数字同步原理
同步原理(载波同步与位同步)
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，常用锁相环代替窄带滤波器。如下图： 平方环法提取载波框图 锁相环具有良好的跟踪，窄带滤波和记忆功能。
等价于：中心频率可调的窄带滤波器
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
载波同步：是指在相干解调时，接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。 载波同步是实现相干解调的先决条件。 提取相干载波的方法：直接法（自同步法）
插入导频法
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
直接法：有些信号（DSB-SC,PSK），虽然本身不含有载波分量，但经过某种非线性变化后，将具有载波的谐波分量，因此可以从中提取。下面介绍几种常用的方法：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
一：在抑制载波的双边带信号中插入导频法 导频的插入方法： 在抑制载波双边带信号的已调信号的载频出插入一个与该信号频谱正交的载波信号。 插入导频系统的发端框图： 输出信号为：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
1
插入导频系统的接收端框图：
平方变换法和平方环法 设调制信号 ，则抑制载波的双边带信号为： 平方变换法提取载波框图： 窄带滤波器输出为：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
二分频器输出，可得载波信号： 注意：载波提取的方框图中用了一个二分频电路，由于分频起点的不确定性，使输出的载波相对于接收信号的相位有180度的相位模糊。 相位模糊对模拟通信关系不大（人耳听不出相位变化） 对数字通信影响很大，有可能使2PSK相干解调后出 现“反向工作”的问题。 解决办法：对调制器输入的信息序列进行差分编码。（2DPSK）
同步的原理
同步的原理同步，顾名思义就是指两个或多个物体在时间上保持一致的状态。
在日常生活中，我们经常听到“同步”这个词，比如同步跳水、同步舞蹈等，这些都是指多个人或物体在某种动作或状态上保持一致。
而在科技领域中，同步更多的是指数据、信息或信号的同步传输。
那么，同步的原理是什么呢？首先，我们需要了解同步的基本概念。
同步传输是指发送端和接收端的时钟信号保持一致，以便在数据传输过程中能够正确地识别和接收数据。
在数字通信中，时钟信号的同步是非常重要的，因为如果发送端和接收端的时钟信号不一致，就会导致数据传输错误，甚至丢失部分数据。
同步的原理主要包括时钟同步和数据同步两个方面。
时钟同步是指发送端和接收端的时钟信号保持一致，而数据同步则是指在时钟同步的基础上，保证数据的正确传输和接收。
时钟同步通常采用一些特定的协议和算法来实现，比如网络时间协议（NTP）、精密时间协议（PTP）等，这些协议和算法能够确保发送端和接收端的时钟信号保持一致，从而实现数据的准确传输。
数据同步则是通过一些校验和纠错技术来实现的。
在数据传输过程中，可能会出现一些误码或丢失的数据，为了保证数据的完整性和正确性，需要对数据进行校验和纠错。
常见的校验和纠错技术包括循环冗余校验（CRC）、海明码等，这些技术能够在一定程度上保证数据的正确传输和接收。
除了时钟同步和数据同步，同步的原理还涉及到信号的传输和接收。
在数字通信中，信号的传输和接收是通过一定的编码和解码技术来实现的，编码技术能够将原始数据转换成适合传输的信号，而解码技术则能够将接收到的信号还原成原始数据。
这些编码和解码技术对于数据的同步传输至关重要，它们能够确保数据在传输过程中不发生失真和错误。
总的来说，同步的原理是通过时钟同步、数据同步和信号的编码解码来实现的。
时钟同步保证了发送端和接收端的时钟信号保持一致，数据同步保证了数据的正确传输和接收，而编码解码技术则保证了信号的正确传输和接收。
这些原理共同作用，确保了数据、信息或信号在传输过程中能够保持一致和正确，从而实现了同步传输的目的。
数据同步原理介绍
数据同步原理介绍数据同步的原理主要包括数据抽取、数据转换和数据加载三个步骤。
数据抽取是指从源系统中选取需要同步的数据集合；数据转换是指将源系统的数据进行转换和处理，以满足目标系统的需求；数据加载是指将转换后的数据加载到目标系统中。
数据同步的实现方式有多种，常用的方式包括增量同步和全量同步。
增量同步是指只同步源系统中的增量数据，即最近更新或新增的数据；全量同步是指将源系统中的所有数据都同步到目标系统。
增量同步的优点是同步速度快，但可能会出现数据遗漏的问题；全量同步的优点是数据完整，但同步速度较慢。
