計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)2022/12/24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)2022/12/19計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信1第七章同步技術(shù)同步的基本概念

載波同步技術(shù)位同步技術(shù)群同步(幀同步)技術(shù)網(wǎng)同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)2第七章同步技術(shù)同步的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)2同步的基本概念所謂同步是指收發(fā)雙方在時(shí)間上步調(diào)一致，故又稱定時(shí)。在計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)中，同步技術(shù)是保證通信系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵技術(shù)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，按照傳輸數(shù)據(jù)的速率是否恒定分為異步傳輸和同步傳輸。按照同步的功用分為：載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。按照獲取和傳輸同步信息方式的不同，又可分為外同步法和自同步法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)3同步的基本概念所謂同步是指收發(fā)雙方在時(shí)間上步調(diào)一致，故又稱定同步傳輸與異步傳輸在數(shù)字通信系統(tǒng)中，按照傳輸數(shù)據(jù)的速率是否恒定分為：異步傳輸方式

收發(fā)雙方獨(dú)立產(chǎn)生同步時(shí)鐘，但定期進(jìn)行校準(zhǔn)。同步傳輸方式

接收方的時(shí)鐘完全由發(fā)送方控制。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)4同步傳輸與異步傳輸在數(shù)字通信系統(tǒng)中，按照傳輸數(shù)據(jù)的速率是否恒異步傳輸異步傳輸采用字符同步方式進(jìn)行傳輸時(shí)，由于字符短，時(shí)鐘的漂移不會(huì)影響脈沖信號(hào)的正確接收，收發(fā)雙方不需要嚴(yán)格的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。字符內(nèi)部的每一位采用固定的時(shí)間模式，字符之間間隔可以任意。因此，傳輸數(shù)據(jù)的速率不是恒定的。異步傳輸又稱起止式傳輸，它采用獨(dú)特的起始信號(hào)（起始位）和終止信號(hào)（結(jié)束位）來(lái)限定每個(gè)字符，按位逐次地傳輸，因此其傳輸效率較低。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)5異步傳輸異步傳輸采用字符同步方式進(jìn)行傳輸時(shí)，由于字符短，時(shí)鐘同步傳輸在同步傳輸中以數(shù)據(jù)塊為單位發(fā)送比特流。數(shù)據(jù)塊加上前綴、后綴和控制信息形成了幀。為了防止時(shí)鐘漂移，保證接收端接收的每一位數(shù)據(jù)都和發(fā)送端準(zhǔn)確地保持同步，常用的方式有內(nèi)同步和外同步。①內(nèi)同步：

在傳輸?shù)男盘?hào)中嵌入時(shí)鐘信息，使接收端能從接收的信號(hào)波形中提取時(shí)鐘信息。②外同步：

在發(fā)送端和接收端之間提供單獨(dú)的時(shí)鐘線路，或發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)前先發(fā)一串同步時(shí)鐘脈沖（同步字符串），接收端按這個(gè)時(shí)鐘頻率調(diào)整采樣頻率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)6同步傳輸在同步傳輸中以數(shù)據(jù)塊為單位發(fā)送比特流。數(shù)據(jù)塊加上前綴不同功用的同步：載波同步在數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)中，采用相干解調(diào)時(shí)，接收端需要產(chǎn)生一個(gè)與接收信號(hào)中的調(diào)制載波同頻同相的相干載波。這個(gè)載波的獲取稱為載波提取或載波同步。在學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制技術(shù)過(guò)程中，我們了解到要想實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，必須有相干載波。因此，載波同步是實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)的先決條件。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)7不同功用的同步：載波同步在數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)中，采用相干解調(diào)時(shí)不同功用的同步：位同步位同步又稱碼元同步。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，不管采用基帶傳輸，還是頻帶傳輸，都需要位同步。任何消息都是通過(guò)一連串碼元序列傳送的，所以接收時(shí)需要知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，以便在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻進(jìn)行采樣判決。接收端必須提供一個(gè)位同步脈沖序列，該序列的重復(fù)頻率與碼元速率相同，相位與最佳取樣判決時(shí)刻一致。我們把提取這種定時(shí)脈沖序列的過(guò)程稱為位同步。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)8不同功用的同步：位同步位同步又稱碼元同步。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，不同功用的同步：群同步在數(shù)字通信中，信息流是用若干碼元組成一個(gè)個(gè)“字”，又用若干個(gè)“字”組成“句”。在接收這些數(shù)字信息時(shí)，必須知道這些“字”、“句”的起止時(shí)刻，否則接收端無(wú)法正確恢復(fù)信息。在數(shù)字時(shí)分多路通信系統(tǒng)中，各路信碼都安排在指定的時(shí)隙內(nèi)傳送，形成一定的幀結(jié)構(gòu)。在接收端為了正確地分離各路信號(hào)，首先要識(shí)別出每幀的起始時(shí)刻，從而找出各路時(shí)隙的位置。接收端必須產(chǎn)生與字、句和幀起止時(shí)間相一致的定時(shí)信號(hào)。我們稱獲得這些定時(shí)序列的過(guò)程為群(字、句、幀)同步。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)9不同功用的同步：群同步在數(shù)字通信中，信息流是用若干碼元組成一不同功用的同步：網(wǎng)同步上述的載波同步、位同步、群同步技術(shù)可以保證兩點(diǎn)間的數(shù)字通信有序、準(zhǔn)確、可靠地進(jìn)行。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，多個(gè)用戶之間的通信和數(shù)據(jù)交換，構(gòu)成了數(shù)字通信網(wǎng)。為了保證通信網(wǎng)內(nèi)各用戶之間可靠地通信和交換數(shù)據(jù)，全網(wǎng)必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，這就是網(wǎng)同步的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)10不同功用的同步：網(wǎng)同步上述的載波同步、位同步、群同步技術(shù)可以同步信號(hào)的獲取方式同步也是一種信息，按照獲取和傳輸同步信息方式的不同可分為：外同步法由發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息（常被稱為導(dǎo)頻），接收端把這個(gè)專門的同步信息檢測(cè)出來(lái)作為同步信號(hào)的方法，稱為外同步法。自同步法發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設(shè)法從收到的信號(hào)中提取同步信息的方法，稱為自同步法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)11同步信號(hào)的獲取方式同步也是一種信息，按照獲取和傳輸同步信息方不同場(chǎng)合的同步方式由于外同步法需要傳輸獨(dú)立的同步信號(hào)，因此，要付出額外功率和頻帶，而自同步法是人們最希望的同步方法，因?yàn)榭梢园讶抗β屎蛶挿峙浣o信號(hào)傳輸。在載波同步和位同步中，二者都有采用，而自同步法用得較多；在群同步中，一般都采用外同步法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)12不同場(chǎng)合的同步方式由于外同步法需要傳輸獨(dú)立的同步信號(hào)，因此，同步技術(shù)的重要性同步本身雖然不包含所要傳送的信息，但只有收發(fā)設(shè)備之間建立了同步后才能開始傳送信息，所以同步是進(jìn)行信息傳輸?shù)谋匾颓疤帷Ｍ叫阅艿暮脡膶⒅苯佑绊懼ㄐ畔到y(tǒng)的性能。如果出現(xiàn)同步誤差或失去同步就會(huì)直接導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，降低通信系統(tǒng)性能，甚至使通信中斷。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)13同步技術(shù)的重要性同步本身雖然不包含所要傳送的信息，但只有收發(fā)同步的技術(shù)指標(biāo)同步系統(tǒng)應(yīng)具有比信息傳輸系統(tǒng)更高的可靠性和更好的質(zhì)量指標(biāo)，如：同步誤差小相位抖動(dòng)小同步建立時(shí)間短同步保持時(shí)間長(zhǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)14同步的技術(shù)指標(biāo)同步系統(tǒng)應(yīng)具有比信息傳輸系統(tǒng)更高的可靠性和更好第七章同步技術(shù)同步的基本概念載波同步技術(shù)位同步技術(shù)群同步(幀同步)技術(shù)網(wǎng)同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)15第七章同步技術(shù)同步的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)1載波同步技術(shù)載波同步的方法通常有以下兩種：插入導(dǎo)頻法（外同步法）所謂插入導(dǎo)頻，就是在已調(diào)信號(hào)頻譜中額外插入一個(gè)低功率的線譜，以便接收端作為載波同步信號(hào)加以恢復(fù)，此線譜對(duì)應(yīng)的正弦波稱為導(dǎo)頻信號(hào)。直接法（自同步法）這種方法是設(shè)法從接收信號(hào)中提取同步載波。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)16載波同步技術(shù)載波同步的方法通常有以下兩種：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理（1）插入導(dǎo)頻法（外同步法）插入導(dǎo)頻法也可以分為兩種：一種是在頻域插入，即在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外插入相關(guān)的導(dǎo)頻；另一種是在時(shí)域插入，即在一定的時(shí)段上傳送載波信息。對(duì)載波同步的要求是：發(fā)送載波同步信息所占的功率盡量小，頻帶盡量窄。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)17（1）插入導(dǎo)頻法（外同步法）插入導(dǎo)頻法也可以分為兩種：計(jì)算機(jī)插入導(dǎo)頻法的使用場(chǎng)合抑制載波的雙邊帶信號(hào)（如DSB、等概的2PSK）本身不含有載波，殘留邊帶（VSB）信號(hào)雖含有載波分量，但很難從已調(diào)信號(hào)的頻譜中把它分離出來(lái)。對(duì)這些信號(hào)的載波提取，可以用插入導(dǎo)頻法（外同步法）。尤其是單邊帶（SSB）信號(hào)，它既沒(méi)有載波分量又不能用直接法提取載波，只能用插入導(dǎo)頻法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)18插入導(dǎo)頻法的使用場(chǎng)合抑制載波的雙邊帶信號(hào)（如DSB、等概的2SSB、DSB信號(hào)簡(jiǎn)介假設(shè)無(wú)線電音頻信號(hào)頻率為500Hz，載波頻率為10MHz，那么調(diào)制后信號(hào)將產(chǎn)生的主要頻率：

