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1、通信原理教程同步通信原理教程同步7.2 7.2 载波同步方法载波同步方法载波同步方法载波同步方法7.2.1 7.2.1 插入导频法插入导频法插入导频法插入导频法例：例：例：例：2PSK2PSK信号。信号。信号。信号。在发送端：插入正交导频在发送端：插入正交导频在发送端：插入正交导频在发送端：插入正交导频 mm(t t)频谱中的最高频率为频谱中的最高频率为频谱中的最高频率为频谱中的最高频率为f fmm f0 fmf0+fm0f0f导频2在接收端：在接收端：在接收端：在接收端：用窄带滤波器滤出导频分量，并将其移相用窄带滤波器滤出导频分量，并将其移相用窄带滤波器滤出导频分量，并将其移相用窄带滤波器滤
2、出导频分量，并将其移相 /2/2，变成，变成，变成，变成sinsin 0 0t t，然后用它和接收信号相乘。，然后用它和接收信号相乘。，然后用它和接收信号相乘。，然后用它和接收信号相乘。设接收信号仍用设接收信号仍用设接收信号仍用设接收信号仍用s s0 0(t t)表示，则此乘积为表示，则此乘积为表示，则此乘积为表示，则此乘积为 滤除滤除滤除滤除2 2 0 0频率分量，就可以恢复出原调制信号频率分量，就可以恢复出原调制信号频率分量，就可以恢复出原调制信号频率分量，就可以恢复出原调制信号mm(t t)。若不用正交导频，接收端输出将增加直流分量。若不用正交导频，接收端输出将增加直流分量。若不用正交导
3、频，接收端输出将增加直流分量。若不用正交导频，接收端输出将增加直流分量。3原理方框图原理方框图原理方框图原理方框图相乘电路带通滤波相加电路/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/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47.2.2 7.2.2 直接提取法直接提取法直接提取法直接提取法平方法平方法平方法平方法n n原理原理原理原理对于没有载波分量的信号，例如对于没有载波分量的信号，例如对于没有载波分量的信号，例如对于没有载波分量的信号，例如2PSK2PSK信号，信号，信号，信号，设接收信号为设接收信号为设接收信号为设接收信号为s s(t t)
4、：式中，式中，式中，式中，mm(t t)为调制信号，它无直流分量。为调制信号，它无直流分量。为调制信号，它无直流分量。为调制信号，它无直流分量。将此接收信号平方后，得到将此接收信号平方后，得到将此接收信号平方后，得到将此接收信号平方后，得到 用窄带滤波器将上式中用窄带滤波器将上式中用窄带滤波器将上式中用窄带滤波器将上式中2 2f f0 0分量滤出，经过二分频，就得出分量滤出，经过二分频，就得出分量滤出，经过二分频，就得出分量滤出，经过二分频，就得出载频载频载频载频f f0 0的分量。原理方框图如下：的分量。原理方框图如下：的分量。原理方框图如下：的分量。原理方框图如下：S(t)S2(t)窄带滤
5、波二分频平 方f02f05n n存在问题：二分频电路的初始状态是随机的，使分频输存在问题：二分频电路的初始状态是随机的，使分频输存在问题：二分频电路的初始状态是随机的，使分频输存在问题：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：出的初始相位有两种可能状态：出的初始相位有两种可能状态：出的初始相位有两种可能状态：0 0和和和和 ,即相位是模糊的即相位是模糊的即相位是模糊的即相位是模糊的n n用锁相环代替窄带滤波器的方案用锁相环代替窄带滤波器的方案用锁相环代替窄带滤波器的方案用锁相环代替窄带滤波器的方案pp原理方框图原理方框图原理方框图原理方框图pp优点：输出信号具有更好的
6、稳定性，并且不必须有优点：输出信号具有更好的稳定性，并且不必须有优点：输出信号具有更好的稳定性，并且不必须有优点：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。连续的输入信号。连续的输入信号。连续的输入信号。平方二分频压控振荡相乘环路滤波2f0S(t)S2(t)f0锁 相 环6科斯塔斯环法科斯塔斯环法科斯塔斯环法科斯塔斯环法 同相正交环法同相正交环法同相正交环法同相正交环法 n n原理方框图原理方框图原理方框图原理方框图n n原理原理原理原理设：接收信号仍为抑制载波的双边带信号设：接收信号仍为抑制载波的双边带信号设：接收信号仍为抑制载波的双边带信号设：接收信号仍为抑制载波的双边带信号s
