數(shù)字通信系統(tǒng)原理第8章-定時(shí)與同步課件

第8章定時(shí)與同步8.1數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的作用8.2載波同步8.4幀同步8.5網(wǎng)同步8.3位同步本章內(nèi)容小結(jié)第8章定時(shí)與同步8.1數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的作用8.2學(xué)習(xí)要點(diǎn)定時(shí)與同步的基本概念同步在通信系統(tǒng)的位置載波同步的概念、特點(diǎn)及工作原理位同步的概念、特點(diǎn)及工作原理幀同步的概念、特點(diǎn)及工作原理網(wǎng)同步的概念及方法學(xué)習(xí)要點(diǎn)定時(shí)與同步的基本概念學(xué)習(xí)重點(diǎn)定時(shí)與同步的概念三種同步的相互關(guān)系載波同步的概念及工作原理位同步的概念及工作原理幀同步的概念及工作原理網(wǎng)同步的概念及作用學(xué)習(xí)重點(diǎn)定時(shí)與同步的概念數(shù)字通信系統(tǒng)原理第8章--定時(shí)與同步課件

同步是通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的技術(shù)問題。通信系統(tǒng)能否有效地、可靠地工作，在很大程度上依賴于良好的同步系統(tǒng)。同步問題是進(jìn)行數(shù)字通信的前提和基礎(chǔ)，同步性能的好壞直接影響通信系統(tǒng)的性能。本章主要討論同步的基本原理、實(shí)現(xiàn)方法及其相關(guān)的性能指標(biāo)。同步是通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的技術(shù)問題。通信系統(tǒng)能否有效8.1數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的作用8.1.1定時(shí)與同步的概念8.1.2同步在數(shù)字通信系統(tǒng)中的位置8.1數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的作用8.1.1定時(shí)與同步的8.1.1定時(shí)與同步的概念

數(shù)字通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)，不論是二進(jìn)制信號(hào)還是多進(jìn)制信號(hào)，都是由一串碼元構(gòu)成的序列。這些碼元在時(shí)間上按一定的順序排列，代表不同的信息。要使數(shù)字信號(hào)在通信過程中能保持完整的信息，必須保持這些碼元時(shí)間位置的準(zhǔn)確性，也就是發(fā)送端與接收端都要有穩(wěn)定而準(zhǔn)確的定時(shí)脈沖，以保證各種電路始終處于定時(shí)狀態(tài)，確保數(shù)字信息的可靠傳輸。8.1.1定時(shí)與同步的概念數(shù)字通信系統(tǒng)中的數(shù)字信

為了使整個(gè)通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠地工作，收、發(fā)雙方必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)就是靠定時(shí)系統(tǒng)完成收、發(fā)雙方時(shí)間的一致性，即同步。同步的種類很多，按照同步的功用來分，數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步可以分為載波同步、位同步（碼元同步）、群同步（幀同步）和網(wǎng)同步（數(shù)字通信網(wǎng)中用）四種，下面分別加以說明。為了使整個(gè)通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠地工作，收、發(fā)雙方1．載波同步

當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測(cè)時(shí)，接收端需要提供一個(gè)與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波，而這個(gè)相干載波的獲取就稱為載波同步（或載波提?。?。1．載波同步當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測(cè)時(shí)，接收端需要提2．位同步

位同步又稱為碼元同步。不論是基帶傳輸，還是頻帶傳輸，都需要位同步。因?yàn)樵跀?shù)字通信系統(tǒng)中，信息是一串相繼的信號(hào)碼元的序列，解調(diào)時(shí)常需要知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，以便判決。例如用取樣判決器對(duì)信號(hào)進(jìn)行取樣判決時(shí)，均應(yīng)對(duì)準(zhǔn)每個(gè)碼元最大值的位置。2．位同步位同步又稱為碼元同步。

因此，需要在接收端產(chǎn)生一個(gè)“碼元定時(shí)脈沖序列”，這個(gè)定時(shí)脈沖序列的重復(fù)頻率要與發(fā)送端的碼元速率相同，相位（位置）要對(duì)準(zhǔn)最佳取樣判決位置（時(shí)刻）。這樣的一個(gè)碼元定時(shí)脈沖序列就被稱為“位同步脈沖”（或“碼元同步脈沖”），而把位同步脈沖的取得稱為位同步提取。因此，需要在接收端產(chǎn)生一個(gè)“碼元定時(shí)脈沖序列”，這個(gè)3．幀同步

數(shù)字通信中的信息數(shù)字流，總是用若干碼元組成一個(gè)“字”，又用若干“字”組成一“句”。因此，在接收這些數(shù)字流時(shí)，同樣也必須知道這些“字”、“句”的起止時(shí)刻。而在接收端產(chǎn)生與“字”、“句”起止時(shí)刻相一致的定時(shí)脈沖序列，就被稱為“字”同步和“句”同步，統(tǒng)稱為幀同步（或群同步）。3．幀同步數(shù)字通信中的信息數(shù)字流，總是用若干碼元組成4．網(wǎng)同步

現(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。在一個(gè)通信網(wǎng)中，往往需要把各個(gè)方向傳來的信息，按不同目的進(jìn)行分路、合路和交換。為了有效地完成這些功能，必須實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步。4．網(wǎng)同步現(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。

隨著數(shù)字通信的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，多點(diǎn)（或多用戶）之間的通信和數(shù)據(jù)交換構(gòu)成了數(shù)字通信網(wǎng)。為了保證數(shù)字通信網(wǎng)穩(wěn)定可靠地進(jìn)行通信和交換，整個(gè)數(shù)字通信網(wǎng)內(nèi)交換必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，即整個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須同步地工作，這就是網(wǎng)同步需要討論的問題。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，多點(diǎn)（或

除了按照功用來區(qū)分同步外，還可以按照傳輸同步信息方式的不同，把同步分為外同步法（插入導(dǎo)頻法）和自同步法（直接法）兩種。外同步法是指發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息，接收端把這個(gè)專門的同步信息檢測(cè)出來作為同步信號(hào)的方法；自同步法是指發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，而在接收端設(shè)法從收到的信號(hào)中提取同步信息的方法。除了按照功用來區(qū)分同步外，還可以按照傳輸同步信息方式

當(dāng)通信在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間完成了載波同步、位同步和幀同步之后，就可以進(jìn)行可靠的通信了。為了較深刻地認(rèn)識(shí)這三種同步在數(shù)字通信系統(tǒng)中的位置，圖8-1所示給出了兩路數(shù)字電話通信系統(tǒng)框圖，圖8-1（a）所示為發(fā)送部分，圖8-1（b）所示為接收部分。8.1.2同步在數(shù)字通信系統(tǒng)中的位置當(dāng)通信在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間完成了載波同步、位同步和幀同步之后圖8-1兩路數(shù)字電話系統(tǒng)圖8-1兩路數(shù)字電話系統(tǒng)

在發(fā)送部分，假設(shè)時(shí)鐘為192kHz，兩路抽樣（圖中的SL1，SL2）頻率均為8kHz，每個(gè)抽樣信號(hào)編碼為8bit（D1，D2），各占1個(gè)時(shí)隙（TS1，TS2）。為了保證幀同步，采用連貫式插入法在時(shí)隙TS0處插入幀同步碼（FS）：1110010。經(jīng)過復(fù)接后的An為一個(gè)時(shí)分復(fù)用基帶PCM信號(hào)，碼元速率為192kbit/s，幀長(zhǎng)為125s，然后，再經(jīng)過差分編碼、2PSK調(diào)制，就可以得到2DPSK信號(hào)，由BPF進(jìn)入傳輸信道。在發(fā)送部分，假設(shè)時(shí)鐘為192kHz，兩路抽樣（圖中的數(shù)字通信系統(tǒng)原理第8章--定時(shí)與同步課件數(shù)字通信系統(tǒng)原理第8章--定時(shí)與同步課件8.2載波同步8.2.1插入導(dǎo)頻法（外同步法）8.2.2直接法（自同步法）8.2.3載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)8.2.4兩種載波同步方法的比較8.2載波同步8.2.1插入導(dǎo)頻法（外同步法）

提取載波的方法一般分為兩類：一類是不專門發(fā)送導(dǎo)頻，而在接收端直接從發(fā)送信號(hào)中提取載波，這類方法稱為直接法（或自同步法）；另一類是在發(fā)送有用信號(hào)的同時(shí)，在適當(dāng)?shù)念l率位置上，插入一個(gè)（或多個(gè)）稱做導(dǎo)頻（專門設(shè)置的含有載波信息的單頻信號(hào)）的正弦波，在接收端就可以利用導(dǎo)頻提取出載波，這類方法稱為插入導(dǎo)頻法（或外同步法）。載波同步的實(shí)現(xiàn)方案與采用的數(shù)字調(diào)制方式有一定的關(guān)系。提取載波的方法一般分為兩類：一類是不專門發(fā)送導(dǎo)頻，而

插入導(dǎo)頻法分為兩種：一種是在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外插入相關(guān)的導(dǎo)頻信號(hào)，稱為頻域插入導(dǎo)頻法；另一種是在一定的時(shí)段上傳送載波信息，稱為時(shí)域?qū)ьl法。8.2.1插入導(dǎo)頻法（外同步法）插入導(dǎo)頻法分為兩種：一種是在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外1．頻域插入導(dǎo)頻法

