【通信原理入坑之路】——理解符号同步方法之：早迟门法（Early-late Gate）

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-12-29 09:14 138阅读 0赞

> 我们知道在数字通信系统中，除了载波同步，帧同步外，符号同步也是至关重要的一环。因为数字通信系统中的消息都是一个一个按着节拍发的，所以我们在接收这些符号的时候，也需要按照一个时钟打着节拍一个一个接收。但是如果这个时钟出现了偏差，就会导致我们接收的位置发生偏移导致误码。因此本文将介绍一种经典的闭环符号同步方法——早迟门法。

我们首先来看看早迟门电路的组成：  
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其中，早门和迟门分别是两个在一个码元周期 T 内，积分区间分别取  ( 0 , T − d ) , ( d , T ) (0, T-d), (d, T) (0,T−d),(d,T) 的积分器。早迟门法基于下面的一个原理：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDU4NjQ3Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**其中曲线波形就表示一个码元的波形，我们认为一个码元的波形是对称的，其中的虚线就表示我们的采样点。很明显，如果采样点在波形的峰值，那么就是正确的采用，但是采样点可能会因为时钟的偏差而发生偏移，就会导致采用到了其他的地方**，那么如何矫正呢？

我们下面看看早门和迟门具体是怎么操作的：首先看一个时钟正确的情况：  
![在这里插入图片描述][20201221151308366.png_pic_center]  
此时很明显时钟是正确的，早门就是在区间  ( 0 , T − d ) (0, T-d) (0,T−d) 上对接收到的数据波形进行积分： y 1 = ∫ 0 T − d A d t = ( T − d ) A y\_1 = \\int\_\{0\}^\{T-d\}Adt=(T-d)A y1=∫0T−dAdt=(T−d)A  
然后看上面的电路图，我们是需要对积分结果取绝对值的，这里还是： ( T − d ) A (T-d)A (T−d)A。

下面我们看看迟门：在区间  ( d , T ) (d, T) (d,T)上对数据波形进行积分： y 2 = ∫ d T A d t = ( T − d ) A y\_2 = \\int\_\{d\}^\{T\}Adt=(T-d)A y2=∫dTAdt=(T−d)A  
我们发现，**取完绝对值之后，两者相减，结果为0。早门和迟门在各自区间上积分的绝对值一样，因此这就意味着我们现在的时钟是正确的，暂时保持这样的节拍进行采样就对了！**

下面我们再来看看如果时钟发生了偏移会是什么情况：  
![在这里插入图片描述][20201221151758861.png_pic_center]  
早门在对应区间的积分结果是： y 1 = ∫ 0 △ ( − A ) d t + ∫ △ T − d A d t = ( T − d − 2 △ ) A y\_1=\\int\_0^△(-A)dt+\\int\_△^\{T-d\}Adt=(T-d-2△)A y1=∫0△(−A)dt\+∫△T−dAdt=(T−d−2△)A  
迟门在对应区间的积分结果是： y 2 = ∫ 0 T − d A d t = ( T − d ) A y\_2 = \\int\_0^\{T-d\}Adt=(T-d)A y2=∫0T−dAdt=(T−d)A

两者绝对值的差为： e = ∣ y 1 ∣ − ∣ y 2 ∣ = − 2 △ A < 0 e = |y\_1|-|y\_2|=-2△A<0 e=∣y1∣−∣y2∣=−2△A<0

说明迟门的积分值比较大，也就是下面这个情况：  
![在这里插入图片描述][20201221152304872.png_pic_center]  
所以意味着我们的采样点需要右移，差值  e e e 经过环路滤波器之后将会告诉压控振荡器应该如何调节。这样就实现了采样偏移的矫正。

不过需要指出的是：**早迟门法不适合那种拥有很长一串0或1序列的符号同步，因为如果有很长一串相同的符号，那么不管时钟是否偏移早迟门积分的结果都会是一样的，这样就无法做到时钟的矫正，因此如果需要使用早迟门，那么在进行系统设计需要保证符号序列不会有很长的连0或连1.**

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