7、 s(t t)，本地载，本地载，本地载，本地载波电压为波电压为波电压为波电压为式中，式中，式中，式中，为信号和本地载波的相位差。为信号和本地载波的相位差。为信号和本地载波的相位差。为信号和本地载波的相位差。bes(t)c/2移相相乘压控振荡环路滤波低通相乘低通相乘adfg解调输出7输入信号输入信号输入信号输入信号s s(t t)和本地载波相乘后得到和本地载波相乘后得到和本地载波相乘后得到和本地载波相乘后得到 经过低通滤波后，它们分别为：经过低通滤波后，它们分别为：经过低通滤波后，它们分别为：经过低通滤波后，它们分别为：和和和和上面这两个电压再相乘后得到上面这两个电压再相乘后得到上面这两个电压再
8、相乘后得到上面这两个电压再相乘后得到 上式中，上式中，上式中，上式中，是本地载波相位与接收信号载波相位之差。是本地载波相位与接收信号载波相位之差。是本地载波相位与接收信号载波相位之差。是本地载波相位与接收信号载波相位之差。v vg g经过环路滤波器后加到压控振荡器上，控制其振荡频率。经过环路滤波器后加到压控振荡器上，控制其振荡频率。经过环路滤波器后加到压控振荡器上，控制其振荡频率。经过环路滤波器后加到压控振荡器上，控制其振荡频率。当当当当 =0=0时，时，时，时，v vg g=0=0，这时振荡器的控制电压也等于，这时振荡器的控制电压也等于，这时振荡器的控制电压也等于，这时振荡器的控制电压也等于
9、0 0。8n n结论：结论：结论：结论：pp此压控振荡器的输出电压此压控振荡器的输出电压此压控振荡器的输出电压此压控振荡器的输出电压v va a就是从接收信号中提取就是从接收信号中提取就是从接收信号中提取就是从接收信号中提取的载波，可以用来进行相干接收。的载波，可以用来进行相干接收。的载波，可以用来进行相干接收。的载波，可以用来进行相干接收。ppe e点电压点电压点电压点电压v ve e就是解调输出电压，因为它近似等于就是解调输出电压，因为它近似等于就是解调输出电压，因为它近似等于就是解调输出电压，因为它近似等于mm(t t)/2)/2。n n优缺点：优缺点：优缺点：优缺点：pp不需要用平方电
10、路，它在频率很高时较难实现。不需要用平方电路，它在频率很高时较难实现。不需要用平方电路，它在频率很高时较难实现。不需要用平方电路，它在频率很高时较难实现。pp若要求得到最佳性能，则需要两路低通滤波器的性若要求得到最佳性能，则需要两路低通滤波器的性若要求得到最佳性能，则需要两路低通滤波器的性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，但是能完全一致，这对于模拟电路来说较难做到，但是能完全一致，这对于模拟电路来说较难做到，但是能完全一致，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。若用数字电路则不难做到。若用数字电路则不难做到。若用数字电路则不难
11、做到。pp仍存在相位模糊问题。仍存在相位模糊问题。仍存在相位模糊问题。仍存在相位模糊问题。9 从多进制信号中提取载频从多进制信号中提取载频从多进制信号中提取载频从多进制信号中提取载频n n以以以以QPSKQPSK信号为例，说明平方法的原理。信号为例，说明平方法的原理。信号为例，说明平方法的原理。信号为例，说明平方法的原理。设：一个设：一个设：一个设：一个QPSKQPSK信号的表示式为信号的表示式为信号的表示式为信号的表示式为式中，式中，式中，式中，对其平方后，得到对其平方后，得到对其平方后，得到对其平方后，得到对于先验等概率的对于先验等概率的对于先验等概率的对于先验等概率的QPSKQPSK信号
12、，上式中的信号，上式中的信号，上式中的信号，上式中的“”号表示其中的号表示其中的号表示其中的号表示其中的2 2 0 0分量的平均功率等于零，即其频谱中没有分量的平均功率等于零，即其频谱中没有分量的平均功率等于零，即其频谱中没有分量的平均功率等于零，即其频谱中没有2 2 0 0的分量。的分量。的分量。的分量。因此，需要滤除其中的直流分量后，再次平方，得到因此，需要滤除其中的直流分量后，再次平方，得到因此，需要滤除其中的直流分量后，再次平方，得到因此，需要滤除其中的直流分量后，再次平方，得到上式中含有上式中含有上式中含有上式中含有4 4f f0 0的分量。将它滤出并的分量。将它滤出并的分量。将它滤
