第7章7 同步

第七章同步

思考题

7.1何谓载波同步？试问在什么情况下需要载波同步？

7.2试问插入导频法载波同步有什么优点？

7.3试问哪些类信号频谱中没有离散载频分量？

7.4试问能否从没有离散载频分量的信号中提取出载频？若能，试从物理概念上做解释。

7.5试画出科斯塔斯环的原理方框图。

7.6试问什么是相位模糊问题？在用什么方法提取载波时会出现相位模糊？解决相位模

糊对信号传输影响的主要途径是什么？

7.7试问对载波同步的性能有哪些要求？

7.8何谓位同步？试问位同步分为几类？

7.9何谓外同步法？试问外同步法有何优缺点？

7.10何谓自同步法？试问自同步法又分为几种？

7.11试问开环法位同步有何优缺点？试从物理概念上解释信噪比对其性能的影响。

7.12试问闭环法位同步有何优缺点？

7.13何谓群同步？试问群同步有几种方法？

7.14何谓起止式同步？试问它有何优缺点？

7.15试比较集中插入法和分散插入法的优缺点。

7.16试述巴克码的定义。

7.17试问为什么要用巴克码作为群同步码？

7.18试问群同步有哪些性能指标？

7.19何谓网同步？试问网同步的优缺点。

7.20试比较开环法和闭环法网同步的优缺点。

习题

7.1在插入导频法提取载频中。如插入的导频相位和调制载频的相位相同，试重新计算接

受端低通滤波器的输出，并给出输出中直流分量的值。

7.2设载波同步相位误差θ等于10o,信噪比r等于10dB。试求此时2PSK信号的误码率。

7.3试写出存在载波同步相位误差条件下的2DPSK信号误码率公式。

7.4设接收信号的信噪比等于10dB，要求位同步误差不大于5%。试问应该如何设计窄带

滤波器的带宽才能满足上述要求？

7.5设一个5位巴克码序列的前后都是“+1”码元，试画出其自相关函数曲线。

7.6设用一个7位巴克码作为群同步码，接受误码率为104?。试分别求出容许错码数为0

和1的漏同步概率。

7.7在上题条件下，试分别求出其假同步概率。

7.8设一个二进制通信系统传输信息的速率为100b/s，信息码元的先验概率相等，要求假

同步每年至多发生一次。试问其群同步码组的长度最小应设计为多少？

7.9设一条通信链路工作在标称频率10GHz,它每天只有一次很短的时间工作，其中的接

+1kHz.若发射机和接收机的频率源相同，试问应选用哪种参收机锁相环捕捉范围为

考频率源？

+3m/s，探测7.10设有一个深空探测火箭以15km/s的标称速度离开地球，其速度误差为

器上的参考漂移速率不大于109?Hz/(Hz.day),标称下行传输频率为8GHz，火箭经过30天飞行后才开始向地球终端放松信息，地球站采用铯原子钟。试求地球站应该采用的中心频率和频率搜索带宽。

第7章7 同步

第七章同步 思考题 7.1何谓载波同步？试问在什么情况下需要载波同步？ 7.2试问插入导频法载波同步有什么优点？ 7.3试问哪些类信号频谱中没有离散载频分量？ 7.4试问能否从没有离散载频分量的信号中提取出载频？若能，试从物理概念上做解释。 7.5试画出科斯塔斯环的原理方框图。 7.6试问什么是相位模糊问题？在用什么方法提取载波时会出现相位模糊？解决相位模 糊对信号传输影响的主要途径是什么？ 7.7试问对载波同步的性能有哪些要求？ 7.8何谓位同步？试问位同步分为几类？ 7.9何谓外同步法？试问外同步法有何优缺点？ 7.10何谓自同步法？试问自同步法又分为几种？ 7.11试问开环法位同步有何优缺点？试从物理概念上解释信噪比对其性能的影响。 7.12试问闭环法位同步有何优缺点？ 7.13何谓群同步？试问群同步有几种方法？ 7.14何谓起止式同步？试问它有何优缺点？ 7.15试比较集中插入法和分散插入法的优缺点。 7.16试述巴克码的定义。 7.17试问为什么要用巴克码作为群同步码？ 7.18试问群同步有哪些性能指标？ 7.19何谓网同步？试问网同步的优缺点。 7.20试比较开环法和闭环法网同步的优缺点。 习题 7.1在插入导频法提取载频中。如插入的导频相位和调制载频的相位相同，试重新计算接 受端低通滤波器的输出，并给出输出中直流分量的值。 7.2设载波同步相位误差θ等于10o,信噪比r等于10dB。试求此时2PSK信号的误码率。 7.3试写出存在载波同步相位误差条件下的2DPSK信号误码率公式。 7.4设接收信号的信噪比等于10dB，要求位同步误差不大于5%。试问应该如何设计窄带 滤波器的带宽才能满足上述要求？ 7.5设一个5位巴克码序列的前后都是“+1”码元，试画出其自相关函数曲线。 7.6设用一个7位巴克码作为群同步码，接受误码率为104?。试分别求出容许错码数为0 和1的漏同步概率。 7.7在上题条件下，试分别求出其假同步概率。 7.8设一个二进制通信系统传输信息的速率为100b/s，信息码元的先验概率相等，要求假 同步每年至多发生一次。试问其群同步码组的长度最小应设计为多少？ 7.9设一条通信链路工作在标称频率10GHz,它每天只有一次很短的时间工作，其中的接 +1kHz.若发射机和接收机的频率源相同，试问应选用哪种参收机锁相环捕捉范围为

