现代通信原理与技术第10章同步原理
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现代通信原理与技术
本书是“十一五”期间全国普通高等教育规划教材。
它是在第一版的基础上修订的。
本书系统深入地阐述了现代通信系统的基本概念、基本原理和基本分析方法。
[1] 本文在关注传统通信技术基本理论的基础上，力求全面反映国内外通信技术的最新发展。
全书共13章，包括导论、随机过程、信道与噪声、模拟调制系统、数字基带传输系统、模拟信号的数字传输、数字频带传输系统、数字信号的最佳接收、现代数字调制解调技术等。
本书内容丰富，概念清晰，理论分析严谨，逻辑性强，由浅入深，注重理论与实践的结合。
此外，每章还列举了一定数量的例句，以及大量的思考问题和练习。
本书可作为通信与信息系统专业本科生和研究生的教材，也可作为通信工程技术人员的参考书。
主编：张辉曹丽娜书号：328900IS编号：978-7-5606-2997-1发布日期：2015年10月图书库存：可用纸质书售价：38.25元，原价：45.00元书目录第一章导言11.1通信系统组成1.1.1通信系统通用模型11.1.2模拟通信模型和数字通信模型2 1.2通信系统和通信方法的分类51.2.1通信系统的分类51.2.2通信方式71.3信息及其测量91.4主要性能指标11反思题12练习12第二章随机过程142.1随机过程的基本概念和统计特性14 2.1.1随机过程142.1.2随机过程的统计特性152.1.3随机过程的数值性质162.2固定随机过程172.2.1定义172.2.2国家的遍历性182.2.3平稳随机过程自相关函数的性质19 2.2.4平稳随机过程的功率谱密度192.3高斯随机过程222.3.1定义222.3.2重要属性222.3.3高斯白噪声242.4通过线性系统的随机过程24 2.5窄带随机过程272.5.1同相和正交分量的统计特性28 2.5.2包络和相位29的统计特性2.6正弦波加窄带高斯噪声30反思题33练习33第3章信道和噪声363.1信道定义和数学模型363.1.1信道定义363.1.2 37通道数学模型3.2恒定参数信道及其传输特性403.2.1电缆通道403.2.2微波中继信道413.2.3卫星中继信道423.2.4恒定参数信道特性43 3.3参数信道及其传输特性45 3.3.1陆地移动信道453.3.2高频电离层反射通道47 3.3.3参数通道特性493.4分集接收技术513.4.1分集模式523.4.2固结法533.5附加噪声553.5.1噪声分类553.5.2波动噪声和特性553.6信道容量的概念57反思题60练习60第4章模拟调制系统634.1调幅（线性调制）原理634.1.1 is 644.1.2抑制载波双边带调制（DSB-SC）65 4.1.3单边带调制（SSB）664.1.4残留边带调制（VSB）684.1.5相干解调和包络检测694.2线性调制系统的抗噪声性能714.2.1分析模型714.2.2线性调制相干解调的抗噪声性能72 4.2.3调幅信号包络检测的抗噪声性能74 4.3非线性调制（角度调制）原理77 4.3.1角度调制的基本概念774.3.2窄带调频和宽带调频784.3.3调频信号的产生与解调824.4调频系统抗噪声性能864.5各种模拟调制系统的性能比较89反思题90练习91第五章数字基带传输系统945.1数字基带传输概述945.2数字基带信号及其频谱特性965.2.1数字基带信号965.2.2基带信号的频谱特性97 5.3通用代码类型f。
(完整版)现代通信原理复习资料整合
现代通信原理教学要求第一章绪论1通信、通信系统的定义；通信：从一地向另一地传递消息（信息或消息的传输和交换）；通信系统：实现消息传递所需的一切技术设备和信道的总和称为通信系统2•通信系统的一般模型及各框图作用；信息源：消息的发源地，把各种消息转换成原始电信号（称为消息信号或基带信号）。
发送设备：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。
信道：传输信号的物理媒质。
噪声源：不是人为加入的设备，而是信道中的噪声以及通信系统其它各处噪声的集中表示。
接收设备：功能是放大和反变换（如滤波、译码、解调等），其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复原始电信号。
受信者（信宿）：传送消息的目的地。
（将原始电信号还原成相应的消息）。
3•基带信号、频带信号、模拟信号、数字信号的含义；基带信号：信息源把各种消息转换成原始电信号的信号。
频带信号（带通信号）：（经过调制以后的信号称为已调信号，特点：携带信息，适合在信道中传输）信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频。
模拟信号（连续信号）：凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），称为模拟信号。
数字信号（离散信号）：凡信号参量只可能取有限个值，称为数字信号。
信源编码与译码：信源编码的作用是提高信息传输的有效性，完成模/数（A/D）转换；信源译码是信源编码的逆过程。
信道编码与译码：数字信号在信道传输时会因为各种原因产生差错，为了减少差错则在信息码中按照一定的规则加入监督码，组成抗干扰编码，接收端译码器则按照一定规则解码，发现错误或纠正错误，从而提高心态的抗干扰能力（提高可靠性）。
数字调制与解调：数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。
数字解调就是采用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。
同步：同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件。
（载波同步、位同步、群同步和网同步）。
数字通信的主要特点：（1）抗干扰能力强而且噪声不累加；（2）差错可控；（3）易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网；（4）易于集成化，从而使通信设备微型化；（5）易于加密处理，且保密强度高。
现代通信原理详述
现代通信原理详述现代通信原理是指现代通信系统中所采用的通信技术和原理。
通信是指信息的传递和交流过程。
在现代通信中，人们通过无线电波、光纤等信道将信息进行传输，同时利用调制和解调、编码和解码等技术对信息进行处理和转换。
首先，信号的调制与解调是指将信息信号转换成适合传输的调制信号，以及将接收到的调制信号转换成原始信息信号的过程。
调制是将低频信号转换成高频信号的过程，常见的调制方式有频率调制、幅度调制和相位调制。
解调则是将高频信号转换成低频信号的过程。
其次，信道的编码与解码是指通过编码将原始信号转换成编码信号，并通过解码将接收到的编码信号转换成原始信号的过程。
