符 同步与采样时间同步
符号同步与采样时间同步

符号同步与采样时间同步的优缺点
采样时间同步的优点
1
2
能够确保在正确的时刻进行采样,从而获取最佳 的信号质量。
3
对于多媒体信号处理等应用,采样时间同步可以 提高信号处理的准确性和可靠性。
符号同步与采样时间同步的优缺点
目的和背景
数字化通信系统的普及
随着数字化通信系统的广泛应用,确保信息传输的准确性和稳定性变得越来越 重要。
符号同步与采样时间同步的需求
在数字通信中,接收端需要准确地恢复发送端所传输的符号,并正确地进行采 样,以实现可靠的信息传输。
符号同步与采样时间同步的重要性
提高通信质量
保证系统稳定性
符号同步和采样时间同步能够确保接收端 准确地检测和恢复发送端的符号,减少误 码率,提高通信质量。
稳定性
反映采样时间同步长期性能的指 标。稳定的同步系统能够在长时 间运行过程中保持较高的同步精 度,减少因时钟漂移等因素引起
的误差。
实时性
体现采样时间同步快速响应能力 的指标。实时性强的同步系统能 够在短时间内完成同步过程,适 用于对实时性要求较高的应用场
景。
2023
PART 04
符号同步与采样时间同步 的比较
2023
PART 03
采样时间同步原理及技术
REPORTING
采样时间同步的基本概念
采样时间同步定义
采样时间同步是指确保不同设备或系 统在采样过程中具有相同或相近的采 样时刻,以保证数据采集的一致性和 准确性。
采样时间同步的重要性
在分布式系统、通信系统、控制系统 等领域,采样时间同步对于保证系统 性能、提高数据精度、降低误差等方 面具有重要意义。
DC—OFDM系统中的符号同步算法

根据 F T的循环特征 , F 经过 F 处理后的信号 盯
可 以表示 为 : ( : ( e 七) k)- j () 6
1 … iⅣ 1 ] )X _) (
因此 , 整个 O D F M符号的长度为 Ⅳ 。 +
其中 ( ) k 为理想同步时 F T的输 出信号。 F 从
在这种情况下 ,F 输人窗 口取 到的数据点 FT
为OD F M符号 的周期。图 1 表示 的是 D — F M C O D 为第 个循环前缀 中的 d i 个数据点和剩下的在第 i 系统 中 O D F M符号的结构图。 n 为第 i O D 个 O D x( ) 个 FM F M符号中取得 的 Ⅳ d 数据点。在这里 , _个 我 符号中的第 n 个采样点数据 , 其中 0 ≤Ⅳ 1 ≤门 _ 。
解调 中一个 O D F M符号 内的 F T窗 口位置不 正确 F
那么经过信道均衡后的基带信号为 :
( ) 太: : k x( ) () 8
将会引入符号间干扰 (S )造成严重 的性能下降。 II ,
在这一节 中,我们将探讨由于时间同步错误造成的
II 响 。 S影
H( k)
利用率比 M — F M系统更高效 。 BOD 然而 , D — F M系统 中, 在 CO D 信号是通过一个终
端传到另一个终端 ,不过终端之间都存在一定的距
响后判断一帧的结束时刻。下面我们将具体讨论符
号 同步算 法 。
, ^ .I ^ ^ ,r i-) … ¨ h- - - , r' c  ̄
Ab ta t h s a e ustee h s nsmb li n s e nDC OF sr c :T i p p r t h mp ai o y o migi u si — DM ae B sse . edvd p s t s b s dUW y tms W iie
msk调制与解调的延迟参数

msk调制与解调的延迟参数
MSK(最小频移键控)调制与解调的延迟参数主要包括以下几个方面:
符号定时同步:在解调过程中,需要确保接收到的信号的符号定时与发送端的符号定时同步。
否则,解调器将无法正确解调信号。
为了实现符号定时同步,需要在解调过程中引入适当的延迟参数,以匹配发送端的符号定时。
载波相位同步:在解调过程中,需要确保接收到的信号的载波相位与发送端的载波相位同步。
否则,解调器将无法正确解调信号。
为了实现载波相位同步,需要在解调过程中引入适当的延迟参数,以匹配发送端的载波相位。
采样时间同步:在解调过程中,需要确保接收到的信号的采样时间与发送端的采样时间同步。
否则,解调器将无法正确解调信号。
为了实现采样时间同步,需要在解调过程中引入适当的延迟参数,以匹配发送端的采样时间。
码元定时同步:在解调过程中,需要确保接收到的信号的码元定时与发送端的码元定时同步。
否则,解调器将无法
正确解调信号。