10MHz+500Hz=10.0005MHz——上邊帶（USB）

10MHz-500Hz=9.9995MHz——下邊帶（LSB）若在調(diào)幅波頻譜中的上下兩個(gè)邊帶都含有相同的信息，只傳送一個(gè)邊帶也就可以完成信息的傳送,為了提高發(fā)射功率的效率,而把其中一個(gè)邊帶和載波都消除掉。這個(gè)過(guò)程就叫做單邊帶調(diào)制，而最終輸出的無(wú)線電信號(hào)就叫做單邊帶信號(hào)（SSB）。若在調(diào)制時(shí)上下兩個(gè)邊帶含有不同的信息，稱為雙邊帶調(diào)制，輸出的信號(hào)就叫做雙邊帶信號(hào)（DSB）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)19SSB、DSB信號(hào)簡(jiǎn)介假設(shè)無(wú)線電音頻信號(hào)頻率為500Hz，載頻域插入導(dǎo)頻在DSB信號(hào)中插入導(dǎo)頻：插入導(dǎo)頻的位置應(yīng)該在信號(hào)頻譜為零的位置，否則導(dǎo)頻與信號(hào)頻譜成分重疊在一起，接收時(shí)不易取出。對(duì)于2PSK和2DPSK等數(shù)字調(diào)制的信號(hào)，在載波fc附近的頻譜不但有，而且比較大，因此對(duì)于這樣的數(shù)字信號(hào)，在調(diào)制以前先對(duì)基帶信號(hào)x(t)進(jìn)行相關(guān)編碼。相關(guān)編碼的作用是把如圖(a)所示的基帶信號(hào)頻譜函數(shù)變?yōu)槿鐖D(b)所示的頻譜函數(shù)，這樣經(jīng)過(guò)雙邊帶調(diào)制以后可以得到圖(c)所示的頻譜函數(shù)，在fc附近頻譜函數(shù)很小，且沒(méi)有離散譜，這樣可以在fc處插入頻率為fc的導(dǎo)頻(這里僅畫出正頻域)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)20頻域插入導(dǎo)頻在DSB信號(hào)中插入導(dǎo)頻：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技2PSK的正頻域頻譜圖從下圖所示的頻譜圖可以看出，在載頻處，已調(diào)信號(hào)的頻譜分量為零，載頻附近的頻譜分量也很小且沒(méi)有離散譜，這樣就便于插入導(dǎo)頻以及解調(diào)時(shí)易于濾出它。（a）基帶信號(hào)x(t)頻譜函數(shù)（b）對(duì)x(t)進(jìn)行相關(guān)編碼得到的頻譜函數(shù)（c）雙邊帶調(diào)制后得到的頻譜函數(shù)插入導(dǎo)頻計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)212PSK的正頻域頻譜圖從下圖所示的頻譜圖可以看出，在載頻處，雙邊帶調(diào)制系統(tǒng)發(fā)送端電路框圖碼變換器將Sd(t)頻譜中的直流和相鄰的低頻信號(hào)濾掉或衰減。經(jīng)低通濾波器加給環(huán)行調(diào)制器，由帶通濾波器取出上、下邊帶送給加法器。同時(shí)送給加法器的還有載波移相90°的Acsinωct。（發(fā)送端必須正交插入導(dǎo)頻，不能加入Acosωt導(dǎo)頻信號(hào)，否則接收端解調(diào)后會(huì)出現(xiàn)直流分量，這個(gè)直流分量無(wú)法用低通濾波器濾除，將對(duì)基帶信號(hào)的提取產(chǎn)生影響。）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)22雙邊帶調(diào)制系統(tǒng)發(fā)送端電路框圖碼變換器將Sd(t)頻譜中的直流在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻殘留邊帶頻譜的特點(diǎn)：以取下邊帶為例，fc為載波頻率，從(fc-fm)到fc的下邊帶頻譜絕大部分可以通過(guò)，而上邊帶信號(hào)的頻譜fc到(fc+fr)只有小部分通過(guò)。這樣，當(dāng)基帶信號(hào)為數(shù)字信號(hào)時(shí)，殘留邊帶信號(hào)的頻譜中包含有載頻分量fc，而且fc附近都有頻譜，因此插入導(dǎo)頻不能位于fc。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)23在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻殘留邊帶頻譜的特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻插入導(dǎo)頻f1、f2的選擇：可以在殘留邊帶頻譜的兩側(cè)插入f1和f2；f1和f2不能與（fc-fm）和（fc+fr）靠得太近，太近不易濾出f1和f2，但也不能太遠(yuǎn)，太遠(yuǎn)占用過(guò)多頻帶。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)24在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻插入導(dǎo)頻f1、f2的選擇：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)插入導(dǎo)頻法接收端電路框圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)25插入導(dǎo)頻法接收端電路框圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)252PSK載波信號(hào)的提取假定接受端收到的信號(hào)與發(fā)送端完全相同

e(t)=ASc(t)cosωct+Acsinωct接受信號(hào)中含有頻率fc，移相90°得到Accosωct相乘器完成（ASc(t)cosωct+Acsinωct）Accosωct

