第十一章 同步技术

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1、计算机网络通信原理同步技术1第十一章第十一章 同步技术同步技术同步的基本概念同步的基本概念 载波同步技术载波同步技术 位同步技术位同步技术 群同步群同步(帧同步帧同步)技术技术网同步技术网同步技术 计算机网络通信原理同步技术2同步的基本概念同步的基本概念 所谓同步是指收发双方所谓同步是指收发双方在时间上步调一致在时间上步调一致，故又称，故又称定时定时。 在计算机通信系统中，同步技术是保证通信系统正常工作的在计算机通信系统中，同步技术是保证通信系统正常工作的关键技术。关键技术。 在数字通信系统中，按照传输数据的速率是否恒定分为在数字通信系统中，按照传输数据的速率是否恒定分为异步异步传输传输和和同

2、步传输同步传输。 按照同步的功用分为：按照同步的功用分为：载波同步载波同步、位同步位同步、群同步群同步和和网同步网同步。 按照获取和传输同步信息方式的不同，又可分为按照获取和传输同步信息方式的不同，又可分为外同步外同步法和法和自同步自同步法。法。计算机网络通信原理同步技术3同步传输与异步传输同步传输与异步传输 在数字通信系统中，按照传输数据的速率在数字通信系统中，按照传输数据的速率是否恒定分为：是否恒定分为：计算机网络通信原理同步技术4异步传输异步传输计算机网络通信原理同步技术5同步传输同步传输计算机网络通信原理同步技术6不同功用的同步：载波同步不同功用的同步：载波同步 在数字频带传输系统中，

3、采用相干解调时，接收在数字频带传输系统中，采用相干解调时，接收端需要产生一个与接收信号中的调制载波同频同端需要产生一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。这个载波的获取称为相的相干载波。这个载波的获取称为载波提取载波提取或或载波同步载波同步。 在学习数字调制技术过程中，我们了解到要想实在学习数字调制技术过程中，我们了解到要想实现相干解调，必须有相干载波。因此，载波同步现相干解调，必须有相干载波。因此，载波同步是实现相干解调的先决条件。是实现相干解调的先决条件。计算机网络通信原理同步技术7不同功用的同步：位同步不同功用的同步：位同步 位同步又称码元同步。在数字通信系统中，不管采用基带位同步

4、又称码元同步。在数字通信系统中，不管采用基带传输，还是频带传输，都需要位同步。传输，还是频带传输，都需要位同步。 任何消息都是通过一连串码元序列传送的，所以接收时需任何消息都是通过一连串码元序列传送的，所以接收时需要知道每个码元的起止时刻，以便在恰当的时刻进行采样要知道每个码元的起止时刻，以便在恰当的时刻进行采样判决。判决。 接收端必须提供一个位同步脉冲序列，该序列的重复频率接收端必须提供一个位同步脉冲序列，该序列的重复频率与码元速率相同，相位与最佳取样判决时刻一致。我们把与码元速率相同，相位与最佳取样判决时刻一致。我们把提取这种定时脉冲序列的过程称为提取这种定时脉冲序列的过程称为位同步位同步

5、。计算机网络通信原理同步技术8不同功用的同步：群同步不同功用的同步：群同步 在数字通信中，信息流是用若干码元组成一个个在数字通信中，信息流是用若干码元组成一个个“字字”， 又用若干个又用若干个“字字”组成组成“句句”。在接收这些数字信息时，必。在接收这些数字信息时，必须知道这些须知道这些“字字”、“句句”的起止时刻，否则接收端无法正的起止时刻，否则接收端无法正确恢复信息。确恢复信息。 在数字时分多路通信系统中，各路信码都安排在指定的时隙在数字时分多路通信系统中，各路信码都安排在指定的时隙内传送，形成一定的帧结构。在接收端为了正确地分离各路内传送，形成一定的帧结构。在接收端为了正确地分离各路信号

