第8章---复用技术
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第八章 光波分复用系统
36
8.2.3 WDM系统波长规划
表8-4 32通路DWDM系统中心频率
序号 1 2 3 …… 标称中心频率（THz） 标称中心波长（nm） 192.10 192.20 192.30 …… 1560.61 1559.79 1558.98 ……
30
31 32
195.00
195.10 195.20
37
8.1 波分复用原理
提高光纤通信系统的容量的方法包括时分复用（ TDM ）、 波分复用（WDM）、空分复用（SDM）、模分复用（MDM） 和极化复用（PDM）等 最常见的 TDM 方法的主要缺点是当电信号的传输速率达 到较高等级（如10Gbit/s或更高时），对于光器件（如激光 器和调制器）的开关速率等性能要求较高，实现难度较大， 同时光纤中的色散和非线性等也限制了调制信号的速率。 波分复用（ WDM ）为代表的多信道光纤通信系统成为实 现大容量传输的主要技术方案之一。
图8-2 双纤单向传输WDM系统 可以方便地分阶段动态扩容，可以根据实际业务量的需要
15 逐步增加波长来实现扩容，是目前最主要的应用形式。
8.1.2 WDM系统的应用形式
λ1
Tx1
复 用
Txn
λn
器
λ1······λ1n
解 复 用 器
λ1
Rห้องสมุดไป่ตู้1
λn
Rxn
λn+1
光纤放大器 解 复 用 器
复
Rxn+1
第8章 光波分复用系统
本章要点
本章主要介绍以波分复用（WDM）为代表的多 信道光纤通信系统及其关键技术，以及光时分复用 （OTDM）技术原理。
2
WDM系统和SDH系统的关系
在光网络传送层的关系：WDM系统与SDH系统均属于传送网 层，二者都是建立在光纤传输媒质。SDH系统是在电通道层上 进行的复用、交叉连接和组网，而WDM系是在光域上进行的复 用、交叉连接和组网。 对承载信号复用方式的区别：SDH是基于单波长（一根光纤 传输一个波长光路）的时分复用（TDM）系统；WDM技术在一根 光纤中同时传输不同波长的多个光载波信号，为FDM系统，充 分利用光纤带宽资源，增加系统传输容量。 信号的光接口标准：SDH设备的光接口符合ITU-T G.957和 G.691建议，该标准对工作中心波长没有特别规定。在WDM系统 中，光接口必须满足ITU-T G.692建议。该建议规定了每个光 通路的参考频率、通路间隔、标称中心频率（即中心波长）、 3 中心频率频率偏差等参数。
8.2.3 WDM系统波长规划
表8-4 32通路DWDM系统中心频率
序号 1 2 3 …… 标称中心频率（THz） 标称中心波长（nm） 192.10 192.20 192.30 …… 1560.61 1559.79 1558.98 ……
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31 32
195.00
195.10 195.20
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8.1 波分复用原理
提高光纤通信系统的容量的方法包括时分复用（ TDM ）、 波分复用（WDM）、空分复用（SDM）、模分复用（MDM） 和极化复用（PDM）等 最常见的 TDM 方法的主要缺点是当电信号的传输速率达 到较高等级（如10Gbit/s或更高时），对于光器件（如激光 器和调制器）的开关速率等性能要求较高，实现难度较大， 同时光纤中的色散和非线性等也限制了调制信号的速率。 波分复用（ WDM ）为代表的多信道光纤通信系统成为实 现大容量传输的主要技术方案之一。
图8-2 双纤单向传输WDM系统 可以方便地分阶段动态扩容，可以根据实际业务量的需要
15 逐步增加波长来实现扩容，是目前最主要的应用形式。
8.1.2 WDM系统的应用形式
λ1
Tx1
复 用
Txn
λn
器
λ1······λ1n
解 复 用 器
λ1
Rห้องสมุดไป่ตู้1
λn
Rxn
λn+1
光纤放大器 解 复 用 器
复
Rxn+1
第8章 光波分复用系统
本章要点
本章主要介绍以波分复用（WDM）为代表的多 信道光纤通信系统及其关键技术，以及光时分复用 （OTDM）技术原理。
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WDM系统和SDH系统的关系
在光网络传送层的关系：WDM系统与SDH系统均属于传送网 层，二者都是建立在光纤传输媒质。SDH系统是在电通道层上 进行的复用、交叉连接和组网，而WDM系是在光域上进行的复 用、交叉连接和组网。 对承载信号复用方式的区别：SDH是基于单波长（一根光纤 传输一个波长光路）的时分复用（TDM）系统；WDM技术在一根 光纤中同时传输不同波长的多个光载波信号，为FDM系统，充 分利用光纤带宽资源，增加系统传输容量。 信号的光接口标准：SDH设备的光接口符合ITU-T G.957和 G.691建议，该标准对工作中心波长没有特别规定。在WDM系统 中，光接口必须满足ITU-T G.692建议。该建议规定了每个光 通路的参考频率、通路间隔、标称中心频率（即中心波长）、 3 中心频率频率偏差等参数。
OFDM原理与应用_第八章
第八章 OFDM 多址接入技术
由于扩频后的信号带宽被限制在一个子带之内，因此它适用于上行 通信链路。
Cu (t )
Cu (t )
Cu (t )
图 8-7 MC/DS-CDMA 示意图
第八章 OFDM 多址接入技术