抑制載波的通信系統(tǒng)無法從接收信號(hào)直接提取載波，例如DSB信號(hào)、2PSK信號(hào)、VSB信號(hào)和SSB信號(hào)等。這些信號(hào)本身不含載頻或含有載頻不易取出，對(duì)于這些信號(hào)可以用插入導(dǎo)頻法。插入導(dǎo)頻是在已調(diào)信號(hào)的頻譜中再加入一個(gè)低功率的頻譜（其對(duì)應(yīng)的正弦波即為導(dǎo)頻信號(hào)）。1．頻域插入導(dǎo)頻法抑制載波的通信系統(tǒng)無法從接收信號(hào)直

在接收端可以利用窄帶濾波器把它提取出來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚硇纬山邮斩说南喔奢d波。插入導(dǎo)頻的方法很多，但基本原理都是相似的。插入導(dǎo)頻的位置應(yīng)該在信號(hào)頻譜為零，否則導(dǎo)頻與信號(hào)頻譜成分重疊，接收時(shí)不易取出。下面分兩種情況討論。在接收端可以利用窄帶濾波器把它提取出來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶帲?）模擬調(diào)制信號(hào)

（2）數(shù)字調(diào)制信號(hào)圖8-2數(shù)字信號(hào)的導(dǎo)頻插入方式（只考慮正向頻譜）（1）模擬調(diào)制信號(hào)

（2）數(shù)字調(diào)制信號(hào)圖8-2數(shù)字信號(hào)的圖8-3導(dǎo)頻插入與發(fā)送端、接收端框圖圖8-3導(dǎo)頻插入與發(fā)送端、接收端框圖2．時(shí)域插入導(dǎo)頻法

除了在頻域插入導(dǎo)頻的方法以外，還可以在時(shí)域插入導(dǎo)頻以傳送和提取同步載波。時(shí)域插入導(dǎo)頻法中對(duì)被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)間上加以區(qū)別，具體分配情況如圖8-4（a）所示。2．時(shí)域插入導(dǎo)頻法除了在頻域插入導(dǎo)頻的方法以外，還可圖8-4時(shí)域插入導(dǎo)頻法圖8-4時(shí)域插入導(dǎo)頻法

在每一幀中，除了包含一定數(shù)目的數(shù)字信息外，在t0～t1的時(shí)隙中傳送位同步信號(hào)，在t1～t2的時(shí)隙內(nèi)傳送幀同步信號(hào)，在t2～t3的時(shí)隙內(nèi)傳送載波同步信號(hào)，而在t3～t4時(shí)間內(nèi)才傳送數(shù)字信息。這種時(shí)域插入導(dǎo)頻方式，只是在每幀的一小段時(shí)間內(nèi)才作為載頻標(biāo)準(zhǔn)，其余時(shí)間是沒有載頻標(biāo)準(zhǔn)的。在每一幀中，除了包含一定數(shù)目的數(shù)字信息外，在t0～t

有些信號(hào)（如抑制載波的雙邊帶信號(hào)等）雖然本身不包含載波分量，但對(duì)該信號(hào)進(jìn)行某些非線性變換以后，就可以直接從中提取出載波分量來，這就是直接法提取同步載波的方法。下面介紹幾種直接提取載波的方法。8.2.2直接法（自同步法）有些信號(hào)（如抑制載波的雙邊帶信號(hào)等）雖然本身不包含載1．平方變換法1．平方變換法

由式（8-2）可以看出，雖然前面假設(shè)x(t)中無直流分量，但x2(t)卻一定有直流分量，這是因?yàn)閤2(t)必為大于等于0的數(shù)，因此，x2(t)的均值必大于0，而這個(gè)均值就是x2(t)的直流分量，這樣r(t)的第二項(xiàng)中就包含2fc頻率的分量。由式（8-2）可以看出，雖然前面假設(shè)x(t)中無直流圖8-5平方變換法提取載波圖8-5平方變換法提取載波2．平方環(huán)法

為了改善平方變換的性能，可以在平方變換法的基礎(chǔ)上，把窄帶濾波器用鎖相環(huán)替代，構(gòu)成如圖8-6所示的框圖，這樣就實(shí)現(xiàn)了平方環(huán)法提取載波。由于鎖相環(huán)具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶性能，因此平方環(huán)法比一般的平方變換法具有更好的性能，因而得到廣泛的應(yīng)用。圖8-6平方環(huán)法提取載波2．平方環(huán)法為了改善平方變換的性能，可以在平方變換法3．同相正交環(huán)（Costas環(huán)）法3．同相正交環(huán)（Costas環(huán)）法圖8-7同相正交環(huán)法提取載波圖8-7同相正交環(huán)法提取載波

載波同步系統(tǒng)的主要性能主要包括：效率、精度（相位誤差）、同步建立時(shí)間和同步保持時(shí)間。8.2.3載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)載波同步系統(tǒng)的主要性能主要包括：效率、精度（相位誤差1．效率

為獲得同步，載波信號(hào)應(yīng)盡量少消耗發(fā)送功率，在這方面直接法由于不需要專門發(fā)送導(dǎo)頻，因此是高效率的，而插入導(dǎo)頻法由于插入導(dǎo)頻要消耗一部分發(fā)送功率，因此效率要低一些。1．效率為獲得同步，載波信號(hào)應(yīng)盡量少消耗發(fā)送功率，在2．精度（相位誤差）

精度是指提取的同步載波與載波標(biāo)準(zhǔn)比較，它們之間的相位誤差大小。例如需要的同步載波為cosct，提取的同步載波為cos(ct+)，就是相位誤差，應(yīng)盡量小。通常習(xí)慣地將這種誤差分為穩(wěn)態(tài)相位誤差和隨機(jī)相位誤差。2．精度（相位誤差）精度是指提取的同步載波與載波標(biāo)準(zhǔn)3．同步建立時(shí)間ts

對(duì)ts的要求是越短越好，這樣同步建立得快。4．同步保持時(shí)間tc

對(duì)tc的要求是越短越好，這樣一旦建立同步以后可以保持較長(zhǎng)的時(shí)間。3．同步建立時(shí)間ts對(duì)ts的要求是越短越好，這樣同步8.2.4兩種載波同步方法的比較

（1）不占用導(dǎo)頻功率，信噪功率比可以大一些。（2）可以防止插入導(dǎo)頻法中導(dǎo)頻和信號(hào)間由于濾波不好而引起的互相干擾，也可以防止信道不理想引起導(dǎo)頻相位的誤差。（3）有的調(diào)制系統(tǒng)不能用直接法（如SSB系統(tǒng)）。1．直接法的優(yōu)缺點(diǎn)8.2.4兩種載波同步方法的比較（1）不占用導(dǎo)頻2．插入導(dǎo)頻法的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）有單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)，一方面可以提取同步載波，另一方面可以利用它作為自動(dòng)增益控制。（2）有些不能用直接法提取同步載波的調(diào)制系統(tǒng)只能用插入導(dǎo)頻法。（3）插入導(dǎo)頻法要多消耗一部分不帶信息的功率。與直接法比較，在總功率相同條件下實(shí)際信噪功率比要小一些。2．插入導(dǎo)頻法的優(yōu)缺點(diǎn)（1）有單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)，一方面8.3位同步8.3.1插入導(dǎo)頻法8.3.2自同步法8.3.3位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)8.3位同步8.3.1插入導(dǎo)頻法

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)端按照確定的時(shí)間順序，逐個(gè)傳輸數(shù)碼脈沖序列中的每個(gè)碼元。而在接收端必須有準(zhǔn)確的抽樣判決時(shí)刻才能正確判決所發(fā)送的碼元，因此，接收端必須提供一個(gè)確定抽樣判決時(shí)刻的定時(shí)脈沖序列。這個(gè)定時(shí)脈沖序列的重復(fù)頻率必須與發(fā)送的數(shù)碼脈沖序列一致，同時(shí)在最佳判決時(shí)刻（或稱為最佳相位時(shí)刻）對(duì)接收碼元進(jìn)行抽樣判決。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)端按照確定的時(shí)間順序，逐個(gè)傳輸數(shù)

可以把在接收端產(chǎn)生這樣的定時(shí)脈沖序列稱為碼元同步，或稱位同步。實(shí)現(xiàn)位同步的方法和載波同步類似，也有直接法（自同步法）和插入導(dǎo)頻法（外同步法）兩種，而在直接法中也分為濾波法和鎖相法。可以把在接收端產(chǎn)生這樣的定時(shí)脈沖序列稱為碼元同步，或

為了得到碼元同步的定時(shí)信號(hào)，首先要確定接收到的信息數(shù)據(jù)流中是否包含有位定時(shí)的頻率分量。如果存在此分量，就可以利用濾波器從信息數(shù)據(jù)流中把位定時(shí)信息提取出來。8.3.1插入導(dǎo)頻法為了得到碼元同步的定時(shí)信號(hào)，首先要確定接收到的信息數(shù)

若基帶信號(hào)為隨機(jī)的二進(jìn)制不歸零碼序列，這種信號(hào)本身不包含位同步信號(hào)，為了獲得位同步信號(hào)需在基帶信號(hào)中插入位同步的導(dǎo)頻信號(hào)，或者對(duì)該基帶信號(hào)進(jìn)行某種碼型變換以得到位同步信息。插入導(dǎo)頻法與載波同步時(shí)的插入導(dǎo)頻法類似，它也是在基帶信號(hào)頻譜的零點(diǎn)插入所需的導(dǎo)頻信號(hào)，如圖8-8（a）所示。若經(jīng)某種相關(guān)編碼處理后的基帶信號(hào)，其頻譜的第一個(gè)零點(diǎn)在f

