通信原理第72章多路傳輸

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1、第7章同步系統(tǒng)7.1概述7.2載波同步技術(shù)7.3位同步技術(shù)7.4群同步(幀同步)技術(shù)7.1概述不同功用的同步按照同步的功用來(lái)區(qū)分，有載波同步、位同步(碼元同步)、群同步(幀同步)等。1.載波同步數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能是由解調(diào)方式?jīng)Q定的。相干解調(diào)中，首先要在接收端恢復(fù)出相干載波，這個(gè)相干載波應(yīng)與發(fā)送端的載波在頻率上同頻，在相位上保持某種同步關(guān)系。在接收端恢復(fù)這一相干載波的過(guò)程稱為載波跟蹤、載波提取或載波同步。載波同步是實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)的先決條件。2.位同步位同步又稱碼元同步。不管是基帶傳輸，還是頻帶傳輸(相干或

2、非相干解調(diào))，都需要位同步。為了從該波形中恢復(fù)出原始的基帶數(shù)字信號(hào)，就要對(duì)它進(jìn)行取樣判決。因此，要在接收端產(chǎn)生一個(gè)“碼元定時(shí)脈沖序列”，這個(gè)碼元定時(shí)序列的重復(fù)頻率和相位(位置)要與接收碼元一致，以保證：①接收端的定時(shí)脈沖重復(fù)頻率和發(fā)送端的碼元速率相同;②取樣判決時(shí)刻對(duì)準(zhǔn)最佳取樣判決位置。3.群同步群同步又稱為幀同步。數(shù)字信號(hào)是按照一定的數(shù)據(jù)格式傳送的，若干個(gè)碼元代表一個(gè)字母（符號(hào)、數(shù)字），而若干個(gè)字母組成一“字”，若干“字”組成一“句”，若干“句”構(gòu)成一幀，從而形成群的數(shù)字信號(hào)序列。要在接收端正確地恢復(fù)出

3、原來(lái)的信息，就必須識(shí)別出句或幀的起始時(shí)刻，否則接收端無(wú)法正確恢復(fù)出原來(lái)的信息。在數(shù)字時(shí)分多路通信系統(tǒng)中，各路信碼都安排在指定的時(shí)隙內(nèi)傳送，以形成一定的幀結(jié)構(gòu)。在接收端為了正確地分離各路信號(hào)，首先要識(shí)別出每幀的起始時(shí)刻，從而找出各路時(shí)隙的位置。接收端必須產(chǎn)生與字、句和幀起止時(shí)間相一致的定時(shí)信號(hào)。在發(fā)送端提供每幀的起止標(biāo)記，而在接收端檢測(cè)并獲得這一標(biāo)志的過(guò)程就是幀同步。不同傳輸方式的同步1.外同步法由發(fā)送端發(fā)送專門(mén)的同步信息，接收端把這個(gè)專門(mén)的同步信息檢測(cè)出來(lái)作為同步信號(hào)的方法，稱為外同步法。2.自同步法

4、發(fā)送端不發(fā)送專門(mén)的同步信息，接收端設(shè)法從收到的信號(hào)中提取同步信息的方法，稱為自同步法。在載波同步和位同步中，自同步法用的較多；在群同步中，一般都采用外同步法。同步對(duì)正常的信息傳輸來(lái)說(shuō)是必要的，只有收發(fā)之間建立了同步才能開(kāi)始傳輸信息。同步誤差小、相位抖動(dòng)小以及同步建立時(shí)間短、保持時(shí)間長(zhǎng)等為其主要指標(biāo)。7.2載波同步技術(shù)非線性變換-濾波法1.平方變換法平方變換法適合于抑制載波的雙邊帶信號(hào)。假設(shè)2PSK信號(hào)x(t)cosωct，同時(shí)有加性高斯白噪聲，經(jīng)過(guò)帶通濾波器以后濾除了帶外噪聲。其中，信號(hào)x(t)co

