群同步-分散插入法
通信原理课程设计
通信原理课程设计--基于FPGA的时分多路数字基带传输系统的设计与开发指导老师：戴慧洁武卫华班级：通信111班组长：徐震震组员：胡彬、韦景山、谢留香、徐勇、周晶晶、张秋红日期：一、课程设计目的通信系统课程设计是一门综合设计性实践课程。
使大家在综合已学现代通信系统理论知识的基础上，借助可编程逻辑器件及EDA技术的灵活性和可编程性，充分发挥自主创新意识，在规定时间内完成符合实际需求的通信系统电路设计与调试任务。
它不仅能够提高大家对所学理论知识的理解能力，更重要的是能够提高和挖掘大家对所学知识的实际运用能力，为将来进入社会从事相关工作奠定较好的“能力”基础。
二、课程设计内容时分多路数字电话基带传输系统的设计与开发三、课程设计要求任务1、64Kb/S的A律PCM数字话音编译码器的开发设计2、PCM 30/32一次群时分复接与分接器的开发设计3、数字基带编码HDB3编译码器的开发设计4、同步（帧、位、载波同步（可选））电路的开发设计四、小组分工小组成员负责项目徐震震同步（帧同步、位同步）谢留香PCM 30/32一次群时分复接韦景山64Kb/S的A律PCM数字话音编码胡彬PCM 30/32一次群时分分接徐勇64Kb/S的A律PCM数字话音译码周晶晶数字基带编码HDB3译码张秋红数字基带编码HDB3编码五、时分多路数字电话基带传输系统框图PCM编码设计一、设计要求1、PCM编码器输入信号为:一个13位逻辑矢量的均匀量化值:D0,D1…D12其中:D0为极性位,取值范围在-4096～+4096之间；一个占空比为1/32的8K/S的取样时钟信号；一个占空比为50%的2.048Mb/S的合路时钟信号；2、PCM编码器输出信号为:一个8位逻辑矢量的13折线非均匀量化值:C0,C1…C7其中:C0为极性位.C0=1为正,C0=0为负；一个占空比为1/32的8K/S的取样时钟信号；一个占空比为50%的2.048Mb/S的合路时钟信号；二、PCM编码分析脉冲编码调制(PCM)在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
通信原理分类
标准性、可维护性。 ①有效性可用传输速率（码元传输速率������ ������ 即单 位时间传送码元地数目，单位是波特 B。������ ������ =1/T T 是每个码元的长 度。 信息传输速率������ ������ 也称为比特率。 ������ ������ =������ ������ logM 2 为底， M 为多 （M） 进制码元。 ）和频带利用率（单位带宽内的传输速率 n=������ ������ /B(B/HZ)） 衡量。②可靠性用误码率（指错误接收的码元数在传输总码元数中所 占的比例Pe =错误码元数/传输总码数）和误信率（又称误比特率指错 误接收的比特数在传输总比特数中所占的比例Pb =错误比特率/传输总 比特数。 ）来衡量。二进制中Pb =Pe 6.为什么要进行调制总的来说是为了适应信道的传播。 进行载波调制 是为了实现以下几个目的①在无线传输中，信号是以电磁波的形式通 过天线辐射到空间的，为了获得较高的辐射频率天线的尺寸必须与发 射信号波 长相比拟，很难实现。通过调制，把基带信号的频谱搬至 较高的载波频率上使已调信号的频谱与信道的带通特性相匹配这样 可提高传输性能，以较小的发送功率和较短的天线来辐射电磁波。② 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处以实现信道的多路复用，提 高信道利用率。③扩展信号带宽，提高系统抗干性、抗衰落能力还可 实现传输带宽与信噪比之间的互换。 幅度调制（线性调制）的原理（一）幅度调制：是由调制信号去控 制高频载波的幅度使之随调制信号作线性变化的过程。 （二）双边带 调制 DSB ：AM 调制模型画图（三）单边带调制 SSB 将双边带信号中 的一个边带滤掉而形成的。 分为滤波法和相移法模型都要会画图。 （四） 残留边带调制。介于 SSB 和 DSB 的折中，克服了 DSB 信号占用频带 宽的缺点又解决了 SSB 信号实现中的困难。 （五）一般模型（画图） 由一个相乘器和一个冲激响应为 h(t)的滤波器组成（六）相干解调和 包络检波。 （见名解） 7.差错控制编码的四种技术： （一）检错重发。在发送码元序列中加入 差错控制码元，接收端利用这些码元检测到有错码时，利用反向信道 通知发送端要求重发直至接收正确为止。有错码指在一组接收码元中 知道有错码但不知如何纠正。采用该技术要求通信系统有双向信道传 送重发命令。 （二）前向纠错 FEC。接收端利用发送端在发送码元序列 中加入的差错控制码元，不但能够发现错码还能纠正。采用 FEC 时， 不需反向信道传送重发命令也没有因反复重发而产生时延，故实时性 好。但与检错重发比起需要更多差错控制码元，设备更复杂。 （三） 反馈检验。不需加差错控制码元，接收端将接受到的码元原封不动转 发回发送端。 在发送端将它和原发送码逐一比较， 发现不同则有错码， 发送端立即重发。需要双向信道，传输率低。 （四）检错删除。与检 错重发区别是，接收端发现错码后立即删除不要求重发。适于少数特 定系统。 8.信道： (一 )无线信道①利用电磁波在空间的传播实现②电磁波的传 播主要分为地波（频率较低的电磁波趋于沿弯曲的地球表面传播有一 定的绕射能力） 、天波（20MHz~30 电离层反射波。利用电离层反射的 传播方式） 和视线传播(为了增大其在 h=D2/8r=D2/50.) ③电磁波还能 以散射方式传播：电离层散射（发生在 30~60 的电磁波上） 、对流层 散射（100~4000 传播距离大约为 600KM） 、流星余迹散射（30~100 距离为 1000KM） （二）有线信道 明线（平行架设在电线杆上的架空 线路，是导电裸线或带绝缘层的导线） 、对称电缆（若干对叫做芯线 的双导线放在一根保护套内制成） 、同轴电缆（内外两根同心圆柱形 导体构成，在这两根导体间用绝缘体隔离开） 。 信道中噪声 （一） 按来源分人为噪声和自然噪声 （热/白噪声） 。 （二） 按性质分为脉冲噪声（突发性产生、幅度大、如电火花） 、窄带噪声 （非所需的连续的已调正弦波或者是一个振幅恒定的单一频率的正 弦波，通常来自相邻电台或其他电子设备） 、起伏噪声（遍布在时域 和频域内的随机噪声， 包括热噪声电子管内产生的散弹噪声和宇宙噪 声） 。 9.JPEG 标准（一）基本框架三个基本要素①编码器。是编码处理的实 体。输入原图像->编码器（表格定义）->压缩的图像数据②解码器。 是解码处理实体。压缩的图像数据->解码 器（表格定义）->重建图像 ③交换格式。是压缩图像数据的表示，包括编码中使用的所有表格， 用于不同应用环境间。应用环境 A-压缩的图像数据及表格定义-应用 环境 B. JPEG 有四种编码模式分别是：基本的顺序处理（所有基于 DCT 的解码器均支持） 、基于 DCT 的扩展处理、无损处理、分等级处 理。 差别有两点分别是图像采样精度不同和采用熵编码方法不同。 （二） 基于 DCT 编码过程。①编码器：源图像数据（8*8 块）->FDCT->量化 器（量化表）->熵编码（编码表）->压缩的图像数据； 解码器：压 缩的图像数据->熵解码（编码器）->反量化表（编码表）->IDCT->重建 图像数据。②数据单元 DU：块内 的 64 个数据组成一个数据单元， 若不是 8 的倍数就复制底行和最右边一�
实验十五 帧同步信号提取实验
实验十五 帧同步信号提取实验一、实验目的1． 掌握巴克码识别原理。
2． 掌握同步保护原理。
3． 掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。
二、实验内容1． 观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。
2． 观察帧同步器的假同步现象、漏识别现象和同步保护现象。