=

1/2Tb處時(shí)，插入導(dǎo)頻信號(hào)就應(yīng)在1/2Tb處，如圖8-8（b）所示。若基帶信號(hào)為隨機(jī)的二進(jìn)制不歸零碼序列，這種信號(hào)本身不圖8-8插入導(dǎo)頻法頻譜圖圖8-8插入導(dǎo)頻法頻譜圖圖8-9位同步插入導(dǎo)頻法方框圖圖8-9位同步插入導(dǎo)頻法方框圖

當(dāng)系統(tǒng)的位同步采用自同步方法時(shí)，發(fā)端不需要專門發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而直接從數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)，這種方法在數(shù)字通信中經(jīng)常采用，而自同步法具體又可分為濾波法和鎖相法。8.3.2自同步法當(dāng)系統(tǒng)的位同步采用自同步方法時(shí)，發(fā)端不需要專門發(fā)送導(dǎo)1．采用濾波法提取位同步

根據(jù)基帶信號(hào)的譜分析可知，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)。但是，若對(duì)該信號(hào)進(jìn)行某種變換，例如變成單極性歸零脈沖后，則該序列中就有f

=

1/Tb的位同步信號(hào)分量，經(jīng)一個(gè)窄帶濾波器，可濾出此信號(hào)分量，再將它通過一移相器調(diào)整相位后，就可以形成位同步脈沖，這種方法的方框圖如圖8-10所示。1．采用濾波法提取位同步根據(jù)基帶信號(hào)的譜分析可知，對(duì)圖8-11波形變換后的波形圖8-10濾波法原理框圖圖8-11波形變換后的波形圖8-10濾波法原理框圖2．采用鎖相法提取位同步

與載波同步的提取類似，把采用鎖相環(huán)來提取位同步信號(hào)的方法稱為鎖相法。在數(shù)字通信中，這種鎖相電路常采用數(shù)字鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)。采用鎖相法提取位同步原理方框圖如圖8-12所示，它由高穩(wěn)定度振蕩器（晶振）、分頻器、相位比較器和控制電路組成。2．采用鎖相法提取位同步與載波同步的提取類似，把采用

其中，控制電路包括圖中的扣除門、附加門和“或門”。高穩(wěn)定度振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)整形電路變成周期性脈沖，然后經(jīng)控制器再送入分頻器，輸出位同步脈沖序列。輸入相位基準(zhǔn)與由高穩(wěn)定振蕩器產(chǎn)生的經(jīng)過整形的n次分頻后的相位脈沖進(jìn)行比較，由兩者相位的超前或滯后，來確定扣除或附加一個(gè)脈沖，以調(diào)整位同步脈沖的相位。其中，控制電路包括圖中的扣除門、附加門和“或門”。圖8-12利用數(shù)字鎖相環(huán)提取位同步信息圖8-12利用數(shù)字鎖相環(huán)提取位同步信息

位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)除了效率以外，主要有相位誤差（精度）、同步建立時(shí)間ts、同步保持時(shí)間tc、同步帶寬fs。下面將對(duì)數(shù)字鎖相法位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行分析。8.3.3位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)除了效率以外，主要有相位誤差（精1．相位誤差θe

位同步信號(hào)的平均相位和最佳取樣點(diǎn)的相位之間的偏差稱為相位誤差。相位誤差越小，誤碼率越低。2．同步建立時(shí)間ts

同步建立時(shí)間即為失去同步后重建同步最所需的長(zhǎng)時(shí)間。通常要求同步建立的時(shí)間要短。1．相位誤差θe位同步信號(hào)的平均相位和最佳取樣點(diǎn)的相3．同步保持時(shí)間tc

同步建立后，一旦輸入信號(hào)中斷，或者遇到長(zhǎng)連0碼、長(zhǎng)連1碼時(shí)，由于接收的碼元沒有過零脈沖，鎖相系統(tǒng)就因?yàn)闆]有輸入相位基準(zhǔn)而不起作用，另外收發(fā)雙方的固有位定時(shí)重復(fù)頻率之間總存在頻差△F，收端位同步信號(hào)的相位就會(huì)逐漸發(fā)生漂移，時(shí)間越長(zhǎng)，相位漂移量越大，直至漂移量達(dá)到某一準(zhǔn)許的最大值，就算失步了。3．同步保持時(shí)間tc同步建立后，一旦輸入信號(hào)中斷，或

這個(gè)從含有位同步信息的接收信號(hào)消失開始，到位同步提取電路輸出的正常位同步信號(hào)中斷為止的這段時(shí)間，稱為位同步保持時(shí)間。這個(gè)從含有位同步信息的接收信號(hào)消失開始，到位同步提取4．同步帶寬△fs

同步帶寬是指位同步頻率與碼元速率之差。若這個(gè)頻差超過一定的范圍，就無法使接收端位同步脈沖的相位與輸入信號(hào)的相位同步，從對(duì)系統(tǒng)性能要求來說，同步帶寬越小越好。4．同步帶寬△fs同步帶寬是指位同步頻率與碼元速率之8.4幀同步8.4.1起止式同步法8.4.2集中式插入法（連貫式插入法）8.4.3群同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)8.4幀同步8.4.1起止式同步法

載波同步解決了同步解調(diào)（相干解調(diào)）問題，位同步確定了數(shù)字通信中各個(gè)碼元的抽樣判決時(shí)刻，即把每個(gè)碼元加以區(qū)別，使接收端得到一連串的碼元序列，這一連串的碼元序列代表一定的信息。通常由若干個(gè)碼元代表一個(gè)字母（或符號(hào)、數(shù)字），而由若干個(gè)字母組成一個(gè)字，若干個(gè)字組成一個(gè)句。在時(shí)分多路傳輸系統(tǒng)中，信號(hào)是以群（幀）的方式傳送的。載波同步解決了同步解調(diào)（相干解調(diào)）問題，位同步確定了

每一群（幀）包括許多路（或字）。為了把各路信號(hào)（或各個(gè)字）區(qū)分開來，需要知道各路（字）出現(xiàn)的時(shí)刻。為此，需要在每一幀中加入一個(gè)特殊的標(biāo)志，這就是群（幀）同步信號(hào)。群同步的任務(wù)就是在位同步信息的基礎(chǔ)上，識(shí)別出數(shù)字信息群（字、句和幀）的起止時(shí)刻，或者說給出每個(gè)群的“開頭”和“末尾”時(shí)刻。每一群（幀）包括許多路（或字）。

為了實(shí)現(xiàn)群同步，可以在數(shù)字信息流中插入一些特殊碼字作為每個(gè)群的頭尾標(biāo)記，這些特殊的碼字應(yīng)該在信息碼元序列中不會(huì)出現(xiàn)，或者是偶然可能出現(xiàn)，但不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，此時(shí)只要將這個(gè)特殊碼字連發(fā)幾次，收端就能識(shí)別出來，接收端根據(jù)這些特殊碼字的位置就可以實(shí)現(xiàn)群同步。實(shí)現(xiàn)群同步有兩種方法：集中插入法和間歇式插入法。這里只介紹起止式同步法和集中式插入法。為了實(shí)現(xiàn)群同步，可以在數(shù)字信息流中插入一些特殊碼字作

起止式群同步法在早期的數(shù)字通信中廣泛地應(yīng)用在電傳機(jī)中。電傳報(bào)文的一個(gè)字由7.5個(gè)碼元組成，假設(shè)電傳報(bào)文傳送的數(shù)字序列為10010，則其碼元結(jié)構(gòu)如圖8-15所示。從圖中可以看到，在每個(gè)字開頭，先發(fā)一個(gè)碼元的起脈沖（負(fù)值），中間5個(gè)碼元是信息，字的末尾是1.5碼元寬度的止脈沖（正值），收端根據(jù)正電平第一次轉(zhuǎn)到負(fù)電平這一特殊規(guī)律，確定一個(gè)字的起始位置，因而就實(shí)現(xiàn)了群同步。8.4.1起止式同步法起止式群同步法在早期的數(shù)字通信中廣泛地應(yīng)用在電傳機(jī)中圖8-15起止同步的信號(hào)波形圖8-15起止同步的信號(hào)波形

由于這種同步方式中的止脈沖寬度與碼元寬度不一致，就會(huì)給同步數(shù)字傳輸帶來不便。另外，在這種同步方式中，7.5個(gè)碼元中只有5個(gè)碼元用于傳遞信息，因此編碼效率較低。但起止同步的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，它特別適合于異步低速數(shù)字傳輸方式。由于這種同步方式中的止脈沖寬度與碼元寬度不一致，就會(huì)

集中式插入法又稱為連貫式插入法，是將幀同步碼以集中的形式插入信息碼流中，幀同步碼集中插入在一幀的開始，此方法的關(guān)鍵是要找出作為群同步碼組的特殊碼組。這個(gè)特殊碼組一方面在信息碼元序列中不易出現(xiàn)以便識(shí)別，另一方面識(shí)別器要盡量簡(jiǎn)單。目前最常用的群同步碼組有巴克碼等。8.4.2集中式插入法（連貫式插入法）集中式插入法又稱為連貫式插入法，是將幀同步碼以集中的

對(duì)于我國(guó)和歐洲等國(guó)家采用PCM30/32路系統(tǒng)來說，幀同步主要采用集中插入方式，它是在每偶幀TS0的第2位～第8位插入0011011幀同步碼。集中插入法的優(yōu)點(diǎn)是能夠迅速地建立群同步。系統(tǒng)同步時(shí)，前后方時(shí)間保護(hù)計(jì)數(shù)器處于起始狀態(tài)。對(duì)于我國(guó)和歐洲等國(guó)家采用PCM30/32路系統(tǒng)來說，圖8-16PCM30/32路的幀同步集中插入方式電路圖8-16PCM30/32路的幀同步集中插入方式電路