数据同步的原理是通过使用一定的机制和算法来实现的。
常用的机制包括拉取机制和推送机制。
拉取机制是指目标系统主动从源系统拉取数据进行同步；推送机制是指源系统将数据推送到目标系统进行同步。
在实际应用中，通常会根据具体情况选择适合的机制来实现数据同步。
数据同步的算法包括增量算法和全量算法。
增量算法是指根据源系统和目标系统的数据进行比较，只同步不一致的数据；全量算法是指将源系统的所有数据都同步到目标系统。
增量算法的优点是同步速度快，但需要额外的存储空间来保存同步过程中的数据差异；全量算法的优点是数据完整，但同步速度较慢。
数据同步的实现还需要考虑同步策略和同步频率。
同步策略是指确定源系统和目标系统数据一致性的方法，常见的策略包括覆盖、追加和合并；同步频率是指同步操作的频率，可以是实时同步、定时同步或手动同步。
综上所述，数据同步是将一个或多个源系统的数据与一个或多个目标系统的数据进行更新和保持一致的操作。
它的原理是通过数据抽取、数据转换和数据加载三个步骤来实现。
数据同步的实现方式包括增量同步和全量同步，机制包括拉取机制和推送机制，算法包括增量算法和全量算法。
同步策略和同步频率也是影响数据同步的重要因素。
数据同步在实际应用中有着广泛的应用，可以提高数据的一致性和准确性，提升工作效率。
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。
准同步数字体系
准同步数字体系准同步数字体系是一种基于数字技术的通信协议，用于实现高效的信息传输和数据处理。
该体系将支持多种数字设备的互联互通，有助于提高信息交流的效率和准确性。
本文将对准同步数字体系的原理、应用和未来发展进行详细介绍。
一、原理准同步数字体系的基本原理是在数据传输过程中，通过采用准确的时钟同步机制来确保数据的准确性和完整性。
1.1 时钟同步在准同步数字体系中，所有参与通信的设备通过网络同步时钟，以保证数据的传输时序一致。
通过准确的时钟同步机制，可以消除数据传输中的时钟偏差和抖动，从而实现准确的数据传输和处理。
1.2 数据校验为了保证数据的完整性和正确性，准同步数字体系采用了高效的数据校验技术。
在数据传输过程中，发送端会添加校验码，接收端则通过校验码验证数据的准确性。
如果数据出现错误，接收端可以通过重新请求数据或进行差错校正来纠正错误，并确保数据的可靠性。
二、应用准同步数字体系在各个领域都有广泛的应用，特别是在通信、控制和数据处理方面具有重要的意义。
2.1 通信领域在通信领域，准同步数字体系被广泛应用于数据传输和网络通信。
通过准确的时钟同步和高效的数据校验，可以实现高速、稳定的数据传输，满足现代通信网络对于高带宽、低延迟的需求。
2.2 控制系统准同步数字体系在控制系统中起到了重要的作用。
通过时钟同步和数据校验，可以实现各个控制设备之间的数据交换和共享，从而提高控制系统的精确性和稳定性。
例如，在工业自动化领域，准同步数字体系被广泛应用于实现分布式控制和数据采集。
2.3 数据处理准同步数字体系在数据处理领域也有广泛的应用。
通过保证数据的准确性和完整性，可以有效地进行数据分析和处理。
准同步数字体系提供了高效的数据传输和处理方式，有助于提高数据处理的速度和精度。
三、未来发展准同步数字体系在不断发展演进中，随着技术的不断进步和应用需求的增长，其未来发展潜力巨大。
3.1 高速传输随着通信技术的不断发展，对于高速数据传输的需求也越来越大。
精品文档-数字通信原理(李白萍)-第8章
11
第 8 章 同步原理
平方变换法实现载波提取的原理方框图如图8-1所示。
图 8-1 平方变换法提取同步载波原理方框图
12
第 8 章 同步原理
如果基带信号m(t)=±1， 那么该抑制载波的双边带信号为 二进制相移键控信号(2PSK信号)， 这时已调信号sm(t)经过平方 律部件后得
sm2
(t)
1 2
1 2
cos
2ct
(8-3)
13
第 8 章 同步原理
(2) 平方环法。 为了改善平方变换法的性能， 使恢复的相 干载波更为纯净， 可以在平方变换法的基础上， 把窄带滤波器 改为锁相环， 这种实现的载波同步的方法就是平方环法。 其原 理方框图如图8-2所示。 由于锁相环具有良好的跟踪、 窄带滤 波和记忆功能， 因此平方环法比一般的平方变换法具有 更好的性能， 在载波提取中得到了广泛的应用。
v6
1 2
m(t ) s in
v5、v6经过乘法器后得到
(8-6)
v7
v5
v6
1 m2(t)sin
4
cos
1 m2(t)sin 2
8
(8-7)
20
第 8 章 同步原理
当θ较小时， (t)
(8-8)
式中，v7的大小与相位误差θ成正比。v7相当于一个鉴相器的 输出， 通过环路滤波器后就可以控制压控振荡器的输出相位，
图 8-6 DSB信号的导频插入示意图
28
第 8 章 同步原理
图 8-7 (a) 发送端; (b) 接收端