=A·AcSc(t)/2+A·AcSc(t)/2+cos2cosωct+?Ac2sin2ωct通過(guò)低通濾波器得到A·AcSc(t)/2如果用Accosωct時(shí)，得到AcSc(t)/2+Ac/2注意：直流分量Ac/2對(duì)抽樣判決有干擾。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)262PSK載波信號(hào)的提取假定接受端收到的信號(hào)與發(fā)送端完全相同計(jì)時(shí)域插入導(dǎo)頻法時(shí)域插入法中對(duì)被傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)間上加以區(qū)別。把一定數(shù)目的數(shù)字信號(hào)分作一組，稱為一幀。t0～t1的時(shí)隙中傳送位同步信號(hào)；t1～t2的時(shí)隙內(nèi)傳送幀同步信號(hào)；t2～t3的時(shí)隙內(nèi)傳送載波同步信號(hào)；t3～t4的時(shí)間內(nèi)傳送數(shù)字信息。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)27時(shí)域插入導(dǎo)頻法時(shí)域插入法中對(duì)被傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)間上時(shí)域插入導(dǎo)頻法接收端電路框圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)28時(shí)域插入導(dǎo)頻法接收端電路框圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)28（2）直接法（自同步法）直接法可分為:非線性變換（濾波法）和特殊鎖相環(huán)法。有些信號(hào)，如DSB-SC、PSK等，它們雖然本身不直接含有載波分量，但經(jīng)過(guò)某種非線性變換后，將具有載波的諧波分量，因而可從中提取出載波分量來(lái)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)29（2）直接法（自同步法）直接法可分為:非線性變換（濾波法）和非線性變換——平方變換法平方變換法廣泛用于建立抑制載波的雙邊帶信號(hào)的載波同步。已調(diào)信號(hào)x(t)cosωct,其中x(t)為2PSK信號(hào)，雙極性矩形脈沖。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)30非線性變換——平方變換法平方變換法廣泛用于建立抑制載波的雙邊平方變換法已調(diào)信號(hào)x(t)cosωct為2PSK信號(hào)，雙極性矩形脈沖。接收端經(jīng)過(guò)平方律部件后得到e(t)=[x(t)cosωct]2

=x2(t)/2+x2(t)cos2ωct/2∵x(t)=±1∴e(t)=(1+cos2ωct)/2由此，通過(guò)窄帶濾波器取出2fc，經(jīng)過(guò)二分頻得到的頻率就是所需要的載波頻率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)31平方變換法已調(diào)信號(hào)x(t)cosωct為2PSK信號(hào)，雙極性平方環(huán)法為了改善平方變換的性能，使恢復(fù)的相干載波更為純凈，常常在非線性處理之后加入鎖相環(huán)。具體做法是在平方變換法的基礎(chǔ)上，把窄帶濾波器改為鎖相環(huán)。由于鎖相環(huán)具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶功能，平方環(huán)法比一般的平方變換法的性能更好，因此得到了廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)32平方環(huán)法為了改善平方變換的性能，使恢復(fù)的相干載波更為純凈，特殊鎖相環(huán)路法通常采用的特殊環(huán)路有：同相—正交環(huán)、逆調(diào)制環(huán)、判決反饋環(huán)和基帶數(shù)字處理載波跟蹤環(huán)等。特點(diǎn)：特殊鎖相環(huán)具有從已調(diào)信號(hào)中消除調(diào)制和濾除噪聲的功能，所以能鑒別接收已調(diào)信號(hào)中被抑制了的載波分量與本地壓控振蕩器VCO輸出信號(hào)之間的相位誤差，從而恢復(fù)出相應(yīng)的相干載波。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)33特殊鎖相環(huán)路法通常采用的特殊環(huán)路有：同相—正交環(huán)、逆調(diào)制環(huán)、第七章同步技術(shù)同步的基本概念載波同步技術(shù)位同步技術(shù)群同步(幀同步)技術(shù)網(wǎng)同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)34第七章同步技術(shù)同步的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)3位同步技術(shù)位同步是數(shù)字通信中非常重要的一種同步技術(shù)。位同步與載波同步是截然不同的兩種同步方式。在模擬通信中，沒(méi)有位同步的問(wèn)題，只有載波同步的問(wèn)題，而且只有接收機(jī)采用同步解調(diào)時(shí)才有載波同步的問(wèn)題。但在數(shù)字通信中，一般都有位同步的問(wèn)題。對(duì)位同步信號(hào)的要求有兩點(diǎn)：一是使收信端的位同步脈沖頻率和發(fā)送端的碼元速率相同；二是使收信端在最佳接收時(shí)刻對(duì)接收碼元進(jìn)行抽樣判決。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)35位同步技術(shù)位同步是數(shù)字通信中非常重要的一種同步技術(shù)。位同步與（1）外同步法（插入導(dǎo)頻法）在無(wú)線通信中，數(shù)字基帶信號(hào)一般都采用不歸零的矩形脈沖，并以此對(duì)高頻載波作各種調(diào)制。解調(diào)后得到的也是不歸零的矩形脈沖，碼元速率為fs，碼元寬度為Ts，這種信號(hào)的功率譜在fs處為零，例如雙極性碼的功率譜密度如下圖(a)所示。如果將基帶信號(hào)先進(jìn)行相關(guān)編碼，經(jīng)相關(guān)編碼后的功率譜密度如圖(b)所示，此時(shí)可在fs/2處插入位定時(shí)導(dǎo)頻，接收端取出fs/2以后，經(jīng)過(guò)二倍頻得到fs。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)36（1）外同步法（插入導(dǎo)頻法）在無(wú)線通信中，數(shù)字基帶信號(hào)一般都插入導(dǎo)頻法的另一種形式是使數(shù)字信號(hào)的包絡(luò)按位同步信號(hào)的某種波形變化。在移相鍵控或移頻鍵控的通信系統(tǒng)中，對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行附加的幅度調(diào)制后，接收端只要進(jìn)行包絡(luò)檢波，就可以形成位同步信號(hào)。包絡(luò)調(diào)制法計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)37插入導(dǎo)頻法的另一種形式是使數(shù)字信號(hào)的包絡(luò)按位同步信號(hào)的某種波包絡(luò)調(diào)制法設(shè)移相信號(hào)的表示式為s1（t）=cos［ωct+φ（t）］現(xiàn)在用某種波形的位同步信號(hào)對(duì)s1（t）進(jìn)行幅度調(diào)制，若這種波形為升余弦波形，則其表示式為m（t）=（1+cosΩt）/2式中Ω=2π/Ts，Ts為碼元寬度。幅度調(diào)制后的信號(hào)為s2（t）=1/2（1+cosΩt）cos［ωct+φ（t）］s2（t）可稱為調(diào)幅調(diào)相波。接收端對(duì)s2（t）進(jìn)行包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波器的輸出為（1+cosΩt）/2，除去直流分量后，就可獲得位同步信號(hào)cosΩt/2