MT-CDMA 也利用给定扩频序列在时域内扩展经串/并转换后的数据流。 但是与一般的 DS-CDMA 相比，MT-CDMA 采用与载频数成比例的长扩频 序列。 在这种方案中，每个子载波的频谱不再满足正交状态。 2. 频域扩频 MC-CDMA 系统采用频域扩频的方式。 其基本过程是： 每个信息符号由一 个特定的扩频码片进行扩频，然后将扩频以后的每个符号调制到一个子 载波上； 因此，若扩频码的长度为 N ，那么对应这 N 个子载波传输的是相同 的信息数据。
第八章 OFDM 多址接入技术
8.1 OFDM 的多种接入方式 四种多用户通信系统 第一类多用户通信系统采用多址通信技术，即大量用户通过使用一 个公用通信信道向相同的接收机发送信息， 典型案例：移动蜂窝通信系统——某一个小区中的若干用户能够 向该小区的公共基站发送信息。 第二类多用户通信系统是一个广播网络； 在这类系统中，一个单独的发射机向多个接收机发送信息。 典型案例：公共无线电和电视广播系统。 第三类多用户通信系统是存储-转发网络；
第八章 OFDM 多址接入技术
四种主要的多址接入技术 频分多址（FDMA） 时分多址（TDMA） 码分多址（CDMA） 空分多址（SDMA） OFDM 和多址技术的结合能够允许多个用户同时共享有限的无线频谱， 从而获得较高的系统容量。 OFDM-FDMA（OFDMA） ； 跳频 OFDMA。 OFDM-TDMA； 多载波 CDMA；
通信原理课件第八章 时分复用(一)
基带信号 m1(t)
m2(t)
信道
低通滤波器 1 低通滤波器 2
m1 ′(t ) m２′(t )
mn -1 (t ) mn(t)
发送端
接收端
低通滤波器 n－1 低通滤波器 n
mn -1 ′(t ) mn ′(t )
图 6-4 时分复用系统示意图
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
8
1路 2路 3路 4路
同步时分复用原理
4 32 1
D CB A d cb a
cC3 bB2 aA1
帧3
帧2
帧1
2
1
B
A
b
a
异步时分复用原理
2b B a A 1
帧6 帧5 帧4 帧3 帧2 帧1
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
12
TDM方式的优点（相对与FDM）
❖ 1、多路信号的汇合和分路都是数字电路，比 FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。
❖ 把基群数据流采用同步(SDH)或准同步数字复接 技术汇合成更高速的数据(称为高次群)，高次群 的复接结构称为高次群的复接帧。
❖ 对帧的研究是时分复用系统研究的重点，相当于 对频分复用系统中频道的研究。
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
17
E1帧结构源于语音通信：
❖ 抽样频率：
fs=8000Hz
❖ 空分复用方式（SDM，space division multiplex ） 无线通信中(包括卫星通信)的位置复用 有线通信中的同缆多芯复用。
❖ 码分复用方式（CDM，code division multiplex ） 编码发射、相关接收技术。
WDM技术和要求
第1章WDM概述1.1 WDM技术的产生背景1.1.1光网络复用技术的发展随着信息时代宽带高速业务的不断发展，不但要求光传输系统向更大容量、更长距离发展，而且，要求其交互便捷。
因此，在光传输系统中引入了复用技术。
所谓复用技术是指利用光纤宽频带、大容量的特点，用一根光纤或光缆同时传输多路信号。
在多路信号传输系统中，信号的复用方式对系统的性能和造价起着重要作用。
光纤传输网的复用技术经历了空分复用（SDM ）、时分复用（TDM ）到波分复用（WDM ）三个阶段的发展。
SDM技术设计简单、实用，但必须按信号复用的路数配置所需要的光纤传输芯数，投资效益较差；TDM技术的应用很广泛，缺点是线路利用率较低；WDM技术在1根光纤上承载多个波长（信道），使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段。
光纤通信系统经历了几个发展阶段，从70年代末的PDH系统，90年代中期的SDH系统（经历了准同步数字体系（PDH ）、同步数字体系（SDH），和波分复用（WDM ）三个阶段），以及近来风起云涌的DWDM 系统，乃至将来的智能光网络技术，光纤通信系统自身正在快速地更新换代。
波分复用技术从光纤通信出现伊始就出现了，80年代末、90年代初，AT&T贝尔实验室的厉鼎毅（T.Y.Lee）博士大力倡导波分复用（DWDM ）技术，两波长WDM （1310 /1550nm ）系统80年代就在美国AT&T网中使用，速率为2 X 1.7Gb / s。
但是到90年代中期，WDM系统发展速度并不快•从技术和经济的角度，DWDM技术是目前最经济可行的扩容技术手段。
WDMWDM 又叫波分复用技术，是新一代的超高速的光缆技术，所谓波分复用技术，就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增，它充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源，采用合波器，在发送端将不同规定波长的光载波进行合并，然后传入单模光纤。
在接收部分将再由分波器将不同波长的光载分开的复用方式，由于不同波长的载波是相互独立的，所以双向传输问题，迎刃而解。
计算机第7、8章习题
第7、8章练习题1. 单选题1．计算机网络的目标是实现______。
A）数据处理B）文件检索C）资源共享和数据传输D）信息传输2．在计算机网络中，通常把提供并管理共享资源的计算机称为______。