29
第 8 章 同步原理
设基带信号为m(t)， 且无直流分量; 被调载波为acsinωct;
插入导频为被调载波移相90°形成的， 为－accosωct。 其中
同步计数器 原理
同步计数器原理同步计数器是一种计数器，它的主要作用是在数字系统或者计算机中实现同步控制。
同步计数器能够根据输入信号的变化，对输出信号进行计数，从而形成一个标准的计数器。
同步计数器的原理是通过一个或多个寄存器与逻辑门组成的电路，在接收到输入信号之后，递增或递减计数器的计数值。
同步计数器可以应用于很多领域，例如电子通信、计算机硬件以及数字逻辑等领域。
同步计数器的核心是寄存器，它包括多个D触发器，D触发器是一种基本的数字逻辑电路，它具有存储和传输数据的功能。
在同步计数器中，D触发器的状态决定了计数器的值，一个D触发器的状态取决于上一个D触发器的输出状态以及输入信号的反馈。
计数器的位数决定了计数器能够达到的最大值，例如4位计数器最大能够计数到15。
当计数器达到最大值时，需要重置为0，这样就可以形成一个循环的计数器。
同步计数器的输入信号一般来自于外部信号源，如时钟、电平触发器、计数器时序或其他逻辑门的输出等，其中最常见的是时钟信号。
时钟信号是一种方波信号，具有一定的周期和占空比，可以通过电子元件将其转化为数字信号。
同步计数器的时钟信号被输入到所有D触发器中，时钟信号的每一个上升沿会导致所有D 触发器的输出状态进行更新，从而实现计数器的计数功能。
同步计数器的逻辑门是控制计数器递增或递减的关键部件。
递增计数器的原理是所有的D触发器的输出都与时钟信号进行同步，当时钟信号上升沿触发时，所有的D触发器输出状态会被写入到寄存器中，从而实现计数器的递增。
递减计数器的原理是对于输入信号逆序的同步计数器，或者将递增计数器的输出通过逻辑非门反相后作为递减计数器的输入，使得计数器的输出值在每个时钟信号下降沿时减1。
递减计数器的起始值等于计数器能够达到的最大值。
例如，对于4位计数器，递减计数器的起始值为1111（15），每个时钟信号下降沿时，计数器的输出值将减1，从15到0循环。
同步计数器的实际应用非常广泛，例如在数字系统中，同步计数器常常用于时序信号的生成、状态机或者定时器的实现。
同步原理PPT课件(通信原理)
m = 0 只有1个（ ）码组
m = 1 有 码组
类推，可被判为同步码组的组合数为
假同步概率
28
平均建立时间ts
设漏同步和假同步都不发生，在最不利 的情况下，实现群同步最多需要一群的 时间。
设每群的码元数为N，每码元时间为T， 则一群的时间为NT，出现一次漏同步或 假同步大致要多花费NT的时间才能建立 起群同步，故，平均建立时间为 ts = NT（1 + P1 + P2）
m12
≈ 3 m-1
≈ 扣 相位推后1/m周期（除360°/m）
≈ m1 2 4m1
≈ 附 相位提前1/m周期加
b路
c位同步 m
d 超前
e分频器输出 2
f 滞后
g分频器输出
位同步脉冲的相位调整
19
11.4 群同步（帧同步） 给出帧的开头和结尾的标记
起止式同步法
被传输的单位是字符，每个字符可由5~8 位码元组成，每个字符前面加一位起始 位，用“0”代表，在字符后加1.5位停止 位，用“1”代表，不发信号时，一直发 送停止位。
j=1
j = 2，3，…7 R(j)分别为-1, 0, -1, 0, -1, 0
当j为负值时的自相关函数值, 与正值对 称,自相关函数在j = 0 时出现尖锐单峰。
22
R（j） 7
-7 -5 -3 -1 1 3 5 -1
7j
23
“1”存入移存 器
1端→ +1 0端→-1
判决
“0”存入移存 器
1端→ -1 0端→+1
同相正交环法(Costas环)
输入
V3
×
LPF
输出 V1 VCO
90°相移
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时钟的主要功能
跟踪外基准源
给定一个理想外基准源，时钟设备应尽可能理想地还原外基准源，尽 可能少地产生噪声。
过滤外基准源
输入的外基准源存在相位漂动、抖动，时钟设备应具备滤除漂动、抖 动的能力。
保持
当丢失所有参考源时，时钟设备应具备维持优良输出的能力。
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目 录
数字同步网基础知识
同步信号的传输 同步信号不良对业务网的影响 业务网同步规划及组织原则
中国电信股份有限公司广州研究院 广东省电信有限公司研究院
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几个重要参数
频率准确度（Frequency accuracy） 频率准确度是指信号的实际频率值与理想的标称频率的偏离程度。一般用相对频
率偏差来表示，例如若标称频率为f0，实际频率为f，则频率准确度为（f-f0）/f0，