。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)38包絡(luò)調(diào)制法設(shè)移相信號(hào)的表示式為s1（t）=cos［ωct+時(shí)域插入法事實(shí)上，同步信號(hào)也可以在時(shí)域內(nèi)插入，這時(shí)載波同步信號(hào)、位同步信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別被配置在不同的時(shí)間內(nèi)傳送。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)39時(shí)域插入法事實(shí)上，同步信號(hào)也可以在時(shí)域內(nèi)插入，這時(shí)載波同步信（2）自同步法自同步法是發(fā)端不專門發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而直接從接收的數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)。這種方法在數(shù)字通信中得到了最廣泛的應(yīng)用。自同步法又分為濾波法和數(shù)字鎖相法。從功能上講，接收端位同步提取電路，一般都由兩部分組成：第一部分是非線性變換處理電路，它的作用是使接收信號(hào)或解調(diào)后的數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)非線性變換處理后含有位同步頻率分量或位同步信息；第二部分是窄帶濾波器或鎖相環(huán)路，它的作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號(hào)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)40（2）自同步法自同步法是發(fā)端不專門發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而直接從接收濾波法對(duì)于不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列，不能直接從其中濾出位同步信號(hào)。波形變換在實(shí)際應(yīng)用中可以是微分、整流電路。濾波法提取的定時(shí)信號(hào)不穩(wěn)定、不可靠。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)41濾波法對(duì)于不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列，不能直接從其中濾出位同步信基帶信號(hào)微分、整流波形計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)42基帶信號(hào)微分、整流波形計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)42鎖相法位同步鎖相法的基本原理和載波同步的類似。在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號(hào)的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產(chǎn)生誤差信號(hào)去調(diào)整位同步信號(hào)的相位，直至獲得準(zhǔn)確的位同步信號(hào)為止。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)43鎖相法位同步鎖相法的基本原理和載波同步的類似。在接收端利用鑒位同步器方框圖高穩(wěn)定度振蕩器控制器接收碼元a位同步脈沖微分整流單穩(wěn)4&

A&

B單穩(wěn)1非門單穩(wěn)３扣除門&附加門&或門

N次分頻晶振整形脈沖形成單穩(wěn)2常閉門&鑒相器超前門滯后門常開門&ecd分頻器fg計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)44位同步器方框圖高穩(wěn)定度振蕩器控制器接收碼元a位同步脈沖微分第七章同步技術(shù)同步的基本概念載波同步技術(shù)位同步技術(shù)群同步(幀同步)技術(shù)網(wǎng)同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)45第七章同步技術(shù)同步的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)4群同步（幀同步）技術(shù)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，接收端為了正確恢復(fù)所傳輸?shù)膬?nèi)容，必須知道每個(gè)碼元序列的起始與結(jié)束位置。為了實(shí)現(xiàn)群同步，要在數(shù)據(jù)序列中插入特殊的同步碼或同步字符。由于數(shù)據(jù)的信號(hào)結(jié)構(gòu)是遵照通信協(xié)議事先規(guī)定好的，因此在接收端很容易得到一幀信息。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)46群同步（幀同步）技術(shù)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，接收端為了正確恢群同步系統(tǒng)的要求正確建立同步的概率要大。初始捕獲同步的時(shí)間要短。既能迅速發(fā)現(xiàn)失步，又能及時(shí)恢復(fù)同步并長(zhǎng)時(shí)間保持同步。用于實(shí)現(xiàn)同步的冗余比特要少。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)47群同步系統(tǒng)的要求正確建立同步的概率要大。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同群同步的方法在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中主要的群同步方式分為：起止式同步法（用于異步通信系統(tǒng)）插入特殊同步碼組（用于同步通信系統(tǒng)）連貫式插入法間歇式插入法計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)48群同步的方法在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中主要的群同步方式分為：計(jì)算機(jī)網(wǎng)（1）起止式同步法電傳機(jī)中廣泛使用這一方法。它用5個(gè)碼元代表一個(gè)字母（或符號(hào)等），在每個(gè)字母開始時(shí)，先發(fā)送一個(gè)碼元寬度的負(fù)值脈沖，再傳輸5個(gè)單元編碼信息，接著再發(fā)送一個(gè)寬度為1.5個(gè)碼元的正值脈沖。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)49（1）起止式同步法電傳機(jī)中廣泛使用這一方法。它用5個(gè)碼元代表電傳機(jī)編碼波形這種7.5單位碼（碼元的非整數(shù)倍）給數(shù)字通信的同步傳輸帶來(lái)一定困難。另外，在這種同步方式中，7.5個(gè)碼元中只有5個(gè)碼元用于傳遞消息，因此傳輸效率較低。止止起7.5個(gè)碼元5個(gè)碼元信息計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)50電傳機(jī)編碼波形這種7.5單位碼（碼元的非整數(shù)倍）給數(shù)字通信的計(jì)算機(jī)中的異步傳輸在起止式傳輸方式中，數(shù)據(jù)以字符為單位發(fā)送。每個(gè)字符的長(zhǎng)度一般為5～8位。在每個(gè)字符前設(shè)置1位起始位，在每個(gè)字符后設(shè)置1～2位停止位。同步僅在每個(gè)字符范圍內(nèi)維持，接收端在每個(gè)新字符的開頭都將開始重新進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)51計(jì)算機(jī)中的異步傳輸在起止式傳輸方式中，數(shù)據(jù)以字符為單位發(fā)送。（2）連貫式插入法連貫式插入法又稱為集中插入法。這種方式就是將幀同步碼以集中的形式插入信息碼流中，一般幀同步碼集中插入到一幀的開始位置。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)52（2）連貫式插入法連貫式插入法又稱為集中插入法。這種方式就是同步系統(tǒng)中的群同步方法SYNSYN控制字符數(shù)據(jù)字符控制字符控制字符數(shù)據(jù)字符控制字符FF計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)53同步系統(tǒng)中的群同步方法SYNSYN控制字符數(shù)據(jù)字符控制字符控幀同步技術(shù)字節(jié)計(jì)數(shù)法用一個(gè)特殊字符作為幀的開始定界符，后面使用一個(gè)字段來(lái)表明幀的長(zhǎng)度字節(jié)數(shù)。首尾定界法使用若干個(gè)特定字符作為幀的首尾標(biāo)志。使用特殊比特模式表示幀的首尾標(biāo)志。使用違例編碼作為幀的首尾標(biāo)志。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)54幀同步技術(shù)字節(jié)計(jì)數(shù)法計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)54群同步的特殊碼組對(duì)作為群同步碼組的特殊碼組有兩個(gè)方面的要求：一方面要求同步碼組在信息碼元序列中不易出現(xiàn)以便識(shí)別，即將信息碼元誤認(rèn)為同步碼組的概率要小，同時(shí)當(dāng)同步碼組中有誤碼時(shí)，漏識(shí)別的概率也要小。另一方面的要求是識(shí)別該特殊碼組的識(shí)別器應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)55群同步的特殊碼組對(duì)作為群同步碼組的特殊碼組有兩個(gè)方面的要求：（3）間歇式插入法（分散插入法）群同步碼組不是集中插入在信息碼流中，而是將它分散地插入，即每隔一定數(shù)量的信息碼元，插入一個(gè)群同步碼元。群同步碼碼型選擇的主要原則是：一方面要便于收端識(shí)別，即要求群同步碼具有特定的規(guī)律性，這種碼型可以是全“1”碼、“1”“0”交替碼等；另一方面，要使群同步碼的碼型盡量和信息碼相區(qū)別。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)56（3）間歇式插入法（分散插入法）群同步碼組不是集中插入在信第七章同步技術(shù)同步的基本概念載波同步技術(shù)位同步技術(shù)群同步(幀同步)技術(shù)網(wǎng)同步技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)57第七章同步技術(shù)同步的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)54網(wǎng)同步技術(shù)在數(shù)字通信網(wǎng)中，為了使數(shù)字信號(hào)能在各轉(zhuǎn)接站點(diǎn)進(jìn)行有效的交換和轉(zhuǎn)接，要求通信網(wǎng)中各轉(zhuǎn)接站點(diǎn)的時(shí)鐘頻率和相位統(tǒng)一協(xié)調(diào)，需要采用網(wǎng)同步技術(shù)。主從同步方式互同步方式碼速調(diào)整法水庫(kù)法計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)584網(wǎng)同步技術(shù)在數(shù)字通信網(wǎng)中，為了使數(shù)字信號(hào)能在各轉(zhuǎn)接站點(diǎn)進(jìn)（1）主從同步方式這種方法是在整個(gè)通信網(wǎng)中的某一站設(shè)置一個(gè)高穩(wěn)定的主時(shí)鐘源，它產(chǎn)生的時(shí)鐘從主時(shí)鐘源逐站傳送至網(wǎng)內(nèi)的各站，因而保證網(wǎng)內(nèi)各站的頻率和相位都相同。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)59（1）主從同步方式這種方法是在整個(gè)通信網(wǎng)中的某一站設(shè)置一個(gè)高（2）互同步方式為了解決主從同步方式的不足，提出互同步方式，這種方式是在沒(méi)有主時(shí)鐘的情況下，使互相聯(lián)接的數(shù)字網(wǎng)高度地同步。它所采用的同步方式是相互的，沒(méi)有上述的主從關(guān)系，網(wǎng)內(nèi)各交換點(diǎn)（站）都有自己的時(shí)鐘，但它們相互聯(lián)結(jié)，相互影響，最后統(tǒng)一到同一時(shí)鐘頻率（平均值）上。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)60（2）互同步方式為了解決主從同步方式的不足，提出互同步方式，（3）碼速調(diào)整法在CCITT標(biāo)準(zhǔn)中，采用數(shù)字復(fù)接技術(shù)把較低群次的數(shù)字流逐級(jí)匯合成更高群次的數(shù)字流，參與復(fù)接的各支路數(shù)字流若是異步的，合群時(shí)，首先必須將這些異步的數(shù)字流進(jìn)行碼速調(diào)整，使之變?yōu)橄嗷ネ降臄?shù)字流；收端分路時(shí)，從這些相互同步的數(shù)字流中分別進(jìn)行碼速恢復(fù)，復(fù)原出各支路異步的數(shù)字流。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)61（3）碼速調(diào)整法在CCITT標(biāo)準(zhǔn)中，采用數(shù)字復(fù)接技術(shù)把較低群演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew62計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)2022/12/24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)2022/12/19計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信63第七章同步技術(shù)同步的基本概念