對(duì)于群同步系統(tǒng)而言，希望其建立的時(shí)間要短、建立同步以后應(yīng)該具有較強(qiáng)的抗干擾能力。因此，在通常情況下，用以下三個(gè)性能指標(biāo)來表示群同步性能的好壞。8.4.3群同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)對(duì)于群同步系統(tǒng)而言，希望其建立的時(shí)間要短、建立同步以1．漏同步概率P1

由于噪聲和干擾的影響，會(huì)引起群同步碼字中一些碼元發(fā)生錯(cuò)誤，從而使識(shí)別器漏識(shí)別已發(fā)出的群同步碼字，出現(xiàn)這種情況的概率稱為漏識(shí)概率。1．漏同步概率P1由于噪聲和干擾的影響，會(huì)引起群同步2．假同步概率P2

在信息碼中也可能出現(xiàn)與所要識(shí)別的群同步碼字相同的碼字，這時(shí)識(shí)別器會(huì)把它誤認(rèn)為群同步碼字而出現(xiàn)假同步。出現(xiàn)這種情況的概率就被稱為假同步概率。2．假同步概率P2在信息碼中也可能出現(xiàn)與所要識(shí)別的群3．群同步平均建立時(shí)間ts

對(duì)于連貫式插入的群同步而言，設(shè)漏同步和假同步都不發(fā)生，也就是P1=0和P2=0。在最不利的情況下，實(shí)現(xiàn)群同步最多需要一群的時(shí)間。設(shè)每群的碼元數(shù)為N（其中m位為群同步碼），每碼元時(shí)間為Tb，則一群碼的時(shí)間為NTb。3．群同步平均建立時(shí)間ts對(duì)于連貫式插入的群同步而言數(shù)字通信系統(tǒng)原理第8章--定時(shí)與同步課件8.5網(wǎng)同步8.5.1數(shù)字系統(tǒng)中的同步8.5.2數(shù)字網(wǎng)的網(wǎng)同步方式8.5網(wǎng)同步8.5.1數(shù)字系統(tǒng)中的同步

現(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。在一個(gè)通信網(wǎng)中，往往需要把各個(gè)方向傳來的信息，按不同目的進(jìn)行分路、合路和交換。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，多點(diǎn)（或多用戶）之間的通信和數(shù)據(jù)交換構(gòu)成了數(shù)字通信網(wǎng)。現(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。

為了保證數(shù)字通信網(wǎng)穩(wěn)定可靠地進(jìn)行通信和交換，整個(gè)數(shù)字通信網(wǎng)內(nèi)交換必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，即整個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須同步地工作。數(shù)字同步網(wǎng)是電信網(wǎng)的三大支撐網(wǎng)（數(shù)字信令網(wǎng)、數(shù)字同步網(wǎng)和電信管理網(wǎng)）之一，它保證電信網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)（數(shù)字交換機(jī)）的同步運(yùn)行。為了保證數(shù)字通信網(wǎng)穩(wěn)定可靠地進(jìn)行通信和交換，整個(gè)數(shù)字

數(shù)字程控交換機(jī)組成一個(gè)數(shù)字網(wǎng)，它們通過數(shù)字傳輸系統(tǒng)互相連接。為提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)耐暾裕仨殞?duì)這些數(shù)字設(shè)備中的時(shí)鐘頻率進(jìn)行同步。對(duì)一個(gè)數(shù)字網(wǎng)則要求網(wǎng)同步。所謂網(wǎng)同步是指通過適當(dāng)?shù)拇胧┦谷W(wǎng)中的數(shù)字交換系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)工作于相同的時(shí)鐘速率。8.5.1數(shù)字系統(tǒng)中的同步數(shù)字程控交換機(jī)組成一個(gè)數(shù)字網(wǎng)，它們通過數(shù)字傳輸系統(tǒng)互

在數(shù)字網(wǎng)中有多臺(tái)數(shù)字交換機(jī)相互連成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)。這時(shí)要求各個(gè)交換機(jī)的時(shí)鐘頻率和相位能夠協(xié)調(diào)一致，最好是完全一致。這就產(chǎn)生了網(wǎng)同步問題。它要求網(wǎng)內(nèi)所有交換機(jī)都具有相同的發(fā)送時(shí)鐘頻率和接收時(shí)鐘頻率。由于傳輸介質(zhì)的影響和時(shí)鐘頻率的差異，一般很難做到。這就產(chǎn)生了時(shí)鐘頻率的同步問題。在數(shù)字網(wǎng)中有多臺(tái)數(shù)字交換機(jī)相互連成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)。

除了上述的時(shí)鐘頻率的同步之外，還有一個(gè)相位的同步問題。所謂相位同步指的是發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)之間的相應(yīng)比特要對(duì)齊，不能在第一比特發(fā)送的信號(hào)在第二比特接收。這樣，即使發(fā)送和接收的時(shí)鐘頻率一致，也不能得到正確的接收。除了上述的時(shí)鐘頻率的同步之外，還有一個(gè)相位的同步問題圖8-17輸入時(shí)鐘和接收時(shí)鐘不一致時(shí)產(chǎn)生的丟失和重復(fù)圖8-17輸入時(shí)鐘和接收時(shí)鐘不一致時(shí)產(chǎn)生的丟失和重復(fù)

數(shù)字網(wǎng)的網(wǎng)同步可以分為兩類：準(zhǔn)同步和同步。8.5.2數(shù)字網(wǎng)的網(wǎng)同步方式數(shù)字網(wǎng)的網(wǎng)同步可以分為兩類：準(zhǔn)同步和同步。8.5.21．準(zhǔn)同步方式

準(zhǔn)同步方式又稱為獨(dú)立時(shí)鐘法。各個(gè)交換局均設(shè)立互相獨(dú)立、互不牽扯的標(biāo)稱速率相同的高穩(wěn)定度時(shí)鐘。它們的頻率并不完全相等，但十分接近。這就是準(zhǔn)同步方式。由于它們的頻率并不完全相同，因此經(jīng)過時(shí)間上的積累可能導(dǎo)致信息丟失或增加假信息。1．準(zhǔn)同步方式準(zhǔn)同步方式又稱為獨(dú)立時(shí)鐘法。各個(gè)交換局

如果各個(gè)信息的碼元是互相獨(dú)立表示信息的，這種碼元的增加或丟失沒有什么關(guān)系，無非是引入了一些噪聲。但是對(duì)于多路信號(hào)來說，這種增加或丟失可能引起幀失步，從而造成信號(hào)分路、交換的混亂，產(chǎn)生不能容忍的大量信息丟失。因此，需要尋找一種方法，使信息不致?lián)p傷，或者損傷很小，不會(huì)導(dǎo)致信息混亂。塞入脈沖法是解決上述問題的一種方法。如果各個(gè)信息的碼元是互相獨(dú)立表示信息的，這種碼元的增2．同步方式

在數(shù)字通信網(wǎng)中采用的同步方式有下列幾種。2．同步方式在數(shù)字通信網(wǎng)中采用的同步方式有下列幾種。（1）主從同步法

網(wǎng)內(nèi)有一個(gè)中心局，它設(shè)有一個(gè)高穩(wěn)定度的主時(shí)鐘源，用以產(chǎn)生網(wǎng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)頻率被送到各交換局作為各局的時(shí)鐘基準(zhǔn)。各個(gè)交換局設(shè)有從時(shí)鐘，它們同步于主時(shí)鐘。用鎖相環(huán)法使主時(shí)鐘和從時(shí)鐘之間的相位差保持不變或?yàn)榱?。圖8-18（a）所示為主從同步法示意圖，這種方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是過分依賴于主時(shí)鐘，一旦主時(shí)鐘發(fā)生故障，將使整個(gè)通信網(wǎng)的工作陷于停頓。（1）主從同步法網(wǎng)內(nèi)有一個(gè)中心局，它設(shè)有一個(gè)高穩(wěn)定度（2）相互同步法

網(wǎng)內(nèi)各交換局都有自己的時(shí)鐘，并且相互連接。它們無主從之分，互相控制，互相影響。最后各個(gè)交換局的時(shí)鐘鎖定在所有輸入時(shí)鐘頻率的平均值上，以同樣的時(shí)鐘頻率工作，圖8-18（b）所示為相互同步法示意圖。相互同步法的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)內(nèi)任何一個(gè)交換局發(fā)生故障只停止本局工作，不影響其他部分的工作，從而提高了通信網(wǎng)工作的可靠性，其缺點(diǎn)是同步系統(tǒng)較為復(fù)雜。（2）相互同步法網(wǎng)內(nèi)各交換局都有自己的時(shí)鐘，并且相互（3）分級(jí)的主從同步法

這是介于主從同步法和相互同步法之間的等級(jí)主從系統(tǒng)。它把網(wǎng)內(nèi)各交換局分為不同等級(jí)，級(jí)別越高，振蕩器的穩(wěn)定度越高，圖8-18（c）所示為分級(jí)的主從同步法示意圖。每個(gè)交換局只與附近的交換局有連線，在連線上互送時(shí)鐘信號(hào)，并送出時(shí)鐘信號(hào)的等級(jí)和轉(zhuǎn)接次數(shù)。（3）分級(jí)的主從同步法這是介于主從同步法和相互同步法