为了实现码元定时同步,需要在解调过程中引入适当的延迟参数,以匹配发送端的码元定时。
需要注意的是,具体的延迟参数值需要根据实际情况进行调整和优化。
可以通过实验和性能评估来确定最佳的延迟参数值,以保证信号的正确解调并实现最佳通信性能。
智能变电站过程层报文详解

智能变电站过程层报文详解智能变电站过程层报文1. GOOSE报文1.1. GOOSE传输机制SendGOOSEMessage通信服务映射使用一种特殊的重传方案来获得合适级别的可靠性。
重传序列中的每个报文都带有允许生存时间参数,用于通知接收方等待下一次重传的最长时间。
如在该时间间隔内没有收到新报文,接收方将认为关联丢失。
事件传输时间如图1-1所示。
从事件发生时刻第一帧报文发出起,经过两次最短传输时间间隔T1重传两帧报文后,重传间隔时间逐渐加长直至最大重传间隔时间T0。
标准没有规定逐渐重传时间间隔计算方法。
事实上,重传报文机制是网络传输兼顾实时性、可靠性及网络通信流量的最佳方案,而逐渐重传报文已越来越不能满足实时性要求,对重传间隔时间已没有必要规定。
图1-1 GOOSE事件传输时间SendGOOSEMessage服务以主动无须确认的发布者/订阅者组播方式发送变化信息,其发布者和订阅者状态机见图1-2和图1-3。
图1-2 GOOSE服务发布者状态机1)GoEna=True(GOOSE使能),发布者发送数据集当前数据,事件计数器置1(StNum=1),报文计数器置1(SqNum=1)。
2)发送数据,SqNum=0,发布者启动根据允许生存时间确定的重发计时器,重发计时器计时时间比允许生存时间短(通常为一半)。
3)重发计时器到时触发GOOSE报文重发,SqNum加1。
4)重发后,开始下一个重发间隔,启动重发计时器。
重发间隔计算方法和重发之间的最大允许时间都由发布者确定。
最大允许时间应小于60秒。
5)当数据集成员数据发生变化时,发布者发送数据,StNum加1,SqNum=0。
6)GoEna=False,所有的GOOSE变位和重发报文均停止发送。
图1-3 GOOSE服务订阅者状态机1)订阅者收到GOOSE报文,启动允许生存时间定时器。
2)允许生存时间定时器到时溢出。
3)收到有效GOOSE变位报文或重发报文,重启允许生存时间定时器。
基于循环平稳性的OFDM载频同步方法

T NOLO GY TR N D1引言O FDM 具有抗ISI 能力强、抗多径衰落能力强和频谱利用率高,适合高速数据传输等优点,经过多年的发展,已经在HDTV 、802.11a 、欧洲DAB 和DV B 等方面得到了广泛的应用,并与MIMO 技术一起有可能成为第四代移动通信的关键技术。
O FDM 的主要缺点是对频偏和相位噪声比较敏感。
在O FDM 系统中,同步问题包括载波频率同步和时间同步,时间同步又可以进一步分为符号同步和采样时间同步两种。
有关O FDM 同步的算法包括两种:一类是数据辅助型;另一类是非数据辅助型。
数据辅助型同步算法的研究都是基于导频或者训练序列的,这种方法可以快速获得同步参数,但缺点是造成了频谱利用率的下降。
盲估计利用接收到的O FDM 信号统计特性的分析,获得同步参数估计,提高了频谱利用率,因而成为研究的热点。
盲同步的方法主要有利用加循环保护间隔后,OFDM 信号的前端和后端间产生的相关性、保留的虚子载波以及利用发送数据经过脉冲成形滤波器或者过采样等操作后所产生的循环平稳特性三种。
本文主要讨论利用二阶循环平稳性的频偏估计算法,并给出了计算机仿真结果。
2O FDM 系统模型O FDM 等效基带离散信号表示如下:x (n)=N-1k =0!∞l=-∞!dk ,lgT(n-l M)e j2πk (n-l M )lN n ∈(-∞,+∞)(1)其中N 表示子载波个数;M 表示OFDM 符号长度;dk ,l 是分配给每个子信道的数据符号;gT 为发射机脉冲成形滤波器。
接收端接收到的O FDM 信号可以表示为:r (n )=ej2πθc nx (n-nc)+ρ(n )(2)其中表示载波频率偏移;表示时间偏移;ρ(n)表示广义平稳噪声过程,与数据符号无关。
假设用不同的功率发射每个子载波,即每个子载波取不同的权重值,则第个子载波上传输的符号乘以的权重值表示为。
式(1)给出的带有权重函数的发射信号,表示为:x (n )=N -1K =0!∞l=-∞!d k,l w (k )g T (n-lM )ej2πk (n -lM)l N(3)该算法不需要知道x (n )和ρ(n )的分布,假设在接收端已知脉冲成形滤波器,子载波权重w (k )和数据符号的方差σc 2。