编码可以提高信号的可靠性和效率，常见的编码方式有纠错编码和压缩编码。
解码则是将接收到的编码信号还原成原始信号的过程。
第三，误码控制是指通过一定的措施来降低发生在信号传输过程中的错误率。
误码控制的方法有前向纠错码、交织编码、交互干扰等。
它可以提高通信信号的可靠性和稳定性，降低信号传输过程中的错误率。
最后，多路复用与多址技术是指通过将多个通信信号进行合理的组合和分解，使它们能够在同一信道上传输的技术。
多路复用是将多条信号复用到同一个信道上，以提高信道的利用率；多址技术则是允许多个用户同时使用同一个信道进行通信。
总之，现代通信原理是一门综合性的学科，涵盖了信号调制与解调、信道编码与解码、误码控制以及多路复用与多址技术等多个方面。
通过深入研究和应用这些原理，可以实现高效、可靠的通信系统，为人们的日常生活和工作带来很大的便利。
“通信原理”课程教学大纲
“通信原理”课程教学大纲“Communication Principles”课程编号：适用专业：通信工程，电子信息工程，电子信息科学与技术和相关专业学时数：84学分数：执笔者：刘维周编写日期：2009年9月30日一、课程的性质和目的通信原理（Communication Principles）是通信、电子信息类专业的专业基础必修课，适合在三年级下学期时开设。
本课程的任务旨在使学生掌握现代通信原理及各种通信系统分析、设计的基本方法。
通过理论学习与实验环节掌握好本课程内容是学好后续各门专业课的前题。
二、课程教学内容第1章绪论信息及其度量。
通信方式，通信系统的组成、分类及其主要性能指标。
第2章随机信号分析随机过程的一般表述。
平稳随机过程的定义、相关函数及功率谱密度。
高斯过程。
窄带过程。
正弦波加窄带高斯过程。
随机过程通过线性系统。
第3章信道与噪声信道定义及其数学模型。
恒参、随参信道特性及其对信号传输的影响。
分集接收。
信道的加性噪声。
信道容量的概念。
第4章模拟调制系统幅度（AM、DSC、SSB、VSB）、角度（FM、PM）调制的原理及其抗噪声性能。
频分复用、复合调制、多级调制的基本概念。
第5章数字基带传输系统数字基带传输系统的基本结构。
数字基带信号的常用波形、码型及其频谱特性。
基带脉冲传输与码间干扰。
无码间干扰的基带传输特性。
部分响应系统。
无码间干扰基带系统的抗噪声性能。
眼图及时域均衡的基本概念。
第6章数字调制系统二进制数字调制系统原理及其系统的抗噪声性能。
二进制数调系统的性能比较。
多进制数字调制系统。
改进的数字调制方式（MSK）。
第7章模拟信号的数字传输抽样定理。
脉冲振幅调制（PAM）。
模拟信号的量化。
脉冲编码调制（PCM）。
增量调制（△M）。
PCM系统和△M系统的性能比较。
时分复用和多路数字电话系统。
第8章数字信号的最佳接收*数字信号接收的统计表述及最佳接收准则。
确知信号的最佳接收。
随机信号的最佳接收，起伏信号的最佳接收的基本概念。
通信原理教学课件同步原理
04
同步原理的应用
在数字通信中的应用
数字通信中，同步原理是实现信号正确传输的关键。数字信 号在传输过程中，需要通过位同步、帧同步等方式确保接收 端正确解调信号，避免误码和数据丢失。
数字通信中的同步原理包括载波同步、位同步、帧同步等， 这些同步方式能够确保数字信号在传输过程中保持稳定，提 高通信质量。
在卫星通信中的应用
卫星通信中，由于信号传输距离远、传输环境复杂，同步 原理显得尤为重要。卫星通信系统需要建立稳定的载波同 步和位同步，以保证信号在长距离传输中不发生偏移和失 真。
卫星通信中的同步技术还包括定时同步和频率同步，这些 同步方式能够确保信号在卫星转发器中正确处理，提高信 号的抗干扰能力和传输可靠性。
05
同步原理的发展趋势和未来展望
同步技术的发展趋势
5G/6G通信技术
随着5G/6G通信技术的不断发展，同步原理将更加依赖于新型的 信号处理和传输技术，以实现更高效、更可靠的数据传输。
云计算和大数据技术
云计算和大数据技术的广泛应用，将为同步原理提供更强大的数据 处理和分析能力，进一步提高同步的准确性和实时性。
在移动通信中的应用
移动通信中，由于用户终端位置不断变化，信号传输环境复杂多变，因此需要建 立更加稳定的同步系统。移动通信中的同步技术包括时间同步和频率同步，能够 确保信号在复杂的无线环境中稳定传输。
移动通信中的同步原理还涉及到多径效应和信号衰落等问题，需要通过先进的信 号处理技术来克服这些挑战，提高移动通信的可靠性和稳定性。
位同步
01
02
03
04
位同步也称为码元同步，是数 字通信系统中的重要组成部分
。
位同步的目的是使接收端的时 钟频率与发送端的时钟频率保 持一致，以便正确解调出信号
通信原理--同步原理
相位误差通常由稳态相差和随机相差组成。 稳态相差主要是指载波信号通过同步信号提取电路以后，在稳态下所引起的相差；随机相差是由于随机噪声的影响而引起同步信号的相位误差。 实际的同步系统中，由于同步信号提取电路的不同，信号和噪声形式的不同，相位误差也就不同。
第三节 位同步
对于全占空的随机二进制序列，不论是单极性还是双极性的，当P（1）=P（0）=0.5时，都没有fB ，2fB等线谱的，因而不能直接从其中滤出位同步信号。但是，若对该信号进行某种变换，例如，变成归零脉冲后，则该序列中就有fB=1/TB的位同步信号分量。
一、自同步法
抑制载波双边带信号的导频插入
插入导频法发端方框图
设调制信号为m(t)，m(t)中无直流分量，被调载波为acsin2pfct，调制器假设为一相乘器，插入导频是被调载波移相90°形成的，为-accos2pfct，其中，ac是插入导频的振幅。于是输出信号为
插入导频法收端方框图
设u0(t)无失真地传到收端，则收端用一个中心频率为fc的窄带滤波器就可取得导频-accos2pfct ，再将它移相p/2，就可得到与调制载波同频同相的信号sin2pfct 。
随机相差是由于随机的噪声叠加在载波信号上而引起的。假设载波信号的初始相位为零，则θn就是随机相差，经计算得相位误差的分布f(θn)。随机相差θn的方差与信噪比r有如下关系所以随机相差θn的方差与信噪比r是反比关系。
当用单调谐电路作为窄带滤波器时，设回路的谐振频率f0与Q 值已经给定。如果在t=0 时刻将信号接入电路，则输出电压为
随着数字通信的发展，多个用户需相互通信，从而组成了数字通信网。为了保证通信网内各用户之间可靠地进行数据交换，在整个通信网内必须有一个统一的时钟标准，这就是网同步。
提取载波的方法分两种：一种是直接法，该方法不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波。第二种是插入导频法，即在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称作导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波。
第三节 位同步