13、出并的分量。将它滤出并4 4分频，即可得到载频分频，即可得到载频分频，即可得到载频分频，即可得到载频f f0 0分量。分量。分量。分量。10n nQPSKQPSK信号提取载频的科斯塔斯环原理方框图信号提取载频的科斯塔斯环原理方框图信号提取载频的科斯塔斯环原理方框图信号提取载频的科斯塔斯环原理方框图 s(t)相乘/4移相低通相乘相乘压控振荡环路滤波低通解调输出相乘/2移相相乘3/4移相低通低通117.2.3 7.2.3 载波同步性能载波同步性能载波同步性能载波同步性能载波同步精确度：载波同步精确度：载波同步精确度：载波同步精确度：两种相位误差两种相位误差两种相位误差两种相位误差 ：1.1.由电路
14、参量引起的恒定误差；由电路参量引起的恒定误差；由电路参量引起的恒定误差；由电路参量引起的恒定误差；2.2.由噪声引起的随机误差。由噪声引起的随机误差。由噪声引起的随机误差。由噪声引起的随机误差。n n恒定误差恒定误差恒定误差恒定误差pp由滤波器引起的误差由滤波器引起的误差由滤波器引起的误差由滤波器引起的误差设：窄带滤波器由一个单谐振电路组成，则由其引设：窄带滤波器由一个单谐振电路组成，则由其引设：窄带滤波器由一个单谐振电路组成，则由其引设：窄带滤波器由一个单谐振电路组成，则由其引起的附加相移等于起的附加相移等于起的附加相移等于起的附加相移等于pp由锁相环引起的误差由锁相环引起的误差由锁相环引起
15、的误差由锁相环引起的误差设锁相环的稳态相位误差为设锁相环的稳态相位误差为设锁相环的稳态相位误差为设锁相环的稳态相位误差为，则有，则有，则有，则有式中，式中，式中，式中，f f f fq q和和和和 f f0 0之差，之差，之差，之差，K Kq q 锁相环路直流增益。锁相环路直流增益。锁相环路直流增益。锁相环路直流增益。12n n随机误差：噪声引起的相位误差随机误差：噪声引起的相位误差随机误差：噪声引起的相位误差随机误差：噪声引起的相位误差 n n是随机量是随机量是随机量是随机量 在加性高斯噪声信道中，在加性高斯噪声信道中，在加性高斯噪声信道中，在加性高斯噪声信道中，n n的方差与信噪比的方差与
16、信噪比的方差与信噪比的方差与信噪比r r的关的关的关的关系为：系为：系为：系为：式中，式中，式中，式中，相位抖动；相位抖动；相位抖动；相位抖动；r r 信号噪声功率比。信号噪声功率比。信号噪声功率比。信号噪声功率比。n n恒定误差和随机误差对于恒定误差和随机误差对于恒定误差和随机误差对于恒定误差和随机误差对于Q Q值的要求是矛盾的。值的要求是矛盾的。值的要求是矛盾的。值的要求是矛盾的。同步建立时间和保持时间同步建立时间和保持时间同步建立时间和保持时间同步建立时间和保持时间n n同步建立时间同步建立时间同步建立时间同步建立时间 从开始接收到信号或从系统失步状态从开始接收到信号或从系统失步状态从开
17、始接收到信号或从系统失步状态从开始接收到信号或从系统失步状态到提取出稳定的载频所需要的时间到提取出稳定的载频所需要的时间到提取出稳定的载频所需要的时间到提取出稳定的载频所需要的时间 越短越好。越短越好。越短越好。越短越好。n n同步保持时间同步保持时间同步保持时间同步保持时间 从开始失去信号到失去载频同步的时从开始失去信号到失去载频同步的时从开始失去信号到失去载频同步的时从开始失去信号到失去载频同步的时间间间间 越长越好。越长越好。越长越好。越长越好。n n两者是矛盾的。两者是矛盾的。两者是矛盾的。两者是矛盾的。13载波同步误差对载波同步误差对载波同步误差对载波同步误差对2PSK2PSK信号误
18、码率的影响信号误码率的影响信号误码率的影响信号误码率的影响n n相位误差相位误差相位误差相位误差 包括两部分：包括两部分：包括两部分：包括两部分：式中，式中，式中，式中，恒定误差恒定误差恒定误差恒定误差 随机误差随机误差随机误差随机误差n n解调输出为解调输出为解调输出为解调输出为式中式中式中式中coscos 引起信号电压下降，引起信号电压下降，引起信号电压下降，引起信号电压下降，信号噪声功率比信号噪声功率比信号噪声功率比信号噪声功率比r r下降为下降为下降为下降为coscos2 2 倍倍倍倍。n n因此，误码率下降为因此，误码率下降为因此，误码率下降为因此，误码率下降为式中，式中，式中，式中
19、，r r为信号噪声功率比。为信号噪声功率比。为信号噪声功率比。为信号噪声功率比。14载波同步误差引起的信号波形失真载波同步误差引起的信号波形失真载波同步误差引起的信号波形失真载波同步误差引起的信号波形失真 例如，会使单边带信号产生失真。例如，会使单边带信号产生失真。例如，会使单边带信号产生失真。例如，会使单边带信号产生失真。设有一单频基带信号：设有一单频基带信号：设有一单频基带信号：设有一单频基带信号：用它对载波用它对载波用它对载波用它对载波coscos 0 0t t进行单边带调制后，取出上边带信号：进行单边带调制后，取出上边带信号：进行单边带调制后，取出上边带信号：进行单边带调制后，取出上边