采样时钟偏差对OFDM系统性能的影响

第4卷第6期信息与电子工程 Vo1.4,No.6,2006 2006年12月 INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Dec.文章编号:1672-2892 (2006)06-0431-05李平,赵志辉,张振仁采样时钟偏差对OFDM系统性能的影响(第二炮兵工程学院,陕西西安710025)摘要:针对采样时钟同步偏差对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的影响,建立了数学模型,分别就采样定时偏差和采样频率偏差的影响进行详细分析;经过仿真,从星座图、误码率(Bit-Error-Rate,BER)及信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)损失等角度对采样频率偏差的影响做了揭示和验证。
结果表明,采样频率偏差会引起信号幅度衰减和子载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI),导致系统信噪比性能下降;这种影响与子载波位置有关,还会随着OFDM符号数的增多而加剧。
关键词:采样频率偏差;采样定时偏差;载波间干扰;OFDM中图分类号:TN911.72 文献标识码:AEffect of Sampling Clock Offsets on the Performance of OFDM SystemLI Ping,ZHAO Zhi-hui,ZHANG Zhen-ren(The Second Artillery Engineering Institute,Xi' an Shaanxi 710025,China) Abstract:This paper presents the effect of sampling clock offsets on the performance of OFDM system. Thesample timing error and sampling frequency offset are analyzed respectively in detail by the digital model. Inthe simulation, constellation, Bit-Error-Rate (BER) and Signal-to-Noise Ratio (SNR) performance degradationare analyzed taking into account the effect of sampling frequency offset. It is shown that sampling frequencyoffset can lead to amplitude attenuation and Inter-Carrier Interference (ICI) due to the loss of orthogonalitybetween the subcarriers. The SNR performance degrades with the increment of subcarriers indices and thenumber of OFDM symbols.Key words:sampling frequency offset;sample timing error;Inter-Carrier Interference (ICI);OFDM1 引言同步处理技术在通信系统中占据非常重要的地位,是信息可靠传输的前提。
关于CAN时间同步的理解

关于CAN时间同步的理解01为什么需要时间同步对于自动驾驶而言,通常需要摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达等传感器,而这些传感器的精确的数据采集时间是及其重要的,因为这些数据是感知和决策规划的输入。
如果输入数据的时间不同步,可能会引起决策规划出错误的动作,导致车辆做出危险的动作。
时间同步技术就是为了解决精确获取传感器采样时间的,在以太网、CAN、Flexray总线上都有相应的实现。
时间同步信息以广播的形式从Master(TM)节点发送至各Slave节点(TS),或者通过时间网关将时间同步信息同步至其他子网络(如图1所示),用于解决各ECU因硬件时钟信号偏差、总线仲裁、总线传输、软件处理等原因带来的时间延迟。