对于全占空的随机二进制序列，不论是单极性还是双极性的，当P（1）=P（0）=0.5时，都没有fB ，2fB等线谱的，因而不能直接从其中滤出位同步信号。但是，若对该信号进行某种变换，例如，变成归零脉冲后，则该序列中就有fB=1/TB的位同步信号分量。
一、自同步法
抑制载波双边带信号的导频插入
插入导频法发端方框图
设调制信号为m(t)，m(t)中无直流分量，被调载波为acsin2pfct，调制器假设为一相乘器，插入导频是被调载波移相90°形成的，为-accos2pfct，其中，ac是插入导频的振幅。于是输出信号为
插入导频法收端方框图
设u0(t)无失真地传到收端，则收端用一个中心频率为fc的窄带滤波器就可取得导频-accos2pfct ，再将它移相p/2，就可得到与调制载波同频同相的信号sin2pfct 。
随机相差是由于随机的噪声叠加在载波信号上而引起的。假设载波信号的初始相位为零，则θn就是随机相差，经计算得相位误差的分布f(θn)。随机相差θn的方差与信噪比r有如下关系所以随机相差θn的方差与信噪比r是反比关系。
当用单调谐电路作为窄带滤波器时，设回路的谐振频率f0与Q 值已经给定。如果在t=0 时刻将信号接入电路，则输出电压为
随着数字通信的发展，多个用户需相互通信，从而组成了数字通信网。为了保证通信网内各用户之间可靠地进行数据交换，在整个通信网内必须有一个统一的时钟标准，这就是网同步。
提取载波的方法分两种：一种是直接法，该方法不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波。第二种是插入导频法，即在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称作导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波。
现代通信原理
现代通信原理
现代通信原理的发展可以追溯到电磁波的理论和技术实践。
通过将信息信号转化为电磁波，并利用无线电传播的特性进行远距离传输，人与人之间的信息交流可以变得更加便捷和快速。
在现代通信中，最基本的原理是将原始的信息信号转化为容易传输的信号形式。
这一过程称为调制。
通过调制，信息信号可以被转化成适合在传输媒介中传播的电磁波，如无线电频率或光信号。
一旦信息信号被调制成适合传输的形式，接下来的过程是传输和接收。
现代通信系统通常利用无线电频谱或光纤等媒介进行传输。
在传输过程中，电磁波会遇到各种干扰和衰减，因此需要采取一系列技术手段来增强信号的可靠性和稳定性。
在接收端，接收器会解调收到的信号，将其转化回原始的信息信号。
这一过程称为解调。
解调过程中需要考虑信号的噪声和干扰，并采取相应的信号处理技术来提取出有效的信息。
随着科技的不断进步，现代通信系统的原理和技术也在不断地演进和创新。
数字通信技术的发展使得信息的传输和处理更加高效和精确，同时也提供了更多的通信方式和应用。
例如，移动通信技术的发展使得人们可以随时随地进行语音通话和互联网连接，实现了真正意义上的全球通信。
总结来说，现代通信原理基于电磁波的传播特性，通过调制、传输和解调等过程将信息转化为可传输和接收的形式。
随着技
术的发展，现代通信系统不断创新和演进，为人们提供了更加便捷和高效的通信方式。
现代通信原理与技术
现代通信原理与技术
现代通信原理与技术是指利用先进的技术和原理进行信息传输和通信的方法和手段。
它涉及了多个学科领域，包括电子工程、计算机科学、信号处理等。
本文将介绍一些现代通信原理与技术的基本概念和应用。
首先，现代通信原理与技术的基础是信息传输。
信息可以通过不同的信号载体传输，如电磁波、光信号等。
这些信号可以在媒介中传播，并通过发送和接收设备进行转换。
其次，现代通信原理与技术的核心是信息编码和调制。
为了有效地传输信息，需要将信息转换为适合传输的信号形式。
通过编码和调制技术，可以将信息转化为特定的信号模式，并加入适当的调制方法进行传输。
再次，现代通信原理与技术还涉及信道传输和传输信号处理。
在信道传输中，信号会受到传输介质和环境噪声的影响。
为了减小信号传输中的噪声和失真，需要采用相应的信号处理技术，如均衡、解调等。
这些技术可以提高信号传输的稳定性和可靠性。
此外，现代通信原理与技术还包括无线通信和网络通信。
无线通信是指通过无线技术进行信息传输和通信。
无线通信系统包括多个基站和终端设备，通过无线信道进行信息传输。
网络通信是指利用计算机网络进行信息传输和通信。
网络通信系统包括多个计算机和网络设备，通过互联网进行信息交换。
最后，现代通信原理与技术的应用非常广泛。
它在手机通信、互联网通信、卫星通信、广播电视等各个领域都得到了广泛应用。
现代通信技术的发展，不仅提高了信息的传输速度和质量，也极大地促进了人类社会的发展和进步。
苗长云 现代通信原理第二版配套课件 第十章 同步原理
第11章 同步原理 章
内容简介： 内容简介：
11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 载波同步 位同步 帧同步 跳频信号的同步 网同步
天津工业大学 信息学院
《通信原理》
四种同步： 四种同步：
（1）载波同步：从接收信号中提取与调制方同频同相 ）载波同步： 的载波的过程。 的载波的过程。 （2）位同步：数字通信系统中，接收方抽样判决时需 ）位同步：数字通信系统中， 要的同步信号。 要的同步信号。 或每个“ 的同步， （3）帧同步：每个“字”或每个“句”的同步，象标 ）帧同步：每个“ 点一样表示“ 的起止时刻。 点一样表示“字”或“句”的起止时刻。 （4）网同步：为了保证通信网各点之间可靠地进行数 ）网同步： 字通信， 字通信，必须在网内建立一个统一的时 间标准。 间标准。
2
3. 插入正交载波的原因 若不插入正交载波， 若不插入正交载波，则：
u 0 ( t ) = A m ( t ) cos ω c t + A cos ω c t
∴
u (t ) = u0 (t ) cos ωc t = [ Am(t ) cos ωc t + a cos ωc t ] cos ωc t 1 + cos 2ωc t = A[1 + m(t )] 2
载波输出
SDSB (t)
(
。)2
LPF
VCO
二分频 PLL
二次分频电路将使载波有 将使载波有180°的相位模糊，它是由分频器引起的。 注：二次分频电路将使载波有 °的相位模糊，它是由分频器引起的。一 般的分频器都由触发器构成，由于触发器的初始状态是未知的， 般的分频器都由触发器构成，由于触发器的初始状态是未知的，分频器 末级输出的波形(方波 相位可能随机地取 末级输出的波形 方波)相位可能随机地取“0”和“π”。它对模拟信号影 方波 相位可能随机地取“ 和 。 响不大，而对于 信号， 响不大，而对于2PSK信号，由于载波相位的模糊将会造成解调判决的 信号 失误。 失误。
内容简介： 内容简介：
11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 载波同步 位同步 帧同步 跳频信号的同步 网同步
