱的零点处，以便提取。如果信号经过相关编码，其频谱的第一个零点在f=1/2T，插入导频也应在1/2T处。

  11. 输入基带信号 基带信号 相加器 抽样判决 窄带滤波器 倒相 位同步脉冲冲 移相 定时形成 一.插入位定时导频接收方框图

  12. t t t 二.导频调制包络法 n(t)

  13. 信号输入 e c d 位同步 信号输出 a b 微分整流 放大 限幅 窄带滤波 移相 脉冲形成 α 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 t a t t t b t c d e 8.2.2 自同步法 一.非线性变换—滤波法 1.微分整流法

  14. 2PSK 脉冲 形成 包络 检波 窄带 滤波 位定时 脉冲 t e t f t t a t b t c 2.包络检波法

  15. c d 2PSK 位同步 脉冲 移相 基带提取 脉冲形成 窄带滤波 a b 延迟 0  0 0  0  0 0 a t Tb b t  t e t f d t 3.延迟相干法

  16. 输入数字 信号 超前 数字滤波器 鉴相 减脉冲 加脉冲 滞后 信号钟 n 控制器 位同步输出 减脉冲 加脉冲 T0 T 未加控制 分频输出 T “加”脉冲控制 “减”脉冲控制 T T0 T0 二、数字锁相法

  17. 8.3 帧同步 在时分多路传输系统中，各路信号是以帧的方式进行传输的，在接收端需有一个准确的时间标志，用以区分各的帧的起始时刻正确地识别出各路的时间位置，才能正确的对各路信号进行区分，这个提取时间标准的过程称为帧同步。

  18. 止 起 1 2 3 4 5 止 5 1 1.5 8.3.1 起止式同步法

  19. 8.3.2 对帧同步系统的要求 (1) 帧同步的引入时间要短，设备开机后应能很快地进入同步。一旦系统失步，也能很快地恢复同步。 (2) 同步系统的工作要稳定可靠,具有较强的抗干扰能力。即同步系统应具有识别假失步和避免伪同步的能力。 (3) 在一定的同步引入时间要求下,同步码组的长度应最短。

  20. 假失步:在数字信号在传输过程中因出现误码而造成帧同步信号的地丢失。假失步:在数字信号在传输过程中因出现误码而造成帧同步信号的地丢失。 为了使帧同步系统具有识别假失步的能力，特别引入了前方保护时间的概念，它指从第一个同步码丢失起到同步系统进入捕捉状态为止的一段时间。

  21. 伪同步：无论选择何种同步码型，信息码流中都有可能出现与同步码图案相同的码组，而造成同步动作，这种码组称为伪同步码。伪同步：无论选择何种同步码型，信息码流中都有可能出现与同步码图案相同的码组，而造成同步动作，这种码组称为伪同步码。 为了避免进入伪同步而引入了后方保护时间的概念。它是指从同步系统捕捉到第一个真同步码到进入同步状态的一段时间。前方保护时间和后方保护时间的长短与同步码的插入方式有关。

  22. 8.3.3 集中插入同步法 集中插入同步法：是将一个长为r比特的同步码组集中插入到每帧的一个时隙（开头），在接收端由此同步码来确定每帧的起始时刻。 一.插入的帧同步码的要求： 1. 出现伪同步的可能性尽量小； 2. 此码组具有尖锐的自相关函数，以便识别； 3. 识别器也要尽量简单。 目前用得最广泛的是性能良好的“巴克”(Barker)码。

  23. 二、巴克码 1.巴克码的特点 它是一个非周期序列，一个n位的巴克码x1，x2，x3，xn，每个码元只可能取值+1或-1，它的局部自相关函数为

  24. 目前已找到的巴克码组有： n 巴 克 码 组 2 + + 3 + + ― 4 + + + ― , + + ― + 5 + + + ― + 7 + + + ―― + ― 11 + + + ――― + ―― + ― 13 + + + + + ― ― + + ― + ― +

  25. + + + ― ― + ― 当j=0时 + + + ― ― + ― 当j=1时 七位巴克码局部自相关特性

  26. + + + ― ― + ― R(j) 7 6 5 4 3 2 1 -6 -4 -2 2 4 6 0 j -1 同样可以求出： j=1，-1，3，-3，5，-5，7 -7时 R(j)=0 j=2，-2，4，-4，6，-6时 R(j)=-1

  27. 移位方向 + 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 输出 输出 预置线 预置线 二. 巴克码的产生 串行式 反馈式

  28. 输出 判决 01 01 01 01 01 01 01 相加 输入码元 移位方向 巴克码 巴克码 信息码 信息码 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 识别器输入 t t1 帧 t 识别器输入 t1 三.巴克码的识别

  29. TS0 TS1 TS2 TS3 TS5 TS6 TS7 TS8 TS9 TS10 TS11 TS13 TS14 TS15 TS16 TS17 TS18 TS19 TS20 TS21 TS22 TS23 TS24 TS25 TS26 TS27 TS28 TS29 TS30 TS31 TS4 TS12 标志信号码 帧同步码 第115话路 第1630话路话路 三、PCM30/32路的帧结构 1.PCM30/32路数字传输时的帧同步通常采用集中插入方法。 帧同步码的结构 偶帧（帧同步码)： (目前固定为1) 0 0 1 1 0 1 1 奇帧（帧监督码）：(目前固定为1)10/1 1 1 1 1 1 1 监督码 0/1 对告码 0 同步 1 失步

  30. 码元速率 2048kb/s 256kHz 帧频 复帧频率 时隙 8kHz 0.5kHz 时钟 8分频 32分频 16分频 CP TS D F … … … CP D … … … … … … … … … TS 2.PCM30/32定时脉冲

  31. 移位寄存器 … 前后方保护 时间计数器 奇帧监视码检出 识别门  B A S R-S C 时标发生器 收定时系统 四、集中插入同步法 PCM

  32. CH2 CH1 CHN b b b F K n n n 帧 N+1 N+2 N+3 N帧 1 0 信息码 0 信息码 1 同步码 192bit 193位 同步码 8.3.4 分散插入同步法 每隔一定数量的信息码元插入一个帧同步码元。为了便于提取，帧同步码不宜太复杂。PCM24路数字电话系统的帧同步码就是采用的分散插入方式。

  33. CP PCM 失步 同步捕捉结果 移位脉冲 CP’ 同步时为“0” 失步时为“1” PCM码 不一致门 前后方保护时间计数 T1 展宽 CP′ T2 本地帧码发生器 收定时系统 帧同步码 CP 二、逐比特移位方式 1比特移位 1比特移位 1比特移位

  34. 低速 A′ B′ C′ A B C 合 群 器 分 路 器 高速 8.5 网同步 为了保证通信网各点之间可靠地进行数字通信，必须在网内建立一个统一的时间标准，称为网同步。 复接系统

  35. M B A S1 S2 S5 S4 S3 S6 一、全网同步系统 1．主从同步法 2. 等级主从同步方式 3.互控同步法

  36. 二、准同步系统 1.独立时钟法 2．码速调整法 3．水库法

  37. 本章完

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