同步技术
数据通信中的同步技术同步传输和异步传输
异步传输方式相对简单，不需要复杂的同步机制，因此实现起来较 为容易。
低速率
由于每个字符都需要单独发送，且需要附加起始位和停止位，因此 异步传输的速率相对较低。
异步传输的原理
起始位和停止位
异步传输中，每个字符前面都有一个起始位，用于指示字符的开始， 后面跟着一个或多个数据位，最后是一个停止位，表示字符结束。
同步传输和异步传输的定义
同步传输
指发送端和接收端保持同步，即发送 端发送数据时，接收端始终处于准备 接收状态，一旦收到数据，立即进行 处理。
异步传输
指发送端和接收端不保持同步，即发 送端发送数据时，接收端处于等待状 态，当数据到达时，接收端按照自己 的时钟对数据进行处理。
02 同步传输
CHAPTER
05 未来展望
CHAPTER
数据通信技术的发展趋势
1 2
5G和6G通信技术
随着5G网络的普及和6G技术的研发，数据通信 将更加高效、快速和可靠，支持更多样化的应用 场景。
云计算和边缘计算
云计算和边缘计算的发展将加速数据处理和分析 的效率，满足实时性要求高的应用需求。
3
物联网和智能家居
物联网和智能家居的普及将推动数据通信技术的 发展，实现设备间的无缝连接和智能化控制。
独立发送
每个字符在发送时都是独立的，发送端和接收端不需要保持时钟同 步。
字符间隔
字符之间的间隔是可变的，但必须满足最小位时间的要求，以确保接 收端能够正确识别起始位和停止位。
异步传输的应用场景
低速数据通信
由于异步传输速率较低，因此适用于低速数据通信，如控制设备、终端等。
兼容性较好
由于异步传输相对简单，因此在老式设备和标准上得到广泛应用，具有较强的 兼容性。
同步技术
巴克码是插在信息码流之中的，因此巴克码的前 后均是信息码，考虑到最坏的情况，我们列出了巴 克码识别器输出电压和对应概率表：
表中： N——巴克码移出识别器的位数(负数表示巴克码 尚未进入识别器的位数) V——巴克码识别器输出电压 P——对应概率
7位巴克码识别器输出曲线
超前脉冲
扣除门
位同步信号
波形 变换相位 比较N来自 分频器Q或门
Q
nf B 晶振
滞后脉冲
附加门
四、锁相法抗干扰性能的改善
两种数字滤波方案原理图：
位同步与载波同步比较
8.5 位同步系统的性能
1. 相位误差 2. 同步建立时间 3. 同步保持时间
8.6 群同步
群同步不是获取群的频率信息，而是指示群开始或 结束的位置，其本质与前两种同步有较大区别。
8.6.1 连贯插入
1. 巴克码 连贯插入的关键是寻找群同步码，其要求：
1.方便识别 2.与信息码区别较大 3.码长适当，以便提高效率
目前尚未找到巴克码的一般构造方法，只搜索到几组 巴克码，其码组最大长度为13，全部列于表中：
局部自相关函数：
2.单峰局部自相关函数
如果局部自相关函数滿足下列条件 n j 0 R( j ) 0或 1 j 0 我们称此局部自相关函数具有单峰特性 7位巴克码正好滿足这个条件 7 j 0 R( j ) 0或-1 j 0
s(t ) cos 2 f ct a sin 2 f ct
X
带通
+
信道
900
a cos 2 f ct
a sin 2 f ct
振荡器
正交插入导频接收机方框原理图：
总线数据传输中的同步技术
高速总线传输的稳定性与可靠性
异步数据传输与同步数据传输的兼容性
多总线架构下的同步技术难题
未来总线标准的发展方向与挑战
汇报人：
总线数据传输的基本原理
总线数据传输的分类
总线数据传输的优缺点
总线数据传输的步
硬件同步的特点：稳定可靠，适用于高速数据传输
软件同步的特点：灵活性强，适用于低速数据传输
定义：异步传输和同步传输是两种不同的数据传输方式
添加标题
特点：异步传输具有简单的接口和较低的传输成本，但传输效率较低；同步传输具有较高的传输效率和可靠性，但接口较复杂且成本较高
软件同步方法：通过软件编程实现数据传输的同步，包括数据包格式、通信协议和数据校验等。
混合同步方法：结合硬件和软件同步方法，通过硬件提供稳定的时钟信号和控制信号，通过软件实现数据的传输和校验。
常见同步技术：包括异步传输、同步传输、差分传输和曼彻斯特编码等，各自具有不同的优缺点和适用场景。
工业自动化领域：在工业自动化领域中，总线数据传输中的同步技术可以用于实现设备之间的实时通信，提高生产效率和产品质量。
添加标题