天津工业大学 信息学院
《通信原理》
四种同步： 四种同步：
（1）载波同步：从接收信号中提取与调制方同频同相 ）载波同步： 的载波的过程。 的载波的过程。 （2）位同步：数字通信系统中，接收方抽样判决时需 ）位同步：数字通信系统中， 要的同步信号。 要的同步信号。 或每个“ 的同步， （3）帧同步：每个“字”或每个“句”的同步，象标 ）帧同步：每个“ 点一样表示“ 的起止时刻。 点一样表示“字”或“句”的起止时刻。 （4）网同步：为了保证通信网各点之间可靠地进行数 ）网同步： 字通信， 字通信，必须在网内建立一个统一的时 间标准。 间标准。
2
3. 插入正交载波的原因 若不插入正交载波， 若不插入正交载波，则：
u 0 ( t ) = A m ( t ) cos ω c t + A cos ω c t
∴
u (t ) = u0 (t ) cos ωc t = [ Am(t ) cos ωc t + a cos ωc t ] cos ωc t 1 + cos 2ωc t = A[1 + m(t )] 2
载波输出
SDSB (t)
(
。)2
LPF
VCO
二分频 PLL
二次分频电路将使载波有 将使载波有180°的相位模糊，它是由分频器引起的。 注：二次分频电路将使载波有 °的相位模糊，它是由分频器引起的。一 般的分频器都由触发器构成，由于触发器的初始状态是未知的， 般的分频器都由触发器构成，由于触发器的初始状态是未知的，分频器 末级输出的波形(方波 相位可能随机地取 末级输出的波形 方波)相位可能随机地取“0”和“π”。它对模拟信号影 方波 相位可能随机地取“ 和 。 响不大，而对于 信号， 响不大，而对于2PSK信号，由于载波相位的模糊将会造成解调判决的 信号 失误。 失误。
通信原理 同步
通信原理同步
通信原理是指信号的传递和处理过程中所涉及的基本原理和方法。
其中，同步是通信原理中的一个重要概念。
在通信中，同步是指发送端和接收端之间的时钟信号保持一致，以确保数据的准确传输。
同步可以分为硬件同步和软件同步两种方式。
硬件同步通常通过传输中的特殊信号来实现，例如串口通信中的RTS（Request to Send）和CTS（Clear to Send）信号线，
以及以太网通信中的同步帧等。
接收端根据发送端发送的同步信号来确定数据的传输时机，以保证数据的正确接收。
软件同步则是通过通信协议或者算法来实现的。
发送端和接收端通过预先约定的规则来保持同步，例如在通信协议中规定每个数据帧的起始和结束标志位，接收端根据这些标志位来判断数据的边界，并进行相应的处理。
同步在通信中起到了关键的作用。
它能够确保数据的准确传输，并保证发送端和接收端之间的数据一致性。
在实际的通信系统中，同步技术得到了广泛的应用，例如在电话通信、数据传输、计算机网络等领域都有同步的应用。
总之，同步是通信原理中不可或缺的一部分，它通过时钟信号、特殊信号或者通信协议来确保数据的准确传输和接收端的同步，为通信系统的正常运行提供保障。
通信原理课件同步原理PPT课件
a）窄带滤波器 假设窄带滤波器为单调谐回路，其品质因数为Q。若滤波器的中心
频率W0与载波频率Wc不相等时，会使提取的载波同步信号产生一个稳 态相差
第24页/共56页
2Q w
w0
w w0 wc
希望 小，则Q小；但当Q小时，滤波器的带宽B（
增加，不能保证窄带，相矛盾。此种方法不理想。
） B f0 Q
时还具有了解调功能
第19页/共56页
Costas环与平方环都是利用锁相环（PLL）提取载波的常用方法。 ❖ Costas环与平方环相比，在电路上要复杂一些，但它的工作频率为载 波频率，而平方环的工作频率是载波频率的两倍。 ❖ 当环路正常锁定后，Costas环可直接获得解调输出，而平方环则没有 这种功能。
上式含有2W0成分，如果采用一窄带滤波器滤出2W0的分量， 然后再经二分频，便可得所需的载波
cos(w0t)
第14页/共56页
根据上述分析得到平方变换法提取载波的方框图如下：
输入已调 信号
u(t)
（2）平方环法
平方律 e(t) 部件
2滤fc窄波带器
平方变换法提取载波
二分 频 载波输出
在实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方 变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，常采用平方环法。
一般基带信号的第一零点在f=1/T处。如果信号经过某种 相关编码，其频谱的第一零点在f=1/2T处
在接收端，由窄带滤波器就可以从基带信号中提取位同步信号。
第34页/共56页
位同步插入导频法框图（对应于b)
第35页/共56页
➢由窄带滤波器取出导频的另一路经过移相和放大限幅、微分全波整流、整形 等电路，产生位定时脉冲，微分全波整流电路起到倍频器的作用，因此虽然导 频是 fb /2，但定时脉冲的重复频率变为与码元速率fb相同。 ➢为减小导频对信号的影响，应从接收的总信号中减去导频信号。由窄带滤波 器取出的导频（fb/2）经过移相和倒相后，再经过相加器把基带数字信号中的 导频成分抵消。 ➢图中两个移相器都是用来消除由窄带滤波器等引起的相移，这两个移相器可 以合用。
频率W0与载波频率Wc不相等时，会使提取的载波同步信号产生一个稳 态相差
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2Q w
w0
w w0 wc
希望 小，则Q小；但当Q小时，滤波器的带宽B（
增加，不能保证窄带，相矛盾。此种方法不理想。
） B f0 Q
时还具有了解调功能
第19页/共56页
Costas环与平方环都是利用锁相环（PLL）提取载波的常用方法。 ❖ Costas环与平方环相比，在电路上要复杂一些，但它的工作频率为载 波频率，而平方环的工作频率是载波频率的两倍。 ❖ 当环路正常锁定后，Costas环可直接获得解调输出，而平方环则没有 这种功能。
上式含有2W0成分，如果采用一窄带滤波器滤出2W0的分量， 然后再经二分频，便可得所需的载波
cos(w0t)
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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：
输入已调 信号
u(t)
（2）平方环法
平方律 e(t) 部件
2滤fc窄波带器
平方变换法提取载波
二分 频 载波输出
在实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方 变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，常采用平方环法。
一般基带信号的第一零点在f=1/T处。如果信号经过某种 相关编码，其频谱的第一零点在f=1/2T处
在接收端，由窄带滤波器就可以从基带信号中提取位同步信号。