漂动（Wander） 漂动指时钟信号的各个有效瞬间相对于理想信号的时间位置快速的往复 变化，其变化的频率小于10Hz称为漂动。
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时间间隔误差 指在特定的时间周期内，给定的时钟信号与理想信号的相对时延变化，是衡量信号 相位稳定度的原始数据，又称原始相位数据（Raw Phase） 测试基准f0
数字同步网基础知识
本节包括如下内容
数字同步网简介 同步网时钟源介绍 时钟的工作方式及时钟的主要功能 几个重要参数 数字同步网结构 广东电信同步网概况
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数字同步网简介
数字同步网与电信管理网、信令网一起并称为电信三大支撑网， 它的服务对象是各种业务网。同步网的基本功能是准确地将同步信 息从基准时钟向同步网的各下级或同级节点传递，从而建立并保持 同步。数字同步网是现代通信网的一个必不可少的重要组成部分， 它能满足电信网传递业务信息所需的传输和交换性能要求，它是保 证网络定时性能的关键。
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数字同步网节点时钟等级分为三级：一级基准时钟、二级从钟、三级从钟
一级基准时钟 包括全国基准时钟PRC和区域基准时钟LPR两种类型。全国基准时钟PRC可由“铯原子钟 组或铯原子钟＋GPS”组成，区域基准时钟LPR可由”铷原子钟＋GPS“组成，而且，LPR应 能接受PRC的同步，一级基准时钟分别放置在省、自治区中心及直辖市。 二级从钟 二级从钟可由“”铷原子钟＋GPS“组成或”晶体钟＋GPS“组成，而且应能接受LPR的同步， 二级从钟一般设置在省、自治区中心和直辖市的各长途通信楼，地、市级长途通信楼和汇 接长途话务量大且具有多种业务要求的重要汇接局。 三级从钟 三级从钟一般选用单纯高精度晶体钟，并且能同步于二级从钟，三级从钟一般设置在本地 网内的汇接局和端局。来自1000秒以下称为短稳。
衡量相位稳定度有两种方法，分别是时域和频域的表征。频域一般用频谱仪来进 行测试，而时域则主要用时间间隔分析仪进行测试。
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抖动（Jitter） 抖动指时钟信号的各个有效瞬间相对于理想信号的时间位置快速的往复 变化，其变化的频率超过10Hz称为抖动。抖动的大小用ns、ps或者UI来 表示。
快捕（Fast Locking）
锁相环得到外部参考源后，从自由振荡到进入跟踪的一段暂态过程。
跟踪（Locked）
锁相环锁定外部参考源的稳定状态。
保持（Holdover）
锁相环丢失外部基准源后，利用原先跟踪的数据，维持一段时间的 输出，性能优于自由
振荡状态。 中国电信股份有限公司广州研究院 广东省电信有限公司研究院
中国电信股份有限公司广州研究院 广东省电信有限公司研究院
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时钟源介绍
常见的同步网时钟源有原子钟（如铯钟、铷钟）、晶体钟等两类。
铯钟
长期频率稳定度性能比较好，没有老化现象，但耗能高，结构复杂，制 造工艺和技术都十分先进，铯束管的寿命为3～5年，届时需要更换。主 要用于全国基准中心。
单位一般用ppm来表示。一般频率准确度是指长期频率偏离。 相位稳定度（Phase stability）
相位稳定度表征信号频率及相位随机起伏的程度。导致相位不稳定的机理有很多
种，随着测试取样时间不同，测试结果也不同。一般稳定度分为长期相位稳定度 （长稳）和短期相位稳定度（短稳），二者并没有严格的界限，一般取样时间在
第0.0秒观测被测信号：5ns 第0.5秒观测被测信号：-5ns 第1.0秒观测被测信号：-10ns 第1.5秒观测被测信号：10ns 第2.0秒观测被测信号：5ns 第2.5秒观测被测信号：-15ns 第3.0秒观测被测信号：0ns 第3.5秒观测被测信号：5ns 第4.0秒观测被测信号：15ns 中国电信股份有限公司广州研究院 广东省电信有限公司研究院
铷钟
性能不及铯钟，但具有体积小、重量较轻、预热时间短、短期频率稳定 度高，价格便宜等优点。在同步网中普遍作为地区级参考频率标准。
晶体钟
体积小、重量轻、耗电少，价格比较便宜，短期稳定性较好，但长期稳 定度和老化率比原子钟差。一般在同步网中作为从钟被大量使用。
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时钟的工作方式
Ref LPF
自由振荡（Free - Run）
振荡器
DDS
时钟设备的本地振荡器自由运行，不受外部参考源控制，输出信号的准确度和稳定度取
决于振荡器本身。