三、实验器材1． 信号源模块2． 同步信号提取模块3． 20M 双踪示波器一台 4． 频率计（选用） 一台四、实验原理由于数字通信系统传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元，即码元，因而在接收端必须按与发送端相同的节拍进行接收，否则，会因收发节拍不一致而导致接收性能变差。
此外，为了表述消息的内容，基带信号都是按消息内容进行编组的，因此，编组的规律在收发之间也必须一致。
在数字通信中，称节拍一致为“位同步”，称编组一致为“帧同步”。
在时分复用通信体统中，为了正确地传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲，可以集中插入，也可以分散插入。
集中式插入法也称为连贯式插入法，即在每帧数据开头集中插入特定码型的帧同步码组，这种帧同步法只适用于同步通信系统，需要位同步信号才能实现。
适合做帧同步码的特殊码组很多，对帧同步码组的要求是它们的自相关函数尽可能尖锐，便于从随机数字信息序列中识别出这些帧同步码组，从而准确定位一帧数据的起始时刻。
由于这些特殊码组123{,,,,}n x x x x 是一个非周期序列或有限序列，在求它的自相关函数时，除了在时延j ＝0的情况下，序列中的全部元素都参加相关运算外；在j ≠0的情况下，序列中只有部分元素参加相关运算，其表示式为∑-=+=jn i j i i x x j R 1)( （15－1）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应该尽量简单。
目前，一种常用的帧同步码组是巴克码。
巴克码是一种非周期序列。
一个n 位的巴克码组为{x 1，x 2，x 3，…，x n }，其中x i 取值为＋1或－1，它的局部自相关函数为⎪⎩⎪⎨⎧≥<<±===∑-=+nj n j j n x x j R j n i j i i 00100)(1或 （15－2） 目前已找到的所有巴克码组如表15-1所列。
通信信号分析工程的关键技术分析
通信信号分析工程的关键技术分析摘要:通信就是人类在生产和社会活动中进行的交换和信息传输的活动。
将越来越多的信息以有效的通信手段从一个地方传输到另一个地方,包括人类物质所及和不及的地点,这就是现代通信的主要任务。
而大容量、长距离、多用户、抗干扰等则成为现代通信的几大主要特点。
如今,人类对通信的要求越来越高,而随着通信事业的发展,通信手段的革新与应用显得尤为重要,从通信的发展趋势来看,它所具备的信道编码/译码(纠错编码技术)、复用技术、多址技术、同步技术、扩频技术以及蜂窝技术等将受到广泛应用及热捧。
关键词:复接同步扩频多址1 数字信号复接技术为了扩大传输容量提高传输效率,在数字通信系统中,我们常常要利用时分复用的原理将若干低速信号合并成一个高速数字信号流,以便在高速信道中传输。
数字复接的设备则包括:数字复接器和数字分接器。
数字复接器由同步定时、恢复单元和复接部分构成。
给复接器提供统一基准时间信号的是定时单元而复接器的定时单元自身具备内部时钟,它同时可以由外部时钟来推动;分接器的定时单元则只能由接收的时钟来推动,并借助于同步单元的控制使得复接器与分接器的基准保持同步。
根据复接器输入端各支路的信号和本机定时信号的关系,数字复接方法分为:同步复接和异步复接两类。
同步复接可以说是数字复接的基础,如果各输入支路数字信号相当于本机定时信号,并且是同步的,那么,采用同步复接,反之,则需采用异步复接,即同源信号的复接则可叫做同步复接,异源信号的复接则是异步复接。
数字信号的复接方式则有换位复接、按字复接和按帧复接三种。
按位复接的设备简单,比较容易实现,是目前用的最多的复接方式;按字复接虽然需要容量较大的缓存器,但因为它有利于多路合成处理和交换,因而,会得到更多的应用;按帧复接虽然有利于交换,但由于它需要容量较大的缓存存储器,目前并无实际应用。