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位同步插入导频法框图（对应于b)
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➢由窄带滤波器取出导频的另一路经过移相和放大限幅、微分全波整流、整形 等电路，产生位定时脉冲，微分全波整流电路起到倍频器的作用，因此虽然导 频是 fb /2，但定时脉冲的重复频率变为与码元速率fb相同。 ➢为减小导频对信号的影响，应从接收的总信号中减去导频信号。由窄带滤波 器取出的导频（fb/2）经过移相和倒相后，再经过相加器把基带数字信号中的 导频成分抵消。 ➢图中两个移相器都是用来消除由窄带滤波器等引起的相移，这两个移相器可 以合用。
现代通信网中的同步技术
现代通信网中的同步技术同步是指信号之间在频率或相位上保持某种严格的特定关系，也就是它们相对应的有效瞬间以同一个平均速率出现。
在模拟通信网中，载波传输系统两端机间的载波频率需要同步，即收发终端机的载波频率应该相等或基本相等，并保持稳定，以保证接收端正确的复原信号。
数字通信的特点是将时间上连续的信号通过抽样、量化及编码变成时间上离散的信号，再将各路信号的传送时间安排在不同时间间隙内。
为了分清首尾和划分段落，还要在规定数目的时隙间加入识别码组，即帧同步码，形成按一定时间规律排列的比特流，如PCM信息码。
在通信网内PCM信息码的生成、复用、传送、交换及译码等处理过程中，各有关设备都需要相同速率的时标(Time Scale)去识别和处理信号，如果时标不能对准信号的最佳判决瞬间，则有可能出现误码，也就是数字设备要协调，且准确无误地运行就需要各时标具有相同的速率，即时钟同步。
此外数字网的同步还包括帧同步。
这是因为在数字通信中，对比特流的处理是以帧来划分段落的，在实现多路时分复用或进入数字交换机进行时隙交换时，都需要经过帧调整器，使比特流的帧达到同步，也就是帧同步。
数字网中的同步技术有以下几种：(1) 接收同步：在点与点之间进行数字传输时，收端为了正确地再生所传递的信号，必须产生一个时间上与发端信号同步的、位于最佳取样判决位置的脉冲序列。
因此，必须从接收信码中提取时钟信息，使其与接收信码在相位上同步。
这种为了满足点对点通信的需要所提出的相位同步要求广泛用于数字传输之中。
(2) 复用同步：在数字信道上，为了提高信道利用率，通常采用时分多路复用的方式，将多个支路数字信号合路后在群路上传输，这称为数字复用。
进行合路的这些支路信号，来自不同的地点，可能具有不同的相位，通常还可能具有不同的速率。
为了使这些支路信号在群路信道上正确地进行合路，要求它们在群路信道上能同步运行。
这种复用同步是线路上传输所必需的。
复用包括同步复用、准同步复用和非同步复用三种技术。
现代通信原理
现代通信原理现代通信原理是指在当今社会中广泛应用的通信技术的基本原理和方法。
随着科技的不断发展，通信原理也在不断更新和完善，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
本文将从数字通信、无线通信和光纤通信三个方面对现代通信原理进行介绍。
首先，数字通信是指利用数字信号进行信息传输的通信方式。
相比于模拟通信，数字通信具有抗干扰能力强、传输质量稳定等优点。
其基本原理是将模拟信号经过采样、量化和编码等步骤转换成数字信号，再通过信道传输到接收端进行解码和恢复成原始信号。
在数字通信中，常用的调制技术有调幅调制（AM）、调频调制（FM）和调相调制（PM）等，通过这些调制技术可以将数字信号转换成模拟信号进行传输。
其次，无线通信是指利用无线电波进行信息传输的通信方式。
无线通信的原理是通过发射机将电信号转换成无线电波发送出去，接收机接收到无线电波后再将其转换成电信号进行解码。
无线通信技术的应用非常广泛，包括无线电话、无线局域网（WLAN）、蓝牙、GPS等。
随着5G技术的不断发展，无线通信的传输速度和稳定性得到了极大的提升，为人们的生活和工作带来了更多的便利。
最后，光纤通信是指利用光纤作为传输介质进行信息传输的通信方式。
光纤通信的原理是利用光的全反射特性来传输信息，其传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点，因此在长距离、大容量的通信传输中得到了广泛的应用。
光纤通信技术的发展也为互联网的高速发展提供了重要支撑，使得人们可以更快捷地获取信息和进行交流。
综上所述，现代通信原理涉及到数字通信、无线通信和光纤通信三个方面，这些通信原理的不断创新和发展为人们的生活和工作带来了巨大的便利。
随着科技的不断进步，相信现代通信原理将会有更加广阔的应用前景，为人类社会的发展做出更大的贡献。
现代通信原理与技术
现代通信原理与技术随着科技的不断进步，现代通信技术已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是手机通话、网络传输、电视广播，还是卫星通信、光纤通信等，都离不开现代通信原理与技术的支持。
本文将从通信原理、信道编码、调制解调、多址技术等方面介绍现代通信原理与技术的相关知识。
通信原理是现代通信技术的基础。
在通信过程中，信息的传输离不开信号的产生、传输和接收。
传统的模拟通信中，信号是连续的，通过模拟技术进行传输。
而在现代通信中，信号被数字化后，通过数字技术进行传输。
数字化的信号具有更强的抗干扰能力和更高的传输效率。
通信原理的核心是信号的编码和调制。
信道编码是指在通信过程中对信号进行编码，以提高信号的可靠性和传输效率。
常见的信道编码技术包括奇偶校验、循环冗余校验（CRC）、海明码等。
奇偶校验是最简单的编码技术，通过在数据中添加一位校验位，使得数据中的1的个数始终为奇数或偶数，从而实现简单的错误检测。
CRC是一种通过生成多项式来进行编码的技术，可以检测到更多的错误。
海明码是一种通过添加冗余位来进行编码的技术，可以不仅可以检测错误，还可以纠正错误。
调制解调是指将数字信号转换成模拟信号进行传输，并在接收端将模拟信号转换回数字信号。
调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，常见的调制技术有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
解调是将模拟信号转换回数字信号的过程，常见的解调技术有幅度解调（AM解调）、频率解调（FM解调）和相位解调（PM解调）。
调制解调技术可以有效地提高信号的传输质量和传输速率。
多址技术是指在同一个信道上同时传输多个用户的信息。
常见的多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。
频分多址将信道分成不同的频段，每个用户占用一个频段进行传输；时分多址将信道分成不同的时间段，每个用户在不同的时间段进行传输；码分多址通过不同的扩频码将用户的信号进行编码，同时传输；空分多址将信道分成不同的空间区域，每个用户在不同的空间区域进行传输。