SDH原理(华为)-第7章 定时与同步

第7章定时与同步 目标： 掌握数字网的同步方式。 掌握主从同步方式中，节点从时钟的三种工作模式的特点。 了解SDH的引入对网同步的要求。 知道SDH网主从同步时钟的类型。 数字网中要解决的首要问题是网同步问题，因为要保证发端在发送数字脉冲 信号时将脉冲放在特定时间位置上（即特定的时隙中），而收端要能在特定 的时间位置处将该脉冲提取解读以保证收发两端的正常通信，而这种保证收/ 发两端能正确的在某一特定时间位置上提取/发送信息的功能则是由收/发两 端的定时时钟来实现的。因此，网同步的目的是使网中各节点的时钟频率和 相位都限制在预先确定的容差范围内，以免由于数字传输系统中收/发定位的 不准确导致传输性能的劣化（误码、抖动）。 7.1 同步方式 解决数字网同步有两种方法：伪同步和主从同步。伪同步是指数字交换网中 各数字交换局在时钟上相互独立，毫无关联，而各数字交换局的时钟都具有 极高的精度和稳定度，一般用铯原子钟。由于时钟精度高，网内各局的时钟 虽不完全相同（频率和相位），但误差很小，接近同步，于是称之为伪同步。 主从同步指网内设一时钟主局，配有高精度时钟，网内各局均受控于该全局 （即跟踪主局时钟，以主局时钟为定时基准），并且逐级下控，直到网络中 的末端网元——终端局。 一般伪同步方式用于国际数字网中，也就是一个国家与另一个国家的数字网 之间采取这样的同步方式，例如中国和美国的国际局均各有一个铯时钟，二 者采用伪同步方式。主从同步方式一般用于一个国家、地区内部的数字网， 它的特点是国家或地区只有一个主局时钟，网上其它网元均以此主局时钟为 基准来进行本网元的定时，主从同步和伪同步的原理如图7-1所示。

通信原理第六版(樊昌信)第7章 数字带通传输系统

通信原理 第7章数字带通传输系统 ● 概述 ? 数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程。 ? 数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输系统。 ? 数字调制技术有两种方法： ◆ 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； ◆ 通过开关键控载波，通常称为键控法。 ◆ 基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控 ? 数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 ● 7.1 二进制数字调制原理 ? 7.1.1 二进制振幅键控(2ASK ） ◆ 基本原理： ? “ 通- 断键控(OOK)” 信号表达式 ? 波形 振幅键控 频移键控 相移键控 ?? ?-=”时 发送“以概率， ”时发送“以概率0P 101P t, Acos )(c OOK ωt e 1 1 () s t 载波 2ASK

◆ 2ASK 信号的一般表达式 其中 T s － 码元持续时间； g (t ) － 持续时间为T s 的基带脉冲波形，通常假设是高 度为1 ，宽度等于T s 的矩形脉冲； a n － 第N 个符号的电平取值，若取 则相应的2ASK 信号就是OOK 信号。 ◆ 2ASK 信号产生方法 ? 模拟调制法（相乘器法） ? 键控法 ◆ 2ASK 信号解调方法 ? ? 相干解调( 同步检测法) ()t t s t e c ωcos )(2ASK =∑-=n s n nT t g a t s ) ()(? ? ?-=P P a n 1,0,1概率为概率为) ) 开关电路 2e 2e

