通信系统中同步技术的研究与仿真
【大学课件】OFDM与OFDMA系统中的同步技术研究
– 通过插入循环前缀的方法，可以非常有效的减轻或完全消除ISI影 响。这样接收机就可以采用简单甚至不采用时域均衡器，降低了 接收机设计的复杂度。
▪ 频谱利用率高：
– OFDM各子载波间相互正交，相邻子载波频谱有1/2重叠，因此 可以大大提高频谱利用率，这对于频谱资源有限的无线通信非常 有意义
差分序列的定义
OFDM整数倍频偏估计
差分序列的定义
x0,0 x0,2 … x0,2k … x0,N-2 x1,0 x1,2 … x1,2k … x1,N-2
ck
x1,2k x0,2k
x0,0 x0,2 … x0,2k … x0,N-2
x x … … 0,2 0,4
x0,2k＋2
x0,0
ck
x0,2k 2 x0,2k
整数倍频偏(Integral part Frequency Offset )
• 虽然不会破坏子载波之间的正交性，但是会引起接收机恢复的数 据码元序列的循环移位和相位旋转
研究内容、所要解决的关键问题
由于频率同步对OFDM、OFDMA系统的重 要性，因此引起了广泛的关注和研究。论文 主要研究成果将体现在对OFDM、OFDMA 频偏问题的解决上
我国进入了第二代移动通信（2G）时代。 – 2001年，数个国家相继开通了3G商用网，标志着第三代宽带数据
移动通信时代的到来。
▪ 从移动通信的发展历史来看，从1978年到2001年的23年时 间里，每11年进行一次更新换代
▪ ITU(国际电信联盟)已将3G之后的移动通信技术定义为 B3G(Systems Beyond IMT-2000)，目前有些国家称之为 4G
通信系统中同步技术的研究综述
法。 由于导频本身并不包含所要 传送的信息，对频率和功 率有限制，要求导频尽可能小地 影响信息传送，且便于提
取 同， 才谈得 上正确 地取 样判 决，因此位 同步 是正确取样判决 的基础 。
（）自同步 法：发送端不发 送专门的 同步信息 ，接收 ２ 端设 法从 接收 到的信号 中提取 同步信息 的方法 。这种 方法
效率高，干扰低，但收端设备较复杂 】 ４ 。
３ 同步技术的实现方法
自 同步 法 是 我 们 最 希 望 的 同 步 方 法 ， 因 为 可 以 把 全 部 功 率 和 带 宽 分 配 给 信 号 传 输 。 在 载 波 同 步 和 位 同 步 中， 两 种 方 法 都 有 采 用 ， 自 同步 法相 对应 用 较 广 ； 而 群 同步 一
调 ，使 整个 网能 按 一 定 的节 奏 有 条 不 紊 的工 作 。
（）载波 同步在 自同步下 有平方变换法 、平 方环 法和 １ 同相正 交环法，基本思想都是将不直 接包含载 波成分 的信 号进行 非线性变换后，从 中提取载波 。这几种 方法都存 在 相位模糊 的问题，前两个方法广泛用于抗相位模糊 能力强
的ＤＰ Ｋ 号 解 调 ， 后 法 由 于 采 用 了锁 相 环 ， 提 取 的载 波 Ｓ 信
通 过上面 的阐述，我 们可 以从 整体上 清晰 了解４
种 同步 的 关系是 互为前 提， 一脉相 承 的：接 收到 已调 信 号，利用载波同步产生的相干载波完成相干解调，还 原出 基 带信 号之后，在位 同步的保证下进行取样 判决，恢 复出
维普资讯
圆 圈 圜 困
１ 引言
同步是通 信系 统 中一个 ｊ 情况下，收发双方不在一地，
工 作 ， 必 须 要 有 同 步 系 统 来 保
卫星通信系统定时同步技术研究
48 | 电子制作 2021年05月容量大、业务适应性强、覆盖范围广、性能稳定、机动灵活、成本低等优点已成为现代通信的重要方式，在应急通信、军用通信、民用通信及中继通信等方面具有广阔的应用前景。
然而，在全数字传输系统中，由于接收端本地采样时钟与发送端时钟的相互独立，使得全数字接收机对信号的最佳采样时刻出现偏差，接收机采样点不能调整到最佳采样时刻，从而造成整个系统误码率性能的下降。
同时，接收端和发送端时钟的频率还存在一定的误差，当误差随时间累积到一定程度时也会给系统性能带来严重的影响。
对于TDM/TDMA 系统，要求信号在星上保持着严格的时间对齐关系，然而信号在传输及恢复过程中会受到多种不确定因素的影响，进而引定时误差，显得至关重要，尤其对于TDMA 系统。
在TDMA 系统中，信号的定时同步对时隙的正确接收有重要意义，位定时的偏移会引起星座图相点的偏移，严重时甚至无法解调。
换言之，对任何数字通信系统而言，性能良好的同步系统是实现后续信号准确接收解调的关键。
因此，研究定时同步技术在卫星通信中起着重要的作用。
