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。
通信系统中的时钟同步与频率校正技术
通信系统中的时钟同步与频率校正技术在现代通信系统中，时钟同步和频率校正是确保通信设备之间准确传输数据的关键技术。
准确的时钟同步和频率校正可以提高通信系统的性能和可靠性，避免数据丢失和误差传输。
本文将讨论通信系统中常用的时钟同步和频率校正技术，并探讨它们的原理和应用。
一、全球导航卫星系统（GNSS）同步技术全球导航卫星系统（GNSS）同步技术是一种利用卫星导航系统提供的时间信号进行时钟同步的方法。
GNSS系统包括全球定位系统（GPS）、伽利略导航系统等。
这些系统通过卫星发射的时间信号，可提供高精度的时钟同步和频率校正。
使用GNSS同步技术的通信系统需要至少接收4颗卫星的信号，通过测量信号传播的时间差来计算时钟误差和频率漂移。
通信设备根据卫星导航系统提供的时间信号进行时钟调整，以确保设备之间的同步。
GNSS同步技术具有高精度和全球范围的优势，被广泛应用于无线通信和互联网基础设施中。
二、IEEE 1588 时钟同步协议IEEE 1588（Precision Time Protocol，简称PTP）是一种用于实现时钟同步的网络协议。
它通过在网络中传输时间戳来实现微秒级的时钟同步精度，并能够对时钟频率进行校正。
PTP协议的基本原理是通过主从架构进行时钟同步。
网络中的主节点（Master）通过向从节点（Slave）发送时间戳报文，从节点根据报文中的时间戳来调整自身的时钟。
PTP协议使用插值和滤波等技术来提高时钟同步的精度和稳定性。
PTP协议广泛应用于局域网和广域网之间的时钟同步，如数据中心、电力系统等领域。
它能够实现高精度的时钟同步和频率校正，保证数据传输的准确性和可靠性。
三、时钟同步与频率校正在通信系统中的应用时钟同步和频率校正技术在通信系统中具有重要的应用。
以下是其中几个重要的应用场景：1. 移动通信系统：移动通信网络中的各个基站需要保持高度的时钟同步，以确保通信信号的准确传输和漫游的顺畅切换。
时钟同步和频率校正技术可以提高移动通信网络的性能和容量。
数据库实时同步技术解决方案
数据库实时同步技术解决方案一、前言随着企业的不断发展，企业信息化的不断深入，企业内部存在着各种各样的异构软、硬件平台，形成了分布式异构数据源。
当企业各应用系统间需要进行数据交流时，其效率及准确性、及时性必然受到影响。
为了便于信息资源的统一管理及综合利用，保障各业务部门的业务需求及协调工作，常常涉及到相关数据库数据实时同步处理。
基于数据库的各类应用系统层出不穷，可能涉及到包括ACCESS、SQLSERVER、ORACLE、DB2、MYSQL等数据库。
目前国内外几家大型的数据库厂商提出的异构数据库复制方案主要有：Oracle的透明网关技术，IBM的CCD表（一致变化数据表）方案，微软公司的出版者/订阅等方案。
但由于上述系统致力于解决异构数据库间复杂的交互操作，过于大而全而且费用较高，并不符合一些中小企业的实际需求。
本文结合企业的实际应用实践经验，根据不同的应用类型，给出了相应的数据库实时同步应用的具体解决方案，主要包括：(1) SQLSERVER 到SQLSERVER 同步方案(2) ORACLE 到SQLSERVER 同步方案(3) ACCESS 到SQLSERVER/ORACLE 同步方案二、异构数据库异构数据库系统是相关的多个数据库系统的集合，可以实现数据的共享和透明访问，每个数据库系统在加入异构数据库系统之前本身就已经存在，拥有自己的DMBS。
异构数据库的各个组成部分具有自身的自治性，实现数据共享的同时，每个数据库系统仍保有自己的应用特性、完整性控制和安全性控制。
异构数据库的异构性主要体现在以下几个方面：1、计算机体系结构的异构各数据库可以分别运行在大型机、小型机、工作站、PC嵌入式系统中。