? 非相干解调过程的时间波形 ◆ 功率谱密度 2ASK 信号可以表示成 式中 s (t ) －二进制单极性随机矩形脉冲序列 设：P s (f ) － s (t ) 的功率谱密度 P 2ASK (f ) － 2ASK 信号的功率谱密度 则由上式可得 由上式可见，2ASK 信号的功率谱是基带信号功率谱P s (f ) 的线性搬移（属线性调制）。 知道了P s (f ) 即可确定P 2ASK (f ) 。 由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为 式中 f s = 1/T s G (f ) － 单个基带信号码元g (t )的频谱函数。 对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g (t )的频谱特点，对于所有的m 0的整数，有 ，故上式可简化为 将其代入 1 01 0t t 11 00a b c d t t ()t t s t e c ωcos )(2ASK =[])()(4 1 )(2ASK c s c s f f P f f P f P -++= ∑ ∞ -∞ =--+ -=m s s s s s mf f mf G P f f G P P f f P ) ()()1()()1()(2 2 δ0)()(==πn Sa T mf G S S ()) ()0()1()()1(2 222 f G P f f G P P f f P s s s δ-+-=[] )()(4 1 )(2ASK c s c s f f P f f P f P -++=

第七章 数字带通传输系统总结

第七章 总结 1．时域波形及表达式（会画时域波形、调制规则的确立） 2ASK 、2FSK 、2PSK （倒π现象） 2．调制与解调方法（会画调制解调模型） 2ASK ：键控法、模拟幅度调制方法；相干解调、非相干解调（包络检波），门限效应问题 2FSK ：键控法、模拟频率调制方法；过零检测法、分路相干或非相干解调 2PSK ：键控法、模拟方法、码变换+ PSK 调制产生2DPSK ；极性比较法（相干解调）、差分相干解调2DPSK 3．频谱特性（频域表达式、频谱图） 2ASK ：功率谱由连续谱与载波处的离散谱构成； 带宽 B A = 2B S = 2f S (Hz)； 频带利用率 )/(5.021Hz B f f B T s s A s ===η2FSK ：功率谱由连续谱与离散谱构成，离散谱出现在两个载频（f1、f2）位置上； 连续谱谱结构：| f1-f2 | ＜ fs 单峰，| f2-f1 | ＞ fs 双峰 B 2FSK = | f2-f1 | + 2fs 较宽。 频带利用率 )/(5.02121Hz B f f f f B T s s F s <+?==η2PSK ：一般情况下，2PSK 的功率谱与2ASK 的功率谱相同（仅差系数）即：含连续谱与离散谱。 B 2PSK =B 2ASK =2BS 当0、1等概时（P=1/2），无离散谱。 4．抗噪声性能 数字解调性能分析过程：（各种解调模型的绘画）

1)确定合成信号y(t) 2)确定解调输出V(t) 3)确定样值的分布 4)确定判决准则（与调制规则相对应） 5)误码分析，确定最佳门限，求出输出误码率 解调方式 误码性能 相干OOK ????????421r erfc 非相干OOK 421r e ? 相干2FSK ????????221r erfc 非相干2FSK 221r e ? 相干2PSK ()r erfc 21 相干2DPSK erfc 差分相干2DPSK r e ?21

通信原理第七章(同步原理)习题及其答案

第七章（同步原理）习题及其答案 【题7－1】如下图所示的插入导频法发端方框图中，sin c c a t ω不经0 90相移，直 接与已调信号相加输出，试证明接收端的解调输出中还有直流分量。 0() t c c 【答案7－1】 证明：接收端框图如下图所示 0(u () t 由发送端框图（不经0 90相移），有 []0()()cos sin c c c u t a m t t t ωω=+ 在接收端解调后的输出 [][][]20()()sin ()sin sin sin ()1sin 11 ()()1cos 2222 c c c c c c c c c c c v t u t t a m t t t t a m t t a a a m t m t t ωωωωωω==+=+=+-+ 经低通后，滤除高频分量cos2c t ω，输出为 11()()22c c m t a a m t =+ 含有直流分量1 2c a ，证毕。 【题7－2】已知单边带信号的表达式为 ()()cos ()sin c c s t m t t m t t ωω=+，试证明不