汽车电子领域：在汽车电子领域中，总线数据传输中的同步技术可以用于实现车辆控制系统、传感器和执行器之间的实时通信，提高车辆的安全性和性能。
添加标题
航空航天领域：在航空航天领域中，总线数据传输中的同步技术可以用于实现飞机、卫星和地面站之间的实时通信，提高航空航天器的安全性和可靠性。
添加标题
医疗设备领域：在医疗设备领域中，总线数据传输中的同步技术可以用于实现医疗设备之间的实时通信，提高医疗诊断的准确性和效率。
添加标题
应用场景：异步传输适用于对数据传输效率要求不高、成本较为敏感的场合；同步传输适用于对数据传输效率和可靠性要求较高的场合
同步技术的概念
同步技术的概念
同步技术是一种将不同设备或系统之间的数据、信号或操作统一协调的技术。
它可以确保这些设备或系统之间的信息交换是准确无误、有序进行的，从而实现数据同步或操作同步。
同步技术的应用范围非常广泛，比如在通信、音视频处理、工业自动化、网络传输、卫星导航等领域都有广泛的应用。
同步技术的实现方式包括硬件同步和软件同步两种，其中硬件同步通常采用精密的时钟和定时器等硬件设备来实现，而软件同步则通过算法和操作系统等软件来实现。
同时，同步技术的性能指标包括同步精度、同步延迟、同步稳定性等，需要根据具体应用场景进行优化。
- 1 -。
通信原理8-同步技术
数据交换，必须实现网同步 使得在整个通信网内有一个统一的时间节
拍标准
二. 同步信号的获取方式
外同步法
– 由发送端发送专门的同步信息， 接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
– 需要传输独立的同步信号，需付 出额外的功率和频带
三. 同பைடு நூலகம்的技术指标
同步误差小 相位抖动小 同步建立时间短 同步保持时间长
数字通信系统中，要求同步信息传输的可靠性 高于信号传输的可靠性
载波同步是相干解调的基础。
判断
只有数字调制系统存在载波同步
无论是模拟调制信号还是数字调制信 号，都必须有相干载波才能实现相干 解调。
1. 载波同步
载波同步产生的本地载波应该与接收到的信 号中的调制载波同频同相，而不是与发送端 调制载波同频同相
在接收信号中，发送端调制的载波成分可能 存在，也可能不存在。
– 只有定时脉冲正确，才谈得上正确地抽样判 决
– 位同步是正确抽样判决的基础
3. 群同步
包括字同步、句同步、帧同步 接收端为了正确恢复信息就必须识别
句或帧的起始时刻 接收端必须产生与字、句和帧起止时
间相一致的定时信号 群同步是正确译码和分路的基础 数字通信和模拟通信都存在群同步
4. 网同步
– 若接收信号中包含有载波，可用窄带滤波器直 接提取
– 若接收信号中不包含载波成分，则用载波同步 法提取
2. 位同步
是数字通信系统特有的一种同步
– 为了从接收波形中恢复出原始的基带信号， 须对它进行抽样判决，要求接收端提供“定 时脉冲序列”
– 定时脉冲序列的重复频率与码元速率相同， 相位与最佳抽样判决时刻一致
第八章-同步技术
11
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 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。
• 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 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
• 从下图所示的频谱图可以看出，在载频处，已调信号的频 谱分量为零，载频附近的频谱分量也很小且没有离散谱， 这样就便于插入导频以及解调时易于滤出它。
（a）基带信号x(t)频谱函数
（b）对x(t)进行相关编码得到的频谱函数 （c）双边带调制后得到的频谱函数
插入导频
计算机网络通信原理——同步技术
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双边带调制系统发送端电路框图
• 码变换器将Sd(t)频谱中的直流和相邻的低频信号滤掉或衰减。 • 经低通滤波器加给环行调制器，由带通滤波器取出上、下边带
送给加法器。 • 同时送给加法器的还有载波移相90°的Acsinωct。（发送端必须