載波同步技術(shù)位同步技術(shù)群同步(幀同步)技術(shù)網(wǎng)同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)64第七章同步技術(shù)同步的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)2同步的基本概念所謂同步是指收發(fā)雙方在時(shí)間上步調(diào)一致，故又稱定時(shí)。在計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)中，同步技術(shù)是保證通信系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵技術(shù)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，按照傳輸數(shù)據(jù)的速率是否恒定分為異步傳輸和同步傳輸。按照同步的功用分為：載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。按照獲取和傳輸同步信息方式的不同，又可分為外同步法和自同步法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)65同步的基本概念所謂同步是指收發(fā)雙方在時(shí)間上步調(diào)一致，故又稱定同步傳輸與異步傳輸在數(shù)字通信系統(tǒng)中，按照傳輸數(shù)據(jù)的速率是否恒定分為：異步傳輸方式

收發(fā)雙方獨(dú)立產(chǎn)生同步時(shí)鐘，但定期進(jìn)行校準(zhǔn)。同步傳輸方式

接收方的時(shí)鐘完全由發(fā)送方控制。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)66同步傳輸與異步傳輸在數(shù)字通信系統(tǒng)中，按照傳輸數(shù)據(jù)的速率是否恒異步傳輸異步傳輸采用字符同步方式進(jìn)行傳輸時(shí)，由于字符短，時(shí)鐘的漂移不會(huì)影響脈沖信號(hào)的正確接收，收發(fā)雙方不需要嚴(yán)格的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。字符內(nèi)部的每一位采用固定的時(shí)間模式，字符之間間隔可以任意。因此，傳輸數(shù)據(jù)的速率不是恒定的。異步傳輸又稱起止式傳輸，它采用獨(dú)特的起始信號(hào)（起始位）和終止信號(hào)（結(jié)束位）來(lái)限定每個(gè)字符，按位逐次地傳輸，因此其傳輸效率較低。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)67異步傳輸異步傳輸采用字符同步方式進(jìn)行傳輸時(shí)，由于字符短，時(shí)鐘同步傳輸在同步傳輸中以數(shù)據(jù)塊為單位發(fā)送比特流。數(shù)據(jù)塊加上前綴、后綴和控制信息形成了幀。為了防止時(shí)鐘漂移，保證接收端接收的每一位數(shù)據(jù)都和發(fā)送端準(zhǔn)確地保持同步，常用的方式有內(nèi)同步和外同步。①內(nèi)同步：