2、基础操作系统的异构各个数据库系统的基础操作系统可以是Unix、Windows NT、Linux等。
3、DMBS本身的异构可以是同为关系型数据库系统的Oracle、SQL Server等，也可以是不同数据模型的数据库，如关系、模式、层次、网络、面向对象，函数型数据库共同组成一个异构数据库系统。
数字同步技术
实验十一 数字同步技术实验内容1.位定时、位同步提取实验2.信码再生实验3.眼图观察及分析实验4.CPU仿真眼图观察测量实验一. 实验目的1.掌握数字基带信号的传输过程。
2.熟悉位定时产生与提取位同步信号的方法。
3.学会观察眼图及其分析方法。
二. 实验电路工作原理所有数字通信系统能否有效地工作，在相当大的程度上依赖于发端和收端正确地同步。
同步的不良将会导致通信质量的下降，甚至完全不能工作。
通常有三种同步方式：即载波同步、位同步和群同步。
在本实验中主要分析位同步，载波同步和群同步不分析。
实现位同步的方法有多种，但可分为两大类型：一类是外同步法。
另一类是自同步法。
所谓外同步法，就是在发端除了要发送有用的数字信息外，还要专门传送位同步信号，到了接收端得用窄带滤波器或锁相环进行滤波提取出该信号作为位同步之用。
所谓自同步法，就是在发端不专门向收端发送位同步信号，而收端所需要的位同步信号是设法从接收信号中或从解调后的数字基带信号中提取出来。
本实验中，位同步提取的方法是从二相PSK(DPSK)信号中，对解调出的数字基带信息再直接提取恢复出位同步信号。
图11-1是位同步恢复与信码再生电路方框图,图11-2是电原理图。
图11-1 位同步恢复与信码再生电路方框图1.带通滤波与全波整流电路电路如图11-3所示。
设计该电路时，以数字基带码元速率为32KHz/s为例，数字基带信号由测量点TP703输入，经过电解电容E701与电阻R717进入该电路，带通滤波器由U711组成，测量点TP707为眼图测量点，利用二踪示波器的YB通道测量TP304或TP703，YA通道测量TP707时，调节示波器相应的开关与旋钮，就可以测量出眼图信号来。
关于眼图的具体测量在后面再作进一步的介绍。
由运算放大器U711∶C组成全波整流电路。
从图中可知,运算放大器U712(LM311)组成限幅放大电路。
32KHz谐振电路由电阻R731、R732、R722、电容C716、CA701(在电路板上这里为一可插入不同容量的电容作为实验调试，实验值为4700pf)、谐振线圈L701组成。
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 -。
5g 同步原理
5g 同步原理
5G的同步原理与以往的移动通信网络不同，它采用了更加高效和精准的同步技术。
其中主要的同步原理包括以下几点：
1、全球卫星导航系统（GNSS）：5G网络可以利用全球卫星导航系统来实现高精度的时间和位置同步。
通过接收来自多颗卫星的信号，可以精确确定用户设备所在的位置和时间，从而实现网络的同步。
2、网络时钟同步：在5G网络中，网络设备会使用网络时钟同步协议来进行同步，确保所有设备都在相同的时间基准下运行。
这样可以避免信号传输和处理时的时延差异，提高数据传输的精确性和效率。
3、智能天线技术：5G网络的基站智能天线可以通过波束赋形技术实现精确的信号定向传输，从而在空间上避免信号的干扰和重叠，提高网络的同步性能。
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
OFDM系统中的同步技术
r[k]
1
N 1
N 1
y[n]e j2kn N [k, k]d[k] [m, k]d[m]
N k0
m0
mk
[m, k]
L1
l0
Al e j 2 ml N
N
N 1
l [n]e j2 nmk
n0
N
第k个子载波受到的干扰能量
2
N 1
N 1
PICI [k] E
[m, k]d[m]
2 d
[m, k]
m0
m0
mk
mk
[m, k]是子载波m带给k的平均干扰能量