正交插入导频，不能加入Acosωt导频信号，否则接收端解调后 会出现直流分量，这个直流分量无法用低通滤波器滤除，将对 基带信号的提取产生影响。）
计算机网络通信原理——同步技术
28
平方变换法
• 已调信号x(t)cosωct为2PSK信号，双极性矩形脉冲。 • 接收端经过平方律部件后得到
e(t)=[x(t)cosωct]2 = x2(t)/2+ x2(t) cos2ωct/2
∵ x(t)=±1 ∴ e(t)= (1+cos2ωct)/2
• 由此，通过窄带滤波器取出2fc，经过二分频得到的频率就 是所需要的载波频率。
计算机网络通信原理——同步技术
同步技术应用举例_通信原理（第2版）_[共2页]
![同步技术应用举例_通信原理（第2版）_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/227ac6be25c52cc58bd6beda.png)
第7章 通信系统中的同步– 155 – 准同步系统各站各自采用高稳定时钟，不受其他站的控制，它们之间的钟频允许有一定的容差。
这样各站送来的信码流首先进行码速调整，使之变成相互同步的数码流，即对本来是异步的各种数码进行码速调整。
（2）水库法。
这种方法是依靠在各交换站设置极高稳定度的时钟源和容量大的缓冲存储器，使得在很长的时间间隔内存储器不发生“取空”或“溢出”的现象。
容量足够大的存储器就像水库一样，很难将水抽干，也很难将水库灌满。
因而可用作水流量的自然调节，故称为水库法。
现在来计算存储器发生一次“取空”或“溢出”现象的时间间隔T 。
设存储器的位数为2n ，起始为半满状态，存储器写入和读出的速率之差为±∆f ，则显然有 n T f=∆ （7.19） 设数字码流的速率为f ，相对频率稳定度为S 并令 ||f S f ∆=± （7.20）则由式（7.19）得 n f T S=（7.21） 式（7.21）是水库法进行计算的基本公式。
设f = 512kbit/s ，并设 9||10f S f -∆=±= （7.22）需要使T 不小于24小时。
则利用式（7.21），可求出n ，即 9105120024360045n S fT -==⨯⨯⨯≈显然，这样的设备不难实现，若采用更高稳定度的振荡器，例如镓原子振荡器，其频率稳定度可达5 × 10−11。
因此，可在更高速率的数字通信网中采用水库法作网同步。
但水库法每隔一个相当时间总会发生“取空”或“溢出”现象，所以每隔一定时间T 要对同步系统校准一次。
上面我们简要介绍了数字通信网的网同步的几种主要方式。
但是，网同步方式目前世界各国仍在继续研究，究竟采用哪一种方式，有待探索。
而且，它与许多因素有关，如通信网的构成形式，信道的种类，转接的要求，自动化的程度，同步码型和各种信道的码率的选择等都有关系。
前面所介绍的方式，各有其优缺点。
目前数字通信正在迅速发展，随着市场的需要和研究工作的进展，可以预期今后一定会有更加完善、性能良好的网同步方法面市。
通信原理 同步
通信原理同步
通信原理是指信号的传递和处理过程中所涉及的基本原理和方法。
其中，同步是通信原理中的一个重要概念。
在通信中，同步是指发送端和接收端之间的时钟信号保持一致，以确保数据的准确传输。
同步可以分为硬件同步和软件同步两种方式。
硬件同步通常通过传输中的特殊信号来实现，例如串口通信中的RTS（Request to Send）和CTS（Clear to Send）信号线，
以及以太网通信中的同步帧等。
接收端根据发送端发送的同步信号来确定数据的传输时机，以保证数据的正确接收。
软件同步则是通过通信协议或者算法来实现的。
发送端和接收端通过预先约定的规则来保持同步，例如在通信协议中规定每个数据帧的起始和结束标志位，接收端根据这些标志位来判断数据的边界，并进行相应的处理。
同步在通信中起到了关键的作用。
它能够确保数据的准确传输，并保证发送端和接收端之间的数据一致性。
在实际的通信系统中，同步技术得到了广泛的应用，例如在电话通信、数据传输、计算机网络等领域都有同步的应用。
总之，同步是通信原理中不可或缺的一部分，它通过时钟信号、特殊信号或者通信协议来确保数据的准确传输和接收端的同步，为通信系统的正常运行提供保障。
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武汉大学教学实验报告