A）服务器B）工作站C）网关D）网桥3．Internet中的IP地址由四个字节组成，每个字节间用______符号分隔开。
A）。
B），C）；D）.4．将计算机网络分为星型、环型、总线型、树型和网状型等是按______分类的方法。
A）传输技术B）交换方式C）拓扑结构D）覆盖范围5．个人用户通过PPP/SLIP接入Internet时，用户需要准备的条件是：一个Modem，一条电话线，PPP/SLIP软件与______。
A）网卡B）向Internet网络服务提供商（ISP）或校园网网管中心申请一个用户账号C）TCP/IP协议D）IP地址6．一个URL地址为ftp://，则这个URL地址中使用的协议是_____。
A）FTP B）TelnetC）HTTP D）Gopher7．计算机网络中，可以共享的资源是指_____。
A）硬件和软件B）硬件、软件和数据C）外设和数据D）软件和数据8．最早在美国出现的计算机网络是______。
A）Novell B）ARPANETC）Internet D）LAN9．网络标准100BASE-T中的100是指______。
A）100Mbit/s B）100MHzC）100米D）100个节点10．下列关于用户使用电话线连接Internet的说法中，正确的是_____。
A）只能使用脉冲电话B）只能使用音频电话C）脉冲、音频电话都能使用D）脉冲电话无须使用Modem11．拨号接入Internet需要一些条件，以下各项中，_____不是必要的条件。
A）电话线B）ISP提供的电话号码C）调制解调器D）IE浏览器12．IP地址的长度为_____位二进制数。
A）16 B）24C）32 D）4813．Internet是全球互联网络，通过_____协议将不同类型的网络和计算机连接起来。
《计算机网络原理与应用》第8章 广域网技术概论
(4)传输安全可靠。 （5）网络运行管理简便。
8.3.5 网络新技术介绍
1.ATM技术 技术
1)ATM的概念 （1)ATM的概念 CCITT（国际电话电报咨询委员会）给ATM 的定义是：ATM是一种交换模式，在这一模式中 信息被组织成信元，而包含一段信息的信元并不 需要周期性地出现。从这个意义上说，这种传输 模式是异步的。
VPN的发展趋势： 的发展趋势： 的发展趋势
（1）多种VPN技术集成。如在MPLS VPN网络 的基础上再部署IPSec VPN，以满足对保密和可用 性要求极高的银行、证券公司用户的需求。 （2）多种VPN业务整合与互补。如企业主干网络 互联采用基于网络的MPLS VPN，以保证安全性、 可靠性和高性能。 （3）越来越高的VPN产品集成。 （4）SSL VPN受到青睐。VPN技术不再局限于第 二层和第三层。目前，基于第四层的SSL VPN作为 安全的远程访问技术，也得到应用。
8.2 广域网的组网方式
广域网的组网方式主要有两种选择：点到点 的连接和通过分组交换方式的连接。
8.2.1点对点式的连接 点对点式的连接
若以点对点连接的方式组建广域网，有两种 情况：一种是组成全连通式的网络，所有路由器 节点互相连通。第二种是可用网桥或Modem进 行点到点连接。
8.2.2分组交换式的连接 分组交换式的连接
4.身份认证技术 身份认证技术
智能卡中的芯片存储了使用者的信息，通过 智能的读卡器将信息识别，来实现用户的身份认 证。 生物认证方式考虑使用合法用户的独有且不 能被复制的特征，比如，使用指纹、面部扫描、 视网膜血管分布图、语音识别等生物信息来认证。 这种方法通常使用在有高安全要求的环境。
图8-10 VPN实际解决方案 实际解决方案
密集波分复用技术
8.1.3 光时分复用（OTDM
• OTDM是指可以将多个高速电调制信号分别转 换为等速率的光信号，然后在光层上利用超窄 光脉冲进行时域复用。 • 光时分复用分为比特间插OTDM和分组间插 OTDM
8.1 复用技术的基本概念
8.1.4 光码分复用（OCDMA） • 在OCDMA通信系统中，每个用户都拥有一个惟一的地 址码，该码是一组光正交码中的一个。因而在进行数 据信息的传输时，首先用该地址码对数据信息进行调 制，同样，在接收端用与发射端相同的地址码进行光 解码，从而实现用户间的信道。 • 光码分复用技术能充分发挥光纤信道频带宽的特点， 具有动态地分配带宽、网络扩容方便、多址时 要求高、业务突发性强、速率高的宽带通信环境之中， 具有非常好的应用前景。
8.1 复用技术的基本概念
• 光纤通信复用技术主要分为：光波复用和光信 号复用两大类。 • 光波复用包括波分复用(WDM)和空分复用 (SDM)， • 光信号复用包括光时分复用(OTDM)和光频分复 用(OFDM)，此外还有光码分复用(OCDMA)、 副载波复用（SCM)技术。
8.1 复用技术的基本概念
8.1 复用技术的基本概念
8.1.2 空分复用（SDM
• 空分复用就是利用空间分割，根据需要构成不同的信 道进行光复用的一种复用技术。例如，一根光缆中的 两根光纤可以构成两个不同的信道，也可以构成不同 传输方向（一根去向，一根来向）的一个系统，这是 目前普遍使用的最为简单的复用方式。
8.1 复用技术的基本概念
8.3 密集波分复用技术
• 当光载波波长间隔小于0.8nm时的复用技术，称 为密集波分复用(DWDM)技术． • 正是由于此复用状态下，各信道之间的光载波 间隔比光波分复用情况下的信道间隔窄很多， 因而大大增加了复用信道数量，提高了光纤频 带利用率，当然也增加了其技术的复杂程度．
三级网络技术课件8章ppt课件
B-ISDN的目标是实现4个层次上的综合，即综合接入、综合交换、 综合传输和综合管理。
B-ISDN的核心技术是采用ATM实现高效的传输、交换和复用。 B-ISDN的另一个关键技术是满足各种各样的服务质量（QoS）要
求。
Page 6