在傳輸?shù)男盘?hào)中嵌入時(shí)鐘信息，使接收端能從接收的信號(hào)波形中提取時(shí)鐘信息。②外同步：

在發(fā)送端和接收端之間提供單獨(dú)的時(shí)鐘線路，或發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)前先發(fā)一串同步時(shí)鐘脈沖（同步字符串），接收端按這個(gè)時(shí)鐘頻率調(diào)整采樣頻率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)68同步傳輸在同步傳輸中以數(shù)據(jù)塊為單位發(fā)送比特流。數(shù)據(jù)塊加上前綴不同功用的同步：載波同步在數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)中，采用相干解調(diào)時(shí)，接收端需要產(chǎn)生一個(gè)與接收信號(hào)中的調(diào)制載波同頻同相的相干載波。這個(gè)載波的獲取稱為載波提取或載波同步。在學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制技術(shù)過(guò)程中，我們了解到要想實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，必須有相干載波。因此，載波同步是實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)的先決條件。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)69不同功用的同步：載波同步在數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)中，采用相干解調(diào)時(shí)不同功用的同步：位同步位同步又稱碼元同步。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，不管采用基帶傳輸，還是頻帶傳輸，都需要位同步。任何消息都是通過(guò)一連串碼元序列傳送的，所以接收時(shí)需要知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，以便在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻進(jìn)行采樣判決。接收端必須提供一個(gè)位同步脈沖序列，該序列的重復(fù)頻率與碼元速率相同，相位與最佳取樣判決時(shí)刻一致。我們把提取這種定時(shí)脈沖序列的過(guò)程稱為位同步。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)70不同功用的同步：位同步位同步又稱碼元同步。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，不同功用的同步：群同步在數(shù)字通信中，信息流是用若干碼元組成一個(gè)個(gè)“字”，又用若干個(gè)“字”組成“句”。在接收這些數(shù)字信息時(shí)，必須知道這些“字”、“句”的起止時(shí)刻，否則接收端無(wú)法正確恢復(fù)信息。在數(shù)字時(shí)分多路通信系統(tǒng)中，各路信碼都安排在指定的時(shí)隙內(nèi)傳送，形成一定的幀結(jié)構(gòu)。在接收端為了正確地分離各路信號(hào)，首先要識(shí)別出每幀的起始時(shí)刻，從而找出各路時(shí)隙的位置。接收端必須產(chǎn)生與字、句和幀起止時(shí)間相一致的定時(shí)信號(hào)。我們稱獲得這些定時(shí)序列的過(guò)程為群(字、句、幀)同步。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)71不同功用的同步：群同步在數(shù)字通信中，信息流是用若干碼元組成一不同功用的同步：網(wǎng)同步上述的載波同步、位同步、群同步技術(shù)可以保證兩點(diǎn)間的數(shù)字通信有序、準(zhǔn)確、可靠地進(jìn)行。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，多個(gè)用戶之間的通信和數(shù)據(jù)交換，構(gòu)成了數(shù)字通信網(wǎng)。為了保證通信網(wǎng)內(nèi)各用戶之間可靠地通信和交換數(shù)據(jù)，全網(wǎng)必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，這就是網(wǎng)同步的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)72不同功用的同步：網(wǎng)同步上述的載波同步、位同步、群同步技術(shù)可以同步信號(hào)的獲取方式同步也是一種信息，按照獲取和傳輸同步信息方式的不同可分為：外同步法由發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息（常被稱為導(dǎo)頻），接收端把這個(gè)專門的同步信息檢測(cè)出來(lái)作為同步信號(hào)的方法，稱為外同步法。自同步法發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設(shè)法從收到的信號(hào)中提取同步信息的方法，稱為自同步法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)73同步信號(hào)的獲取方式同步也是一種信息，按照獲取和傳輸同步信息方不同場(chǎng)合的同步方式由于外同步法需要傳輸獨(dú)立的同步信號(hào)，因此，要付出額外功率和頻帶，而自同步法是人們最希望的同步方法，因?yàn)榭梢园讶抗β屎蛶挿峙浣o信號(hào)傳輸。在載波同步和位同步中，二者都有采用，而自同步法用得較多；在群同步中，一般都采用外同步法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)74不同場(chǎng)合的同步方式由于外同步法需要傳輸獨(dú)立的同步信號(hào)，因此，同步技術(shù)的重要性同步本身雖然不包含所要傳送的信息，但只有收發(fā)設(shè)備之間建立了同步后才能開始傳送信息，所以同步是進(jìn)行信息傳輸?shù)谋匾颓疤?。同步性能的好壞將直接影響著通信系統(tǒng)的性能。如果出現(xiàn)同步誤差或失去同步就會(huì)直接導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，降低通信系統(tǒng)性能，甚至使通信中斷。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)75同步技術(shù)的重要性同步本身雖然不包含所要傳送的信息，但只有收發(fā)同步的技術(shù)指標(biāo)同步系統(tǒng)應(yīng)具有比信息傳輸系統(tǒng)更高的可靠性和更好的質(zhì)量指標(biāo)，如：同步誤差小相位抖動(dòng)小同步建立時(shí)間短同步保持時(shí)間長(zhǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)76同步的技術(shù)指標(biāo)同步系統(tǒng)應(yīng)具有比信息傳輸系統(tǒng)更高的可靠性和更好第七章同步技術(shù)同步的基本概念載波同步技術(shù)位同步技術(shù)群同步(幀同步)技術(shù)網(wǎng)同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)77第七章同步技術(shù)同步的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)1載波同步技術(shù)載波同步的方法通常有以下兩種：插入導(dǎo)頻法（外同步法）所謂插入導(dǎo)頻，就是在已調(diào)信號(hào)頻譜中額外插入一個(gè)低功率的線譜，以便接收端作為載波同步信號(hào)加以恢復(fù)，此線譜對(duì)應(yīng)的正弦波稱為導(dǎo)頻信號(hào)。直接法（自同步法）這種方法是設(shè)法從接收信號(hào)中提取同步載波。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)78載波同步技術(shù)載波同步的方法通常有以下兩種：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理（1）插入導(dǎo)頻法（外同步法）插入導(dǎo)頻法也可以分為兩種：一種是在頻域插入，即在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外插入相關(guān)的導(dǎo)頻；另一種是在時(shí)域插入，即在一定的時(shí)段上傳送載波信息。對(duì)載波同步的要求是：發(fā)送載波同步信息所占的功率盡量小，頻帶盡量窄。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)79（1）插入導(dǎo)頻法（外同步法）插入導(dǎo)頻法也可以分為兩種：計(jì)算機(jī)插入導(dǎo)頻法的使用場(chǎng)合抑制載波的雙邊帶信號(hào)（如DSB、等概的2PSK）本身不含有載波，殘留邊帶（VSB）信號(hào)雖含有載波分量，但很難從已調(diào)信號(hào)的頻譜中把它分離出來(lái)。對(duì)這些信號(hào)的載波提取，可以用插入導(dǎo)頻法（外同步法）。尤其是單邊帶（SSB）信號(hào)，它既沒(méi)有載波分量又不能用直接法提取載波，只能用插入導(dǎo)頻法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)80插入導(dǎo)頻法的使用場(chǎng)合抑制載波的雙邊帶信號(hào)（如DSB、等概的2SSB、DSB信號(hào)簡(jiǎn)介假設(shè)無(wú)線電音頻信號(hào)頻率為500Hz，載波頻率為10MHz，那么調(diào)制后信號(hào)將產(chǎn)生的主要頻率：