20、带信号：若接收端的本地载波有相位误差若接收端的本地载波有相位误差若接收端的本地载波有相位误差若接收端的本地载波有相位误差 ，则两者相乘后得到，则两者相乘后得到，则两者相乘后得到，则两者相乘后得到经过低通滤波器滤出的低频分量为经过低通滤波器滤出的低频分量为经过低通滤波器滤出的低频分量为经过低通滤波器滤出的低频分量为上式中，第上式中，第上式中，第上式中，第1 1项的因子项的因子项的因子项的因子coscos 使原调制基带信号受到衰减；使原调制基带信号受到衰减；使原调制基带信号受到衰减；使原调制基带信号受到衰减；第第第第2 2项和第项和第项和第项和第1 1项正交，它使接收信号产生失真，项正交，它使接收
21、信号产生失真，项正交，它使接收信号产生失真，项正交，它使接收信号产生失真，产生码间串扰。产生码间串扰。产生码间串扰。产生码间串扰。157.3 7.3 位同步位同步位同步位同步 码元同步码元同步码元同步码元同步7.3.1 7.3.1 外同步法外同步法外同步法外同步法 辅助信息同步法辅助信息同步法辅助信息同步法辅助信息同步法 原理：于发送端信号中插入频率为码元速率（原理：于发送端信号中插入频率为码元速率（原理：于发送端信号中插入频率为码元速率（原理：于发送端信号中插入频率为码元速率（1/1/T T）或码元）或码元）或码元）或码元速率的倍数的位同步信号。速率的倍数的位同步信号。速率的倍数的位同步信号
22、。速率的倍数的位同步信号。在接收端利用一个窄带滤波器，将其分离出来，并形在接收端利用一个窄带滤波器，将其分离出来，并形在接收端利用一个窄带滤波器，将其分离出来，并形在接收端利用一个窄带滤波器，将其分离出来，并形成码元定时脉冲。成码元定时脉冲。成码元定时脉冲。成码元定时脉冲。插入位同步信号的方法：插入位同步信号的方法：插入位同步信号的方法：插入位同步信号的方法：n n时域：连续插入、不连续插入（时域：连续插入、不连续插入（时域：连续插入、不连续插入（时域：连续插入、不连续插入（“位同步头位同步头位同步头位同步头”）n n频域：信号频带外插入、信号频带内频域：信号频带外插入、信号频带内频域：信号频
23、带外插入、信号频带内频域：信号频带外插入、信号频带内“空隙空隙空隙空隙”处插入。处插入。处插入。处插入。优缺点：设备较简单；但占用一定的带宽和发送功率。优缺点：设备较简单；但占用一定的带宽和发送功率。优缺点：设备较简单；但占用一定的带宽和发送功率。优缺点：设备较简单；但占用一定的带宽和发送功率。7.3.2 7.3.2 自同步法自同步法自同步法自同步法 开环码元同步法开环码元同步法开环码元同步法开环码元同步法 同步电路直接从输入码流中提取发送码同步电路直接从输入码流中提取发送码同步电路直接从输入码流中提取发送码同步电路直接从输入码流中提取发送码流的时钟。流的时钟。流的时钟。流的时钟。下面给出下面
24、给出下面给出下面给出3 3个具体方案。个具体方案。个具体方案。个具体方案。16n n波形变换法波形变换法波形变换法波形变换法17n n延迟相乘法延迟相乘法延迟相乘法延迟相乘法18n n微分整流法微分整流法微分整流法微分整流法时间误差：若窄带滤波器的带宽等于时间误差：若窄带滤波器的带宽等于时间误差：若窄带滤波器的带宽等于时间误差：若窄带滤波器的带宽等于1/1/KTKT ，则，则，则，则 当当当当式中，式中，式中，式中，同步误差时间；同步误差时间；同步误差时间；同步误差时间；T T 码元持续时间；码元持续时间；码元持续时间；码元持续时间；E Eb b 码元能量；码元能量；码元能量；码元能量；n n
25、0 0 单边噪声功率谱密度。单边噪声功率谱密度。单边噪声功率谱密度。单边噪声功率谱密度。因此，只要接收信噪比大，上述方案能保证足够准确因此，只要接收信噪比大，上述方案能保证足够准确因此，只要接收信噪比大，上述方案能保证足够准确因此，只要接收信噪比大，上述方案能保证足够准确的码元同步。的码元同步。的码元同步。的码元同步。n n开环法主要缺点：存在非零平均同步跟踪误差。开环法主要缺点：存在非零平均同步跟踪误差。开环法主要缺点：存在非零平均同步跟踪误差。开环法主要缺点：存在非零平均同步跟踪误差。19闭环码元同步法闭环码元同步法闭环码元同步法闭环码元同步法 “超前超前超前超前/滞后门滞后门滞后门滞后门