[m, k] E [m, k ]2
E[m, k]2 E [m, k] *[m, k]
1 N 1 N 1 2
传输信号x n 服从均值为0的复高斯过程
信道采用广义平稳不相关散射（WSSUS）模型，用延迟功率谱（ 各径的能量分布）和散射函数（各径的时变特征）表示
假设信道最大多径时延为L个样点（L
N
）,多普勒频偏的
G
IFT为第一类零阶贝塞尔函数，信道第l径的冲击相应为
hn,l All n l
子载波m对子载波k的均值干扰能量为该两子载波间距离的偶函数
矩阵 为对称矩阵，且每个子载波的信干比相同
－频率偏差产生的ICI
将频率偏差对接收信号的影响看成单径乘性衰落，
其等价的信道冲击响应
h[n] e j2n N ,是用子载波间隔归一化的频率偏移
子载波m对子载波k的干扰分量
[m, k]
• OFDM信号的表示
x n
1 N 1 X
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同步技术一、同步技术的定义：同步技术即调整通信网中的各种信号使之协同工作的技术。
诸信号协同工作是通信网正常传输信息的基础。
二、同步技术的分类：按照同步的功能来分，同步可以分为载波同步、位同步（码元同步）、群同步（帧同步）和网同步（通信网中用）等四种。
（一）载波同步1、定义当采用同步解调（相干检测，它的基本功能就是完成频谱的线性搬移，但为了防止失真，同步检波电路中都必须输入与载波同步的解调载波。
）时，接收端需要提供一个与接收信号载波同频同相的相干载波，而这个相干载波的获取就称为载波提取，或称为载波同步。
2-12、提取方法载波同步一般有两类方法：一类是直接提取法（自同步法），一类是插入倒频法（外同步法）。
（1）直接提取法（自同步法）定义：是从接收到的有用信号中直接（或经变换）提取相干载波，而不需要另外传送载波或其它倒频信号。
基本原理：有些信号（如DSB信号、2PSK信号等）虽然本身不包含载波分量，但却包含载波信息，对该信号进行某些非线性变换以后，就可以直接从中提取出载波分量来。
提取方法：平方变换法和平方环法、同相正交环法（科斯塔斯环）①平方变换法和平方环法图2-2平方变换法提取载波图2-2即为平方变换法提取载波，为了改善性能，可以在平方变换法大的基础上，把窄带滤波器用锁相环替代，构成如图2-3所示的方框图，这就是平方环法提取载波。
图2-3平方环法提取载波由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波性能，因此平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能，因而得到广泛的应用。
②同相正交环法（科斯塔斯环）图2-4同相正交环法提取载波同相正交环法（科斯塔斯环）是利用锁相环提取载波的另一种常用方法，由于加到上下两个相乘器的本地信号分别为压控振荡器的输出信号和它的正交信号，因此常称这种环路为同相正交环，有时也被称为科斯塔斯环（Costas）环。
如图2-4所示。
（2）插入倒频法（外同步法）定义：是在发端发送信息码元的同时，再发送一个（或多个）包含载波信息的倒频信号，并且要求这个倒频信号不随传播的信息变换，在接收端根据倒频信号提取载波。
即发端除了发送有用信号外，还在适当的位置上插入一个供接收端恢复相干载波之用的正弦波信号（这个信号通常称为导频信号）。
有些信号中没有载波成分（如DSB信号、2PSK信号等），可以用前面讲到的直接法提取同步载波，还可以用插入导频法（外同步法）来提取同步载波。
而有些信号（如VSB信号）它虽然含有载波但不易取出，对于这样的信号可以用插入导频法。
也有的信号（如SSB信号）既没有载波又不能用直接法提取载波，此时只能用插入导频法。
插入导频信号的方法：频域插入导频法、时域插入导频法①频域插入导频法定义：是指在已调信号的频谱中加入一个低功率的线谱，该线谱对应的正弦波即称为导频信号。