10MHz+500Hz=10.0005MHz——上邊帶（USB）

10MHz-500Hz=9.9995MHz——下邊帶（LSB）若在調(diào)幅波頻譜中的上下兩個(gè)邊帶都含有相同的信息，只傳送一個(gè)邊帶也就可以完成信息的傳送,為了提高發(fā)射功率的效率,而把其中一個(gè)邊帶和載波都消除掉。這個(gè)過(guò)程就叫做單邊帶調(diào)制，而最終輸出的無(wú)線電信號(hào)就叫做單邊帶信號(hào)（SSB）。若在調(diào)制時(shí)上下兩個(gè)邊帶含有不同的信息，稱為雙邊帶調(diào)制，輸出的信號(hào)就叫做雙邊帶信號(hào)（DSB）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)81SSB、DSB信號(hào)簡(jiǎn)介假設(shè)無(wú)線電音頻信號(hào)頻率為500Hz，載頻域插入導(dǎo)頻在DSB信號(hào)中插入導(dǎo)頻：插入導(dǎo)頻的位置應(yīng)該在信號(hào)頻譜為零的位置，否則導(dǎo)頻與信號(hào)頻譜成分重疊在一起，接收時(shí)不易取出。對(duì)于2PSK和2DPSK等數(shù)字調(diào)制的信號(hào)，在載波fc附近的頻譜不但有，而且比較大，因此對(duì)于這樣的數(shù)字信號(hào)，在調(diào)制以前先對(duì)基帶信號(hào)x(t)進(jìn)行相關(guān)編碼。相關(guān)編碼的作用是把如圖(a)所示的基帶信號(hào)頻譜函數(shù)變?yōu)槿鐖D(b)所示的頻譜函數(shù)，這樣經(jīng)過(guò)雙邊帶調(diào)制以后可以得到圖(c)所示的頻譜函數(shù)，在fc附近頻譜函數(shù)很小，且沒(méi)有離散譜，這樣可以在fc處插入頻率為fc的導(dǎo)頻(這里僅畫出正頻域)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)82頻域插入導(dǎo)頻在DSB信號(hào)中插入導(dǎo)頻：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技2PSK的正頻域頻譜圖從下圖所示的頻譜圖可以看出，在載頻處，已調(diào)信號(hào)的頻譜分量為零，載頻附近的頻譜分量也很小且沒(méi)有離散譜，這樣就便于插入導(dǎo)頻以及解調(diào)時(shí)易于濾出它。（a）基帶信號(hào)x(t)頻譜函數(shù)（b）對(duì)x(t)進(jìn)行相關(guān)編碼得到的頻譜函數(shù)（c）雙邊帶調(diào)制后得到的頻譜函數(shù)插入導(dǎo)頻計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)832PSK的正頻域頻譜圖從下圖所示的頻譜圖可以看出，在載頻處，雙邊帶調(diào)制系統(tǒng)發(fā)送端電路框圖碼變換器將Sd(t)頻譜中的直流和相鄰的低頻信號(hào)濾掉或衰減。經(jīng)低通濾波器加給環(huán)行調(diào)制器，由帶通濾波器取出上、下邊帶送給加法器。同時(shí)送給加法器的還有載波移相90°的Acsinωct。（發(fā)送端必須正交插入導(dǎo)頻，不能加入Acosωt導(dǎo)頻信號(hào)，否則接收端解調(diào)后會(huì)出現(xiàn)直流分量，這個(gè)直流分量無(wú)法用低通濾波器濾除，將對(duì)基帶信號(hào)的提取產(chǎn)生影響。）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)84雙邊帶調(diào)制系統(tǒng)發(fā)送端電路框圖碼變換器將Sd(t)頻譜中的直流在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻殘留邊帶頻譜的特點(diǎn)：以取下邊帶為例，fc為載波頻率，從(fc-fm)到fc的下邊帶頻譜絕大部分可以通過(guò)，而上邊帶信號(hào)的頻譜fc到(fc+fr)只有小部分通過(guò)。這樣，當(dāng)基帶信號(hào)為數(shù)字信號(hào)時(shí)，殘留邊帶信號(hào)的頻譜中包含有載頻分量fc，而且fc附近都有頻譜，因此插入導(dǎo)頻不能位于fc。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)85在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻殘留邊帶頻譜的特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻插入導(dǎo)頻f1、f2的選擇：可以在殘留邊帶頻譜的兩側(cè)插入f1和f2；f1和f2不能與（fc-fm）和（fc+fr）靠得太近，太近不易濾出f1和f2，但也不能太遠(yuǎn)，太遠(yuǎn)占用過(guò)多頻帶。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)86在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻插入導(dǎo)頻f1、f2的選擇：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)插入導(dǎo)頻法接收端電路框圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)87插入導(dǎo)頻法接收端電路框圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)252PSK載波信號(hào)的提取假定接受端收到的信號(hào)與發(fā)送端完全相同

e(t)=ASc(t)cosωct+Acsinωct接受信號(hào)中含有頻率fc，移相90°得到Accosωct相乘器完成（ASc(t)cosωct+Acsinωct）Accosωct

=A·AcSc(t)/2+A·AcSc(t)/2+cos2cosωct+?Ac2sin2ωct通過(guò)低通濾波器得到A·AcSc(t)/2如果用Accosωct時(shí)，得到AcSc(t)/2+Ac/2注意：直流分量Ac/2對(duì)抽樣判決有干擾。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)882PSK載波信號(hào)的提取假定接受端收到的信號(hào)與發(fā)送端完全相同計(jì)時(shí)域插入導(dǎo)頻法時(shí)域插入法中對(duì)被傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)間上加以區(qū)別。把一定數(shù)目的數(shù)字信號(hào)分作一組，稱為一幀。t0～t1的時(shí)隙中傳送位同步信號(hào)；t1～t2的時(shí)隙內(nèi)傳送幀同步信號(hào)；t2～t3的時(shí)隙內(nèi)傳送載波同步信號(hào)；t3～t4的時(shí)間內(nèi)傳送數(shù)字信息。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)89時(shí)域插入導(dǎo)頻法時(shí)域插入法中對(duì)被傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)間上時(shí)域插入導(dǎo)頻法接收端電路框圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)90時(shí)域插入導(dǎo)頻法接收端電路框圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)28（2）直接法（自同步法）直接法可分為:非線性變換（濾波法）和特殊鎖相環(huán)法。有些信號(hào)，如DSB-SC、PSK等，它們雖然本身不直接含有載波分量，但經(jīng)過(guò)某種非線性變換后，將具有載波的諧波分量，因而可從中提取出載波分量來(lái)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)91（2）直接法（自同步法）直接法可分為:非線性變換（濾波法）和非線性變換——平方變換法平方變換法廣泛用于建立抑制載波的雙邊帶信號(hào)的載波同步。已調(diào)信號(hào)x(t)cosωct,其中x(t)為2PSK信號(hào)，雙極性矩形脈沖。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)92非線性變換——平方變換法平方變換法廣泛用于建立抑制載波的雙邊平方變換法已調(diào)信號(hào)x(t)cosωct為2PSK信號(hào)，雙極性矩形脈沖。接收端經(jīng)過(guò)平方律部件后得到e(t)=[x(t)cosωct]2