现代通信原理与技术
现代通信原理与技术随着科技的不断发展，现代通信原理与技术在日常生活中扮演着越来越重要的角色。
从简单的电话通讯到高速网络传输，通信技术在改变着人们的生活方式。
本文将探讨现代通信原理与技术的发展历程以及对社会带来的影响。
首先，现代通信原理与技术的基础可追溯至19世纪初莫尔斯电码的发明。
莫尔斯电码作为最早的电信编码系统，奠定了通信技术的基础。
随着电信技术的不断进步，电话、电报等通信方式逐渐普及，而随着数字化技术的发展，通信方式也得到了革命性的变化。
其次，现代通信技术的核心在于信息的传输与处理。
数字通信技术的出现使得信息能够以更快速和准确的方式传输，从而提高了通信效率。
无线通信技术的发展更是让人们摆脱了通信线缆的限制，实现了信息的无缝传输。
此外，互联网的普及也为人们提供了更广阔的信息获取途径，改变了人们获取信息的方式。
现代通信技术的应用已经深入到人们的生活各个领域。
在医疗领域，远程医疗技术可以实现医生与患者之间的远程会诊，提高了医疗服务的效率。
在交通领域，智能交通系统可以实时监测交通状况，减少交通事故的发生。
在金融领域，电子支付系统使得交易更加便利和安全。
可以说，现代通信技术已经渗透到人们生活的方方面面。
总的来说，现代通信原理与技术的发展为人们的生活带来了巨大的便利和改变。
随着科技的不断进步，相信通信技术将会在未来发挥出更加重要的作用，继续为人类社会的发展做出贡献。
希望本文能够帮助读者更深入地了解现代通信技术，进而对这一领域有更深入的认识和了解。
现代通信原理与技术
现代通信原理与技术
本书是全国高职高专一体化教学通信专业通用教材。
本书全面介绍了现代通信系统的基本原理、基本技能和基本分析方法。
全书共七章，分别是：绪论、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字信号的频带传输、模拟信号的数字传输、差错控制编码和同步系统。
作为高职高专通信专业的一门核心技术基础课程教材，在本书的编写中考虑了以下的原则与特点：
1．充分考虑了高职教育以应用能力培养为主线的特点，并考虑了高职学生的学习能力，内容上力求通俗易懂，以必需够用为度，并适当考虑学生的可持续发展的要求。
2．讲述简明透彻、概念清楚，重点突出。
着重使学生掌握通信系统的基本概念、基本原理，大大缩减了不必要的数学推导和计算。
3．本着学用一体的思想，本书加强了针对性和实用性，尽可能的体现现代通信系统中的新知识、新技术和新方法，并在大部分章节配有相应的实训内容与要求，以强化学生的动手能力。
4．在教学内容和思考练习中，着重训练学生对基本概念的理解与掌握，系统的培养学生科学的思维方法和学习能力。
全书内容丰富，编排连贯，系统性强。
先介绍基础知识，后介绍系统知识，每章配有小结和富有针对性的思考题和习题，便于学生学习掌握。
本书既可作为高职高专层次的各类高校通信、电子、计算机应
用等专业的教材，又可作为成人高等学校有关专业教学用书，还可以作为信息类专业工程技术人员的参考用书。
本书由济南铁道职业技术学院陈霞、山东省农业管理干部学院杨现德担任主编，曾庆磊、姜维正、秦爱民担任副主编，寇迎辉、张慧香、房曙光、崔雪彦参加了部分章节的编写。
垒书由陈霞统稿并主审。
限于编者水平，书中难免有疏漏和不足，恳请读者批评指正。
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精度、同步建立时间和同步保持时间。载波 同步追求是：高效率、高精度、同步建立时 间快、保持时间长。 同步建立时间ts和同步保持时间tc： 载波tc：与载输波入同信步号器载的波输之入间信的号相丢位失误后差，小相于干某 一范围所需要的时间。 小但。减 tc也增小减大带小锁通。相滤环波的器自的然Q值谐，振可频减率小，t可s但减tc小也t减s
位置上，插入一个或多个称为导频的正弦 波，接收端就由导频提取出载波。
插入导频法的发端方框图(a)、收端方框图(b) 及插入导频后DSB信号频谱如下图所示：
fC
f
导频
设调制信号m(t)中无直流分量，被调载波 为 a sin ct ，将它经900移相形成插入导 频 a cosct （正交载波），其中a是插入 导频的振幅。于是输出信号为：
从4PSK信号中提取相干载波的方法与2PSK 相似，可用四次方变换，四次方环及四相 Costas环。
用Costas环提取相干载波时，环路的工频率 等于信号载频，用其它方法时电路工作频率等 于信号载频的二倍或四倍。
二、载波同步系统的性能
1、载波同步系统的性能 载波同步系统的性能指标主要有：效率、
·VSB信号一般在电视中采用，常用包络检波 法解调。
采用插入导频法应注意：
1 导频的频率应当是与载频有关的或 者就是载频的频率；
2 插入导频的位置与已调信号的频谱 结构有关。
总的原则：在已调信号频谱中的零点 插入导频，且要求其附近的信号频谱 分量尽量小，这样便于插入导频以及 解调时易于滤除它。
a 2
m(t) cos 2ct
a 2
sin
2 c t
2PSK和DSB信号都属于抑制载波的双边带信 号，上述插入导频方法对两者均适用。对SSB 信号，导频插入的原理与上述相同。
·插入正交导频的目的：收端相乘器的输出V(t) 中无直流。也可以插入同相导频，低通滤波器 中加入隔直电容即可。
·插入导频信号的功率应比较小，否则就成为 AM信号了。
sin
2 e
此即为环路的鉴相特性
上化式，中当，VCUOm的、固Ud有为振乘荡法频器率引与起2的PS信K号的幅载度频变非 常接近且环路增益很高时，环路锁定 后相正e交 0环或提，取u1的(t)载 c波os也c存t或在相cos位c模t 。糊可现见象用。同
环路锁定后，u5(t) m(t)或- m(t，) 考虑到噪声等因素， 应对u5(t)进行抽样判决以再生数字基带信号。
经过若干次调整后，使分频器输出的脉 冲序列与接收码元序列达到同步的目的， 实现位同步。
(3) 数字锁相环
位同步数字锁相环分微分整流型数字 锁相环和同相正交积分型数字锁相环 两种。
区别:基准相位的获得方法和鉴相器的 结构不同。
微分整流鉴相器
过零检测
a
微分
整流 d
A
e
超前脉冲
B
d
滞后脉冲
b
¸n
2、直接法： 从2PSK信号中直接提取相干载波。 （1）平方变换法：
2PSK信号
平方
e(t) 2fc窄带 cos2ct
带通
二分频
cosct -cosct
e(t)
m2
(t)
cos2
ct
Cos 2 c t
1 2
(1
cos 2ct)
⑵ 平方环法：（上图的窄带滤波器常用锁 相环代替）
2PSK 信号
三、载波相位误差对解调性能的影响
1、模拟通信
DSB:
m(t)cosct BPF
+n(t)
LPF
uo(t)
cos(ct+θ)
n(t) nc (t) cosct ns (t)sinct
uo (t)
1 2
m(t)
cos
1 2
nc (t) cos
1 2
ns
(t ) sin