2 同步技术数字通信的一大特点是:通过时间分割来实现多路复用,而为了使整个通信系统有序准确可靠的工作,信息的收发双方必须有一个统一的时间标准,这个时间标准就是靠定时去完成时间的同步,同步系统质量的优劣则直接影响到通信系统的正常工作,系统得以正常工作的前提和保证。
实验7频带传输系统综合实验-信息系统综合实践实验中心-桂林电子
实验7 频带传输系统综合实验一、实验目的：1、将所做过的独立实验进行组合，构成可通话的频带传输系统。
掌握系统工作原理，了解信号流程并完成两人通话功能。
2、分析系统连接后所遇到的问题，且提出解决向题的方料3、了解载波相位误差，位同步相位误差对系统的性能的影响。
4、了解相位抖动对系统的影响。
二、实验内容：1、了解二人通话的2DPSK频带传输系统的原理，掌握实验模块的正确组合和连线。
2、了解决收端载波相位误差，位同步相位误差对系统造成影响的方法。
3、观察相位抖动对系统的影响。
4、分析系统组成后容易出现什么问题，提出解决问题的方法。
5、当发端发送固定数字信号时，将收、发端关键波形按相位关系绘画出来。
且加以说明。
三、预习要求1、复习前面各章有关的独立实验内容。
2、了解可通话2DPSK频带传输实验的原理。
3、自行设计实验方案及测试步骤。
四、实验仪器1、直流电源一台2、示波器一台3、数字信源模块、数字调制模块、载波时钟提取模块、数字解调模块、帧同步/终端模块、PCM编译码模块各一块。
五、实验原理图3-16-1 系统流程图1. 数字信源中的多路信号的复接原理数字信源模块的原理框图如附图所示。
1.1时序信号的产生本模块通过二进制分频器，得到１６kＨＺ和８kＨＺ方波信号，然后送入２／４译码器，得到反相的脉宽为八个时钟周期的四个脉冲信号，经反相器后得到正相的时序脉冲信号。
其波形及相位关系如图1所示。
图1 复接器中的时序脉冲信号1.2四路数据码的复接本信源模块中的四路独立的八位数码，在以上四路时序信号的控制下，依次选通模拟开关１、２、３、４，按顺序依次将四路数码接入同一通道，形成了一路串行码，完成四路数据码的复接。
在本基带传输实验中，将其中第一路数据码置成帧同步码（巴克码）Ｘ１１１００１０。
2. 数字终端模块的分接器原理原理框图如附图所示。
2.1时序脉冲产生电路由Ｕ７、Ｕ８、Ｕ９（７４ＬＳ１６４）八位移存器和Ｕ１２（７４ＬＳ０４）非门、Ｕ１０（７４ＬＳ７４）Ｄ触发器组成。
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(同步原理)【圣才出品】
第13章同步原理思考题13-1 何谓载波同步？为什么需要解决载波同步问题？答：（1）载波同步又称载波恢复，即在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频同相的本地振荡，供给解调器作相干解调用。
（2）需要解决载波同步问题的原因：当接收信号中包含离散的载频分量时，在接收端需要从信号中分离出信号载波作为本地相干载波；这样分离出的本地相干载波频率必然和接收信号载波频率相同，但是为了使相位也相同，可能需要对分离出的载波相位作适当调整。
若接收信号中没有离散载频分量，则接收端需要用较复杂的方法从信号中提取载波。
因此，在这些接收设备中需要有载波同步电路，以提供相干解调所需的相干载波。
13-2 插入导频法载波同步有什么优缺点？答：插入导频法载波同步的优缺点：（1）优点：建立同步的时间快。
（2）缺点：占用了通信系统的频率资源和功率资源。
13-3 哪些类信号频谱中没有离散载频分量？答：信号频谱中没有离散载频分量的信号频谱：先验概率相等的2PSK信号频谱中没有载频分量。
13-4 能否从没有离散载频分量的信号中提取出载频？若能，试从物理概念上作解释。
答：能从没有离散载频分量的信号中提取出载频。
设此信号可以表示为，式中：m（t）＝±1。
当m（t）取＋1和－1的概率相等时，此信号的频谱中无角频率ωc的离散分量。
将上式平方，得此式中已经将m2（t）＝1的关系代入。
由此式可见平方后的接收信号中包含2倍载频的频率分量。