26、”同步器同步器同步器同步器 相乘门波形产生超前门滞后门m(t)相乘压控振荡u1u2环路滤波|+-|u1|u2|e=|u2|-|u1|Tdd+1-1超前门滞后门(a)同步状态(b)超前状态d+1-1超前门滞后门T2积分时间207.3.3 7.3.3 位同步误差对于误码率的影响位同步误差对于误码率的影响位同步误差对于误码率的影响位同步误差对于误码率的影响 若位同步时间误差为若位同步时间误差为若位同步时间误差为若位同步时间误差为 ，则积分时间将损失，则积分时间将损失，则积分时间将损失，则积分时间将损失2 2 ，积分得到，积分得到，积分得到，积分得到的码元能量将减小为的码元能量将减小为的码元能量将减小
27、为的码元能量将减小为E Eb b(1-2(1-2 /T T)；在相邻码元没有突变边沿时，；在相邻码元没有突变边沿时，；在相邻码元没有突变边沿时，；在相邻码元没有突变边沿时，则积分时间没有损失。则积分时间没有损失。则积分时间没有损失。则积分时间没有损失。对于等概率随机码元信号，有突变的边沿和无突变的对于等概率随机码元信号，有突变的边沿和无突变的对于等概率随机码元信号，有突变的边沿和无突变的对于等概率随机码元信号，有突变的边沿和无突变的边沿各占边沿各占边沿各占边沿各占1/21/2。例：例：例：例：2PSK2PSK信号的最佳误码率等于信号的最佳误码率等于信号的最佳误码率等于信号的最佳误码率等于 故在
28、有相位误差时的平均误码率为故在有相位误差时的平均误码率为故在有相位误差时的平均误码率为故在有相位误差时的平均误码率为217.4 7.4 群同步群同步群同步群同步 7.4.1 7.4.1 概述概述概述概述群同步信息的传递群同步信息的传递群同步信息的传递群同步信息的传递 1.码组本身自带分组信息码组本身自带分组信息 2.插入群同步码插入群同步码 分散插入分散插入 集中插入集中插入(a)分散插入法 群同步序列群同步码元群同步码元群同步码元信号码元群信号码元群群同步码元信号码元群(a)集中插入法群同步码组群同步码组群同步码组群同步码组信号码元群信号码元群信号码元群 22集中插入：适用于要求快速建立同步
29、的地方，或间断传输集中插入：适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输集中插入：适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输集中插入：适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输信息并且每次传输时间很短的场合信息并且每次传输时间很短的场合信息并且每次传输时间很短的场合信息并且每次传输时间很短的场合 分散插入：需要较长的同步建立时间。故适用于连续传输分散插入：需要较长的同步建立时间。故适用于连续传输分散插入：需要较长的同步建立时间。故适用于连续传输分散插入：需要较长的同步建立时间。故适用于连续传输信号之处，例如数字电话系统中信号之处，例如数字电话系统中信号之处，例如数字电话系统中信号之处，例如数字电话系统
30、中 同步电路的两种状态：捕捉态和保持态。同步电路的两种状态：捕捉态和保持态。同步电路的两种状态：捕捉态和保持态。同步电路的两种状态：捕捉态和保持态。起止式同步法：起止式同步法：起止式同步法：起止式同步法：主要适用于低速的手工操作的电传打字机中。主要适用于低速的手工操作的电传打字机中。主要适用于低速的手工操作的电传打字机中。主要适用于低速的手工操作的电传打字机中。起止式同步通信有时也称为异步式通信，因为其码元起止式同步通信有时也称为异步式通信，因为其码元起止式同步通信有时也称为异步式通信，因为其码元起止式同步通信有时也称为异步式通信，因为其码元间隔不等。间隔不等。间隔不等。间隔不等。起止止123
31、4523 7.4.2 7.4.2 集中插入法集中插入法集中插入法集中插入法原理原理原理原理设有一个码组，它包含设有一个码组，它包含设有一个码组，它包含设有一个码组，它包含N N个码元个码元个码元个码元 x x1 1,x x2 2,x xN N，则其局部自，则其局部自，则其局部自，则其局部自相关函数（下面简称自相关函数）等于：相关函数（下面简称自相关函数）等于：相关函数（下面简称自相关函数）等于：相关函数（下面简称自相关函数）等于：式中，式中，式中，式中，N N 码组中的码元数目；码组中的码元数目；码组中的码元数目；码组中的码元数目；x xi i 码元的取值，可以取码元的取值，可以取码元的取值，
