当前课程知识点：通信原理 > 第九章 同步系统 > 9.4 位同步 > 视频
同学们好
今天我们来学习
位同步的基本原理和实现方法
在本次课中
我们将给出滤波法和锁相法等自同步实现方法
以及相应的外同步法实现方法
为什么需要位同步呢
大家知道
在数字通信系统中
发送端按照确定的时间序列
逐个的传输信息
我们的码元是按照一串一串的进行传输的
而在接收端则必须有准确的抽样判决时刻
才能正确的把所发送的码元恢复出来
因此 接收端必须产生一个定时脉冲序列
这个定时脉冲序列的重复频率
需要与发送端的相一致
同时能够在最佳抽样时刻进行判决
实现我们码元的准确恢复
通常我们把在接收端
产生这样的定时脉冲序列的过程
称为码元同步
有时也称位同步
如果按照实现方式不同
位同步可以进一步分为自同步法和外同步法两种
与载波同步类似
当系统的位同步采用自同步方式发射时
发送端不需要专门发送位同步信号
而是直接从数字信号中提取位同步信号
这种方法在数字通信中经常采用
而自同步法具体又可分为滤波法和锁相法
在前面
对数字基带信号分析过程中我们知道
单极性归零码包含有位同步信号分量
因此 将单极性归零码
经过一个
中心频率为码元重复频率的窄带滤波器时
就可滤出位同步信号分量
同时再将频率分量通过移相器进行调整
就可以得到在接收端所要使用的位同步脉冲
但是有时我们传送的不是单极性归零码
而是其他类型的码序列
这时需要对该码序列进行适当的处理
例如对于单极性不归零码而言
就可以利用微分 整流
实现将单极性不归零码
转化为单极性归零码
也可以采取延迟相乘法实现位同步的提取
所谓延迟相乘法主要是利用延迟相乘的方法
使接收码元得到变换
进而实现位同步的提取
图中绘制了系统组成
以及各主要点的波形
由波形图可以看出
延迟相乘后
波形码元序列的后半部分始终是正值
而前一半与码元的状态有关
经分析计算可以发现
变换后的码元序列的当中
就存在有码元速率所需要的位同步信息
与载波同步的提取类似
可用锁相环来提取位同步信息
如图电路是用锁相环提取位同步的一种方法
从图中可以看到
位同步锁相系统是由高稳定度振荡器(晶振)
经过分频器 相位比较器等器件组成
码元信号经过限幅 微分和整流电路
实现过零检测
然后触发单稳态电路
形成等宽度的窄脉冲信号
进而得到处理后的码元信号
将处理后的码元信号与
与高稳定振荡器产生的信号
n分频后的信号进行比较
根据两者相位的超前或滞后
来控制电路扣除或添加一个脉冲
以调整位同步脉冲的相位
外同步方法也是位同步法实现的一个主要方式
它有多种实现方式
在这里我们主要讲解频域插入法和时域插入法
首先我们来看频域插入法
位同步的频域插入法与载波同步插入法类似
它是在基带信号频谱的零点位置插入同步信号
从前面的分析可知
对于基带信号在1/Tb处会出现零点
在发送端
在1/Tb处构建一个窄带滤波器
就可以从信号中提取出位同步信号
但是 这种方法由于1/Tb处
属于接收滤波器的边缘
不适合于传输
通常我们会对基带信号进行相关编码处理
使它的零点发生变化
使第一个零点在将出现在1/2Tb处
处于接收滤波器的中间
因此 在这个位置插入位同步信号以后
在接收端就能很容易的恢复出来
对于在1/2Tb处频域插入的情况
在接收端需要利用中心频率为
1/2Tb的窄带滤波器
滤出1/2Tb频率分量
倍频以后可以得到1/Tb的同步信号
这种位同步的具体实现框图如图所示
在发送端
基带信号经相关编码器处理以后
使其具有了在1/2Tb处频点出现的零点
这样就可以在这里插入位同步导频
在接收端
由窄带滤波器滤出的
fb/2的导频 经过移相和倒相后
再经过相加器
把基带中所包含的导频成分进行了消除
由窄带滤波器滤出导频信号的另一路
经过移相
放大限幅
微分
全波整流
等等电路处理以后
就产生了位同步脉冲
注意 微分全波整流电路起到倍频的作用
形成了频率为fb的位同步信息
各位同学需要注意
图中这两个移相器的作用是不相同的
请同学们课后进行分析
外同步法另外一种
是利用幅度传输位同步信号的
例如 对于PSK信号和FSK信号
它们的包络是不变的
因此 可将位导频信号调制在包络上
而接收端只要用普通的包络检波器
就可以把同步信息获取
例如 对于附加调幅的2PSK信号
就可以用这个具体的表达式来表达
在接收端
对附加调幅的2PSK信号进行检波
滤波以后可以得到同步信号
当然
同步信号也可以在时域内插入
这时载波同步信号
位同步信号和数据
等信息在不同的时间间隔内进行传送
接收端用锁相环路提取出同步信号并保持它
就可以对相继而来的数据信息进行解调
同学们 本次课
我们分析了位同步基本原理
给出了滤波法和锁相法等
位同步自同步法实现方法
同时还讲解了外同步法实现的具体方法
希望同学们结合数字通信的特点
深刻领会位同步在通信当中的意义
好了 这节课的内容就是这些 谢谢大家
-1.1 通信系统的基本概念
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--习题
-1.2 通信系统的组成
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--习题
-1.3 信息及其度量
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-1.4 通信系统的主要性能指标
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-讨论题：分析比较模拟通信和数字通信的各自有缺点和应用场景。
-课程思政
-课程使用教材
--教材介绍
-2.1 信道的基本概念
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-2.2 恒参信道分析
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-2.3 随参信道及其对所传信号的影响
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-2.4 随机过程基础
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-2.5 平稳随机过程
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-2.6 白噪声
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-2.7 高斯噪声
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-2.8 信号系统与噪声的关系
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-2.9 信道容量的概念
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-2.10 m序列的产生
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-2.11 m序列的性质
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-讨论题：结合实际生活或者工程实践，谈一下香农定理的意义所在。
-课程思政
-3.1 常规双边带调幅
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-3.2 抑制载波的双边带调制