一個(gè)交換局收到附近各交換局來的時(shí)鐘信號(hào)以后，就選擇一個(gè)等級(jí)最高、轉(zhuǎn)接次數(shù)最少的信號(hào)去鎖定本局振蕩器。這樣使全網(wǎng)最后以網(wǎng)內(nèi)高等級(jí)的時(shí)鐘為標(biāo)準(zhǔn)。一旦該時(shí)鐘出故障，就以一級(jí)時(shí)鐘為標(biāo)準(zhǔn)，不影響全網(wǎng)通信。分級(jí)的主從同步法克服了主從同步法和互相同步法的部分缺點(diǎn)。一個(gè)交換局收到附近各交換局來的時(shí)鐘信號(hào)以后，就選擇一圖8-18網(wǎng)同步法圖8-18網(wǎng)同步法本章內(nèi)容小結(jié)

同步是使通信系統(tǒng)中接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)保持正確的節(jié)拍，從而能正確地提取信息的一種重要技術(shù)。同步是通信系統(tǒng)重要的不可缺少的部分。同步方法可以分為外同步和自同步兩類。同步內(nèi)容包括載波同步、位同步、幀（群）同步和網(wǎng)同步。幾種典型的同步比較如表8-1所示。1．同步的概念及分類本章內(nèi)容小結(jié)同步是使通信系統(tǒng)中接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)保持表8-1 三種同步的比較表表8-1 三種同步的比較表2．載波同步（碼元同步）

當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測(cè)時(shí)，接收端需要提供一個(gè)與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波，而這個(gè)相干載波的獲取就稱為載波同步（或載波提取）。提取載波的方法一般分為兩類：一類是不專門發(fā)送導(dǎo)頻，而在接收端直接從發(fā)送信號(hào)中提取載波，這類方法稱為直接法（或自同步法）；2．載波同步（碼元同步）當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測(cè)時(shí)，

另一類是在發(fā)送有用信號(hào)的同時(shí)，在適當(dāng)?shù)念l率位置上，插入一個(gè)（或多個(gè)）稱做導(dǎo)頻（專門設(shè)置的含有載波信息的單頻信號(hào)）的正弦波，在接收端就可以利用導(dǎo)頻提取出載波，這類方法稱為插入導(dǎo)頻法（或外同步法）。載波同步的實(shí)現(xiàn)方案與采用的數(shù)字調(diào)制方式有一定的關(guān)系。另一類是在發(fā)送有用信號(hào)的同時(shí)，在適當(dāng)?shù)念l率位置上，插3．位同步

不論是基帶傳輸，還是頻帶傳輸，都需要位同步。因?yàn)樵跀?shù)字通信系統(tǒng)中，信息是一串相繼的信號(hào)碼元的序列，解調(diào)時(shí)常需要知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，以便判決。例如用取樣判決器對(duì)信號(hào)進(jìn)行取樣判決時(shí)，均應(yīng)對(duì)準(zhǔn)每個(gè)碼元最大值的位置。3．位同步不論是基帶傳輸，還是頻帶傳輸，都需要位同步

因此，需要在接收端產(chǎn)生一個(gè)“碼元定時(shí)脈沖序列”，這個(gè)定時(shí)脈沖序列的重復(fù)頻率要與發(fā)送端的碼元速率相同，相位（位置）要對(duì)準(zhǔn)最佳取樣判決位置（時(shí)刻）。這樣的一個(gè)碼元定時(shí)脈沖序列就被稱為“位同步脈沖”（或“碼元同步脈沖”），而把位同步脈沖的取得稱為位同步提取。實(shí)現(xiàn)位同步的方法和載波同步類似，也有直接法（自同步法）和插入導(dǎo)頻法（外同步法）兩種，而在直接法中也分為濾波法和鎖相法。因此，需要在接收端產(chǎn)生一個(gè)“碼元定時(shí)脈沖序列”，這個(gè)4．幀（群）同步

數(shù)字通信中的信息數(shù)字流，總是用若干碼元組成一個(gè)“字”，又用若干“字”組成一“句”。因此，在接收這些數(shù)字流時(shí)，同樣也必須知道這些“字”、“句”的起止時(shí)刻。而在接收端產(chǎn)生與“字”、“句”起止時(shí)刻相一致的定時(shí)脈沖序列，就被稱為“字”同步和“句”同步，統(tǒng)稱為幀同步（或群同步）。4．幀（群）同步數(shù)字通信中的信息數(shù)字流，總是用若干碼元5．網(wǎng)同步

現(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。在一個(gè)通信網(wǎng)中，往往需要把各個(gè)方向傳來的信息，按不同目的進(jìn)行分路、合路和交換。為了有效地完成這些功能，整個(gè)數(shù)字通信網(wǎng)內(nèi)交換必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須同步地工作，即實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步。5．網(wǎng)同步現(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。第8章定時(shí)與同步8.1數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的作用8.2載波同步8.4幀同步8.5網(wǎng)同步8.3位同步本章內(nèi)容小結(jié)第8章定時(shí)與同步8.1數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的作用8.2學(xué)習(xí)要點(diǎn)定時(shí)與同步的基本概念同步在通信系統(tǒng)的位置載波同步的概念、特點(diǎn)及工作原理位同步的概念、特點(diǎn)及工作原理幀同步的概念、特點(diǎn)及工作原理網(wǎng)同步的概念及方法學(xué)習(xí)要點(diǎn)定時(shí)與同步的基本概念學(xué)習(xí)重點(diǎn)定時(shí)與同步的概念三種同步的相互關(guān)系載波同步的概念及工作原理位同步的概念及工作原理幀同步的概念及工作原理網(wǎng)同步的概念及作用學(xué)習(xí)重點(diǎn)定時(shí)與同步的概念數(shù)字通信系統(tǒng)原理第8章--定時(shí)與同步課件

同步是通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的技術(shù)問題。通信系統(tǒng)能否有效地、可靠地工作，在很大程度上依賴于良好的同步系統(tǒng)。同步問題是進(jìn)行數(shù)字通信的前提和基礎(chǔ)，同步性能的好壞直接影響通信系統(tǒng)的性能。本章主要討論同步的基本原理、實(shí)現(xiàn)方法及其相關(guān)的性能指標(biāo)。同步是通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的技術(shù)問題。通信系統(tǒng)能否有效8.1數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的作用8.1.1定時(shí)與同步的概念8.1.2同步在數(shù)字通信系統(tǒng)中的位置8.1數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的作用8.1.1定時(shí)與同步的8.1.1定時(shí)與同步的概念

數(shù)字通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)，不論是二進(jìn)制信號(hào)還是多進(jìn)制信號(hào)，都是由一串碼元構(gòu)成的序列。這些碼元在時(shí)間上按一定的順序排列，代表不同的信息。要使數(shù)字信號(hào)在通信過程中能保持完整的信息，必須保持這些碼元時(shí)間位置的準(zhǔn)確性，也就是發(fā)送端與接收端都要有穩(wěn)定而準(zhǔn)確的定時(shí)脈沖，以保證各種電路始終處于定時(shí)狀態(tài)，確保數(shù)字信息的可靠傳輸。8.1.1定時(shí)與同步的概念數(shù)字通信系統(tǒng)中的數(shù)字信

為了使整個(gè)通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠地工作，收、發(fā)雙方必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)就是靠定時(shí)系統(tǒng)完成收、發(fā)雙方時(shí)間的一致性，即同步。同步的種類很多，按照同步的功用來分，數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步可以分為載波同步、位同步（碼元同步）、群同步（幀同步）和網(wǎng)同步（數(shù)字通信網(wǎng)中用）四種，下面分別加以說明。為了使整個(gè)通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠地工作，收、發(fā)雙方1．載波同步

當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測(cè)時(shí)，接收端需要提供一個(gè)與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波，而這個(gè)相干載波的獲取就稱為載波同步（或載波提?。?。1．載波同步當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測(cè)時(shí)，接收端需要提2．位同步

位同步又稱為碼元同步。不論是基帶傳輸，還是頻帶傳輸，都需要位同步。因?yàn)樵跀?shù)字通信系統(tǒng)中，信息是一串相繼的信號(hào)碼元的序列，解調(diào)時(shí)常需要知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，以便判決。例如用取樣判決器對(duì)信號(hào)進(jìn)行取樣判決時(shí)，均應(yīng)對(duì)準(zhǔn)每個(gè)碼元最大值的位置。2．位同步位同步又稱為碼元同步。

因此，需要在接收端產(chǎn)生一個(gè)“碼元定時(shí)脈沖序列”，這個(gè)定時(shí)脈沖序列的重復(fù)頻率要與發(fā)送端的碼元速率相同，相位（位置）要對(duì)準(zhǔn)最佳取樣判決位置（時(shí)刻）。這樣的一個(gè)碼元定時(shí)脈沖序列就被稱為“位同步脈沖”（或“碼元同步脈沖”），而把位同步脈沖的取得稱為位同步提取。因此，需要在接收端產(chǎn)生一個(gè)“碼元定時(shí)脈沖序列”，這個(gè)3．幀同步

數(shù)字通信中的信息數(shù)字流，總是用若干碼元組成一個(gè)“字”，又用若干“字”組成一“句”。因此，在接收這些數(shù)字流時(shí)，同樣也必須知道這些“字”、“句”的起止時(shí)刻。而在接收端產(chǎn)生與“字”、“句”起止時(shí)刻相一致的定時(shí)脈沖序列，就被稱為“字”同步和“句”同步，統(tǒng)稱為幀同步（或群同步）。3．幀同步數(shù)字通信中的信息數(shù)字流，總是用若干碼元組成4．網(wǎng)同步

