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《通信原理》第五十五讲

第 11 章同步原理
同步是数字通信系统,以及某些采用相干解调的模拟通信系统中一个重要的
实际问题。本章主要讨论同步的基本原理,实现方法,同步的性能指标及其对通
信系统性能的影响。

§ 概述
所谓同步是指收发双方在时间上步调一致,故又称定时。在数字通信中,按
照同步的功用分为:载波同步、位同步、群同步和网同步。
一、载波同步
载波同步是指在相干解调时,接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波
同频同相的相干载波。这个载波的获取称为载波提取或称载波同步。因此,载波
同步是实现相干解调的先决条件。
二、位同步
位同步又称码元同步。在数字通信系统中,任何消息都是通过一连串码元序
列传送的,所以接收时需要知道每个码元的起止时刻,以便在恰当的时刻进行取
样判决,提取这种定时脉冲序列的过程称为位同步。
三、群同步
群同步也称帧同步。在数字通信中,信息流是用若干码元组成一个“字”,
又用若干个“字”组成“句”。在接收这些数字信息时,必须知道这些“字”、“句”
的起止时刻,在接收端产生与“字”、“句”及“帧”起止时刻相一致的定时脉冲
序列的过程统称为群同步。
四、网同步
在获得了载波同步、位同步、群同步之后,两点间的数字通信就可以有序、
准确、可靠地进行了。然而,随着数字通信的发展,尤其是计算机通信的发展,
多个用户之间的通信和数据交换,构成了数字通信网。为了保证通信网内各用户
11-1
之间可靠地通信和数据交换,全网必须有一个统一的时间标准时钟,这就是网同
步。
同步也是一种信息,按照获取和传输同步信息方式的不同,又可分为外同步
法和自同步法。
1) 外同步法
由发送端发送专门的同步信息(常被称为导频),接收端把这个导频提取出
来作为同步信号的方法,称为外同步法。
2) 自同步法
发送端不发送专门的同步信息,接收端设法从收到的信号中提取同步信息的
方法,称为自同步法。
本章重点讨论载波同步、位同步、群同步的实现方法和性能。
§ 载波同步
提取相干载波的方法有两种:插入导频法和直接法。
一、直接法
直接法也称自同步法。有些信号,如 DSB-SC、PSK 等,它们虽然本身不直
接含有载波分量,但经过某种非线性变换后,将具有载波的谐波分量,因而可从
中提取出载波分量来。
a) 平方变换法和平方环法
设调制信号tm )( 无直流分量,则抑制载波的双边带信号为
stm()= mt ()cosωc t (-1)
接收端将该信号经过非线性变换——平方律器件后得到
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et( )==+ [ mt ( )cosω t ]22 m ( t ) m 2 ( t )cos2ω t (-2)
cc22
上式的第二项包含有载波的倍频 2ω c 的分量。若用一窄带滤波器将 2ω c 频率
分量滤出,再进行二分频,就可获得所需的相干载波。

图 11-1 平方变换法提取载波
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若 m(t)=±1,则信号就成为二相移相信号(2PSK),这时
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et( )==+ [ mt ( )cosω t ]2 cos 2ω t (11