图1 时间同步框图02CAN时间同步机制下面我们主要来梳理基于CAN总线的时间同步。
从AUTOSAR规范来看,其主要分为两步,第一步是TM发送SYNC信息,第二步是发送FUP(Timeadjustment message (Follow-Up),时间调整信息),如图2所示。
图2 CAN时间同步步骤具体如下:1、TM节点在t0r时刻调用接口发送SYNC信号,SYNC信号中包含的时间信息为t0r,在t1r时刻SYNC信号发送完成,此时的时间为t1r。
TS节点在t2r时刻接收到了SYNC信号。
2、TM节点再次发送FUP信号,信号中包含的时间信息为t4r=t1r-(st0r),其中st0r=t1r-t0r,TS节点在t3r时刻接收到了FUP信号。
根据上面两步的时间信息,TS节点可以计算本地的时间同步值为t3r-t2r+t1r。
CAN时间同步消息结构CAN时间同步中使用到的SYNC和FUP帧的帧格式如图3所示。
图3 SYNC和FUP帧格式SYNC帧:1,Byte0用于表示CRC是否起作用,其中Byte0=0x10表示不采用CRC,Byte0=0x20表示采用CRC;2、当Byte0=0x20时,表示采用CRC,则Byte1用于存储CRC的值,当Byte0=0x10时,Byte1的默认值为0;3、Byte2的高4位表示时间同步域,低4位为Sequence Counter,有点类似与应用报文的rolling counter;Byte3为用户自定义;Byte4~Byte7为同步时间,长度为32bits,单位为秒;FUP帧:Byte0同样用于表示是否使用CRC,其中Byte0=0x18表示不适用CRC,Byte0=0x28表示使用CRC;2、当Byte0=0x28时,表示采用CRC,则Byte1用于存储CRC的值,当Byte0=0x18时,Byte1的默认值为0;3、Byte2与SYNC帧一样,高4位表示时间同步域,低4位为Sequence Counter;4、Byte3的高5位为保留位,,bit2为SGW,表示时间同步状态(0:SyncToGTM,1:SyncToSubDomain),bit1-bit0为OVS,表示时间同步溢出时间(overflow of seconds);5、Byte4~Byte7中的高2位为0,低30位表示同步时间,单位为ns。
一种新型OFDM同步帧结构的研究

5 , 6 , 7
8
构造同步 头 1 ,同步头 1 包括 长度为 2 5 5 的P N序列 的短 同步 头和长度 为 5 l 2 的P N 序 列 的长 同步 头 ;其 中短 同步头 用于进 行 时间
5 0 5 , 5 0 6 , 5 0 7
5 0 8
随机比特位 P N序列 1 第 1 2 7位
上插入了 2 个长度为 1 2 7 的相 同的 P N序列 的
图 中虚 线表 示接 收端和 发送端 的 同步相对 位 OF D M符 其余子载波发送随机的 ( 1 , O ) 、 ( 一 1 ,
置 ,而并不是真正实现 同步时在系统接收端所 0 )比特。 同步 头 2用于 整数 倍频 偏估计 和信
所示 : 构造一种 O F D M 系统同步 帧结构 ,如 图 符号频域结构如表 1
2 所示 每帧包含 同步头 、数据符号 和导频符
号 三部分 ;其 中同步头 由同步头 1和同步头 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表 1 : 同步头 2频域结构 子载波序号
O ~ 3 4
子载波说明 随机 比特位 P N序列 1 第 1 位 随机 比特位 P N序列 l 第 2位 随机 比特位
P N 序列 1 第 3位
组成;其 中,同步头 1 用于时间同步和小数倍
频偏估 计 ;同步头 2用于整数倍偏移估计和信 道估计
系统 造成 的影 响。同时 ,在 O F D M 符号 中间 插入一定 的保护 间隔后 ,使保护间隔大于无线 信道 的最 大 时延扩 展 ,码 间干扰 ( I S I )就 可
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似然函数
LCLT0rtst;dt
上式写作
LCL n InT0rtgtnTdt
CLInyn
n
其中
ynT0rtgtn Tdt
23
ML 估计的必要条件
ddLn In
d
d T0
rtgt
n
Tdt
In
n
ddyn0
r(t) Matched filter
d ..