能用下图所示的平方变换法提取载波。 【答案7－2】 证明：设平方律部件输出信号为()V t ，则 2 2 2 222222222()()()cos ()sin ()cos ()sin 2()()sin cos 11 ()(1cos 2)()(1cos 2)()()sin 22211 ()()()()22c c c c c c c c c V t s t m t t m t t m t t m t t m t m t t t m t t m t t m t m t t m t m t m t m t ωωωωωωωωω??==+? ?=++= ++-+????=++-???????? cos 2()()sin 2c c t m t m t t ωω+ 因为 22()()m t m t -及 ()()m t m t 中不含有直流分量，所以()V t 中不含有2c f 分 量，即不能采用平方变换法提取载波。 【题7－3】正交双边带调制的原理方框图如下图所示，试讨论载波相位误差?对该系统有什么影响？ 1A 2A 1 2 【答案7－3】 解：由图可知， 1122()cos cos cos sin c c s t A t t A t t ωω=Ω+Ω 解调时有

答案 第七章 数字带通传输系统

第七章 数字带通传输系统 1、常用的数字键控方式用哪些？ ASK （幅度键控）：用基带数字信号对高频载波信号的幅度进行控制的方式。 FSK （移频键控）：用基带数字信号对载波信号的频率进行控制的方式 2PSK （绝对移相键控）：用基带数字信号对载波的相位进行控制方式 2DPSK （相对移相键控）：2DPSK 信号的产生方法和绝对移相一样，只需将输入码序列先变换为相对码序列，然后用此相对码去进行绝对移相，便可以获得 2DPSK 信号。 2、已知码元传输速率R B =103 Bd ，接收机输入噪声的双边功率谱密度n 0/2=10-10 W/Hz ，今要求误码率P e =10-5，试分别计算出相干OOK 、非相干2FSK 、差分相干2DPSK 以及2PSK 等系统所要求的输入信号功率。 思路 只要求出接收机带通滤波器输出噪声功率就可以由误码率公式得到P e =10-5的信噪比，从而得出信号功率。题中已给出噪声的功率谱密度，但没有给定收滤波器带宽。由于OOK(即2ASK)系统、2DPSK 系统、2PSK 系统都是线性系统，它们的频带利用率为1/(1+α)(Bd/Hz)。若收滤波器为升余弦滚降特性，其等效噪声带宽为1000 Hz ，可用此等效带宽求噪声功率。设α=1，且收滤波器的频率特性是带宽为2000 Hz 的理想矩形，我们以此为标准进行计算。非相干2FSK 解调器由两个非相干2ASK 解调器构成，两个收滤波器的带宽与线性系统一样。 解： 设OOK 、差分相干2DPSK 以及2PSK 的收滤波器的频率特性是带宽为2000 Hz 的理想矩形，非相干2FSK 接收机的两个支路带通滤波器的频率特性也是带宽为2000 Hz 的理想矩形。在此条件下，接收机输入噪声功率为 N=(10-10×2×2000) W=4×10-7 W (1) 相干OOK(2ASK)系统 由误码率公式 P e =??? ? ??2r Q =10-5 得 r= N S =36.13 S=(36.13×4×10-7) W=1.45×10-5 W (2) 非相干2FSK 系统 由误码率公式 P e =2 1 5210-=r e 得 r=21.6 S=(21.6×4×10-7) W=0.86×10-5 W (3) 差分相干2DPSK 系统 由误码率公式 P e =5102 1 --=r e

通信原理答案解析第7章

第七章 习题 已知一低通信号m(t)的频谱为：M(f)=?? ???≤- f f f 其他,0200,200 1，假设以f s =300Hz 的速率对m(t)进行抽样，试画出一抽样信号m s (t)的频率草图。 解：M s (ω )=300∑∞ -∞ =?-n n M )600(πω 1. 已知一低通信号m(t)的频谱为：M(f)=?? ???≤- f f f 其他,0200,200 1，假设以f s =400Hz 的速率对m(t)进行抽样，试画出一抽样信号m s (t)的频率草图。 解：M s (ω )=400∑∞ -∞ =?-n n M )800(πω 2. 采用13折线A 率编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为+635单位。 试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然二进制码） 解：I m =+635=512+36+27 输出码组为：c1c2c3c4c5c6c7c8=11100011 量化误差为27