2．宽带ISDN的业务类型
交互式业务：
在用户间或用户与服务提供者之间提供双向信息交换的服务 包括三种类型：
Page 35
6．HFC接入技术
HFC——Hybrid Fiber-coaxial Cable，光纤到同轴电缆混 合网
以现有的有线电视网（CATV）为基础 采用模拟频分复用技术，综合应用模拟和数字传输技术、
射频技术和计算机技术所产生的一种宽带接入网技术
Page 36
（1）HFC的技术分类
从技术上可以分
浏览器
Page 2
8.1.2 电信网、有线电视网和计算机网
Page 3
8.2 迈向综合网络
8.2.1 宽带综合业务数字网
1．窄带ISDN
两种用户/网络接口：
基本速率接口（Basic Rate Interface，BRI） 基群速率接口（Primary Rate Interface，PRI）。
高带宽ATM主干 ATM局域网 中心局的ATM交换机 实时多媒体信息的大规模发布
Page 23
8.3.4 接入网技术
接入网技术方案
以现有电话网铜线为基础的DSL技术 以电缆电视工业为基础的电缆调制解调器技术 光纤网络接入技术 无线卫入网的概念
交换机
“一线通”业务：基本速率接口
以普通电话的用户线做ISDN用户线 两条速率均为64kb/s的B信道和一条速率为16kb/s的D信道的接口，
B-ISDN的核心技术是采用ATM实现高效的传输、交换和复用。 B-ISDN的另一个关键技术是满足各种各样的服务质量（QoS）要
求。
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2．宽带ISDN的业务类型
交互式业务：
在用户间或用户与服务提供者之间提供双向信息交换的服务 包括三种类型：
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6．HFC接入技术
HFC——Hybrid Fiber-coaxial Cable，光纤到同轴电缆混 合网
以现有的有线电视网（CATV）为基础 采用模拟频分复用技术，综合应用模拟和数字传输技术、
射频技术和计算机技术所产生的一种宽带接入网技术
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（1）HFC的技术分类
从技术上可以分
浏览器
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8.1.2 电信网、有线电视网和计算机网
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8.2 迈向综合网络
8.2.1 宽带综合业务数字网
1．窄带ISDN
两种用户/网络接口：
基本速率接口（Basic Rate Interface，BRI） 基群速率接口（Primary Rate Interface，PRI）。
高带宽ATM主干 ATM局域网 中心局的ATM交换机 实时多媒体信息的大规模发布
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8.3.4 接入网技术
接入网技术方案
以现有电话网铜线为基础的DSL技术 以电缆电视工业为基础的电缆调制解调器技术 光纤网络接入技术 无线卫入网的概念
交换机
“一线通”业务：基本速率接口
以普通电话的用户线做ISDN用户线 两条速率均为64kb/s的B信道和一条速率为16kb/s的D信道的接口，
《软件工程》第八章 软件维护与再工程
软件可维护性－主要影响因素
可移植性：指程序转移到一个新的计算环境的难易 程度。
影响软件可移植性的因素有：信息隐蔽原则；模块 独立；模块化；高内聚低耦合；良好的程序结构； 不用标准文本以外的语句等
一个可移植的程序应具有结构良好、灵活、不依赖 于某பைடு நூலகம்具体计算机或操作系统的性能
软件可维护性－主要影响因素
软件维护的概念－维护成本
其它一些因素：如应用的类型、数学模型、 任务的难度、IF嵌套深度、索引或下标数等， 对维护工作量也有影响
软件维护的过程－维护组织
维护组织结构图
软件维护的过程－维护组织
系统监督员一般都是对程序(某一部分)特别熟 悉的技术人员。 在维护人员对程序进行修改的过程中，由配 置管理员严格把关，控制修改的范围，对软 件配置进行审计 。 维护管理员、系统监督员、修改控制决策机 构等，均代表维护工作的某个职责范围 。
如果已经开始保存维护记录，可以对维护工作做 一些定量度量，至少可以从如下7方面进行评价：
每次程序运行平均失败的次数； 用于每一类维护活动的总人时数； 平均每个程序、每种语言、每种维护类型所必需的程序 变动数； 维护过程中增加或删除源语句平均花费的人时数； 维护每种语言平均花费的人时数； 一张维护请求表的平均周转时间； 不同维护类型所占的比例；
软件维护的过程－维护记录
软件修改报告指明：为满足维护申请报告提 出的需求所需的工作量、本次维护活动的类 别、本次维护请求的优先级、本次修改的背 景数据。在拟定进一步维护计划前，软件修 改报告要提交给修改决策机构，供进一步规 划维护活动使用 保存维护记录的第一个问题就是哪些数据值 得保存？
软件维护的过程－维护评价
软件维护的概念－维护问题
通信原理新型数字带通调制技术
通信原理
第八章 新型数字带通调制技术 (8.1-8.2)
1
主要内容 第8章 新型数字带通调制技术
8.1 正交振幅调制(QAM) 8.2 最小频移键控和高斯最小
频移键控 8.3 正交频分复用
2
8.1 正交振幅调制(QAM)
① 问题旳提出：
A. 多进制相移键控（MPSK）旳频带利用率 高，功率利用率较高；
( 1,-1) ( 3,-1)
-1
-3