=x2(t)/2+x2(t)cos2ωct/2∵x(t)=±1∴e(t)=(1+cos2ωct)/2由此，通過(guò)窄帶濾波器取出2fc，經(jīng)過(guò)二分頻得到的頻率就是所需要的載波頻率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)93平方變換法已調(diào)信號(hào)x(t)cosωct為2PSK信號(hào)，雙極性平方環(huán)法為了改善平方變換的性能，使恢復(fù)的相干載波更為純凈，常常在非線性處理之后加入鎖相環(huán)。具體做法是在平方變換法的基礎(chǔ)上，把窄帶濾波器改為鎖相環(huán)。由于鎖相環(huán)具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶功能，平方環(huán)法比一般的平方變換法的性能更好，因此得到了廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)94平方環(huán)法為了改善平方變換的性能，使恢復(fù)的相干載波更為純凈，特殊鎖相環(huán)路法通常采用的特殊環(huán)路有：同相—正交環(huán)、逆調(diào)制環(huán)、判決反饋環(huán)和基帶數(shù)字處理載波跟蹤環(huán)等。特點(diǎn)：特殊鎖相環(huán)具有從已調(diào)信號(hào)中消除調(diào)制和濾除噪聲的功能，所以能鑒別接收已調(diào)信號(hào)中被抑制了的載波分量與本地壓控振蕩器VCO輸出信號(hào)之間的相位誤差，從而恢復(fù)出相應(yīng)的相干載波。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)95特殊鎖相環(huán)路法通常采用的特殊環(huán)路有：同相—正交環(huán)、逆調(diào)制環(huán)、第七章同步技術(shù)同步的基本概念載波同步技術(shù)位同步技術(shù)群同步(幀同步)技術(shù)網(wǎng)同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)96第七章同步技術(shù)同步的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)3位同步技術(shù)位同步是數(shù)字通信中非常重要的一種同步技術(shù)。位同步與載波同步是截然不同的兩種同步方式。在模擬通信中，沒(méi)有位同步的問(wèn)題，只有載波同步的問(wèn)題，而且只有接收機(jī)采用同步解調(diào)時(shí)才有載波同步的問(wèn)題。但在數(shù)字通信中，一般都有位同步的問(wèn)題。對(duì)位同步信號(hào)的要求有兩點(diǎn)：一是使收信端的位同步脈沖頻率和發(fā)送端的碼元速率相同；二是使收信端在最佳接收時(shí)刻對(duì)接收碼元進(jìn)行抽樣判決。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)97位同步技術(shù)位同步是數(shù)字通信中非常重要的一種同步技術(shù)。位同步與（1）外同步法（插入導(dǎo)頻法）在無(wú)線通信中，數(shù)字基帶信號(hào)一般都采用不歸零的矩形脈沖，并以此對(duì)高頻載波作各種調(diào)制。解調(diào)后得到的也是不歸零的矩形脈沖，碼元速率為fs，碼元寬度為Ts，這種信號(hào)的功率譜在fs處為零，例如雙極性碼的功率譜密度如下圖(a)所示。如果將基帶信號(hào)先進(jìn)行相關(guān)編碼，經(jīng)相關(guān)編碼后的功率譜密度如圖(b)所示，此時(shí)可在fs/2處插入位定時(shí)導(dǎo)頻，接收端取出fs/2以后，經(jīng)過(guò)二倍頻得到fs。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)98（1）外同步法（插入導(dǎo)頻法）在無(wú)線通信中，數(shù)字基帶信號(hào)一般都插入導(dǎo)頻法的另一種形式是使數(shù)字信號(hào)的包絡(luò)按位同步信號(hào)的某種波形變化。在移相鍵控或移頻鍵控的通信系統(tǒng)中，對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行附加的幅度調(diào)制后，接收端只要進(jìn)行包絡(luò)檢波，就可以形成位同步信號(hào)。包絡(luò)調(diào)制法計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)99插入導(dǎo)頻法的另一種形式是使數(shù)字信號(hào)的包絡(luò)按位同步信號(hào)的某種波包絡(luò)調(diào)制法設(shè)移相信號(hào)的表示式為s1（t）=cos［ωct+φ（t）］現(xiàn)在用某種波形的位同步信號(hào)對(duì)s1（t）進(jìn)行幅度調(diào)制，若這種波形為升余弦波形，則其表示式為m（t）=（1+cosΩt）/2式中Ω=2π/Ts，Ts為碼元寬度。幅度調(diào)制后的信號(hào)為s2（t）=1/2（1+cosΩt）cos［ωct+φ（t）］s2（t）可稱為調(diào)幅調(diào)相波。接收端對(duì)s2（t）進(jìn)行包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波器的輸出為（1+cosΩt）/2，除去直流分量后，就可獲得位同步信號(hào)cosΩt/2

。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)100包絡(luò)調(diào)制法設(shè)移相信號(hào)的表示式為s1（t）=cos［ωct+時(shí)域插入法事實(shí)上，同步信號(hào)也可以在時(shí)域內(nèi)插入，這時(shí)載波同步信號(hào)、位同步信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別被配置在不同的時(shí)間內(nèi)傳送。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)101時(shí)域插入法事實(shí)上，同步信號(hào)也可以在時(shí)域內(nèi)插入，這時(shí)載波同步信（2）自同步法自同步法是發(fā)端不專門發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而直接從接收的數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)。這種方法在數(shù)字通信中得到了最廣泛的應(yīng)用。自同步法又分為濾波法和數(shù)字鎖相法。從功能上講，接收端位同步提取電路，一般都由兩部分組成：第一部分是非線性變換處理電路，它的作用是使接收信號(hào)或解調(diào)后的數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)非線性變換處理后含有位同步頻率分量或位同步信息；第二部分是窄帶濾波器或鎖相環(huán)路，它的作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號(hào)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)102（2）自同步法自同步法是發(fā)端不專門發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而直接從接收濾波法對(duì)于不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列，不能直接從其中濾出位同步信號(hào)。波形變換在實(shí)際應(yīng)用中可以是微分、整流電路。濾波法提取的定時(shí)信號(hào)不穩(wěn)定、不可靠。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)103濾波法對(duì)于不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列，不能直接從其中濾出位同步信基帶信號(hào)微分、整流波形計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)104基帶信號(hào)微分、整流波形計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)42鎖相法位同步鎖相法的基本原理和載波同步的類似。在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號(hào)的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產(chǎn)生誤差信號(hào)去調(diào)整位同步信號(hào)的相位，直至獲得準(zhǔn)確的位同步信號(hào)為止。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)105鎖相法位同步鎖相法的基本原理和載波同步的類似。在接收端利用鑒位同步器方框圖高穩(wěn)定度振蕩器控制器接收碼元a位同步脈沖微分整流單穩(wěn)4&

A&

B單穩(wěn)1非門單穩(wěn)３扣除門&附加門&或門

N次分頻晶振整形脈沖形成單穩(wěn)2常閉門&鑒相器超前門滯后門常開門&ecd分頻器fg計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)106位同步器方框圖高穩(wěn)定度振蕩器控制器接收碼元a位同步脈沖微分第七章同步技術(shù)同步的基本概念載波同步技術(shù)位同步技術(shù)群同步(幀同步)技術(shù)網(wǎng)同步技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)107第七章同步技術(shù)同步的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)4群同步（幀同步）技術(shù)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，接收端為了正確恢復(fù)所傳輸?shù)膬?nèi)容，必須知道每個(gè)碼元序列的起始與結(jié)束位置。為了實(shí)現(xiàn)群同步，要在數(shù)據(jù)序列中插入特殊的同步碼或同步字符。由于數(shù)據(jù)的信號(hào)結(jié)構(gòu)是遵照通信協(xié)議事先規(guī)定好的，因此在接收端很容易得到一幀信息。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)108群同步（幀同步）技術(shù)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，接收端為了正確恢群同步系統(tǒng)的要求正確建立同步的概率要大。初始捕獲同步的時(shí)間要短。既能迅速發(fā)現(xiàn)失步，又能及時(shí)恢復(fù)同步并長(zhǎng)時(shí)間保持同步。用于實(shí)現(xiàn)同步的冗余比特要少。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同步技術(shù)109群同步系統(tǒng)的要求正確建立同步的概率要大。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信原理同群同步的方法在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中主要的群