所以将此2倍频分量用窄带滤波器滤出后再作二分频，即可得出所需载频。
13-5 试对QPSK信号，画出用平方环法提取载波的原理方框图。
答：对QPSK信号，用平方环法提取载波的原理方框图如图13-1所示。
图13-1 QPSK平方环载波提取框图13-6 什么是相位模糊问题？在用什么方法提取载波时会出现相位模糊？答：（1）相位模糊问题是由于二分频器的输出电压有相差180°的两种可能相位，即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状态，这就导致分频得出的载频存在相位含糊性。
第七章同步原理
7.1 载波同步的方法
一、 插入导频法 要求：为了避免信号与导频的相互干扰，要在信号载波 分量为零的位置插入导频；还应避免插入的导频对信号 解调有影响，常常采用正交插入导频方式。
插入导频位置示意图
插入正交导频示意图
3
1、频域正交插入导频
在模拟调制中的DSB、SSB信号在 f c 附近信号频谱为0，所 以可以直接插入 f c 作导频。设调制信号为m(t ) ,且m(t )中无直 流分量，被调载波为 ac sin( ct ) ，调制器假设为一相乘器， 插入导频是被调载波移相900形成的，为 ac sin(ct ) ，其中 ac是插入导频的振幅，于是输出信号为
1 2 1 2
11
如果用锁相环代替上中的 2 f c窄带滤波器，如下图所示，就
称为平方环法。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波等 优 点，因此平方环法提取载波应用更为广泛。
平方环法提取载波
12
2、同相正交环法 同相正交环又称科斯塔斯（costas）环，也是利用锁相环 来提取载波，加入两个相乘器的本地信号分别为压控振荡 器 cos c t sin c t （VCO）输出信号 和它的正交信号 。设输 m(t ) cos c t 入的抑制载波双边带信号为 1 m(t ) cos cos 2ct V3 m(t ) cos c t cos c t 2 则 1 V4 m(t ) cos c t sin c t m(t ) sin sin 2c t
插入的导频应为正交载波的原因：收端相乘器的输出为 v(t ) u0 (t )sin ct ac m(t )sin 2 ct ac sin ct cos ct
框图中低通滤波器的截止频率为fm，v(t)经低通滤波器后， 就可以恢复出调制信号m(t)。然而，如果发端加入的导频
现代通信技术-群同步-集中插入法
1.群同步技术
起止同步法
结构：
缺点：
止脉冲与码元宽度不同，给同步传输带来不便。 传输效率低：67%
02. 集中插入法
集中插入法又称连贯插入法，指在每一信息群的开头集中插入作为群同步码 组的特殊码组，该码组应在信息码中很少出现，即使偶尔出现，也不可能依 照群的规律周期出现。
群同步-集中插入法
目录
01 02
03
群同步技术 集中插入法
巴克码
01.群同步技术
在数字通信时，一般总是以一定数目的码元组成一个个的“字”或 “句”，即组成一个个的“群”进行传输的。 群同步信号的频率很容易由位同步信号经分频而得出。
群同步又称帧同步,其任务是把字、句和码组区分出来。在时分多路传 输系统中，信号是以帧的方式传送的。每一帧中包括许多路。接收端为了 把各路信号区分开来，也需要帧同步系统。
巴克码是一种取值为+1，－1的非周期，长度为n的序列。 目前已找到的巴克码组如下表所示，其中7位巴克码组用的最多。
其中：+表示+1 -表示-1
7位巴克码的自相关函数
03. 巴克码
巴克码识别器
谢谢
接收端按群的周期连续数次检测该特殊码组，这样便获得群同步信息。
02.集中插入法
集中插入法的关键是寻找实现群同步的特殊码组。 对该码组的基本要求是： • 具有尖锐单峰特性的自相关函数； • 便于与信息码区别； • 码长适当，以保证传输效率。
目前常用的群同步码组是巴克码。
03. 巴克码