输出信号功率
s
1 m2 (t) cos2
低通
u6
ui m(t) cosct
u1 cos(ct θe) u2 sin(ct θe)
u3 Umm(t)cose cos2ct e
u4 Umm(t)sine sin2ct e
u5 Umm(t) cose u6 Umm(t) sine
u7
1 2
U
2 m
m
2
(t
)
sin
2 e
Ud
3. 锁相环法
采用锁相环来提取位同步信号的方法 称为锁相法。通常分两类：
模拟锁相法：环路中误差信号去连续 地调整位同步信号的相位；
数字锁相法：误差信号通过控制器在 信号钟输出的脉冲序列中附加或扣除 一个或几个脉冲，从而达到调整位同 步脉冲序列的相位，实现位同步。
(1) 数字锁相法
常见的数字锁相环位同步器原理方框图 如图 (不包括数字环路滤波器DLF)。由 信号钟、控制器、分频器、相位比较器 等组成。若接收码元的速率为F=1/T， 那么振荡器频率设定在nF，经整形电路 后，输出周期性脉冲序列，其周期 T0=1/(nF)=T/n。
若信号频谱的零频处幅度达到最大值，则频 谱的第一个零点处应为f=1/T，即可以1/T作为 插入导频处；若基带信号频谱的零频处幅度 为零，则f=1/(2T)为频谱的第一个零点，此时 应在1/(2T)处插入导频信号。
在接收端通过窄带滤波器提取位同步信号。 当导频信号在1/(2T)处时，滤出导频后需对其 进行倍频，以获得需要的位同步脉冲。
11.3.2 直接法
直接（提取）法即发送端不专门发送导频 信号，接收端直接从数字信号中提取位同 步信号的方法。
直接法主要有滤波法和锁相法两种。
1. 滤波法
① 对信号进行变换，使其变成归零脉冲； ② 使用窄带滤波器，滤出位同步信号分量； ③使该信号通过一移相器调整相位，形成位同
步脉冲。
波形变换方式一：微分、整流
u0 (t) am(t)sin ct a cosct
设收到的信号就是发端输出u0(t)，则收端用 一个中心频率 fc 为的窄带滤波器提取导
频 a cosct ，再将它经900移相后得到与
调制载波同频同相的相干载波sin ct ，收 端的解调输出：
V(t)=u0(t)sinct
a 2
m(t)
2、同步误差
理想相干载波 cosct 与接收机输入信号载
波同频同相。实际相干载波 cosct n(t)
为稳态相差，由固有频差（锁相环VCO 的固有频率或振荡回路中心频率与载频之 差）产生。θn(t)为随机相差、噪声产生。
减小带通滤波器带宽（增大Q值），可减小 随机相差、但增加稳态相差。减小环路自 然谐振频率可减小随机相差，增大环路增 益可减小稳态相差。
第十一章 同步原理
所谓同步就是要求和建立系统的收发两 端（或多端）在时间上保持步调一致，又 称定时 。 11.2 载波同步 11.3 位同步 11.4 帧同步 11.5 网同步
在数字通信中，按照同步的功用分：载 波同步、位同步、群同步和网同步。
1、载波同步：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 取或载波同步。
2、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，
接收端必须提供一个位定时脉冲序列，该序列 的重复频率与码元速率相同，相位与最佳取样 判决时刻一致。把提取这种定时脉冲序列的过 程称为位同步。
c
图 微分整流鉴相器
如图所示，设接收信号为不归零脉冲（波 形a），将每个码元的宽度分为两个区，前
半码元称为“滞后区”，即若位同步脉冲 （波形b'）落入此区，表示位同步脉冲的相
位滞后于接收码元的相位；同样，后半码
元称为“超前区”。接收码元经过零检测
（微分、整形）后，输出一窄脉冲序列 （波形d）。分频器输出两列相差1800的矩 形脉冲b和c。当位同步脉冲波形b'（由n次 分频器b端输出，取其上升沿而形成的脉冲） 位于超前区时，波形d和b使与门A产生一超 前脉冲（波形e），与此同时，与门B关闭， 无脉冲输出。位同步脉冲滞后的情况相似。
数字锁相法
信号钟 控制器
(2) 原 理
晶振产生的信号经整形后得到周期为T0 和相位差为T0/2的两个脉冲序列，如图 (a)、(b)；脉冲序列(a)通过常开门、 或门并经n次分频后，输出本地位同步 信号(c)；为与发端时钟同步，分频器 输出与接收到的码元序列同时加到相位 比较器进行比相；
（1）若同步，则无误差信号，本地位同 步信号作为同步时钟；
Pe Q(
2Eo cos )
no
最佳相干接收机
10.3 位同步
在数字通信中，信号的码元组成序列向 对方传送，接收端解码时必须知道各个 码元的起止时刻。产生与码元的频率和 相位一致的定时脉冲序列的过程称为位 同步。
为获得位同步信号，可以在基带信号中 插入位同步导频信号，也可以通过对基 带信号进行处理来提取。
导频信号插入点示意图
提取导频信号原理框图
插入导频法的另一种形式
在PSK或FSK通信系统中，通过对已调信号进 行附加的幅度调制，接收端只要进行包络检 波，就可以形成位同步信号。
如；设PSK信号的表达式:
s1(t)=cos[ωct+ φ(t)] 可对其进行幅度调制:
s2(t)=1/2(1+cos Ωt) cos[ωct+ φ(t)] 式中的Ω=2π/T，T为码元宽度。接收端进行 包络检波后，除去直流分量，就可获得位同 步信号1/2·cosΩt。
4
输出噪声功率
N0
1 4
nc
2
(t)
cos2
1 4
ns2 (t)sin2
位置上，插入一个或多个称为导频的正弦 波，接收端就由导频提取出载波。
插入导频法的发端方框图(a)、收端方框图(b) 及插入导频后DSB信号频谱如下图所示：
fC
f
导频
设调制信号m(t)中无直流分量，被调载波 为 a sin ct ，将它经900移相形成插入导 频 a cosct （正交载波），其中a是插入 导频的振幅。于是输出信号为：
从4PSK信号中提取相干载波的方法与2PSK 相似，可用四次方变换，四次方环及四相 Costas环。
用Costas环提取相干载波时，环路的工频率 等于信号载频，用其它方法时电路工作频率等 于信号载频的二倍或四倍。
二、载波同步系统的性能
1、载波同步系统的性能 载波同步系统的性能指标主要有：效率、
·VSB信号一般在电视中采用，常用包络检波 法解调。
采用插入导频法应注意：
1 导频的频率应当是与载频有关的或 者就是载频的频率；
2 插入导频的位置与已调信号的频谱 结构有关。
总的原则：在已调信号频谱中的零点 插入导频，且要求其附近的信号频谱 分量尽量小，这样便于插入导频以及 解调时易于滤除它。
a 2
m(t) cos 2ct
a 2
sin
2 c t
2PSK和DSB信号都属于抑制载波的双边带信 号，上述插入导频方法对两者均适用。对SSB 信号，导频插入的原理与上述相同。
·插入正交导频的目的：收端相乘器的输出V(t) 中无直流。也可以插入同相导频，低通滤波器 中加入隔直电容即可。
·插入导频信号的功率应比较小，否则就成为 AM信号了。
sin