基于上述分析，我们研究了适用于TDM/TDMA 系统的定时同步技术，以期实现最好的接收性能。
同的定时同步环路。
对于TDMA 系统，信号是突发数据流，突发持续时间短，需要定时同步环路快速入锁，对锁相精度和锁相时间都具有较高的要求。
针对TDMA 系统突发信号数据短、不连续的特点，我们需要研究快速入锁的定时同步算法。
对于TDM 系统，信号是时间连续数据流，对入锁速度没有过高的要求。
基于上述TDMA 和TDM 两种系统不同的特点，在定时同步环路方面我们分别设计了适用于TDMA系统的前馈型算法和适用于TDM 系统的反馈型算法。
反馈型算法锁相精度高，但是锁相速度慢，甚至有“假锁”现象，不适合TDMA 突发信号快速入锁的需要。
前馈型算法需要的捕获时间短，适合TDMA 突发信号的处理。
本文所研究www�ele169�com | 49平方滤波定时误差估计后基于重采样原理的定时误差消除环路，分别包括定时误差估计器、内插滤波器、环路滤波器等。
SDH光端机的时钟及同步技术研究
SDH光端机的时钟及同步技术研究随着信息通信技术的迅猛发展，SDH（Synchronous Digital Hierarchy）光纤通信网络在现代通信领域扮演着重要的角色。
SDH光端机作为SDH网络的重要组成部分，其时钟及同步技术对网络的稳定性和可靠性具有决定性的影响。
本文将围绕SDH光端机的时钟及同步技术展开研究，旨在提供对相关技术的深入了解。
一、SDH光端机的时钟技术1. 时钟信号的重要性时钟信号在SDH光端机中扮演着非常重要的角色。
时钟信号用于同步数据传输速率和处理各种SDH信号，确保数据在传输过程中的准确性和稳定性。
稳定的时钟信号对于避免数据传输中的时延和串扰非常关键。
2. 主时钟与附属时钟SDH光端机一般包含主时钟和附属时钟两种类型。
主时钟是整个网络中的主干时钟源，负责提供网络中各个节点的时钟信号。
附属时钟则是从主时钟获得时钟信号，在网络中的其他设备中进行分配和同步。
3. 时钟源选取及源自选项在SDH光端机中，时钟源的选取至关重要。
合适的时钟源能够提供准确、稳定的时钟信号。
常见的时钟源选取方式包括自身产生、外部输入和从其他设备接收。
同时，源自选项也是SDH光端机中重要的表征之一。
二、SDH光端机的同步技术1. 同步的定义与意义同步是SDH光端机中的一个重要概念。
在网络通信中，同步是指设备之间时钟信号的一致性，确保数据传输的有序进行。
同步的实现对于提高网络性能、降低误码率、减少信号失真至关重要。
2. 同步方式与同步机制SDH光端机中常见的同步方式包括电口同步、光口同步和静态同步。
不同的同步方式适用于不同的网络环境和需求。
同步机制主要分为自由时隙同步和固定时隙同步两种，其中自由时隙同步方式在实际应用中更为常见。
3. 同步过程及同步算法同步过程是保证SDH光端机正常运行的关键步骤，需要一系列复杂的算法来确保同步信号的传输和接收。
常见的同步算法包括自适应时钟控制、缓冲时钟控制、时钟重构和时钟修正等。
无线通信中的同步技术研究
无线通信中的同步技术研究在现代通信系统中，数据传输的可靠性是一个至关重要的问题。
无线通信中的同步技术即是处理该问题的一个重要手段。
同步技术是一项研究如何使接收端与发送端在时间和频率上保持一致，以确保数据正确传输的技术。
本文将介绍无线通信中的同步技术及其研究进展。
一、同步技术的基本原理与分类同步技术资源非常重要，对于用户自身的使用也是非常好的。
所谓同步技术，就是确保发送及接收两端始终保持时间与频率一致的技术。
同步技术的基本原理是将时间和频率的差异反馈给发送端进行补偿，从而使发送端与接收端始终保持同步状态。
同步技术根据时间和频率的同步方式，可以分为粗同步和细同步两种。
粗同步是通过发送端发送同步信号，接收端接收信号后使用包含时间戳信息的帧同步信号进行同步。
这种同步方式精度相对较低，但对于某些应用如广播系统等仍有一定的使用价值。
而细同步则是通过发送端与接收端之间的精细相互协调使得两端保持同步状态，其同步精度相对较高。
细同步依据不同的原理可分为以下三种类型：1. 基于时钟同步的同步技术时钟同步是指通过时间信号将发送端和接收端的时钟同步到同一时间点，从而使得插入时间戳的消息在同一时间点被接收。
该技术主要用于时间同步比较重要的应用如高精度数据传输等。
2. 基于载波同步的同步技术载波同步是指通过将发送信号与接收端中的参考信号相互对准，并对接收信号进行相位和频率调整来保证载波同步的技术。
该技术应用更为广泛，主要可以应用与多通道的数据传输，多通道的多点通讯等领域。
3. 基于序列同步的同步技术序列同步是通过接收端与发送端之间的序列比对来实现同步，该技术可以应用于无线局域网(WLAN)、广域无线网络等领域，利用了信道的特性以保证数据传输的准确性。