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-3.3 单边带调制
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-3.4 残留边带调制
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-3.5 线性系统的抗噪声性能
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-3.6 角度调制的基本概念
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-3.7 频率调制FM
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-4.1 数字基带信号的常用码型
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-4.2 数字基带信号的频谱特性
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-4.3 数字基带传输系统
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-4.4 无码间串扰的基本思想
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-4.5 无码间串扰的基带传输系统
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-4.6 数字基带传输系统的性能分析
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-4.7 眼图
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-课程思政
-5.1 2ASK的基本原理
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-5.2 2ASK的抗噪声性能分析
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-5.3 2FSK的基本原理
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-5.4 2FSK的抗噪声性能分析
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--习题
-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.7 二进制数字调制系统的性能比较
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-课程思政
-讨论题：2FSK信号的频谱的波峰有什么特点，与什么因素有关？
-6.1 假设检验模型
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-6.2 错误概率最小准则
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-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构
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-6.4 匹配滤波器原理
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-6.5 匹配滤波器性质及应用
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-7.1 低通抽样定理
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-7.2 量化的基本概念和均匀量化
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-7.3 非均匀量化
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-7.4 13折线法的码位安排
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-7.5 简单增量调制
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-7.6 改进型增量调制
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-7.7 时分复用和多路数字电话系统
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-7.8 哈夫曼编码
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-8.1 信道编码基础
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-8.2 分类和工作方式
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-8.3 常用简单分组码
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-8.4 线性分组码的基本概念
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-8.5 线性分组码的矩阵描述
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-8.6 循环码的基本概念
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-8.7 循环码的矩阵描述
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-8.8 循环码代数形式的编译码
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-9.1 同步的定义与分类
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-9.2 载波同步
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-9.3 载波同步的性能分析
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-9.4 位同步
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-9.5 位同步的性能分析
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-9.6 群同步
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-9.7 群同步的性能分析
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