1 Pe erfc cos 2
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10.3
位同步
10.3.1 位同步的作用与分类 1、基本要求 码元速率相同，码元相位对准。 2、作用 判决器的抽样脉冲；解码脉冲；PCM系 统；帧同步的基准；信表信号。 3、分类 自同步和插入导频法。
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输入已调 信号
平方律部件
e(t)
2fc 窄带滤波器
二分频
载波输出
2. 平方环法
锁相环 输入已调 信号 平方律部件 鉴相器 环路滤 波器 压控振 荡器 二分频 载波输出
二分频电路提取出的载波存在π相位模 糊问题。
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3. 科斯塔斯环
v3
mt cos c t 输入已调 信号
fb 2
fb 2
相加 相移 相移 (b) 倒相 放大 限幅
波形反 变换
抽样 判决 fb
载波同 步提取
fc
微分全 波整流
整形
2、波形变化法 插入导频法的另一种形式是使数字信号的 包络按位同步信号的某种波形变化。
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10.3.3 直接法 当系统的位同步采用自同步方法时，发 端不专门发送导频信号，而直接从数字信号 中提取位同步信号。
F 2 F 1 F0 2F0 2F0 K tc
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4、同步带宽Δf 如果输入信号码元的重复频率和收端固 有位定时脉冲的重复频率不相等时，每经过 T0时间该频差会引起 T1 T2 的时间漂移。
锁相环每次所能调整的时间为Tb/n则：
T0 1 T1 T2 2n 2nF0 f 1 T1 T2 2 F0 2nF0
对于信息而言，由于其具有的随机特性， 使得我们考察一种最不利的情况：
相加器输出 6 4 2 a 2 4
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6
8
10
12
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3、间歇式插入法 将群同步码字分散地插入道信息之中， 即每隔一定数量的信息码元，插入一个群同 步码字。这种群同步码字的插入方式被称为 间歇式插入法。 24路PCM系统中，群同步则 采用间歇式插入法。 收端要确定群同步码位置的方法： （1）逐码移位法； （2）RAM帧码检测法。
10.4
帧同步
帧同步的任务就是在位同步信息的基础 上，识别出数字信息群的起止时刻，或者说给 出每个群的 “开头”和“末尾”时刻。 10.4.1 帧同步的方法 为了实现群同步，可在数字信息流中插 入一些特殊码字作为每个群的头尾标记。
实现方法：连贯式插入法和间隔式插入
法。
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1 mt mt cos1 2 t 1 2 2
10.1.2 按同步的实现方法分类
外同步法：在适当的位置，专门发送同 步信息。 自同步法：同步信息可以从信号中直接 提取出来。 在通信系统中，通常都是要求同步信息传 输的可靠性高于信号传输的可靠性。
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第一帧
第二帧
第三帧
插入的一个群同步码元 共 24 8 192 位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1 2 3 4 5 6 7 8
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c 收码 e 异 或 门 d 分路定时脉冲 本 地 群 码
1
0 (6)
1
0 (5)
1
0 (4)
1
0 (3)
1
0 (2)
1
0 (1)
1
输入 码元
移动方向
巴克码 (a) t 1 1 1 0 0 1 0 信息码 一群 (b) t t1 1 1 1 巴克码 0 0 1 0
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判决器输出的两个脉冲之间的数据，称 为一群数据或称为一帧数据。
2Q
Kv
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0
（2）随机相位误差 从物理概念上讲，正弦波加上随机噪声 以后，相位变化是随机的，它与噪声的性质 和信噪功率比有关。 n0 f 0 2 n 1 2r 2 2A Q 2、载波同步的效率 3、同步建立时间和保持时间 建立时间 保持时间

F0 f 2n
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5、相位误差对性能的影响 相位误差的大小将直接影响到抽样点的 位置，误差越大，越偏离最佳抽样时刻。 这时的误码率可以表示为
E 1 2 Te Tb 1 E 1 Pe erfc erfc 4 n0 4 n0
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1、起止同步法
7.5个码元 止 起 止
5个码元 （信息）
2、连贯式插入法 连贯式插入法就是在每群的开头集中插 入群同步码字的同步方法。该方法的关键是 需要找到一个特殊的帧同步码组。巴克码
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巴克码
它的特殊规律是：若一个n位的巴克码 {x1, x2, x3,…, xn}，每个码元xi 只可能取值+1 或-1，则它必然满足条件
R j
x x
i 1
n j
i i j
巴克码识别器
n 0 ,1,1
当 j 0 当 0 j n
R(j) 6 4 2 -6 -4 -2 2 4 6
识别器用10级移位寄存 器、相加器和判决器就可以 组成，具体结构如图所示。
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判决
相
加
0 (7)
10.3.1 插入导频法 1、插入位定时导频法 位置
P(f ) (a) P(f ) (b)
1 Tb
2 Tb
3 Tb
f
1 2Tb
1 Tb
f
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框图
mt
相关编码器
mt
相加
f b 2位同步导频
调制
cos c t
(a) 输入 信号 带通 相乘 低通 窄带 滤波
ts 2Q
0
ln1 1 k
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tc
2Q
0
ln1 k
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10.2.4 频率误差和相位误差对解调性能影 响
1、既有频差又有相位差 解调后得到的信号是： 2、只有相位差
1 mt mt cost 2
对于2PSK信号而言，会使误码率增大。
低通
v5
载波输出
v1
压控振 荡器 环路滤 波器
2 相移
v7
v2 v4
低通
v6
1 v 3 mt cos c t cos c t 2 mt cos cos2 c t 1 v 4 mt cos c t sin c t mt sin sin2 c t 2
4
4.多相移相信号中提取同步信息
数字通信中经常使用多相移相信号，这 类信号同样可以利用多次方变换法从已调信 号中提取载波信息。
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10.2.2 插入导频法
1、双边带信号中插入导频
插个载波移相90°后的所谓“正交载 波” 。
（1）可以利用它作为自动增益控制；
（2）多消耗一部分不带信息的功率。
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10.2.3 载波同步系统的性能指标 载波同步系统的主要性能包括：效率、 精度、同步建立时间和同步保持时间。 1、载波同步精度
精度是指提取的同步载波与载波标准比 较，它们之间的相位误差大小。 （1）稳态相位误差
1、滤波法
全占空码 波形变换 单极性归零码 fb窄带滤波器 移相 脉冲形成 位同步
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2、采用锁相法提取位同步
位同步脉冲输出 输入相 位基准 控制电路 （扣除门 和添加门 脉冲）
相位比 较 器
n次分频
晶振及 整 形
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3、直接从频带信号中提取同步信号 另一种常用的波形变换方法是对带限信 号进行包络检波。 10.3.4 位同步系统的性能指标 位同步系统的性能指标除了效率以外， 主要有以下几方面 1、相位误差 由上图可见一个码元周期内由晶振来的 脉冲数为n个，因此，最大调整相位为：

N
延迟一位 a 位同步码
f
禁 门
b
逐码移位法的基本原理：由位同步脉冲 经过n次分频以后的本地群码与接收到码元中 间歇式插入的群同步码进行远码移位比较， 使本地群码与发送来的群同步码同步。
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1 a b
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
c
1
2
3
1
2
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经低通后的输出分别为 ： 乘法器的输出为：
1 v 5 2 mt cos 1 v 6 mt sin 2
1 2 上式可以近似地表示为： v7 m t
1 2 1 2 v7 v5 v6 m t sin cos m t sin 2 4 8
e 360 n
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2、同步建立时间ts
定义：失去同步后重建同步最所需的长 时间。 Tb 2 n