32、可以取码元的取值，可以取+1+1或或或或-1-1。当当当当j j=0=0时，时，时，时，上式在运算中，已假定当上式在运算中，已假定当上式在运算中，已假定当上式在运算中，已假定当1 1 i i 和和和和i i N N时，时，时，时，x xi i=0=0。若一个码组仅在若一个码组仅在若一个码组仅在若一个码组仅在R R(0)(0)处出现峰值，其他处的处出现峰值，其他处的处出现峰值，其他处的处出现峰值，其他处的R R(j j)均很小，则均很小，则均很小，则均很小，则可以用求自相关函数的方法对于接收码元序列运算，寻找峰可以用求自相关函数的方法对于接收码元序列运算，寻找峰可以用求自相关函数的方法对于接收码
33、元序列运算，寻找峰可以用求自相关函数的方法对于接收码元序列运算，寻找峰值，从而确定此码组的位置。值，从而确定此码组的位置。值，从而确定此码组的位置。值，从而确定此码组的位置。24巴克码巴克码巴克码巴克码n n定义：定义：定义：定义：巴克码尚未找到一般构造方法巴克码尚未找到一般构造方法巴克码尚未找到一般构造方法巴克码尚未找到一般构造方法 N N巴克巴克码码1 12 2或或3 34 4或或5 57 71111131325n n自相关函数值：以自相关函数值：以自相关函数值：以自相关函数值：以N N=5=5的巴克码为例的巴克码为例的巴克码为例的巴克码为例 R(0)=5xixixi2xi+1xixi+1
34、xiR(1)=0 xi+2xixixi+2R(2)=1xi+3xixixi+3R(3)=0 xi+4xixixi+4R(4)=10-153214123-4-1-3-2jR(j)26威拉德威拉德威拉德威拉德(Willard)(Willard)码：码：码：码：对于随机相邻码元能给出最小错误同步概率。对于随机相邻码元能给出最小错误同步概率。对于随机相邻码元能给出最小错误同步概率。对于随机相邻码元能给出最小错误同步概率。N N威拉德威拉德码码1 12 23 34 45 57 71111131327集中插入法集中插入法集中插入法集中插入法 的实现的实现的实现的实现n n一旦发现自相关值等于同步码组的长度
35、一旦发现自相关值等于同步码组的长度一旦发现自相关值等于同步码组的长度一旦发现自相关值等于同步码组的长度N N时，就认为捕时，就认为捕时，就认为捕时，就认为捕捉到了同步，并将系统从捕捉态转换为保持态。捉到了同步，并将系统从捕捉态转换为保持态。捉到了同步，并将系统从捕捉态转换为保持态。捉到了同步，并将系统从捕捉态转换为保持态。n n继续考察同步位置上的接收码组是否仍然具有等于继续考察同步位置上的接收码组是否仍然具有等于继续考察同步位置上的接收码组是否仍然具有等于继续考察同步位置上的接收码组是否仍然具有等于N N的的的的自相关值。自相关值。自相关值。自相关值。n n当系统失去同步时，自相关值立即下降
36、。当系统失去同步时，自相关值立即下降。当系统失去同步时，自相关值立即下降。当系统失去同步时，自相关值立即下降。n n因为噪声也可能引起自相关值下降。所以为了保护同步因为噪声也可能引起自相关值下降。所以为了保护同步因为噪声也可能引起自相关值下降。所以为了保护同步因为噪声也可能引起自相关值下降。所以为了保护同步状态不易被噪声等干扰打断，在保持状态时要降低对自状态不易被噪声等干扰打断，在保持状态时要降低对自状态不易被噪声等干扰打断，在保持状态时要降低对自状态不易被噪声等干扰打断，在保持状态时要降低对自相关值的要求。相关值的要求。相关值的要求。相关值的要求。n n判定系统失步后，系统转入捕捉态，从新捕
37、捉同步码组。判定系统失步后，系统转入捕捉态，从新捕捉同步码组。判定系统失步后，系统转入捕捉态，从新捕捉同步码组。判定系统失步后，系统转入捕捉态，从新捕捉同步码组。287.4.3 7.4.3 分散插入法分散插入法分散插入法分散插入法 间隔式插入法间隔式插入法间隔式插入法间隔式插入法例：在数字电话系统中常采用的例：在数字电话系统中常采用的例：在数字电话系统中常采用的例：在数字电话系统中常采用的“1/0”“1/0”交替码交替码交替码交替码 群同步序列.1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 群同步码元群同步码元群同步码元信号码元群信号码元群群同步码元信号码元群PPP29同步码搜索方法同步码搜索方法同
