PDF《第七章 同步》

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第七章

第七章 同步 同步 7.

1 概述 同步需要解决的问题: ? 载波同步 ? 位同步 ? 群同步 ? 网同步 解决同步问题的代价:

2 7.2 载波同步方法 7.2.1 插入导频法 例:2PSK信号. ? 在发送端:插入正交导频 m(t)频谱中的最高频率为fm f0 C fm f0 + fm

0 f0 f 导频 t A t t Am t s

0 0

0 cos sin ) ( ) ( ω ω + =

3 ? 在接收端: 用窄带滤波器滤出导频分量,并将其移相π/2,变成 sinω0t,然后用它和接收信号相乘. 设接收信号仍用s0(t)表示,则此乘积为 滤除2ω0频率分量,就可以恢复出原调制信号m(t). ? 若不用正交导频,接收端输出将增加直流分量. t A t t m A t m A t t A t t Am t t s

0 0

0 0

0 2

0 0

2 sin

2 2 cos ) (

2 ) (

2 sin cos sin ) ( sin ) ( ω ω ω ω ω ω + ? = ? + = ?

4 ? 原理方框图 相乘电路 带通滤波 相加电路 π/2相移 载波产生 (a) 发送端原理方框图 带通滤波 相乘电路 低通滤波 π/2相移 窄带滤波 (b) 接收端原理方框图 图7.2.2 插入导频法原理方框图

5 7.2.2 直接提取法 ? 平方法 ? 原理 对于没有载波分量的信号,例如2PSK信号, 设接收信号为s(t): 式中,m(t)为调制信号,它无直流分量. 将此接收信号平方后,得到 用窄带滤波器将上式中2f0分量滤出,经过二分频,就得出 载频f0的分量.原理方框图如下: t t m t s

0 cos ) ( ) ( ω = t t m t m t t m t s

0 2

2 0

2 2

2 2 cos ) (

2 1 ) (

2 1 cos ) ( ) ( ω ω + = = S(t) S2(t) 窄带滤波 二分频 平方f0 2f0

6 ? 存在问题:二分频电路的初始状态是随机的,使分频输 出的初始相位有两种可能状态:0和π, 即相位是模糊的 ? 用锁相环代替窄带滤波器的方案 ? 原理方框图 ? 优点:输出信号具有更好的稳定性,并且不必须有 连续的输入信号. 平方 二分频 压控振荡 相乘 环路滤波 2f0 S(t) S2(t) f0 锁相环7?科斯塔斯环法 -同相正交环法 ? 原理方框图 ? 原理 设:接收信号仍为抑制载波的双边带信号s(t) ,本地载 波电压为 式中, θ 为信号和本地载波的相位差. b e s(t) c π/2 移相 相乘 压控 振荡 环路 滤波 低通 相乘 低通 相乘 a d f g 解调输出 ) cos(

0 θ ω + = t va ) sin(

0 θ ω + = t vb

8 输入信号s(t)和本地载波相乘后得到 经过低通滤波后,它们分别为: 和 上面这两个电压再相乘后得到 上式中,θ是本地载波相位与接收信号载波相位之差. vg经过环路滤波器后加到压控振荡器上,控制其振荡频率. 当θ = 0时,vg = 0,这时振荡器的控制电压也等于0. )]

2 cos( )[cos (

2 1 ) cos( cos ) (

0 0

0 θ ω θ θ ω ω + + = + = t t m t t t m vc )]

2 sin( )[sin (

2 1 ) sin( cos ) (

0 0

0 θ ω θ θ ω ω + + = + = t t m t t t m vd θ cos ) (

2 1 t m v = e θ sin ) (

2 1 t m v = f θ

2 sin ) (

8 1

2 t m v v v f e g = =

9 ? 结论: ? 此压控振荡器的输出电压va就是从接收信号中提取 的载波,可以用来进行相干接收. ? e点电压ve就是解调输出电压,因为它近似等于 m(t)/2. ? 优缺点: ? 不需要用平方电路,它在频率很高时较难实现. ? 若要求得到最佳性能,则需要两路低通滤波器的性 能完全一致,这对于模拟电路来说较难做到,但是 若用数字电路则不难做到. ? 仍存在相位模糊问题.

10 ? 从多进制信号中提取载频 ? 以QPSK信号为例,说明平方法的原理. 设:一个QPSK信号的表示式为 式中, 对于先验等概率的QPSK信号,上式中的 ± 号表示其中的 2ω0分量的平均功率等于零,即其频谱中没有2ω0的分量. 因此,需要滤除其中的直流分量后,再次平方,得到 上式中含有4f0的分量.将它滤出并4分频,即可得到载频f0 分量. 对其平方后,得到 t t m t t m t s