以DSB信号为例，导频插入的位置应该在信号频谱为零处，否则导f 频与信号频谱成分重叠，接收端不易取出。
如图2-5所示，载波频率点cf。
处信号的能量为零，因而可在此点插入导频，导频的频率为c2-5插入导频示意图这一频率与加入调制器的载波频率是一致的，但它的相位一般与被调载波正交（即相差90），称为“正交载波”。
在接收端，只要用滤波器提取这一导频信号，在相移90就可作为本地相干载波输出，进行相干解调。
如下图2-6和2-7所示。
2-6插入导频法发送端方框2-7插入导频法接收端方框②时域插入导频法除了在频域插入导频法外，还可以在时域插入导频以传送和提取同步载波。
时域插入导频法在时分多址卫星通信中应用较多，在一般数字通信中也有应用。
时域插入导频法对被传送的数据信号和导频信号在时间上加以区别，具体分配情况如下图2-8()a 所示。
在每一帧中，除了包含一定数目的数字信息外，在1ot t 的时隙中传送位同步信号，在12t t 的时隙内传送帧同步信号，在23t t 的时隙内传送载波同步信号，而在34t t 时隙内才传送数字信息。
可以发现这种时域插入导频方式，只是在每帧的一小段时间内才作为载频标准，其余时间没有载频标准。
在接收端用相应的控制信号将载频标准取出以形成解调用的同步载波，但是由于发送端发送的载波标准是不连续的，在一帧内只有很少一部分时间存在，因此如果用窄带滤波器取出这个间断的载波是不能应用的。
对于这种时域插入导频方式的载波提取往往采用锁相环路，其框图如2-8()b 所示。
在锁相环中，压控振荡器的自由振荡频率应尽量和载波标准频率相等，而且要有足够高的频率稳定度，而且要有足够高的频率稳定度，鉴相器每隔一帧时间与由门控信号取出的载波标准比较一次，并且通过它去控制压控振荡器。
当载波标准消失后，压控振荡器具有足够的同步保持时间，直到下一帧载波标准出现时再进行比较调整。
适当地设计锁相环路，就可以使恢复的同步载波的频率和相位的变化控制在允许的范围内。
2-8时域插入导频法3、载波同步性能及其比较判断一个载波同步系统的主要性能指标主要有如下两条：•效率所谓提高效率是指在能够获得载波的情况下，尽量减少发送载波的功率。
•精度所谓提高精度是指提取的同步载波与接收信号载波之间的相位误差要越小越好。
载波同步系统的精度越高，则传输系统误码率就越小。
这是影响传输系统误码率的主要因素。
除了以上指标外，还有同步建立时间（越短越好）、同步保持时间（越长越好）、相位抖动（越小越好）等。
从载波同步方式上来看，直接提取法在性能上要优于插入导频法。
首先，直接提取法不需另外发送导频，即发送功率全部用于传输信息，电路简单，没有功率损失，故效率高、功率信噪比大。
其次，由于直接提取法是在接收端由信号直接再生相干载波，这就避免了在传输过程中由于信道干扰及不均衡引起的相位误差，或者导频与信号之间由于滤波不好引起的相互干扰，故它又有精度高的优点。
但直接提取法只适用于具有双边带频谱的信号，而在单边带调制系统中不能采用。
（二）位同步1、定义：位同步就是在接收端产生一个确定抽样判决时刻的定时脉冲序列。
2、实现方法：实现位同步的方法有插入导频法（外同步法）和直接法（自同步法）两种，而在直接法中分为滤波法和锁相法。
（1）插入导频法（外同步法）插入导频法与载波同步时的插入导频法类似，它也是在基带信号频谱的零点插入所需的导频信号，如下图2-9所示。
图()a插入导频的位置是1/T，图()b频谱的第一个零频点在1/2T，插入导频应在1/2T处。
2-9（2）自同步法自同步法也称为直接提取位同步法，是指发端不传送专门的位同步信息，而直接从接收信号或解调后的数字基带信号中提取位同步信号。
它的具体实现方法又可以分为滤波法和锁相法。
①滤波法对于不归零的二进制随机序列，将其变成单极性归零脉冲后，经过一个窄带滤波器，就可以滤出此信号分量，再将它通过一个移相器调整相位后，就可以形成位同步脉冲。
其框图如图2-10所示，基本原理是先形成含有位同步信息的信号，再用滤波器将其滤出。