現(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。在一個(gè)通信網(wǎng)中，往往需要把各個(gè)方向傳來的信息，按不同目的進(jìn)行分路、合路和交換。為了有效地完成這些功能，必須實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步。4．網(wǎng)同步現(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。

隨著數(shù)字通信的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，多點(diǎn)（或多用戶）之間的通信和數(shù)據(jù)交換構(gòu)成了數(shù)字通信網(wǎng)。為了保證數(shù)字通信網(wǎng)穩(wěn)定可靠地進(jìn)行通信和交換，整個(gè)數(shù)字通信網(wǎng)內(nèi)交換必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，即整個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須同步地工作，這就是網(wǎng)同步需要討論的問題。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，多點(diǎn)（或

除了按照功用來區(qū)分同步外，還可以按照傳輸同步信息方式的不同，把同步分為外同步法（插入導(dǎo)頻法）和自同步法（直接法）兩種。外同步法是指發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息，接收端把這個(gè)專門的同步信息檢測(cè)出來作為同步信號(hào)的方法；自同步法是指發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，而在接收端設(shè)法從收到的信號(hào)中提取同步信息的方法。除了按照功用來區(qū)分同步外，還可以按照傳輸同步信息方式

當(dāng)通信在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間完成了載波同步、位同步和幀同步之后，就可以進(jìn)行可靠的通信了。為了較深刻地認(rèn)識(shí)這三種同步在數(shù)字通信系統(tǒng)中的位置，圖8-1所示給出了兩路數(shù)字電話通信系統(tǒng)框圖，圖8-1（a）所示為發(fā)送部分，圖8-1（b）所示為接收部分。8.1.2同步在數(shù)字通信系統(tǒng)中的位置當(dāng)通信在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間完成了載波同步、位同步和幀同步之后圖8-1兩路數(shù)字電話系統(tǒng)圖8-1兩路數(shù)字電話系統(tǒng)

在發(fā)送部分，假設(shè)時(shí)鐘為192kHz，兩路抽樣（圖中的SL1，SL2）頻率均為8kHz，每個(gè)抽樣信號(hào)編碼為8bit（D1，D2），各占1個(gè)時(shí)隙（TS1，TS2）。為了保證幀同步，采用連貫式插入法在時(shí)隙TS0處插入幀同步碼（FS）：1110010。經(jīng)過復(fù)接后的An為一個(gè)時(shí)分復(fù)用基帶PCM信號(hào)，碼元速率為192kbit/s，幀長(zhǎng)為125s，然后，再經(jīng)過差分編碼、2PSK調(diào)制，就可以得到2DPSK信號(hào)，由BPF進(jìn)入傳輸信道。在發(fā)送部分，假設(shè)時(shí)鐘為192kHz，兩路抽樣（圖中的數(shù)字通信系統(tǒng)原理第8章--定時(shí)與同步課件數(shù)字通信系統(tǒng)原理第8章--定時(shí)與同步課件8.2載波同步8.2.1插入導(dǎo)頻法（外同步法）8.2.2直接法（自同步法）8.2.3載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)8.2.4兩種載波同步方法的比較8.2載波同步8.2.1插入導(dǎo)頻法（外同步法）

提取載波的方法一般分為兩類：一類是不專門發(fā)送導(dǎo)頻，而在接收端直接從發(fā)送信號(hào)中提取載波，這類方法稱為直接法（或自同步法）；另一類是在發(fā)送有用信號(hào)的同時(shí)，在適當(dāng)?shù)念l率位置上，插入一個(gè)（或多個(gè)）稱做導(dǎo)頻（專門設(shè)置的含有載波信息的單頻信號(hào)）的正弦波，在接收端就可以利用導(dǎo)頻提取出載波，這類方法稱為插入導(dǎo)頻法（或外同步法）。載波同步的實(shí)現(xiàn)方案與采用的數(shù)字調(diào)制方式有一定的關(guān)系。提取載波的方法一般分為兩類：一類是不專門發(fā)送導(dǎo)頻，而

插入導(dǎo)頻法分為兩種：一種是在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外插入相關(guān)的導(dǎo)頻信號(hào)，稱為頻域插入導(dǎo)頻法；另一種是在一定的時(shí)段上傳送載波信息，稱為時(shí)域?qū)ьl法。8.2.1插入導(dǎo)頻法（外同步法）插入導(dǎo)頻法分為兩種：一種是在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外1．頻域插入導(dǎo)頻法

抑制載波的通信系統(tǒng)無法從接收信號(hào)直接提取載波，例如DSB信號(hào)、2PSK信號(hào)、VSB信號(hào)和SSB信號(hào)等。這些信號(hào)本身不含載頻或含有載頻不易取出，對(duì)于這些信號(hào)可以用插入導(dǎo)頻法。插入導(dǎo)頻是在已調(diào)信號(hào)的頻譜中再加入一個(gè)低功率的頻譜（其對(duì)應(yīng)的正弦波即為導(dǎo)頻信號(hào)）。1．頻域插入導(dǎo)頻法抑制載波的通信系統(tǒng)無法從接收信號(hào)直

在接收端可以利用窄帶濾波器把它提取出來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚硇纬山邮斩说南喔奢d波。插入導(dǎo)頻的方法很多，但基本原理都是相似的。插入導(dǎo)頻的位置應(yīng)該在信號(hào)頻譜為零，否則導(dǎo)頻與信號(hào)頻譜成分重疊，接收時(shí)不易取出。下面分兩種情況討論。在接收端可以利用窄帶濾波器把它提取出來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶帲?）模擬調(diào)制信號(hào)

（2）數(shù)字調(diào)制信號(hào)圖8-2數(shù)字信號(hào)的導(dǎo)頻插入方式（只考慮正向頻譜）（1）模擬調(diào)制信號(hào)

（2）數(shù)字調(diào)制信號(hào)圖8-2數(shù)字信號(hào)的圖8-3導(dǎo)頻插入與發(fā)送端、接收端框圖圖8-3導(dǎo)頻插入與發(fā)送端、接收端框圖2．時(shí)域插入導(dǎo)頻法

除了在頻域插入導(dǎo)頻的方法以外，還可以在時(shí)域插入導(dǎo)頻以傳送和提取同步載波。時(shí)域插入導(dǎo)頻法中對(duì)被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)間上加以區(qū)別，具體分配情況如圖8-4（a）所示。2．時(shí)域插入導(dǎo)頻法除了在頻域插入導(dǎo)頻的方法以外，還可圖8-4時(shí)域插入導(dǎo)頻法圖8-4時(shí)域插入導(dǎo)頻法

在每一幀中，除了包含一定數(shù)目的數(shù)字信息外，在t0～t1的時(shí)隙中傳送位同步信號(hào)，在t1～t2的時(shí)隙內(nèi)傳送幀同步信號(hào)，在t2～t3的時(shí)隙內(nèi)傳送載波同步信號(hào)，而在t3～t4時(shí)間內(nèi)才傳送數(shù)字信息。這種時(shí)域插入導(dǎo)頻方式，只是在每幀的一小段時(shí)間內(nèi)才作為載頻標(biāo)準(zhǔn)，其余時(shí)間是沒有載頻標(biāo)準(zhǔn)的。在每一幀中，除了包含一定數(shù)目的數(shù)字信息外，在t0～t

有些信號(hào)（如抑制載波的雙邊帶信號(hào)等）雖然本身不包含載波分量，但對(duì)該信號(hào)進(jìn)行某些非線性變換以后，就可以直接從中提取出載波分量來，這就是直接法提取同步載波的方法。下面介紹幾種直接提取載波的方法。8.2.2直接法（自同步法）有些信號(hào)（如抑制載波的雙邊帶信號(hào)等）雖然本身不包含載1．平方變換法1．平方變換法

由式（8-2）可以看出，雖然前面假設(shè)x(t)中無直流分量，但x2(t)卻一定有直流分量，這是因?yàn)閤2(t)必為大于等于0的數(shù)，因此，x2(t)的均值必大于0，而這個(gè)均值就是x2(t)的直流分量，這樣r(t)的第二項(xiàng)中就包含2fc頻率的分量。由式（8-2）可以看出，雖然前面假設(shè)x(t)中無直流圖8-5平方變換法提取載波圖8-5平方變換法提取載波2．平方環(huán)法

為了改善平方變換的性能，可以在平方變換法的基礎(chǔ)上，把窄帶濾波器用鎖相環(huán)替代，構(gòu)成如圖8-6所示的框圖，這樣就實(shí)現(xiàn)了平方環(huán)法提取載波。由于鎖相環(huán)具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶性能，因此平方環(huán)法比一般的平方變換法具有更好的性能，因而得到廣泛的應(yīng)用。圖8-6平方環(huán)法提取載波2．平方環(huán)法為了改善平方變換的性能，可以在平方變換法3．同相正交環(huán)（Costas環(huán)）法3．同相正交環(huán)（Costas環(huán)）法圖8-7同相正交環(huán)法提取載波圖8-7同相正交環(huán)法提取載波

載波同步系統(tǒng)的主要性能主要包括：效率、精度（相位誤差）、同步建立時(shí)間和同步保持時(shí)間。8.2.3載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)載波同步系統(tǒng)的主要性能主要包括：效率、精度（相位誤差1．效率

為獲得同步，載波信號(hào)應(yīng)盡量少消耗發(fā)送功率，在這方面直接法由于不需要專門發(fā)送導(dǎo)頻，因此是高效率的，而插入導(dǎo)頻法由于插入導(dǎo)頻要消耗一部分發(fā)送功率，因此效率要低一些。1．效率為獲得同步，載波信號(hào)應(yīng)盡量少消耗發(fā)送功率，在2．精度（相位誤差）