(-3,-3) (-1,-3) ( 1,-3) ( 3,-3)
-3
-1
1
I路 3
8
8.1 正交振幅调制(QAM)
B. 复合相移法：它用两路独立旳QPSK信号叠加， 形成16QAM信号。
9
8.1 正交振幅调制(QAM)
⑧ 16QAM信号和16PSK信号旳性能比较：
20
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
④ 因为1和0是任意常数，故必须同步有
sin(1 0 )Ts 0 cos(1 0 )Ts 1
(1 0 )Ts 2m f1 f0 m / Ts
⑤ 当m = 1时是最小频率间隔，最小频率间隔等于 1/Ts。
21
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
13
8.1 正交振幅调制(QAM)
实例：一种用于调制解调器旳传播速率为 9600 b/s旳16QAM方案，其载频为1650 Hz，滤波器带宽为2400 Hz，滚降系数为 10％。
A
1011 1001 1110 1111
2400
1010 1000 1100 1101 0001 0000 0100 0110
⑥ 对于相干解调，则要求初始相位是拟定旳，在接
受端是预知旳，这时能够令1 - 0 = 0。
第八章 新型数字带通调制技术 (8.1-8.2)
1
主要内容 第8章 新型数字带通调制技术
8.1 正交振幅调制(QAM) 8.2 最小频移键控和高斯最小
频移键控 8.3 正交频分复用
2
8.1 正交振幅调制(QAM)
① 问题旳提出：
A. 多进制相移键控（MPSK）旳频带利用率 高，功率利用率较高；
( 1,-1) ( 3,-1)
-1
-3
(-3,-3) (-1,-3) ( 1,-3) ( 3,-3)
-3
-1
1
I路 3
8
8.1 正交振幅调制(QAM)
B. 复合相移法：它用两路独立旳QPSK信号叠加， 形成16QAM信号。
9
8.1 正交振幅调制(QAM)
⑧ 16QAM信号和16PSK信号旳性能比较：
20
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
④ 因为1和0是任意常数，故必须同步有
sin(1 0 )Ts 0 cos(1 0 )Ts 1
(1 0 )Ts 2m f1 f0 m / Ts
⑤ 当m = 1时是最小频率间隔，最小频率间隔等于 1/Ts。
21
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
13
8.1 正交振幅调制(QAM)
实例：一种用于调制解调器旳传播速率为 9600 b/s旳16QAM方案，其载频为1650 Hz，滤波器带宽为2400 Hz，滚降系数为 10％。
A
1011 1001 1110 1111
2400
1010 1000 1100 1101 0001 0000 0100 0110
⑥ 对于相干解调，则要求初始相位是拟定旳，在接
受端是预知旳，这时能够令1 - 0 = 0。
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步法。
第8章 同步原理
8.1.1 直接法(自同步法)
在利用直接法进行载波同步的系统中， 由于发送端不 专门发送载波信息， 接收端只能根据发送端发送的有用信息 提取载波。 如果接收信号本身就含有载波分量， 比如幅度AM信号， 则可以直接用滤波器把载波分量与接收信号的其他分量分离 开来， 显然这是最简单的直接法。 此外， 有的信号虽然本 身不含载波分量， 比如抑制载波的双边带(DSB)调制信号、 数字调相(PSK)调制信号， 但是通过对这些信号进行某些线 性变换后， 可以获得载波分量， 从而达到载波同步的目的， 这种方法也属于直接法。
第8章 同步原理
图8.1.4 时域插入导频法
第8章 同步原理
从图8.1.4所示可知， 时域插入导频法是断续传输导频的， 即只在专用的时间段里传输导频，而在其他时间段则只传输 有用信息。 这是时域插入导频法与频域插入导频法的最大的 区别。 频域插入导频法的导频是混在有用信息中传输的， 是连续传输的。 由于时域插入导频法在专用的时间段传输导频， 导频信 号与有用信号不会互相干扰， 所以一般直接选择ωc作为导频 频率。 由于接收端断断续续收到导频信号， 因此在收到导频 信号时， 就用平方环法跟踪载波， 而在没有收到导频信号 时， 就保持振荡， 从而产生载波信号。 这相当于每过一段 时间， 接收端就用接收到的导频载波校准一次自己产生的载 波信号， 从而保证整个通信过程的载波同步。
(8-1-1)
1 2
e (t )
2 s DSB
(t ) f
2
cos 2 c t
1 2
f (t )
2
f ( t ) cos 2 c t
2
(8-1-2)
第8章 同步原理
图8.1.1 平方变换法提取载波分量
第8章 同步原理
2. 平方环法
平方环法就是在平方变换法的基础上， 把2ωc窄带滤波 器改成锁相环提取载波的方法。 其基本原理是， 在接收端 利用鉴相器比较接收载波和本地载波的相位， 如果二者相位 不一致， 则鉴相器产生误差信号去调整本地载波信号的相位，
由于通信系统能否正常工作在很大程度取决于同步的好 坏， 因此通常我们要求同步信息传输的可靠性要高于普通信 号传输的可靠性。
第8章 同步原理
8.1 载波同步技术
在前面讲到过的调幅、 调频和调相系统中， 如果接收
端采用相干解调， 就需要一个与发送端同频、 同相的载波。
如何获得这个由接收端产生且与发送端载波同频、 同相的载 波， 就是载波同步技术要解决的问题。 载波同步的方法主要有直接法(自同步法)和插入导频法 (外同步法)。
第8章 同步原理