电子信息学院 **** 专业 2016 年 ** 月 ** 日实验名称同步技术指导教师 *** 姓名 *** 年级 14级学号 20143012***** 成绩
）看出，虽然前面假设了m(t)中无直流分量，但m2
图19-1 平方变换提取载波
19-1 所示的方框图同样可以提取出载波。
由于提取载波的方框图中用了一个二分
图19-2 平方环法提取载波
科斯塔斯环法
科斯塔斯环又称同相正交环，其原理框图如下：
图19-3 科斯塔斯环原理框图
在科斯塔斯环环路中，压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的则是压控振荡移相后的信号。
两路相乘器的输出均包含有调制信号，两者相乘以后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压，从而准确地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。
现在从理论上对科斯塔斯环的工作过程加以说明。
设输入调制信号为，则m(t)cos
经低通滤波器后的输出分别为：
大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。
用
图20-1 开环位同步提取电路框图
跳变沿提取电路的作用是，当产生一个边沿脉冲时，它直接反映了输入信号的真实相位。
以它为基准，就可以有效地提取出与输入信号同步的时钟。
时钟同步的原理就是利用这个边沿脉冲清零计数器，输出反映输入码元相位的一个高精度时钟源周期的短脉冲。
图中状态寄存器保证了在接收
图20-2 数字锁相环法位同步提取原理框图
图20-3 新型位同步提取电路框图
图20-4 码元跳变沿脉冲产生电路
通常把这种非周期序列的自相关函数称为局部自相关函数。
对同步码组的另一个要求是识别器目前已找到的所有巴克码组如表21-1所列。
以七位巴克码组{＋＋＋――＋－}为例，求出它的自相关函数如下：
实际数字通信系统中，由于采用了数字可编程（FPGA）器件，我们可以设计比效复杂的帧同，从而使漏同步（同步码出错）假同步（信息码中有相同的同步码）的概
图21-1 帧同步判决状态机
基带信号产生与码型变换模块A2
信源编码与复用模块A3
（2）科斯塔斯环同步范围（950-1050）
1000100010001000 1001100110011001 1011001110001111 0000111100001111
(2). AMI编码观测
15-PN 全“0” 全“1”
(3). 伪随机序列AMI编码位同步信息提取
定时信息提取时钟本地补全的位同步信息
全“0” 全“1”
(5). 修改时钟进行观测
全“0” 全“1”
2. HDB3位同步时钟提取
(1). HDB3编码观测
15-PN 全“0” 全“1”
1111111100000000 1111111111110000
编码位同步信息提取
(3). 设置数据位同步信息提取
全“0” 全“1”
(4). 修改时钟进行观测
全“0” 全“1”
实验三：帧同步实验
（1）帧头数据和帧脉冲观测
（3）前向保护测试
二．实验操作过程
实验一：载波同步实验
1.实验模块在位检查
在关闭系统电源的情况下，确认下列模块在位：
●基带产生与码型变换模块A2；
●信道编码与频带调制模块A4；
●纠错译码与频带解调模块A5；
2.信号线连接：
用鼠标在液晶上选择“同步技术”中“载波同步与模拟锁相环”实验，按图
3.加电
打开系统电源开关，A2.A4和A5模块右上角红色电源指示灯亮，几秒后
上角绿色运行指示灯开始闪烁，说明模块工作正常。
若两个指示灯工作不正常，需关电查找原因。
图19-3 科斯塔斯环原理框图
在科斯塔斯环环路中，压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的则是压控振荡移相后的信号。
两路相乘器的输出均包含有调制信号，两者相乘以后可以消除调制信
经低通滤波器后的输出分别为：
是压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差，当
大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。
用。