38、步码搜索方法同步码搜索方法n n移位搜索法移位搜索法移位搜索法移位搜索法 Y初始化开始同步状态移一位是同步码？记数器A记到n？记数器A加1N状态转换YYN置0是同步码？记数器B加1记数器B记到m？N记数器C加1Y记数器C记到n？置0保持态捕捉态将同步状态设为捕捉态将各记数器置030n n存储检测法存储检测法存储检测法存储检测法 01 02 03 040506 07 08x x x x x x x 009 10 11 1213 1415 16x x x x x x x 117 18 19 2021 22 23 24x x x x x x x 025 26 27 2829 30 31 32x x
39、x x x x x 133 34 35 3637 3839 40 x x x x x x x 0新码元进入老码元输出检验是否“1/0”交替317.4.4 7.4.4 群同步性能群同步性能群同步性能群同步性能漏同步概率漏同步概率漏同步概率漏同步概率P Pl l ：将正确同步位置漏过的概率。：将正确同步位置漏过的概率。：将正确同步位置漏过的概率。：将正确同步位置漏过的概率。设：设：设：设：接收码元错误概率为接收码元错误概率为接收码元错误概率为接收码元错误概率为p p，需检验的同步码元数为需检验的同步码元数为需检验的同步码元数为需检验的同步码元数为n n，检验时容许错误的最大码元数为检验时容许错误的
40、最大码元数为检验时容许错误的最大码元数为检验时容许错误的最大码元数为mm，则未漏判定为同步码的概率等于则未漏判定为同步码的概率等于则未漏判定为同步码的概率等于则未漏判定为同步码的概率等于所以，漏同步概率等于所以，漏同步概率等于所以，漏同步概率等于所以，漏同步概率等于当不允许有错误时，即设定当不允许有错误时，即设定当不允许有错误时，即设定当不允许有错误时，即设定mm=0=0时，则上式变为时，则上式变为时，则上式变为时，则上式变为32假同步概率假同步概率假同步概率假同步概率P Pf f ：将错误同步位置当作正确同步位置捕捉到的概率。将错误同步位置当作正确同步位置捕捉到的概率。将错误同步位置当作正确
41、同步位置捕捉到的概率。将错误同步位置当作正确同步位置捕捉到的概率。设：设：设：设：信息码元信息码元信息码元信息码元“1”“1”和和和和“0”“0”出现的先验概率相等，出现的先验概率相等，出现的先验概率相等，出现的先验概率相等，假同步是由某个信息码组被误认为同步码组造成的，假同步是由某个信息码组被误认为同步码组造成的，假同步是由某个信息码组被误认为同步码组造成的，假同步是由某个信息码组被误认为同步码组造成的，同步码组长度为同步码组长度为同步码组长度为同步码组长度为n n，则则则则n n位的信息码组有位的信息码组有位的信息码组有位的信息码组有2 2n n种排列。它被错当成同步码组的种排列。它被错当
42、成同步码组的种排列。它被错当成同步码组的种排列。它被错当成同步码组的概率和容许错误码元数概率和容许错误码元数概率和容许错误码元数概率和容许错误码元数mm有关。有关。有关。有关。若不容许有错码，即若不容许有错码，即若不容许有错码，即若不容许有错码，即mm=0=0，则只有一种可能，即信息，则只有一种可能，即信息，则只有一种可能，即信息，则只有一种可能，即信息码组中的每个码元恰好都和同步码元相同。码组中的每个码元恰好都和同步码元相同。码组中的每个码元恰好都和同步码元相同。码组中的每个码元恰好都和同步码元相同。若若若若mm=1=1，则有，则有，则有，则有C Cn n1 1种可能。种可能。种可能。种可能
43、。因此假同步的总概率为因此假同步的总概率为因此假同步的总概率为因此假同步的总概率为 式中，分母式中，分母式中，分母式中，分母2 2n n是全部可能出现的信息码组数。是全部可能出现的信息码组数。是全部可能出现的信息码组数。是全部可能出现的信息码组数。当当当当mm增大时，漏同步概率减小，但假同步概率增大。所以，增大时，漏同步概率减小，但假同步概率增大。所以，增大时，漏同步概率减小，但假同步概率增大。所以，增大时，漏同步概率减小，但假同步概率增大。所以，两者是矛盾的。两者是矛盾的。两者是矛盾的。两者是矛盾的。337.5 7.5 网同步网同步网同步网同步 7.5.1 7.5.1 概述概述概述概述目的：
44、解决网中各站的载波同步、位同步和群同步等问题目的：解决网中各站的载波同步、位同步和群同步等问题目的：解决网中各站的载波同步、位同步和群同步等问题目的：解决网中各站的载波同步、位同步和群同步等问题单向通信：由接收机解决网同步问题。单向通信：由接收机解决网同步问题。单向通信：由接收机解决网同步问题。单向通信：由接收机解决网同步问题。多用户系统：由整个终端站（发射机和接收机）解决同步多用户系统：由整个终端站（发射机和接收机）解决同步多用户系统：由整个终端站（发射机和接收机）解决同步多用户系统：由整个终端站（发射机和接收机）解决同步 问题。问题。问题。问题。终端站发射机同步方法：有开环和闭环两种。终端