d
Sampler
In
VCC
summation
•从接收的信号中提取时钟信号。
#进行接收信号的时钟估计,
#这是最为常用的方法
21
采样时刻估计方法--最大似然的定时估计
对于基带 PAM,设接收信号为
rt st, n t
其中 st, IngtnT
n
• 这种方法需要利用已知信号In作为训练序列 • 如果不想使用已知序列,则采用面向判决定
时估计,则把传输的序列经判决后当作已知 的数据
12
对单载波系统的影响 采样时刻偏差导致信号之间产生码间干扰
13
采样时刻偏差的理论描述
设发送的信号表示为:
vt Ingt nT
n0
经过匹配滤波器的接收信号为:
rl t Inht nT zt
n0
其中:ht
g
ห้องสมุดไป่ตู้
ct
d
,为通道时域响应
c(t)为通道响应函数,在本节的讨论中考虑为(t)函数
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
10
偏差逐渐加大(B点)– 随着时间的增加而增大
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6 1.18 1.19 1.2 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 x 104
11
• 采样时刻偏差对单载波系统的影响
53
OFDM系统的采样时刻偏差的问题
设理想采样时间间隔为Ts T / N,采样点 正好在接收机匹配滤波器的最大点。
采样时刻误差导致采样点偏差理想采样点,并且 随着时间的推移采样点的漂移会越来越大
54
采样时钟存在偏差的情况下接收信号可表示为
上式表明采样时刻偏差(标准偏差)为 n l , 是随着时间序号 n 、子载波序列 l 的增大而 增大的。
24
VCC: 压控时钟,根据输入电压值调整时钟的相位 累加器:相当于低通滤波器
因为在 的估计中使用了已检测信息序列{In} , 所以该估计是面向判决的 该方法同样适用于 QAM , PSK 调制
25
非面向判决定时估计
将似然比在信息符号的 pdf 上求平均 , 然后计算其 最大值
BPSK 信号:
pA1A11A1
2
2
26
p A dA
1 2
exp
2 N
T
0r
t
cos
2
f
c
(t
) dt
1 exp 2
2 N
T
0r
t
cos
2
f
c
(t
) dt
cosh
2 N
T
0r
t
cos
2
f
c
(
t
)
dt
27
对数似然函数
Lln co N 2 sh 0 T rtco 2s fc(t)d t
对数据序列求平均
14
接收滤波器的输出为:
yt I n xt nT wt n0
式中 x(t ) 表示接收滤波器对输入
脉冲 h(t ) 的响应;
在 t T 时刻抽样,且令 x0 1,则有:
y k I n xk n vk n0
或: y k I k I n xk n vk n0 nk
xk为发射滤波器和接收滤波器共同合成的响应函数的采样结果 任何一个采样点yk是由所有传输的Ik以及通道的xk共同构成的 符号间干扰!!