3. 采用13折线A 率编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为-95单位。 试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用折叠二进制码） 解：-95= -（64+74?+3） c5c6c7c8=0000 输出码组为：c1c2c3c4c5c6c7c8=00110000 量化误差为7 4. 采用13折线A 率编码器电路，设接收端收到的码组为“01010011”，最小量化单位为 1个单位，并已知段内码为折叠二进码。试问译码器输出为多少单位。 解：I 0= -(256+4.5?16)=-328 5. 采用13折线A 率编码器电路，设接收端收到的码组为“01010011”，最小量化单位为 1个单位，并已知段内码为自然二进码。试问译码器输出为多少单位 解：I 0= -(256+3.5?16)=-312 6. 单路话音信号的最高频率为4KHz ，抽样速率为8kHz ，将所得的脉冲由PAM 方式或PCM 方式传输。设传输信号的波形为矩形脉冲，其宽度为τ，且占空比为1。 （1） 计算PAM 系统的最小带宽。 （2） 在PCM 系统中，抽样后信号按8级量化，求PCM 系统的最小带宽。 解：（1）s f s 41025.11-?== τ，系统最小带宽为：kHz f PAM 421 ==τ （2）采用8级量化，kHz f f PAM PCM 128log 2== 7. 单路话音信号的最高频率为4KHz ，抽样速率为8kHz ，将所得的脉冲由PAM 方式或PCM 方式传输。设传输信号的波形为矩形脉冲，其宽度为τ，且占空比为1。 （1） 计算PAM 系统的最小带宽。 （2） 在PCM 系统中，抽样后信号按128级量化，求PCM 系统的最小带宽。 解：（1）s f s 41025.11-?== τ，系统最小带宽为：kHz f PAM 421 ==τ （2）采用8级量化，kHz f f PAM PCM 28128log 2== 8. 已知信号m(t)的最高频率为f m ,如果用图(a)所示的q(t)对m(t)进行自然抽样，确定以 抽样信号机其频谱表达式，并画出其示意图。m(t)的频谱M(ω)的形状如图(b)所示。

第七章 双馈风力发电机工作原理

第七章双馈风力发电机工作原理 我们通常所讲的双馈异步发电机实质上是一种绕线式转子电机，由于其定、转子都能向电网馈电，故简称双馈电机。双馈电机虽然属于异步机的范畴，但是由于其具有独立的励磁绕组，可以象同步电机一样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励磁电机，也有称为异步化同步电机。 同步电机由于是直流励磁，其可调量只有一个电流的幅值，所以同步电机一般只能对无功功率进行调节。交流励磁电机的可调量有三个：一是可调节的励磁电流幅值；二是可改变励磁频率；三是可改变相位。这说明交流励磁电机比同步电机多了两个可调量。 通过改变励磁频率，可改变发电机的转速，达到调速的目的。这样，在负荷突变时，可通过快速控制励磁频率来改变电机转速，充分利用转子的动能，释放或吸收负荷，对电网扰动远比常规电机小。 改变转子励磁的相位时，由转子电流产生的转子磁场在气隙空间的位置上有一个位移，这就改变了发电机电势与电网电压相量的相对位移，也就改变了电机的功率角。这说明电机的功率角也可以进行调节。所以交流励磁不仅可调节无功功率，还可以调节有功功率。 交流励磁电机之所以有这么多优点，是因为它采用的是可变的交流励磁电流。但是，实现可变交流励磁电流的控制是比较困难的，本章的主要内容讲述一种基于定子磁链定向的矢量控制策略，该控制策略可以实现机组的变速恒频发电而且可以实现有功无功的独立解耦控制，当前的主流双馈风力发电机组均是采用此种控制策

略。 一、 双馈电机的基本工作原理 设双馈电机的定转子绕组均为对称绕组，电机的极对数为p ，根据旋转磁场理论，当定子对称三相绕组施以对称三相电压，有对称三相电流流过时，会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个旋转磁场的转速1n 称为同步转速，它与电网频率 1f 及电机的极对数p 的关系如下： p f n 1 160= （3-1） 同样在转子三相对称绕组上通入频率为2f 的三相对称电流，所产生旋转磁场相对于转子本身的旋转速度为： p f n 2 260= （3-2） 由式3-2可知，改变频率2f ，即可改变2n ，而且若改变通入转子三相电流的相序，还可以改变此转子旋转磁场的转向。因此，若设1n 为对应于电网频率为50Hz 时双馈发电机的同步转速，而n 为电机转子本身的旋转速度，则只要维持 常数==±12n n n ，见式3-3，则双馈电机定子绕组的感应电势，如同在同步发电机 时一样，其频率将始终维持为1f 不变。 常数==±12n n n （3-3） 双馈电机的转差率1 1n n n S -=，则双馈电机转子三相绕组内通入的电流频率应为： S f pn f 12 260 == （3-4）