简明通信原理简明通信原理第九章同步原理引言按同步信息获取方式：外同步法和自同步法。外同步法（也称插入导频法）：在发端需要发送专门的同步信息（导频），收端则根据这个导频来获取同步信号。自同步法（也称直接法）：不需要发送导频，在接收端设法从收到的信号中提取同步信息。9.1载波同步为了改善平方变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，图9-1中的窄带滤波器常用锁相环代替，构成如图9-2所示的方框图，称之为平方环法。存在问题：上述方法提取的载波存在180o相位模糊，它有可能使2PSK相干解调后出现“反向工作”现象。解决方法：采用2DPSK方式。2．同相正交环法同相正交环又称科斯塔斯（Costas）环，其原理框图如下图9-3所示：当环路锁定时，VCO输出的就是所需的同步载波，而就是解调输出。Costas环和平方环的比较：Costas环工作在载波频率上，而平方环的工作频率是载频的两倍，所以当载频较高时，Costas环易于实现；当环路锁定后，Costas环可直接获得解调输出，而平方环则没有这种功能；Costas环和平方环一样存在相位模糊现象。9.1.2插入导频法适用：DSB、SSB、VSB、2PSK/2DPSK等信号。特别是SSB信号。导频：指伴随发送信号一并被发送的含有载波信息的单频信号。1.在抑制载波的双边带信号中插入导频插入原则：载频处，正交载波；导频的振幅a应小。导频疑问：为什么要插入正交导频呢？解惑：接收端相乘器的输出为v(t)经过低通滤波器滤除高频部分后，就可恢复调制信号。若插入同相导频，则发端的输出信号变为此时的解调输出为，多了一个不需要的直流成分。这就是发端正交插入导频的原因。2PSK也是一种抑制载波的双边带信号，所以，上述插入导频方法也适用。但要先对数字基带信号进行相关编码，在进行2PSK调制。对于SSB信号，导频插入的原理也与上述相同。9.1.3载波同步系统的性能指标：效率、精度、同步建立时间和同步保持时间。追求：高效率、高精度、同步建立时间快、同步保持时间长。9.2位同步(a)双极性不归零基带信号的功率谱(b)某种相关变换后基带信号的功率谱对图（a）的情况，接收端用中心频率为1/Ts的窄带滤波器提取导频（位同步信号）；对图（b）的情况，窄带滤波器的中心频率应为1/2Ts，提取的导频需经倍频后，才可得到所需的位同步脉冲。9.2.2直接法1．滤波法（1）波形变换—滤波法思路：非归零基带信号（不含位同步信号分量）——单归零信号（含位同步信号分量）——提取该分量——移相调整——脉冲形成——位定时脉冲序列。（2）包络检波—滤波法这是一种从频带受限的中频PSK信号中提取位同步信息的方法。原理：当接收端带通滤波器的带宽小于信号带宽时，使频带受限的2PSK信号在相邻码元相位反转点处形成幅度的“陷落”。经包络检波后得到图(b)所示的波形，它可看成是一直流与图(c)所示的波形相减，而图(c)波形是具有一定脉冲形状的归零脉冲序列，含有位同步的线谱分量，可用窄带滤波器取出。2.锁相法一种用于位同步的全数字锁相环的原理框图。它由信号钟、控制器、分频器、相位比较器等组成。如果本地位同步信号相位超前接收码元序列时，鉴相器输出一个超前脉冲加到“常开门（扣除门）”的禁止端将其关闭，扣除一个（a）路脉冲（见图9-10（d）），使分频器输出脉冲的相位滞后1/n周期（360°/n），见图9-10（e）；如果本地位同步脉冲相位滞后接收码元脉冲时，鉴相器输出一个滞后脉冲去打开“常闭门（附加门）”，使脉冲序列（b）中的一个脉冲能通过此门及或门。由于两脉冲序列（a）和（b）相差半个周期，所以脉冲序列（b）中的一个脉冲能插到“常开门”输出的脉冲序列（a）中（见图9-10（f）），使分频器的输入端附加了一个脉冲，于是分频器的输出相位就提前1/n周期，见图9-10（g）。如此，经过若干次调整后，分频器输出的脉冲序列与接收码元序列相位接近一致（在允许的误差范围内），此时分频器的输出即为位同步时钟。任务/作用：在位同步的基础上识别出数字信息群（字、句、帧）“开头”和“结尾”的时刻，使收发设备的群定时处于同步状态。实现方法：起止式同步法、集中插入法和分散插入法。9.3.1起止式同步法这种方法主要用于数字电传机中。9.3.2连贯（集中）式插入法插入方法：发端在信息帧的开头集中插入同步码组作为帧同步标志（例如，PCM30/32路电话基群），收端按照帧的周期进行检测和识别插入的帧标志，以确定每帧的“开头”和“结尾”，从而实现帧同步。要求：同步码组应