57通信原理第五十七讲.pdf

《通信原理》第五十七讲

§ 位同步
位同步是指在接收端的基带信号中提取码元定时的过程。
位同步是正确取样判决的基础,只有数字通信才需要,所提取的位同步信息
是频率等于码速率的定时脉冲,相位则根据判决时信号波形决定,可能在码元中
间,也可能在码元终止时刻或其他时刻。实现方法也有插入导频法(外同步)和
直接法(自同步)。
一、插入导频法
在基带信号频谱的零点处插入所需的位定时导频信号。其中,图(a)为常见
的双极性不归零基带信号的功率谱,插入导频的位置是 1/T;图(b)表示经某种相
关变换的基带信号,其谱的第一个零点为 1/2T,插入导频应在 1/2T处。

图 11-14 插入导频法频谱图
在接收端,对图 11-14(a)的情况,经中心频率为 1/T 的窄带滤波器,就可
从解调后的基带信号中提取出位同步所需的信号;对图 11-14(b)的情况, 窄带
滤波器的中心频率应为 1/2T,所提取的导频需经倍频后,才得所需的位同步脉
冲。
图 11-15 画出了插入位定时导频的系统框图,它对应于图 11-14(b)所示谱
的情况。发端插入的导频为 1/2T,接收端在解调后设置了 1/2T窄带滤波器,其
作用是取出位定时导频。移相、倒相和相加电路是为了从信号中消去插入导频,
11-1
使进入取样判决器的基带信号没有插入导频。这样做是为了避免插入导频对取样
判决的影响。

(a)发送端(b)接收端
图 11-15 插入位定时导频系统框图
此外,由于窄带滤波器取出的导频为 1/2T,图中微分全波整流起到了倍频的
作用,产生与码元速率相同的位定时信号 1/T。图中两个移相器都是用来消除窄
带滤波器等引起的相移。
另一种导频插入的方法是包络调制法。这种方法是用位同步信号的某种波形对
移相键控或移频键控这样的恒包络数字已调信号进行附加的幅度调制,使其包络
随着位同步信号波形变化;在接收端只要进行包络检波,就可以形成位同步信号。
设移相键控的表达式为
s1 = ωc +ϕ ttt )](cos[)( (-1)
利用含有位同步信号的某种波形对1 ts )( 进行幅度调制,若这种波形为升余弦
波形,则其表示式为
1
tm )( Ω+= t)cos1( (-2)
2
式中的=Ωπ/2 T ,T 为码元宽度。幅度调制后的信号为
1
s t)( Ω+= + ϕω ttt )](cos[)cos1( (-3)
2 2 c
1
接收端对ts )( 进行包络检波,包络检波器的输出为Ω+ t)cos1( ,除去直流
2 2
11-2
1
分量后,就可获得位同步信号 cosΩt 。
2
除了以上两种在频域内插入位同步导频之外,还可以在时域内插入,其原理
与载波时域插入方法类似。

二、直接法
这一类方法是发端不专门发送导频信号,而直接从接收的数字信号中提取位同
步信号。
直接提取位同步的方法又分滤波法和特殊锁相环法。
a) 滤波法
1) 波形变换—滤波法
不归零的随机二进制序列,不论是单极性还是双极性的,当 P(0)=P(1)=1/2
时,都没有= /