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1、1數字通信(第十一講)接收信號的時間同步2015YupingZhao(Professor)趙玉萍DepartmentofElectronicsPekingUniversityBeijing100871,Chinaemail:yuping.zhao@pku.edu.cn2本節(jié)內容采樣時鐘偏差的成因及表現形式單載波系統(tǒng)采樣時鐘偏差問題單載波系統(tǒng)采樣時刻同步方法多載波系統(tǒng)符號同步方法多載波系統(tǒng)采樣時鐘偏差問題多載波系統(tǒng)采樣時鐘同步方法3若發(fā)送信號符合奈奎斯特準則，則符號之間不存在碼間串擾奈奎斯特帶寬：B奈奎斯特速率：R=1/BNyquist準則只給出了沒有碼間干擾
2、的波形設計原則滿足Nyquist準則并且采樣時刻正確則不發(fā)生碼間串擾滿足Nyquist準則但采樣時刻不正確仍可能發(fā)生碼間串擾4采樣時刻正確才能夠保證沒有碼間干擾采樣時刻沒有碼間干擾有碼間干擾發(fā)送信號為隨機的，如何找到正確采用點5采樣時刻偏差碼間串擾的成因：采樣點偏差收發(fā)端采樣時鐘頻率相同，但采樣時間點存在固定偏差一次同步即可修正該時間偏差收發(fā)端采樣時鐘頻率存在誤差，因此采樣時間偏差不固定不停的修正/跟蹤采樣時間偏差6采樣時鐘頻率相同，采樣點時刻偏差收端采樣點與發(fā)端正確采樣點存在固定時間偏差????7收發(fā)端采樣時鐘頻率偏差?2?3?收端采樣點與發(fā)端正確采樣點的
3、偏差隨時間變化：?,2?,3?…8采樣頻率偏差模型：收發(fā)端采樣時鐘存在偏差tTi：收端采樣時間間隔；Ts：發(fā)端采樣時間間隔；9采樣時刻偏差實例：----紅色和藍色分別代表發(fā)端和收端信號偏差開始（A點）偏差逐漸加大（B點）10偏差開始（A點）--采樣時刻偏差開始時比較小11偏差逐漸加大（B點）–隨著時間的增加而增大采樣時刻偏差對單載波系統(tǒng)的影響1213對單載波系統(tǒng)的影響采樣時刻偏差導致信號之間產生碼間干擾14采樣時刻偏差的理論描述c(t)為通道響應函數，在本節(jié)的討論中考慮為?(t)函數15xk為發(fā)射濾波器和接收濾波器共同合成的響應函數的采樣結果任何一個采樣點y
4、k是由所有傳輸的Ik以及通道的xk共同構成的符號間干擾??！16當系統(tǒng)不存在采樣時刻偏差時，符號間干擾為0當采樣時刻偏差不為0，符號間干擾存在符號間干擾信號為加性干擾，影響系統(tǒng)誤碼率其中，第一項為原始發(fā)送信號，第二項為符號之間的干擾17減小符號間干擾的方法一：信號波形設計法設計邊瓣盡可能低的濾波器，如使用值較大的升余弦濾波器優(yōu)點：有采樣時鐘偏差時ISI小缺點：占有帶寬大進行信號編碼（某些部分響應信號可以減少由采樣時刻偏差引起的符號間干擾）P(D)=(1+D)(goodforISI)P(D)=(1–D)(notgood)P(D)=(1–D)(1+D)=1–D2(
5、goodforISIandDCoffset)18對單載波系統(tǒng)的影響采樣時刻偏差導致信號之間產生碼間干擾1919同樣采樣時刻偏差，不同形狀濾波器導致的碼間干擾不同20例：部分響應信號的碼間干擾分析合成的信號邊瓣幅度減小20*pi21減小符號間干擾的方法二：采樣時刻偏差的糾正目標：將接收信號的采樣時鐘同步到發(fā)射信號上，以消除收/發(fā)端的采樣時刻偏差模塊名稱：采樣時鐘同步同步方法如下：發(fā)射機和接收機都同步到一個主時鐘。延遲產生問題：即收發(fā)信號位于不同地址位置產生的傳輸時延發(fā)射機發(fā)送時鐘頻率是1/T或<1/T的倍頻信號。簡單易行占用有用信道帶寬，傳輸時鐘信號從接收的信
6、號中提取時鐘信號。進行接收信號的時鐘估計，這是最為常用的方法22采樣時刻估計方法--最大似然的定時估計對于基帶PAM，設接收信號為其中這種方法需要利用已知信號In作為訓練序列如果不想使用已知序列，則采用面向判決定時估計，則把傳輸的序列經判決后當作已知的數據23似然函數上式寫作其中24ML估計的必要條件MatchedfilterSamplerVCCsummation?r(t)In25VCC:壓控時鐘，根據輸入電壓值調整時鐘的相位累加器：相當于低通濾波器因為在?的估計中使用了已檢測信息序列{In}，所以該估計是面向判決的該方法同樣適用于QAM，PSK調制26非面
7、向判決定時估計將似然比在信息符號的pdf上求平均,然后計算其最大值BPSK信號:2728對數似然函數對數據序列求平均29對于較小x,有得出30BPSK的非面向判決定時估計31PAM的非面向判決定時估計32實用系統(tǒng)同步方法：早-遲門同步器利用采樣時刻T左右的波形具有對稱性的特點，將兩邊的信號值相減，并用該結果作為調整壓控振蕩的信號33早-遲門同步器34早-遲門同步器35似然函數36載波相位和符號定時的聯合估計其中37或38OFDM系統(tǒng)的同步問題OFDM系的符號同步目的：確定OFDM的符號起始點，即FFT變換的窗口利用CP的特性OFDM系統(tǒng)的采樣時刻偏差的問題O
8、FDM系統(tǒng)的采樣時刻偏差的糾正39OFDM系統(tǒng)同步問