锁相环路是一种反馈控制电路， 简称锁相环(PhaseLocked Loop， PLL)。 锁相环的特点是： 利用外部输入的参 考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。 锁相环可以实 现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。 在工作过程 中， 当输出信号的频率与输入信号的频率相等时， 锁相环 输出信号与输入信号的相位差保持固定， 即输出信号与输入 信号的相位被锁住， 这就是锁相环名称的由来。 锁相环通常由鉴相器(Phase Detector， PD)、 环路滤波 器(Loop Filter， LF)和压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator， VCO)3部分组成， 锁相环组成的原理框图如图 8.2.5所示。
频法两种。
第8章 同步原理
1． 频域插入导频法
所谓频域插入导频法， 就是在信号中增加导频。 导频 包含接收端载波同步需要的信息，这样导频信号和有用信号 同时传输， 接收端通过滤波等手段提取导频信息， 恢复载 波， 从而达到载波同步的目的。 显然， 插入的导频信息不
能影响有用信号， 否则导频与信号的频谱会混在一起， 无
第8章 同步原理
图8.2.1 滤波法位同步原理框图
第8章 同步原理
图8.2.1所示各个部分输出的波形如图8.2.2所示。
另一种常用的波形变换方法是对带限信号进行包络检波。 某些数字微波中继通信系统， 通常在中频上对频带受限的 2PSK信号进行包络检波， 以提取位同步信号。 由于频带受限， 在相邻码元的相位变换点附近会产生幅
第8章 同步原理
1． 滤波法位同步 通过对基带信号的频谱分析可以知道， 不能直接从不归 零的随机二进制序列中滤出位同步信号。 但是， 若对该信 号进行某种变换， 例如， 将其变成单极性归零脉冲， 则该 序列中就有f=1/Tb的位同步信号分量， 利用一个窄带滤波器， 可将此信号分量滤出， 该信号通过一移相器调整相位后， 就可以形成位同步脉冲。 这种方法的方框图如图8.2.1所示。 它的特点是先形成含有位同步信息的信号， 再用滤波器将其 滤出。 而单极性归零脉冲序列， 由于其包含f=1/Tb的位同步 信号分量， 一般作为提取位同步信号的中间变换过程。
度的平滑“陷落”， 经包络检波后，可以得到位同步信号。
图8.2.3所示是包络检波位同步的原理框图。 图8.2.3所示各个部分输出的波形如图8.2.4所示。
第8章 同步原理
图8.2.2 基带信号的微分整流波形
第8章 同步原理
图8.2.3 包络检波位同步的原理框图
第8章 同步原理
图8.2.4 包络检波位同步的波形图
第8章 同步原理
2． 锁相法位同步 利用锁相电路提取位同步信号的方法称为锁相法位同步。 在数字通 信系统中， 这种锁相电路常采用数字锁相环来实现。 接收机采用锁相法提取位同步的锁相环路， 主要由高稳 定度振荡器(晶振)、 分频器、 相位比较器和控制电路组成。 该电路是利用锁相环的窄带滤波特性来提取位同步信息的。 锁相法位同步通过鉴相器比较接收信号和本地位同步信号的 相位， 其输出为两个信号的相位差。 该输出信号作为误差 信号去调整本地位同步信号， 直到本地位同步信号与接收信 号的相位差小于规定值为止。 也就是说通过不断地比较、 反馈、 调整和控制达到二者同步的目的。
第8章 同步原理
按照传输同步信息的方式不同， 同 步可分为外同步和自
同步。 不论外同步还是自同步都是针对接收端而言的。 所 谓外同步， 就是发送端专门发送同步信息， 接收端从该信 息中提取同步信号； 而自同步， 就是发送端不专门发送同 步信息， 只发送需要传送的其他信息，接收端自动从这些信
息中提取同步信号。
直到二者精确同步为止。 图8.1.2所示是平方环法提取载波的
框图。 由于平方环法采用了锁相环， 可以随时根据相位的误差 调整本地载波的相位， 因此平方环法比平方变换法具有更好 的同步性能， 其应用也更为广泛。
第8章 同步原理
图8.1.2 平方变换法提取载波分量
第8章 同步原理
8.1.2 插入导频法(外同步法)
对于前面讲到的DSB信号和PSK信号， 由于信号中没有 载波成分， 一方面， 可以利用直接法(自同步法)通过某些线 性变换提取载波， 另一方面也可以利用插入导频法(外同步 法)获得载波同步。 由于单边带(SSB)信号和残留边带(VSB)
信号中没有载波成分， 同时也不易通过某种变换获得载波，
因此不能利用直接法提取载波， 而只能利用插入导频法获得 载波同步。 插入导频法主要有频域插入导频法和时域插入导
第8章 同步原理
直接法就是接收端直接从发送的有用信号中提取载波的
方法， 又称为自同步法。 插入导频法就是在发送有用信号的同时， 在适当的频率 位置上插入一个(或多个)称为导频的正弦波， 接收端根据导 频就可以提取出与发送端同频、 同相的正弦波的方法。 由
于发送端专门发送了导频信息， 因此插入导频法又称为外同
第8章 同步原理
8.1 载波同步技术 8.2 位同步技术 8.3 群(帧)同步技术 本章小结 习题 实训10 帧同步提取系统实验
第8章 同步原理
概 述
所谓同步， 就是指通信系统的收、 发双方在时间上步 调一致。 在通信系统中， 同步是一个非常重要的问题。 只 有收、 发双方工作步调一致， 系统才能真正实现通信功能。 因此， 同步系统的好坏直接影响通信质量的好坏， 甚至会 影响通信能否正常进行。 举个例子， 如果某位同学手表上 的时间与其他人的不一致， 那么他就会迟到， 工作和学习 就会不正常。 通信系统也一样， 如果在时间上没有统一的 收、 发步调， 就会导致接收端无法收到发送端发送的信息， 从而使整个系统通信不正常。
