第9-10章内容同步与最佳接收

第9-10章内容同步与最佳接收的思维导图，同步是指通信系统的收发双方在时间上步调一致，二进制确知信号最佳接收机结构。

第9-10章内容

• 9-通信系统同步技术
  • 同步概念与分类
    • 概念：同步是指通信系统的收发双方在时间上步调一致
    • 同步分类
      • 按功能分类：载波同步、位同步、群同步、网同步
      • 同步方式：外同步法、自同步
  • 载波同步
    • 相干解调都需要载波同步
    • 直接法
      • 平方变换法和平方环法：已调信号-平方律部件-2fc窄带滤波器-二分频-载波输出--- 2f窄带滤波器常用锁相环代替，二分频电路对于分频起点的不确定性，可能产生倒Π现象。
      • 同相正交环法（科斯塔斯环costas）：与平方环相比，Costas环工作频率较低，易于实现。而且Costas环可以直接获得解调输出。costas环利用乘法代替平方器
      • MPSK的载波提取：--M方律器件-Mfc的带通滤波器-环路滤波器--分频器--，M方环会有360°/M的相位模糊
    • 插入导频法
      • 抑制载波的双边带信号（DSB 等概2PSK VSB）虽然含有载波分量，但很难分离。VSB没有载波分量也不能用直接法提取
      • 在已调信号中额外插入一个低功率的与载波有固定频率关系的单频信号
      • 在调制之前，对基带信号进行相关编码
    • 载波同步系统的性能及相位误差对解调性能的影响：高效率、高精度、同步建立时间ts（越小越好）、同步保持时间tc(越大越好)
  • 位同步
    • 比特同步，是正确抽样判决的基础
    • 插入导频法
    • 直接法
      • 波形变换-滤波法：变成归零的单极性信号再窄带滤波取出该分量
      • 包络检波-滤波法：从频带受限的PSK信号中提取位同步信息的方法
      • 锁相法：鉴相器比较接收码元和本地位同步信号，若两者不一致，鉴相器产生误差信号去调整位同步信号的相位
      • 补充：窄带滤波器可以是简单的单调谐回路或晶体滤波器or锁相环路。采用锁相环的就是锁相环法。分两类：模拟锁相法和位同步环（量化同步器）
      • 锁相环=信号控制器--控制器--分频器（计数器功能）--相位比较器（接收脉冲与位同步信号相位比较）
    • 位同步系统性能及相位误差对性能的影响
      • 相位误差发θc360°/n Tc=T（码元周期）/n
      • 同步建立时间ts=nT
      • 同步保持时间tc
      • 同步带宽=2T0/2n or F0/2n
  • 群同步
    • 在位同步的基础上识别数字信息群\
    • 起止同步法：7.5单位码只有5个码元用于传送信息
    • 插入特殊同步码组
      • 连贯式插入法：集中插入法，寻找特殊码组（要求：具有尖锐单峰特性自相关函数；便于与信息码区分；码长适当 如：全0 全1 10交替 巴克码 电话基群帧同步码0011011）
      • 间隔式插入法：分散的形式均匀插入信息码流中 特点:不占用信息时隙，每帧传输效率较高，但同步捕获时间较长
    • 性能
      • 漏同步概率P1
      • 假同步概率P2
    • 群同步保护
      • 捕捉态：（同步建立前） 判决门限提高 m减小 假同步概率P2下降
      • 维护态：（同步建立后） 判决门限降低 m增大 漏同步概率P1下降
      • PCM 30/32系统中 帧同步的捕捉时间是：由于失步检出重新回到同步状态的时间
  • 网同步：不同系统的互连 主从同步法 相互同步法（塞入脉冲法 独立时钟法）
• 10-数字信号的最佳接收
  • 最佳接收准则
    • 最小差错率准则-理想接收机（最大后验概率准则）
    • 最大输出信噪比准则-匹配滤波器：
    • 最小均方误差准则-相关接收机
  • 二进制确知信号最佳接收机结构
  • 匹配滤波器特性
    • 匹配滤波器的冲击函数是输入信号的镜像函数s（t-t0）
    • 匹配滤波器MF的性质：只有码元能量有关，与波形形成无关；发生在某时刻；MF对s（t）的时移信号匹配，与频移不匹配；MF是一个自相关器,能提取信号，滤除噪声；
    • 总结：
      • s1 s2 之间的互相关系数=-1时 s1和s2波形称为最佳波形 也叫反相关信号
      • 互相关系数=0 不相关 误码率=
      • 互相关=1 误码率=0.5
      • s1 与s2的能量不等 pe=
  • 最佳接收机与实际接收机性能比较