5、sωct經(jīng)過(guò)平方律部件后輸出e(t)為由此可知，從e(t)中很容易通過(guò)窄帶濾波器取出2fc頻率成分，再經(jīng)過(guò)一個(gè)二分頻器就可得到fc的頻率成分，這就是所需要的同步載波。如果二分頻電路處理不當(dāng)，將會(huì)使fc信號(hào)倒相，造成的結(jié)果就是“相位模糊”，即“反向工作”。2.平方環(huán)法為了使恢復(fù)的相干載波更為純凈，常常在非線性處理之后加入鎖相環(huán)。特殊鎖相環(huán)法1.同相—正交環(huán)法(科斯塔斯環(huán))假定環(huán)路已鎖定，若不考慮噪聲，則同相與正交兩鑒相器的本地參考信號(hào)分別為那么輸入信號(hào)與v1,v2相乘后得經(jīng)過(guò)低通濾波器后分別得v5,v6經(jīng)

6、過(guò)乘法器后得這個(gè)電壓經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器以后控制VCO，使它與ωc同頻，相位只差一個(gè)很小的θ。此時(shí)v1=cos(ωct+θ)就是要提取的同步載波，而就是解調(diào)器的輸出。2）同相-正交環(huán)法的優(yōu)缺點(diǎn)科斯塔斯環(huán)的優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)：一是科斯塔斯環(huán)工作在ωc頻率上，比平方環(huán)工作頻率低，且不用平方器件和分頻器；二是當(dāng)環(huán)路正常鎖定后，同相鑒相器的輸出就是所需要解調(diào)的原數(shù)字序列。因此，這種電路具有提取載波和相干解調(diào)的雙重功能?？扑顾弓h(huán)的缺點(diǎn)是電路較復(fù)雜以及存在著相位模糊的問(wèn)題。插入導(dǎo)頻法(外同步法)1.在雙邊帶（DSB）信號(hào)中插入

7、導(dǎo)頻插入導(dǎo)頻的位置應(yīng)該在信號(hào)頻譜為0的位置，否則導(dǎo)頻與已調(diào)信號(hào)頻譜成分會(huì)重疊在一起，接收時(shí)不易取出。對(duì)于2PSK和2DPSK等數(shù)字調(diào)制的信號(hào)，在fc附近的頻譜不但有，而且比較大，因此對(duì)于這樣的數(shù)字信號(hào)，在調(diào)制以前應(yīng)先對(duì)基帶信號(hào)x(t)進(jìn)行相關(guān)編碼。讓fc附近頻譜函數(shù)很小，且沒(méi)有離散譜，這樣可以在fc處插入頻率為fc的導(dǎo)頻(這里僅畫(huà)出正頻域)。幾種信號(hào)的正頻域頻譜圖(a)相關(guān)編碼前的頻譜；(b)相關(guān)編碼后的頻譜(c)雙邊帶調(diào)制后的頻譜在DSB發(fā)射機(jī)中插入導(dǎo)頻的方框圖相干解調(diào)器假設(shè)接收到的信號(hào)就是uo(t)

8、,uo(t)與asinωct加到乘法器輸出經(jīng)過(guò)低通濾波器以后，得Aax′(t)/2。3.時(shí)域中插入導(dǎo)頻法時(shí)域插入法中對(duì)被傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)間上加以區(qū)別。把一定數(shù)目的數(shù)字信號(hào)分作一組，稱為一幀。在每一幀中，除有一定數(shù)目的數(shù)字信號(hào)外，在t0—t1的時(shí)隙中傳送位同步信號(hào)，在t1—t2的時(shí)隙內(nèi)傳送幀同步信號(hào)，在t2—t3的時(shí)隙內(nèi)傳送載波同步信號(hào)，而在t3—t4時(shí)間內(nèi)才傳送數(shù)字信息；以后各幀都如此。時(shí)域中插入導(dǎo)頻方式的載波提取往