的是高效率、高精度、同步建立时间快，保持
时间长。 A. 恒定误差
窄带滤波器： 2Q f fq
锁相环
f
Kd
B.
随机误差：
2 n
1 2r
n0 f0
2A2 Q
C. 载波同步误差对解调信号的影响
1
Pe 2 erfc
r cos
6
主要内容 第13章 同步原理
13.1 概述 13.2 载波同步 13.3 码元同步 13.4 群同步 13.5 网同步
11
13.3 码元同步
② 独立通道键控法
时钟信号
调制器0
串
并
数据输入 转 换
调制器1 调制器2
调制器n
相 加 器 去发射机
12
13.3 码元同步
A. 多路并发系统中的接收端
带通
定时信ห้องสมุดไป่ตู้号解调
锁相定 时形成
抽样判决1
输入
动态 分路 与解
调
抽样判决2
抽样判决n
并 串 去发射机 转 换
13
13.3 码元同步
A. 实现的关键在于减小码元同步信号和数字 信号之间的相互干扰问题；
B. 通常选取导频信号位于信号谱零点位置。
B( f )
(a)
B( f )
(b)
f
f
0 1 / Ts 2 / Ts 3 / Ts 0 1 /(2Ts ) 1 / Ts 3 /(2Ts9)
13.3 码元同步
C. 位定时导频接收
输入基带信号
窄带 滤波器
移相
相加器 倒相
定时 形成
抽样 判决
位定时 脉冲
10
13.3 码元同步
D. 优缺点：优点是设备较简单； 缺点是需要占用一定的频带宽带和发送功率。
E. 插入码元同步信号的方法 a. 时域：连续插入；增加“同步头” b. 频域： a) 在信息码元频谱之外占用一段频谱用于传输同 步信息 b) 利用信息码元频谱中的“空隙”处，插入同步 信息
(a) 同步状态
滞后门
2
积分时间
(b) 超前状态
22
13.3 码元同步
D. 存在的问题和解决办法 a. 上面讨论中已经假定接收信号中的码元波形 有突跳边沿。若它没有突跳边沿，则无论有 无同步时间误差，超前门和滞后门的积分结 果总是相等，这样就没有误差信号去控制压 控振荡器，故不能使用此法取得同步。这个 问题在所有自同步法的码元同步器中都存在， 在设计时必须加以考虑。
13.3.2 自同步法
① 自同步法分类： A. 开环同步法：由于二进制等先验概率的不归零 码元序列中没有离散的码元速率频谱分量，故 需要在接收时对其进行某种非线性变换，才能 使其频谱中含有离散的码元速率频谱分量，并 从中提取码元定时信息。 B. 闭环同步法：用比较本地时钟周期和输入信号 码元周期的方法，将本地时钟锁定在输入信号 上。
B. 为保证同步信号的可靠性，在功率和频带的 C. 分配上给予优先的照顾。 C. 应用实例
在IS-95 CDMA移动通信系统中，基站向 移动台发射的下行链路的64个信道中，除了安 排其中一个信道发送导频载波信号之外，还专 门安排一个信道为移动台提供码元同步导频信 号，供接收端进行码元同步之用。
14
13.3 码元同步
20
13.3 码元同步
B. “超前/滞后门”同步器原理框图
T
u1
|u1|
d dt
| •|
滞后门
-
m(t) 门波形 产生
压控 振荡
e=|u2|-|u1|
环路 滤波
+
超前门
T -d
u2
0 dt
| •|
+
|u2|
21
13.3 码元同步
C. 工作原理
+1 T
-1 d
超前门
+1 T
-1
d+
超前门
滞后门 d
C. 延迟时间等于码元时间一半 时，码元速率分量最强。
17
13.3 码元同步
s(t) 放大
限幅
v1 微分
全波整流
v2
窄带滤波
v3
移相
基带数字信号
v4
脉冲形成
1 1 1 0000 101011
s(t)
t
v1
t
v2
t
v3
t
v4
t
18
13.3 码元同步
D. 同步误差
若窄带滤波器的带宽等于1/KT，其中K为一 个常数，则提取同步的时间误差比例为：
鉴相器
输入 信号 窄带滤波器 sp(t)
环路滤波器
u p (t)
ud
uVCO (t)
ud
K p Ap A sin( )
2
Kd
sin( )
锁相环鉴相特性
输出导频 压控振荡器
3
复习--平方环法
2PSK信号的载波提取
s(t) 带通 滤波
平方
u p (t)
环路滤波
ud
压控振荡 uVCO (t)
锁相环
2分频
23
13.3 码元同步
b. 由于两个支路积分器的性能不可能做得完全一样。 这样将使本来应该等于零的误差值产生偏差；当 接收码元序列中较长时间没有突跳边沿时，此误 差值偏差持续地加在压控振荡器上，使振荡频率 持续偏移，从而会使系统失去同步。
7
13.3 码元同步
① 码元同步目的： 准确的时刻对接收码元进行判决，以及
对接收码元能量正确积分。 ② 码元同步方法：
从接收码元的起止时刻产生一个码元同 步脉冲序列，或称定时脉冲序列。 ③ 码元同步方法分类： A. 外同步法 B. 自同步法
8
13.3 码元同步
13.3.1 外同步法 ① 插入导频法
15
13.3 码元同步
②开环码元同步法
A. 延迟相乘法原理方框图
a
延迟 T/2
c
窄带滤波
b
放大限幅
16
13.3 码元同步
B. 相乘器输入和输出的波形：
延迟相乘后码元波形的 (a)
后一半永远是正值；而前一
半则当输入状态有改变时为 (b) 负。因此，变换后的码元序
列的频谱中就产生了码元速
率的分量。
(c)
0.33
T
KEb / n0
Eb 5, n0
K 18
式中， －同步误差时间的均值；
只要接收信噪比大，上述方案能保证足够准确 的码元同步。
19
13.3 码元同步
③ 闭环码元同步法
A. 基本原理：将接收信号和本地产生的码元 定时信号相比较，使本地产生的定时信号 和接收码元波形的转变点保持同步。这种 方法类似载频同步中的锁相环法。
第13章 同步原理 (13.3-13.4)
1
复习--同步的分类与功能
用户 通信 用户 终端 线路 终端
载波同步
点_点数字通 位同步
信系统
字同步
通信 线路
时分多路复 用系统
网络通信
位同步 路同步 帧同步 群同步
网同步
2
复习--有辅助导频时的载频提取
插入导频的位置应该在信号频谱为零 的位置，而且是所谓“正交载波”。
窄带 滤波
载波 输出
ud
K LK p A sin(2 )
4
4
复习--科斯塔斯环法
c
低通
s(t)
载频 输出
a
•
压控 振荡
90相移
b d
低通
e
•
解调 输出
环路 g 滤波
f
vg
vev f
1 m2(t )sin 2( )
8
vd -
5
复习--载波同步的性能指标
载波同步系统的性能指标主要有效率、精度、
同步建立时间和同步保持时间。载波同步追求