精度是指提取的同步載波與載波標(biāo)準(zhǔn)比較，它們之間的相位誤差大小。例如需要的同步載波為cosct，提取的同步載波為cos(ct+)，就是相位誤差，應(yīng)盡量小。通常習(xí)慣地將這種誤差分為穩(wěn)態(tài)相位誤差和隨機(jī)相位誤差。2．精度（相位誤差）精度是指提取的同步載波與載波標(biāo)準(zhǔn)3．同步建立時(shí)間ts

對(duì)ts的要求是越短越好，這樣同步建立得快。4．同步保持時(shí)間tc

對(duì)tc的要求是越短越好，這樣一旦建立同步以后可以保持較長(zhǎng)的時(shí)間。3．同步建立時(shí)間ts對(duì)ts的要求是越短越好，這樣同步8.2.4兩種載波同步方法的比較

（1）不占用導(dǎo)頻功率，信噪功率比可以大一些。（2）可以防止插入導(dǎo)頻法中導(dǎo)頻和信號(hào)間由于濾波不好而引起的互相干擾，也可以防止信道不理想引起導(dǎo)頻相位的誤差。（3）有的調(diào)制系統(tǒng)不能用直接法（如SSB系統(tǒng)）。1．直接法的優(yōu)缺點(diǎn)8.2.4兩種載波同步方法的比較（1）不占用導(dǎo)頻2．插入導(dǎo)頻法的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）有單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)，一方面可以提取同步載波，另一方面可以利用它作為自動(dòng)增益控制。（2）有些不能用直接法提取同步載波的調(diào)制系統(tǒng)只能用插入導(dǎo)頻法。（3）插入導(dǎo)頻法要多消耗一部分不帶信息的功率。與直接法比較，在總功率相同條件下實(shí)際信噪功率比要小一些。2．插入導(dǎo)頻法的優(yōu)缺點(diǎn)（1）有單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)，一方面8.3位同步8.3.1插入導(dǎo)頻法8.3.2自同步法8.3.3位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)8.3位同步8.3.1插入導(dǎo)頻法

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)端按照確定的時(shí)間順序，逐個(gè)傳輸數(shù)碼脈沖序列中的每個(gè)碼元。而在接收端必須有準(zhǔn)確的抽樣判決時(shí)刻才能正確判決所發(fā)送的碼元，因此，接收端必須提供一個(gè)確定抽樣判決時(shí)刻的定時(shí)脈沖序列。這個(gè)定時(shí)脈沖序列的重復(fù)頻率必須與發(fā)送的數(shù)碼脈沖序列一致，同時(shí)在最佳判決時(shí)刻（或稱為最佳相位時(shí)刻）對(duì)接收碼元進(jìn)行抽樣判決。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)端按照確定的時(shí)間順序，逐個(gè)傳輸數(shù)

可以把在接收端產(chǎn)生這樣的定時(shí)脈沖序列稱為碼元同步，或稱位同步。實(shí)現(xiàn)位同步的方法和載波同步類似，也有直接法（自同步法）和插入導(dǎo)頻法（外同步法）兩種，而在直接法中也分為濾波法和鎖相法?？梢园言诮邮斩水a(chǎn)生這樣的定時(shí)脈沖序列稱為碼元同步，或

為了得到碼元同步的定時(shí)信號(hào)，首先要確定接收到的信息數(shù)據(jù)流中是否包含有位定時(shí)的頻率分量。如果存在此分量，就可以利用濾波器從信息數(shù)據(jù)流中把位定時(shí)信息提取出來。8.3.1插入導(dǎo)頻法為了得到碼元同步的定時(shí)信號(hào)，首先要確定接收到的信息數(shù)

若基帶信號(hào)為隨機(jī)的二進(jìn)制不歸零碼序列，這種信號(hào)本身不包含位同步信號(hào)，為了獲得位同步信號(hào)需在基帶信號(hào)中插入位同步的導(dǎo)頻信號(hào)，或者對(duì)該基帶信號(hào)進(jìn)行某種碼型變換以得到位同步信息。插入導(dǎo)頻法與載波同步時(shí)的插入導(dǎo)頻法類似，它也是在基帶信號(hào)頻譜的零點(diǎn)插入所需的導(dǎo)頻信號(hào)，如圖8-8（a）所示。若經(jīng)某種相關(guān)編碼處理后的基帶信號(hào)，其頻譜的第一個(gè)零點(diǎn)在f

=

1/2Tb處時(shí)，插入導(dǎo)頻信號(hào)就應(yīng)在1/2Tb處，如圖8-8（b）所示。若基帶信號(hào)為隨機(jī)的二進(jìn)制不歸零碼序列，這種信號(hào)本身不圖8-8插入導(dǎo)頻法頻譜圖圖8-8插入導(dǎo)頻法頻譜圖圖8-9位同步插入導(dǎo)頻法方框圖圖8-9位同步插入導(dǎo)頻法方框圖

當(dāng)系統(tǒng)的位同步采用自同步方法時(shí)，發(fā)端不需要專門發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而直接從數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)，這種方法在數(shù)字通信中經(jīng)常采用，而自同步法具體又可分為濾波法和鎖相法。8.3.2自同步法當(dāng)系統(tǒng)的位同步采用自同步方法時(shí)，發(fā)端不需要專門發(fā)送導(dǎo)1．采用濾波法提取位同步

根據(jù)基帶信號(hào)的譜分析可知，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)。但是，若對(duì)該信號(hào)進(jìn)行某種變換，例如變成單極性歸零脈沖后，則該序列中就有f

=

1/Tb的位同步信號(hào)分量，經(jīng)一個(gè)窄帶濾波器，可濾出此信號(hào)分量，再將它通過一移相器調(diào)整相位后，就可以形成位同步脈沖，這種方法的方框圖如圖8-10所示。1．采用濾波法提取位同步根據(jù)基帶信號(hào)的譜分析可知，對(duì)圖8-11波形變換后的波形圖8-10濾波法原理框圖圖8-11波形變換后的波形圖8-10濾波法原理框圖2．采用鎖相法提取位同步

與載波同步的提取類似，把采用鎖相環(huán)來提取位同步信號(hào)的方法稱為鎖相法。在數(shù)字通信中，這種鎖相電路常采用數(shù)字鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)。采用鎖相法提取位同步原理方框圖如圖8-12所示，它由高穩(wěn)定度振蕩器（晶振）、分頻器、相位比較器和控制電路組成。2．采用鎖相法提取位同步與載波同步的提取類似，把采用

其中，控制電路包括圖中的扣除門、附加門和“或門”。高穩(wěn)定度振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)整形電路變成周期性脈沖，然后經(jīng)控制器再送入分頻器，輸出位同步脈沖序列。輸入相位基準(zhǔn)與由高穩(wěn)定振蕩器產(chǎn)生的經(jīng)過整形的n次分頻后的相位脈沖進(jìn)行比較，由兩者相位的超前或滯后，來確定扣除或附加一個(gè)脈沖，以調(diào)整位同步脈沖的相位。其中，控制電路包括圖中的扣除門、附加門和“或門”。圖8-12利用數(shù)字鎖相環(huán)提取位同步信息圖8-12利用數(shù)字鎖相環(huán)提取位同步信息

位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)除了效率以外，主要有相位誤差（精度）、同步建立時(shí)間ts、同步保持時(shí)間tc、同步帶寬fs。下面將對(duì)數(shù)字鎖相法位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行分析。8.3.3位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)除了效率以外，主要有相位誤差（精1．相位誤差θe

位同步信號(hào)的平均相位和最佳取樣點(diǎn)的相位之間的偏差稱為相位誤差。相位誤差越小，誤碼率越低。2．同步建立時(shí)間ts

同步建立時(shí)間即為失去同步后重建同步最所需的長(zhǎng)時(shí)間。通常要求同步建立的時(shí)間要短。1．相位誤差θe位同步信號(hào)的平均相位和最佳取樣點(diǎn)的相3．同步保持時(shí)間tc

同步建立后，一旦輸入信號(hào)中斷，或者遇到長(zhǎng)連0碼、長(zhǎng)連1碼時(shí)，由于接收的碼元沒有過零脈沖，鎖相系統(tǒng)就因?yàn)闆]有輸入相位基準(zhǔn)而不起作用，另外收發(fā)雙方的固有位定時(shí)重復(fù)頻率之間總存在頻差△F，收端位同步信號(hào)的相位就會(huì)逐漸發(fā)生漂移，時(shí)間越長(zhǎng)，相位漂移量越大，直至漂移量達(dá)到某一準(zhǔn)許的最大值，就算失步了。3．同步保持時(shí)間tc同步建立后，一旦輸入信號(hào)中斷，或

這個(gè)從含有位同步信息的接收信號(hào)消失開始，到位同步提取電路輸出的正常位同步信號(hào)中斷為止的這段時(shí)間，稱為位同步保持時(shí)間。這個(gè)從含有位同步信息的接收信號(hào)消失開始，到位同步提取4．同步帶寬△fs

同步帶寬是指位同步頻率與碼元速率之差。若這個(gè)頻差超過一定的范圍，就無法使接收端位同步脈沖的相位與輸入信號(hào)的相位同步，從對(duì)系統(tǒng)性能要求來說，同步帶寬越小越好。4．同步帶寬△fs同步帶寬是指位同步頻率與碼元速率之8.4幀同步8.4.1起止式同步法8.4.2集中式插入法（連貫式插入法）8.4.3群同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)8.4幀同步8.4.1起止式同步法