法分离， 所以插入导频的位置应该在信号频谱为零的位置。 图8.1.3所示是频域插入导频法的频谱示意图。
第8章 同步原理
图8.1.3 频域插入导频法 (a) 双边带信号频谱； (b) 插入导频后信号频谱
第8章 同步原理
Hale Waihona Puke 2． 时域插入导频法时域插入导频法则是在有用信息传输之前， 先花一点时 间传输包含载波信息的导频信号， 接收端收到该载波信息之 后， 再进行有用信息的传输， 如图8.1.4所示。
第8章 同步原理
下面介绍几种实现直接提取载波的方法。 1． 平方变换法 对于抑制载波的双边带信号(DSB)， 可以按照图8.1.1所 示的方法提取载波分量。 图8.1.1中的信号表达式如式(8-1-1) 和式(8-1-2)所示。
s DSB ( t ) f ( t ) cos c ( t )
第8章 同步原理
在通信系统中， 从不同的角度可把同步可分成不同的类 型。 按照同步的功能分， 同步可分为载波同步、 位同步、 群(帧)同步和网同步4种。 其中载波同步主要用于调制、 解 调中的相干检测。 位同步指的是数字通信中的每个比特的同 步。 群同步指一帧数据(包含多个比特)的同步。 如果把一列 火车上的每个座位号比喻成位同步的话，那么每一节车厢的 编号就可以比喻成群同步， 有了座位号和车厢号， 我们就 可以根据火车票找到座位， 所以有了位同步和群同步， 我 们就可以准确接收数据。 此外， 现代通信网络还需要网同 步， 有了网同步， 整个通信网络才能正常工作。
第8章 同步原理
8.1.1 直接法(自同步法)
在利用直接法进行载波同步的系统中， 由于发送端不 专门发送载波信息， 接收端只能根据发送端发送的有用信息 提取载波。 如果接收信号本身就含有载波分量， 比如幅度AM信号， 则可以直接用滤波器把载波分量与接收信号的其他分量分离 开来， 显然这是最简单的直接法。 此外， 有的信号虽然本 身不含载波分量， 比如抑制载波的双边带(DSB)调制信号、 数字调相(PSK)调制信号， 但是通过对这些信号进行某些线 性变换后， 可以获得载波分量， 从而达到载波同步的目的， 这种方法也属于直接法。
第8章 同步原理
图8.1.4 时域插入导频法
第8章 同步原理
从图8.1.4所示可知， 时域插入导频法是断续传输导频的， 即只在专用的时间段里传输导频，而在其他时间段则只传输 有用信息。 这是时域插入导频法与频域插入导频法的最大的 区别。 频域插入导频法的导频是混在有用信息中传输的， 是连续传输的。 由于时域插入导频法在专用的时间段传输导频， 导频信 号与有用信号不会互相干扰， 所以一般直接选择ωc作为导频 频率。 由于接收端断断续续收到导频信号， 因此在收到导频 信号时， 就用平方环法跟踪载波， 而在没有收到导频信号 时， 就保持振荡， 从而产生载波信号。 这相当于每过一段 时间， 接收端就用接收到的导频载波校准一次自己产生的载 波信号， 从而保证整个通信过程的载波同步。
(8-1-1)
1 2
e (t )
2 s DSB
(t ) f
2
cos 2 c t
1 2
f (t )
2
f ( t ) cos 2 c t
2
(8-1-2)
第8章 同步原理
图8.1.1 平方变换法提取载波分量
第8章 同步原理
2. 平方环法
平方环法就是在平方变换法的基础上， 把2ωc窄带滤波 器改成锁相环提取载波的方法。 其基本原理是， 在接收端 利用鉴相器比较接收载波和本地载波的相位， 如果二者相位 不一致， 则鉴相器产生误差信号去调整本地载波信号的相位，
由于通信系统能否正常工作在很大程度取决于同步的好 坏， 因此通常我们要求同步信息传输的可靠性要高于普通信 号传输的可靠性。
第8章 同步原理
8.1 载波同步技术
在前面讲到过的调幅、 调频和调相系统中， 如果接收
端采用相干解调， 就需要一个与发送端同频、 同相的载波。
如何获得这个由接收端产生且与发送端载波同频、 同相的载 波， 就是载波同步技术要解决的问题。 载波同步的方法主要有直接法(自同步法)和插入导频法 (外同步法)。
第8章 同步原理
锁相环路是一种反馈控制电路， 简称锁相环(PhaseLocked Loop， PLL)。 锁相环的特点是： 利用外部输入的参 考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。 锁相环可以实 现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。 在工作过程 中， 当输出信号的频率与输入信号的频率相等时， 锁相环 输出信号与输入信号的相位差保持固定， 即输出信号与输入 信号的相位被锁住， 这就是锁相环名称的由来。 锁相环通常由鉴相器(Phase Detector， PD)、 环路滤波 器(Loop Filter， LF)和压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator， VCO)3部分组成， 锁相环组成的原理框图如图 8.2.5所示。
频法两种。
第8章 同步原理
1． 频域插入导频法
所谓频域插入导频法， 就是在信号中增加导频。 导频 包含接收端载波同步需要的信息，这样导频信号和有用信号 同时传输， 接收端通过滤波等手段提取导频信息， 恢复载 波， 从而达到载波同步的目的。 显然， 插入的导频信息不
能影响有用信号， 否则导频与信号的频谱会混在一起， 无
第8章 同步原理
图8.2.1 滤波法位同步原理框图
第8章 同步原理
图8.2.1所示各个部分输出的波形如图8.2.2所示。