数字通信 (第十一讲) 接收信号的时间同步
2015
Yuping Zhao (Professor) 赵玉萍
Department of Electronics Peking University
Beijing 100871, China
email: yuping.zhao@
1
本节内容
假设收端端采样时刻与发端相差m个样点,则第l个子载波上的信号为:
Y(l)
1 N
N1N1
n0 k0
X(k)exp
j
2
N
n
mk
exp
j
2
N
ln
1 N
N1 X
k0
(k)exp
j
2
N
mk
Nk01exp
j
2
N
nk
l
1 N
X(l)exp
j
2
N
ml
.N
X
(l)exp
j
2
N
ml
收端信号Y(l)与发端信号X(l)相比旋转了与m值有关的角度
55
其中定义由于采样时刻偏差引起的子载波间干扰系数为 结论:采样频率偏差导致子载波间的干扰
56
例:有采样时采刻样偏时差钟的偏O差FDM星座图
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
采样频率偏差 = 50ppm, 滚降系数=0.5, 边瓣长度=5 57
例:有采样时采刻样偏时差钟的偏O差FDM星座图
满足Nyquist准则并且采样时刻正确则不发生码间串扰
满足Nyquist准则但采样时刻不正确仍可能发生码间串扰
3
采样时刻正确才能够保证没有码间干扰
没有码间干扰
采样时刻
有码间干扰
发送信号为随机的,如何找到正确采用点
4
采样时刻偏差
• 码间串扰的成因:采样点偏差
– 收发端采样时钟频率相同,但采样时间点存在固定偏差
Symbol
Symbol
h(t)
OFDM Symbol s(t)
Same signals
42
OFDM系统同步问题分析__符号同步偏差
接收端采样信号为:
1 x 4 m 4 ,4 x 4 m 4 4 循 环 2 1 前 4 ,缀 ...4 x 4 2 4 ,4 x 4 3 1 ,x 0 ,x 1 ,...,x N m 2 ,x N m 1
15
可以表示为:yk
x0
Ik
1 x0
n0 nk
In xk n
vk
令 x0 1,则有:yk Ik Inxkn vk
n0
nk
其中,第一项为原始发送信号,第二项为符号之间的干扰
符号间干扰: Inxkn n0 nk
• 当系统不存在采样时刻偏差时,符号间干扰为 0
• 当采样时刻偏差不为 0,符号间干扰存在
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
采样频率偏差 = 100ppm
58
多载波系统采样时钟同步方法
59
消除采样频率偏差影响的方法有 • 采样时钟调节法:系统检测出采样时钟的偏差值的 大小,接收机调节采样时钟,达到时钟同步的目的 • 数字信号处理方法:根据探测出的采样时钟偏差, 对接收时域信号进行插值,得到没有采样时钟偏差的 结果
e x p j2N kN M e x p j2N k M
1 x 4 M 4 4 ,x 4 4 M 4 循 环 2 1 前 4 缀 , . . 4 . x 4 2 4 , 4 x 4 3 1 ,x 0 ,x 1 , . . . ,x N M , . . . ,x N 2 ,x N 1
LlncoC snh y
n
28
对于较小 x, 有
lncoshx 1x2 2
L12C2 n yn2
得出
d d nyn 22 nyndd n y 0
29
BPSK的非面向判决定时估计
30
PAM的非面向判决定时估计
31
实用系统同步方法:早-迟 门同步器
利用采样时刻T左右的波形具有对称性的特点, 将两边的信号值相减,并用该结果作为调整压 控振荡的信号
8
采样时刻偏差实例: ----红色和蓝色分别代表发端和收端信号
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8 0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
偏差开始(A点)
偏差逐渐加大(B点9 )
偏差开始(A点)--采样时刻偏差开始时比较小
0.6 0.4 0.2
0 -0.2 -0.4 -0.6
Get the maximum
synch
46
L
相关窗
●
47
L
相关窗
●
48
L
相关窗
●
49
L
相关窗
●
50
L
相关窗
●
51
使用自相关的方法得到OFDM符号的同步点
相关峰的最高点就是OFDM符号的同步点
52
在实际系统中相关峰可能不是很明显(仿真实例)
(SNR = 3dB, 多径通道, 带有载波偏差)
• 一次同步即可修正该时间偏差