2 e
此即为环路的鉴相特性
上化式，中当，VCUOm的、固Ud有为振乘荡法频器率引与起2的PS信K号的幅载度频变非 常接近且环路增益很高时，环路锁定 后相正e交 0环或提，取u1的(t)载 c波os也c存t或在相cos位c模t 。糊可现见象用。同
环路锁定后，u5(t) m(t)或- m(t，) 考虑到噪声等因素， 应对u5(t)进行抽样判决以再生数字基带信号。
经过若干次调整后，使分频器输出的脉 冲序列与接收码元序列达到同步的目的， 实现位同步。
(3) 数字锁相环
位同步数字锁相环分微分整流型数字 锁相环和同相正交积分型数字锁相环 两种。
区别:基准相位的获得方法和鉴相器的 结构不同。
微分整流鉴相器
过零检测
a
微分
整流 d
A
e
超前脉冲
B
d
滞后脉冲
b
¸n
2、直接法： 从2PSK信号中直接提取相干载波。 （1）平方变换法：
2PSK信号
平方
e(t) 2fc窄带 cos2ct
带通
二分频
cosct -cosct
e(t)
m2
(t)
cos2
ct
Cos 2 c t
1 2
(1
cos 2ct)
⑵ 平方环法：（上图的窄带滤波器常用锁 相环代替）
2PSK 信号
三、载波相位误差对解调性能的影响
1、模拟通信
DSB:
m(t)cosct BPF
+n(t)
LPF
uo(t)
cos(ct+θ)
n(t) nc (t) cosct ns (t)sinct
uo (t)
1 2
m(t)
cos
1 2
nc (t) cos
1 2
ns
(t ) sin
输出信号功率
s
1 m2 (t) cos2
低通
u6
ui m(t) cosct
u1 cos(ct θe) u2 sin(ct θe)
u3 Umm(t)cose cos2ct e
u4 Umm(t)sine sin2ct e
u5 Umm(t) cose u6 Umm(t) sine
u7
1 2
U
2 m
m
2
(t
)
sin
2 e
Ud
3. 锁相环法
采用锁相环来提取位同步信号的方法 称为锁相法。通常分两类：
模拟锁相法：环路中误差信号去连续 地调整位同步信号的相位；
数字锁相法：误差信号通过控制器在 信号钟输出的脉冲序列中附加或扣除 一个或几个脉冲，从而达到调整位同 步脉冲序列的相位，实现位同步。
(1) 数字锁相法
常见的数字锁相环位同步器原理方框图 如图 (不包括数字环路滤波器DLF)。由 信号钟、控制器、分频器、相位比较器 等组成。若接收码元的速率为F=1/T， 那么振荡器频率设定在nF，经整形电路 后，输出周期性脉冲序列，其周期 T0=1/(nF)=T/n。
若信号频谱的零频处幅度达到最大值，则频 谱的第一个零点处应为f=1/T，即可以1/T作为 插入导频处；若基带信号频谱的零频处幅度 为零，则f=1/(2T)为频谱的第一个零点，此时 应在1/(2T)处插入导频信号。
在接收端通过窄带滤波器提取位同步信号。 当导频信号在1/(2T)处时，滤出导频后需对其 进行倍频，以获得需要的位同步脉冲。
11.3.2 直接法
直接（提取）法即发送端不专门发送导频 信号，接收端直接从数字信号中提取位同 步信号的方法。
直接法主要有滤波法和锁相法两种。
1. 滤波法
① 对信号进行变换，使其变成归零脉冲； ② 使用窄带滤波器，滤出位同步信号分量； ③使该信号通过一移相器调整相位，形成位同
步脉冲。
波形变换方式一：微分、整流
u0 (t) am(t)sin ct a cosct
设收到的信号就是发端输出u0(t)，则收端用 一个中心频率 fc 为的窄带滤波器提取导
频 a cosct ，再将它经900移相后得到与
调制载波同频同相的相干载波sin ct ，收 端的解调输出：
V(t)=u0(t)sinct
a 2
m(t)
2、同步误差
理想相干载波 cosct 与接收机输入信号载
波同频同相。实际相干载波 cosct n(t)
为稳态相差，由固有频差（锁相环VCO 的固有频率或振荡回路中心频率与载频之 差）产生。θn(t)为随机相差、噪声产生。
减小带通滤波器带宽（增大Q值），可减小 随机相差、但增加稳态相差。减小环路自 然谐振频率可减小随机相差，增大环路增 益可减小稳态相差。
第十一章 同步原理
所谓同步就是要求和建立系统的收发两 端（或多端）在时间上保持步调一致，又 称定时 。 11.2 载波同步 11.3 位同步 11.4 帧同步 11.5 网同步
在数字通信中，按照同步的功用分：载 波同步、位同步、群同步和网同步。
1、载波同步：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 取或载波同步。
2、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，
接收端必须提供一个位定时脉冲序列，该序列 的重复频率与码元速率相同，相位与最佳取样 判决时刻一致。把提取这种定时脉冲序列的过 程称为位同步。
c
图 微分整流鉴相器
如图所示，设接收信号为不归零脉冲（波 形a），将每个码元的宽度分为两个区，前
半码元称为“滞后区”，即若位同步脉冲 （波形b'）落入此区，表示位同步脉冲的相
位滞后于接收码元的相位；同样，后半码
元称为“超前区”。接收码元经过零检测
（微分、整形）后，输出一窄脉冲序列 （波形d）。分频器输出两列相差1800的矩 形脉冲b和c。当位同步脉冲波形b'（由n次 分频器b端输出，取其上升沿而形成的脉冲） 位于超前区时，波形d和b使与门A产生一超 前脉冲（波形e），与此同时，与门B关闭， 无脉冲输出。位同步脉冲滞后的情况相似。
数字锁相法
信号钟 控制器
(2) 原 理
晶振产生的信号经整形后得到周期为T0 和相位差为T0/2的两个脉冲序列，如图 (a)、(b)；脉冲序列(a)通过常开门、 或门并经n次分频后，输出本地位同步 信号(c)；为与发端时钟同步，分频器 输出与接收到的码元序列同时加到相位 比较器进行比相；
（1）若同步，则无误差信号，本地位同 步信号作为同步时钟；
Pe Q(
2Eo cos )
no
最佳相干接收机
10.3 位同步
在数字通信中，信号的码元组成序列向 对方传送，接收端解码时必须知道各个 码元的起止时刻。产生与码元的频率和 相位一致的定时脉冲序列的过程称为位 同步。
为获得位同步信号，可以在基带信号中 插入位同步导频信号，也可以通过对基 带信号进行处理来提取。
导频信号插入点示意图
提取导频信号原理框图
插入导频法的另一种形式
在PSK或FSK通信系统中，通过对已调信号进 行附加的幅度调制，接收端只要进行包络检 波，就可以形成位同步信号。
如；设PSK信号的表达式:
s1(t)=cos[ωct+ φ(t)] 可对其进行幅度调制:
s2(t)=1/2(1+cos Ωt) cos[ωct+ φ(t)] 式中的Ω=2π/T，T为码元宽度。接收端进行 包络检波后，除去直流分量，就可获得位同 步信号1/2·cosΩt。
4
输出噪声功率
N0
1 4
nc
2
(t)
cos2
1 4
ns2 (t)sin2