另一种常用的波形变换方法是对带限信号进行包络检波。 某些数字微波中继通信系统， 通常在中频上对频带受限的 2PSK信号进行包络检波， 以提取位同步信号。 由于频带受限， 在相邻码元的相位变换点附近会产生幅
第8章 同步原理
1． 滤波法位同步 通过对基带信号的频谱分析可以知道， 不能直接从不归 零的随机二进制序列中滤出位同步信号。 但是， 若对该信 号进行某种变换， 例如， 将其变成单极性归零脉冲， 则该 序列中就有f=1/Tb的位同步信号分量， 利用一个窄带滤波器， 可将此信号分量滤出， 该信号通过一移相器调整相位后， 就可以形成位同步脉冲。 这种方法的方框图如图8.2.1所示。 它的特点是先形成含有位同步信息的信号， 再用滤波器将其 滤出。 而单极性归零脉冲序列， 由于其包含f=1/Tb的位同步 信号分量， 一般作为提取位同步信号的中间变换过程。
度的平滑“陷落”， 经包络检波后，可以得到位同步信号。
图8.2.3所示是包络检波位同步的原理框图。 图8.2.3所示各个部分输出的波形如图8.2.4所示。
第8章 同步原理
图8.2.2 基带信号的微分整流波形
第8章 同步原理
图8.2.3 包络检波位同步的原理框图
第8章 同步原理
图8.2.4 包络检波位同步的波形图
第8章 同步原理
2． 锁相法位同步 利用锁相电路提取位同步信号的方法称为锁相法位同步。 在数字通 信系统中， 这种锁相电路常采用数字锁相环来实现。 接收机采用锁相法提取位同步的锁相环路， 主要由高稳 定度振荡器(晶振)、 分频器、 相位比较器和控制电路组成。 该电路是利用锁相环的窄带滤波特性来提取位同步信息的。 锁相法位同步通过鉴相器比较接收信号和本地位同步信号的 相位， 其输出为两个信号的相位差。 该输出信号作为误差 信号去调整本地位同步信号， 直到本地位同步信号与接收信 号的相位差小于规定值为止。 也就是说通过不断地比较、 反馈、 调整和控制达到二者同步的目的。
第8章 同步原理
按照传输同步信息的方式不同， 同 步可分为外同步和自
同步。 不论外同步还是自同步都是针对接收端而言的。 所 谓外同步， 就是发送端专门发送同步信息， 接收端从该信 息中提取同步信号； 而自同步， 就是发送端不专门发送同 步信息， 只发送需要传送的其他信息，接收端自动从这些信
息中提取同步信号。
直到二者精确同步为止。 图8.1.2所示是平方环法提取载波的
框图。 由于平方环法采用了锁相环， 可以随时根据相位的误差 调整本地载波的相位， 因此平方环法比平方变换法具有更好 的同步性能， 其应用也更为广泛。
第8章 同步原理
图8.1.2 平方变换法提取载波分量
第8章 同步原理
8.1.2 插入导频法(外同步法)
对于前面讲到的DSB信号和PSK信号， 由于信号中没有 载波成分， 一方面， 可以利用直接法(自同步法)通过某些线 性变换提取载波， 另一方面也可以利用插入导频法(外同步 法)获得载波同步。 由于单边带(SSB)信号和残留边带(VSB)
信号中没有载波成分， 同时也不易通过某种变换获得载波，
因此不能利用直接法提取载波， 而只能利用插入导频法获得 载波同步。 插入导频法主要有频域插入导频法和时域插入导
第8章 同步原理
直接法就是接收端直接从发送的有用信号中提取载波的
方法， 又称为自同步法。 插入导频法就是在发送有用信号的同时， 在适当的频率 位置上插入一个(或多个)称为导频的正弦波， 接收端根据导 频就可以提取出与发送端同频、 同相的正弦波的方法。 由
于发送端专门发送了导频信息， 因此插入导频法又称为外同
第8章 同步原理
8.1 载波同步技术 8.2 位同步技术 8.3 群(帧)同步技术 本章小结 习题 实训10 帧同步提取系统实验
第8章 同步原理
概 述
所谓同步， 就是指通信系统的收、 发双方在时间上步 调一致。 在通信系统中， 同步是一个非常重要的问题。 只 有收、 发双方工作步调一致， 系统才能真正实现通信功能。 因此， 同步系统的好坏直接影响通信质量的好坏， 甚至会 影响通信能否正常进行。 举个例子， 如果某位同学手表上 的时间与其他人的不一致， 那么他就会迟到， 工作和学习 就会不正常。 通信系统也一样， 如果在时间上没有统一的 收、 发步调， 就会导致接收端无法收到发送端发送的信息， 从而使整个系统通信不正常。
法分离， 所以插入导频的位置应该在信号频谱为零的位置。 图8.1.3所示是频域插入导频法的频谱示意图。
第8章 同步原理
图8.1.3 频域插入导频法 (a) 双边带信号频谱； (b) 插入导频后信号频谱
第8章 同步原理
Hale Waihona Puke 2． 时域插入导频法时域插入导频法则是在有用信息传输之前， 先花一点时 间传输包含载波信息的导频信号， 接收端收到该载波信息之 后， 再进行有用信息的传输， 如图8.1.4所示。
第8章 同步原理
下面介绍几种实现直接提取载波的方法。 1． 平方变换法 对于抑制载波的双边带信号(DSB)， 可以按照图8.1.1所 示的方法提取载波分量。 图8.1.1中的信号表达式如式(8-1-1) 和式(8-1-2)所示。
s DSB ( t ) f ( t ) cos c ( t )
第8章 同步原理
在通信系统中， 从不同的角度可把同步可分成不同的类 型。 按照同步的功能分， 同步可分为载波同步、 位同步、 群(帧)同步和网同步4种。 其中载波同步主要用于调制、 解 调中的相干检测。 位同步指的是数字通信中的每个比特的同 步。 群同步指一帧数据(包含多个比特)的同步。 如果把一列 火车上的每个座位号比喻成位同步的话，那么每一节车厢的 编号就可以比喻成群同步， 有了座位号和车厢号， 我们就 可以根据火车票找到座位， 所以有了位同步和群同步， 我 们就可以准确接收数据。 此外， 现代通信网络还需要网同 步， 有了网同步， 整个通信网络才能正常工作。