6、，首先要识别出每帧的起始时刻，从而找出各路时隙的信号，首先要识别出每帧的起始时刻，从而找出各路时隙的位置。位置。 接收端必须产生与字、句和帧起止时间相一致的定时信号。接收端必须产生与字、句和帧起止时间相一致的定时信号。我们称获得这些定时序列的过程为群我们称获得这些定时序列的过程为群(字、字、 句、帧句、帧)同步。同步。计算机网络通信原理同步技术9不同功用的同步：网同步不同功用的同步：网同步 上述的载波同步、位同步、群同步技术可以保证上述的载波同步、位同步、群同步技术可以保证两点间的数字通信有序、准确、可靠地进行。两点间的数字通信有序、准确、可靠地进行。 随着数字通信的发展，尤其是计算机通信的发

7、展，随着数字通信的发展，尤其是计算机通信的发展，多个用户之间的通信和数据交换，构成了数字通多个用户之间的通信和数据交换，构成了数字通信网。信网。 为了保证通信网内各用户之间可靠地通信和交换为了保证通信网内各用户之间可靠地通信和交换数据，全网必须有一个统一的时间标准时钟，这数据，全网必须有一个统一的时间标准时钟，这就是网同步的问题。就是网同步的问题。计算机网络通信原理同步技术10同步信号的获取方式同步信号的获取方式 同步也是一种信息，按照获取和传输同步信息方同步也是一种信息，按照获取和传输同步信息方式的不同可分为：式的不同可分为： 外同步法外同步法 由发送端发送专门的同步信息（常被称为导频），接

8、由发送端发送专门的同步信息（常被称为导频），接收端把这个专门的同步信息检测出来作为同步信号的收端把这个专门的同步信息检测出来作为同步信号的方法，方法， 称为外同步法。称为外同步法。 自同步法自同步法1. 发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信号中提取同步信息的方法，称为自同步法。信号中提取同步信息的方法，称为自同步法。计算机网络通信原理同步技术11不同场合的同步方式不同场合的同步方式 由于外同步法需要传输独立的同步信号，因此，由于外同步法需要传输独立的同步信号，因此，要付出额外功率和频带，而自同步法是人们最希要付出额外功率和频带，而自同步

9、法是人们最希望的同步方法，因为可以把全部功率和带宽分配望的同步方法，因为可以把全部功率和带宽分配给信号传输。给信号传输。 在载波同步和位同步中，二者都有采用，而自同在载波同步和位同步中，二者都有采用，而自同步法用得较多；在群同步中，一般都采用外同步步法用得较多；在群同步中，一般都采用外同步法。法。计算机网络通信原理同步技术12同步技术的重要性同步技术的重要性 同步本身虽然不包含所要传送的信息，但只有收同步本身虽然不包含所要传送的信息，但只有收发设备之间建立了同步后才能开始传送信息，所发设备之间建立了同步后才能开始传送信息，所以同步是进行信息传输的必要和前提。以同步是进行信息传输的必要和前提。

10、同步性能的好坏将直接影响着通信系统的性能。同步性能的好坏将直接影响着通信系统的性能。如果出现同步误差或失去同步就会直接导致通信如果出现同步误差或失去同步就会直接导致通信质量下降，降低通信系统性能，甚至使通信中断。质量下降，降低通信系统性能，甚至使通信中断。计算机网络通信原理同步技术13同步的技术指标同步的技术指标 同步系统应具有比信息传输系统更高的可同步系统应具有比信息传输系统更高的可靠性和更好的质量指标，如：靠性和更好的质量指标，如： 同步误差小同步误差小 相位抖动小相位抖动小 同步建立时间短同步建立时间短 同步保持时间长同步保持时间长计算机网络通信原理同步技术14第十一章第十一章 同步技术

11、同步技术同步的基本概念同步的基本概念 载波同步技术载波同步技术 位同步技术位同步技术 群同步群同步(帧同步帧同步)技术技术网同步技术网同步技术 计算机网络通信原理同步技术15载波同步技术载波同步技术载波同步的方法通常有以下两种：载波同步的方法通常有以下两种：插入导频法（外同步法）插入导频法（外同步法）所谓插入导频，就是在已调信号频谱中额外插入一个所谓插入导频，就是在已调信号频谱中额外插入一个低功率的线谱，以便接收端作为载波同步信号加以恢低功率的线谱，以便接收端作为载波同步信号加以恢复，此线谱对应的正弦波称为导频信号。复，此线谱对应的正弦波称为导频信号。直接法（自同步法）直接法（自同步法）1.