45、站发射机同步方法：有开环和闭环两种。终端站发射机同步方法：有开环和闭环两种。终端站发射机同步方法：有开环和闭环两种。n n开环法：不需依靠对中心站上接收信号参量的测度，开环法：不需依靠对中心站上接收信号参量的测度，开环法：不需依靠对中心站上接收信号参量的测度，开环法：不需依靠对中心站上接收信号参量的测度，它依靠的是准确的可以预测的链路参量。它依靠的是准确的可以预测的链路参量。它依靠的是准确的可以预测的链路参量。它依靠的是准确的可以预测的链路参量。pp优点：捕捉快、不需要反向链路也能工作和实时算优点：捕捉快、不需要反向链路也能工作和实时算优点：捕捉快、不需要反向链路也能工作和实时算优点：捕捉快、
46、不需要反向链路也能工作和实时算 量小。量小。量小。量小。pp缺点：需要外部有关部门提供所需的链路参量数缺点：需要外部有关部门提供所需的链路参量数缺点：需要外部有关部门提供所需的链路参量数缺点：需要外部有关部门提供所需的链路参量数 据，并且缺乏灵活性。据，并且缺乏灵活性。据，并且缺乏灵活性。据，并且缺乏灵活性。34n n闭环法：不需要预先得知链路参量的数据闭环法：不需要预先得知链路参量的数据闭环法：不需要预先得知链路参量的数据闭环法：不需要预先得知链路参量的数据 ，中心站需，中心站需，中心站需，中心站需要度量来自终端站的信号的同步准确度，并将度量结要度量来自终端站的信号的同步准确度，并将度量结要
47、度量来自终端站的信号的同步准确度，并将度量结要度量来自终端站的信号的同步准确度，并将度量结果通过反向信道送给终端站，使其作出调整。果通过反向信道送给终端站，使其作出调整。果通过反向信道送给终端站，使其作出调整。果通过反向信道送给终端站，使其作出调整。pp优点：不需要外部供给有关链路参量的数据，能优点：不需要外部供给有关链路参量的数据，能优点：不需要外部供给有关链路参量的数据，能优点：不需要外部供给有关链路参量的数据，能及时适应路径和链路情况的变化及时适应路径和链路情况的变化及时适应路径和链路情况的变化及时适应路径和链路情况的变化 。pp缺点：终端站需要有较高的实时处理能力，并且缺点：终端站需要
48、有较高的实时处理能力，并且缺点：终端站需要有较高的实时处理能力，并且缺点：终端站需要有较高的实时处理能力，并且每个终端站和中心站之间要有双向链路。此外，每个终端站和中心站之间要有双向链路。此外，每个终端站和中心站之间要有双向链路。此外，每个终端站和中心站之间要有双向链路。此外，捕捉同步也需要较长的时间。捕捉同步也需要较长的时间。捕捉同步也需要较长的时间。捕捉同步也需要较长的时间。357.5.1 7.5.1 开环法开环法开环法开环法两类开环法：两类开环法：两类开环法：两类开环法：1.1.不利用反向链路提供的信息，不利用反向链路提供的信息，不利用反向链路提供的信息，不利用反向链路提供的信息，2.2
49、.利用反向链路提供的信息。利用反向链路提供的信息。利用反向链路提供的信息。利用反向链路提供的信息。例：例：例：例：1.1.卫星通信系统卫星通信系统卫星通信系统卫星通信系统 不利用反向链路提供的信息时不利用反向链路提供的信息时不利用反向链路提供的信息时不利用反向链路提供的信息时n n预先校正时间：终端站发射机需要计算信号到达中心站预先校正时间：终端站发射机需要计算信号到达中心站预先校正时间：终端站发射机需要计算信号到达中心站预先校正时间：终端站发射机需要计算信号到达中心站的时间：的时间：的时间：的时间：式中，式中，式中，式中，T Tt t 实际发送开始时间；实际发送开始时间；实际发送开始时间；实
50、际发送开始时间；d d 传输距离；传输距离；传输距离；传输距离；c c 光速。光速。光速。光速。n n预先校正发送频率：考虑多谱勒频移后，发送频率应该预先校正发送频率：考虑多谱勒频移后，发送频率应该预先校正发送频率：考虑多谱勒频移后，发送频率应该预先校正发送频率：考虑多谱勒频移后，发送频率应该等于等于等于等于式中，式中，式中，式中，V V 相对速度（距离缩短时为正）；相对速度（距离缩短时为正）；相对速度（距离缩短时为正）；相对速度（距离缩短时为正）；f f0 0 标称发送频率。标称发送频率。标称发送频率。标称发送频率。36n n时间预测的误差时间预测的误差时间预测的误差时间预测的误差 式中，式