通信系统原理：同步原理

§9.1 §9.2 §9.3 §9.4

载波同步 位同步 帧同步 网同步

通信系统原理：同步原理

同步可分为：

载波同步

位同步

帧同步 网同步

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§9.1 载波同步

在采用相干解调的系统中，接收端 必须提供一个与发送端载波同频同相的 相干载波，在接收端获取这个同频同相 的相干载波，就称为载波提取或载波同 步。

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相干载波的提取方法： 1) 直接提取：若接收到的已调波中含有载 波分量，则可直接提取 2) 若接收到的已调波中不含有载波分量， 就需要通过a)插入导频法（外同步法） 或b)自同步法（内同步法）来获取相干 载波

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一、插入导频法（外同步法）

对于抑制载波调制系统，如DSB , VSB , SSB , PSK，其已调信号中不含 有载波分量，无法从接收信号中提取 载波，可以采用插入导频的方法，在 已调信号的频谱为零的位置插入一个 低功率的线谱（其对应的正弦波形即 为导频信号），在接收端用窄带滤波 器提取。

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以DSB信号为例。发端方框图如下：

f (t )

u(t )

BPF

2

a0 cos w0t

*插入的导频不是原载波，而是将其移相 900的正交载波。而且f(t)无直流成分。

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接收机框图如下：

u(t )

BPF f0窄带滤波器

2

LPF

a0 cos w0t

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二、非线性变换－－滤波法（自同步法） 有些信号本身不含载波信息，但对 信号进行适当的非线性变换，然后通过 窄带滤波，便可从中提取载波的频率和 相位信息，从而恢复相干载波。以DSB 信号为例。

u(t ) f (t ) cos(w0t 0 )

f(t)无直流，上式中无载波分量，但 如果对上式进行平方变换，得

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e(t ) u (t ) f (t ) cos ( w0t 0 )

2 2 2

1 2 1 2 f (t ) f (t ) cos(2w0t 2 0 ) 2 2

尽管f(t)无直流，但f2(t)含有直流分量， 因此上式中含有2W0成分，如果采用很 窄的带通滤波器滤波，则可得2W0的信 号。然后再经分频，便可得所需的载波

cos(w0t 0 )

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根据上述分析得到平方变换法提取载波的方 框图如下：

( )2 窄带滤波器

2

若其中窄带滤波器改用锁相环PLL代替，则 得到另一种方法－－平方环法。因为PLL不 仅具有窄带滤波作用，而且可在一定范围自 动跟踪和锁定频率的功能，从而使系统性能 得到改善，框图如下。

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平方环法框图如下：

2

( )2

LPF

VCO

PLL

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三、同相正交法（科斯塔斯环）－－自同步法 同相正交环框图如下：

f (t ) cos(w0t 0 )

U3

LPF

U5 U7

载波输出 U1

同相支路 LPF

VCO

2

正交支路 U4 LPF U6

U2

U1 cos(w0t )

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U1 cos (w0t )

U 2 s in(w0t )

U 3 f (t ) cos(w0t 0 ) cos(w0t )

1 f (t )[cos ( 0 ) cos ( w0t 0)] 2 2 1 f (t )[ s in( 0 ) s in(2 w0t 0)] 2

U 4 f (t ) cos(w0t 0 )

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