2-10滤波法原理方框图②锁相法锁相法即是用锁相环路替代一般窄带滤波器以提取位同步信号的方法。
它的基本原理是在接收端利用鉴相器比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位，若两者相位不一致（超前或滞后），鉴相器就产生误差信号去调整位同步信号的相位，直至获得精确的同步为止。
采用锁相法提取位同步原理方框图如图2-11所示，它由晶振、分频器、相位比较器和控制电路组成。
其中控制电路包括扣除门和附加门。
2-11数字锁相原理方框图3、位同步的主要性能指标衡量数字通信系统的位同步性能，通常有以下几项指标：•相位误差位同步信号的相位误差增大时，传输系统误码率必然增高。
•同步建立时间同步建立时间为失去同步后重新建立同步所需的最长时间，同步建立时间越短越好。
•同步保持时间从接收信号消失或接收信号中的位同步信息消失开始，到位同步电路输出的位同步信号中断为止，这段时间称为位同步保持时间。
当收、发两端振荡器的振荡频率有较高的稳定度时，同步时间越长，就越有利于位同步。
•同步门限信噪比在保证一定的位同步质量的前提下，接收机输入端所允许的最小信噪比，称为同步门限信噪比。
这个指标规定了位同步对深衰落信道的适应能力。
（三）群同步1、定义群同步有时也称为帧同步，是指在位同步的基础上，识别数字信息群的起止时刻，或者说给出每个群的“开头”和“结尾”时刻。
2、实现方法为了实现群同步，可以在数字信息流中插入一些特殊码字作为每个群的头尾标记，这些特殊的码字应该在信息码元序列中不会出现，或者是偶尔可能出现，但不会重复出现，此时只要将这个特殊码字连发几次，接收端就能够识别出来，并根据这些特殊码字的位置实现群同步。
下面我们主要介绍插入特殊码字实现群同步的方法。
插入特殊码字实现群同步的方法有两种，即连贯式插入法和间隔式插入法。
在介绍这两种方法之前，先简要介绍一种在电传机中所使用的起止式群同步法。
（1）起止同步法电传报文的一个字由7.5个码元组成，假设电传报文传送的数字序列为10010，则码元构成如图2-12。
从图中可以看出，在每个字开头，先发一个码元的起脉冲（无电），中间5个码元是信息，字的末尾是1.5码元宽度的止脉冲（有电），接收端根据1.5码元宽度的正电平转换到负电平这一特殊规律，确定一个字的起始位置，因而就实现了群同步。
2-12起止同步的信号波形（2）连贯式插入法连贯式插入法又称集中插入法，它是指在每一信息群的开头集中插入作为群同步码字组的特殊码组，该码组应在信息码中很少出现，即使偶尔出现，也不能依照群的规律周期出现。
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。
连贯式插入法的关键是寻找群同步码组。
对群同步码组的基本要求是：具有尖锐单峰特性的自相关特性；便于与信息码区别；码长适当，以保证传输效率。
符合上述要求的特殊码组有：全0码、全1码、0与1交替码、巴克码、电话基群帧同步码0011011。
（3）间隔式插入法间隔式插入法又称为分散插入法，它是将群同步码以分散的形式均匀插入信息码流中。
由于计算机技术的发展，目前移位搜索法的具体实现多采用软件的方法，较少采用硬件逻辑电路实现。
3、群同步系统的主要性能指标•捕捉时间现代通信系统都采取多路复用的方式传输信息，所以每一帧都包含有很多信息。
一旦帧同步丢失，这些信息也会随之丢失。
为此，要求帧同步系统在开始工作或失步后，要能在很短的时间内捕捉到同步码组，建立同步。
这一时间也称为捕捉时间或同步建立时间。
同步建立时间和同步恢复的时间都要尽量短。
•假失步概率与假不同概率在传输过程中，由于信道干扰的存在而不可避免地出现误码，如果只是偶尔一次同步丢失就重新开始搜索同步（漏同步或假失步），或把信息码误判为同步码（假同步或伪同步），势必造成正常的通信经常发生中断，从而丢失很多信息。
因此，对于帧同步系统的另一个重要要求就是工作的稳定可靠，具有较强的抗干扰能力。