載波同步解決了同步解調(diào)（相干解調(diào)）問題，位同步確定了數(shù)字通信中各個(gè)碼元的抽樣判決時(shí)刻，即把每個(gè)碼元加以區(qū)別，使接收端得到一連串的碼元序列，這一連串的碼元序列代表一定的信息。通常由若干個(gè)碼元代表一個(gè)字母（或符號(hào)、數(shù)字），而由若干個(gè)字母組成一個(gè)字，若干個(gè)字組成一個(gè)句。在時(shí)分多路傳輸系統(tǒng)中，信號(hào)是以群（幀）的方式傳送的。載波同步解決了同步解調(diào)（相干解調(diào)）問題，位同步確定了

每一群（幀）包括許多路（或字）。為了把各路信號(hào)（或各個(gè)字）區(qū)分開來，需要知道各路（字）出現(xiàn)的時(shí)刻。為此，需要在每一幀中加入一個(gè)特殊的標(biāo)志，這就是群（幀）同步信號(hào)。群同步的任務(wù)就是在位同步信息的基礎(chǔ)上，識(shí)別出數(shù)字信息群（字、句和幀）的起止時(shí)刻，或者說給出每個(gè)群的“開頭”和“末尾”時(shí)刻。每一群（幀）包括許多路（或字）。

為了實(shí)現(xiàn)群同步，可以在數(shù)字信息流中插入一些特殊碼字作為每個(gè)群的頭尾標(biāo)記，這些特殊的碼字應(yīng)該在信息碼元序列中不會(huì)出現(xiàn)，或者是偶然可能出現(xiàn)，但不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，此時(shí)只要將這個(gè)特殊碼字連發(fā)幾次，收端就能識(shí)別出來，接收端根據(jù)這些特殊碼字的位置就可以實(shí)現(xiàn)群同步。實(shí)現(xiàn)群同步有兩種方法：集中插入法和間歇式插入法。這里只介紹起止式同步法和集中式插入法。為了實(shí)現(xiàn)群同步，可以在數(shù)字信息流中插入一些特殊碼字作

起止式群同步法在早期的數(shù)字通信中廣泛地應(yīng)用在電傳機(jī)中。電傳報(bào)文的一個(gè)字由7.5個(gè)碼元組成，假設(shè)電傳報(bào)文傳送的數(shù)字序列為10010，則其碼元結(jié)構(gòu)如圖8-15所示。從圖中可以看到，在每個(gè)字開頭，先發(fā)一個(gè)碼元的起脈沖（負(fù)值），中間5個(gè)碼元是信息，字的末尾是1.5碼元寬度的止脈沖（正值），收端根據(jù)正電平第一次轉(zhuǎn)到負(fù)電平這一特殊規(guī)律，確定一個(gè)字的起始位置，因而就實(shí)現(xiàn)了群同步。8.4.1起止式同步法起止式群同步法在早期的數(shù)字通信中廣泛地應(yīng)用在電傳機(jī)中圖8-15起止同步的信號(hào)波形圖8-15起止同步的信號(hào)波形

由于這種同步方式中的止脈沖寬度與碼元寬度不一致，就會(huì)給同步數(shù)字傳輸帶來不便。另外，在這種同步方式中，7.5個(gè)碼元中只有5個(gè)碼元用于傳遞信息，因此編碼效率較低。但起止同步的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，它特別適合于異步低速數(shù)字傳輸方式。由于這種同步方式中的止脈沖寬度與碼元寬度不一致，就會(huì)

集中式插入法又稱為連貫式插入法，是將幀同步碼以集中的形式插入信息碼流中，幀同步碼集中插入在一幀的開始，此方法的關(guān)鍵是要找出作為群同步碼組的特殊碼組。這個(gè)特殊碼組一方面在信息碼元序列中不易出現(xiàn)以便識(shí)別，另一方面識(shí)別器要盡量簡(jiǎn)單。目前最常用的群同步碼組有巴克碼等。8.4.2集中式插入法（連貫式插入法）集中式插入法又稱為連貫式插入法，是將幀同步碼以集中的

對(duì)于我國(guó)和歐洲等國(guó)家采用PCM30/32路系統(tǒng)來說，幀同步主要采用集中插入方式，它是在每偶幀TS0的第2位～第8位插入0011011幀同步碼。集中插入法的優(yōu)點(diǎn)是能夠迅速地建立群同步。系統(tǒng)同步時(shí)，前后方時(shí)間保護(hù)計(jì)數(shù)器處于起始狀態(tài)。對(duì)于我國(guó)和歐洲等國(guó)家采用PCM30/32路系統(tǒng)來說，圖8-16PCM30/32路的幀同步集中插入方式電路圖8-16PCM30/32路的幀同步集中插入方式電路

對(duì)于群同步系統(tǒng)而言，希望其建立的時(shí)間要短、建立同步以后應(yīng)該具有較強(qiáng)的抗干擾能力。因此，在通常情況下，用以下三個(gè)性能指標(biāo)來表示群同步性能的好壞。8.4.3群同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)對(duì)于群同步系統(tǒng)而言，希望其建立的時(shí)間要短、建立同步以1．漏同步概率P1

由于噪聲和干擾的影響，會(huì)引起群同步碼字中一些碼元發(fā)生錯(cuò)誤，從而使識(shí)別器漏識(shí)別已發(fā)出的群同步碼字，出現(xiàn)這種情況的概率稱為漏識(shí)概率。1．漏同步概率P1由于噪聲和干擾的影響，會(huì)引起群同步2．假同步概率P2

在信息碼中也可能出現(xiàn)與所要識(shí)別的群同步碼字相同的碼字，這時(shí)識(shí)別器會(huì)把它誤認(rèn)為群同步碼字而出現(xiàn)假同步。出現(xiàn)這種情況的概率就被稱為假同步概率。2．假同步概率P2在信息碼中也可能出現(xiàn)與所要識(shí)別的群3．群同步平均建立時(shí)間ts

對(duì)于連貫式插入的群同步而言，設(shè)漏同步和假同步都不發(fā)生，也就是P1=0和P2=0。在最不利的情況下，實(shí)現(xiàn)群同步最多需要一群的時(shí)間。設(shè)每群的碼元數(shù)為N（其中m位為群同步碼），每碼元時(shí)間為Tb，則一群碼的時(shí)間為NTb。3．群同步平均建立時(shí)間ts對(duì)于連貫式插入的群同步而言數(shù)字通信系統(tǒng)原理第8章--定時(shí)與同步課件8.5網(wǎng)同步8.5.1數(shù)字系統(tǒng)中的同步8.5.2數(shù)字網(wǎng)的網(wǎng)同步方式8.5網(wǎng)同步8.5.1數(shù)字系統(tǒng)中的同步

現(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。在一個(gè)通信網(wǎng)中，往往需要把各個(gè)方向傳來的信息，按不同目的進(jìn)行分路、合路和交換。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，多點(diǎn)（或多用戶）之間的通信和數(shù)據(jù)交換構(gòu)成了數(shù)字通信網(wǎng)?，F(xiàn)代通信需要在多點(diǎn)之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。

為了保證數(shù)字通信網(wǎng)穩(wěn)定可靠地進(jìn)行通信和交換，整個(gè)數(shù)字通信網(wǎng)內(nèi)交換必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，即整個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須同步地工作。數(shù)字同步網(wǎng)是電信網(wǎng)的三大支撐網(wǎng)（數(shù)字信令網(wǎng)、數(shù)字同步網(wǎng)和電信管理網(wǎng)）之一，它保證電信網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)（數(shù)字交換機(jī)）的同步運(yùn)行。為了保證數(shù)字通信網(wǎng)穩(wěn)定可靠地進(jìn)行通信和交換，整個(gè)數(shù)字

數(shù)字程控交換機(jī)組成一個(gè)數(shù)字網(wǎng)，它們通過數(shù)字傳輸系統(tǒng)互相連接。為提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)耐暾裕仨殞?duì)這些數(shù)字設(shè)備中的時(shí)鐘頻率進(jìn)行同步。對(duì)一個(gè)數(shù)字網(wǎng)則要求網(wǎng)同步。所謂網(wǎng)同步是指通過適當(dāng)?shù)拇胧┦谷W(wǎng)中的數(shù)字交換系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)工作于相同的時(shí)鐘速率。8.5.1數(shù)字系統(tǒng)中的同步數(shù)字程控交換機(jī)組成一個(gè)數(shù)字網(wǎng)，它們通過數(shù)字傳輸系統(tǒng)互

在數(shù)字網(wǎng)中有多臺(tái)數(shù)字交換機(jī)相互連成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)。這時(shí)要求各個(gè)交換機(jī)的時(shí)鐘頻率和相位能夠協(xié)調(diào)一致，最好是完全一致。這就產(chǎn)生了網(wǎng)同步問題。它要求網(wǎng)內(nèi)所有交換機(jī)都具有相同的發(fā)送時(shí)鐘頻率和接收時(shí)鐘頻率。由于傳輸介質(zhì)的影響和時(shí)鐘頻率的差異，一般很難做到。這就產(chǎn)生了時(shí)鐘頻率的同步問題。在數(shù)字網(wǎng)中有多臺(tái)數(shù)字交換機(jī)相互連成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)。

除了上述的時(shí)鐘頻率的同步之外，還有一個(gè)相位的同步問題。所謂相位同步指的是發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)之間的相應(yīng)比特要對(duì)齊，不能在第一比特發(fā)送的信號(hào)在第二比特接收。這樣，即使發(fā)送和接收的時(shí)鐘頻率一致，也不能得到正確的接收。除了