二、同步技术在无线通信中的应用无线通信中的同步技术是至关重要的一环，其应用场景主要分为以下几个方面。
1. 无线接口的数据同步对于无线接口来说，由于信号路径的复杂性和信道变动等原因都增加了数据传输的难度，而同步技术正是用来处理这些问题的技术手段。
光通信系统中的时钟恢复与同步技术研究
光通信系统中的时钟恢复与同步技术研究随着信息时代的到来，光通信作为一种高速、高容量的通信传输方式，已经成为人们交流信息的重要手段之一。
然而，在光通信系统中，由于光信号传输过程中的存在时延、传播损耗等问题，时钟恢复与同步技术成为了光通信系统中亟需解决的核心问题。
时钟在光通信系统中扮演着至关重要的角色。
它用于调度数据包的发送和接收，确保通信双方的时序一致性。
然而，由于信号在光纤中传播的速度非常快，即使微小的时钟不一致也可能导致通信中断或数据丢失。
因此，时钟恢复与同步技术的研究对于光通信系统的稳定性和可靠性至关重要。
在光通信系统中，时钟恢复技术扮演着一个重要的角色。
时钟恢复指的是通过接收信号并从中提取时钟信息，使其与本地设备的时钟保持一致。
光通信系统中的时钟恢复技术主要包括：自适应等化、相位锁定环和拉伸振荡器等。
自适应等化是一种常用的时钟恢复技术。
在光信号传输的过程中，由于光纤的特性和光模式的干扰，信号在传输中会发生失真。
自适应等化通过信号处理算法，对接收的光信号进行均衡和补偿，以恢复原始信号的形状和时钟信息。
这种技术可以在一定程度上改善光信号的传输质量，提高系统的时钟恢复能力。
相位锁定环是另一种常见的时钟恢复技术。
它通过测量和比较输入信号的相位差，并根据比较结果调整本地时钟的相位，使其与输入信号保持同步。
相位锁定环一般由相位检测器、低通滤波器和控制电路组成。
相位检测器用于测量输入信号和本地时钟的相位差，而低通滤波器则用于滤除高频噪声，以保证系统的稳定性和精度。
通过不断地调整本地时钟的相位，相位锁定环可以实现时钟的恢复和同步。
除了时钟恢复技术外，同步技术也是光通信系统中的关键技术之一。
同步技术主要用于解决光通信系统中不同设备之间时钟不一致的问题。
在光通信系统中，不同设备的时钟可能存在微小的偏差，导致数据传输的时序不一致。
同步技术通过周期性地、准确地校准各个设备的时钟，以确保它们的时序一致性。
同步技术的研究方向主要包括：网络同步、时钟同步和频率同步。
跳频通信系统中同步技术研究
跳频通信系统中同步技术研究作者：李娜来源：《现代电子技术》2011年第01期摘要：同步技术是跳频通信系统关键技术之一。
针对跳频通信系统中同步的要求，采用同步字头与时间信息相结合的方法实现跳频同步。
首先研究了跳频同步方法、同步信息格式和初始同步等问题，最后对同步性能进行了分析。
结果表明，该跳频通信系统的同步时间短、捕获概率高、虚警概率低。
关键词：跳频通信；同步字头; 时间信息TOD; 同步方案；同步性能中图分类号：TN914.41-34文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)01-0095-02Technology of Synchronization in Frequency-hopping Communication SystemLI Na(Beijing HAIGE SHENZHOU Communications Technology Co. Ltd., Guangzhou HAIGE Communications Group，Beijng 100070, China)Abstract： Synchronization is one of the key technologies of FH communication. The synchronization of frequency hopping is achieved by adopting synchronization head and time of day to meet the requirement of practical development of FH communication system. The method of frequency-hopping synchronization, the format of synchronization information and the capture of synchronization are studied, and the performance of synchronization is analyzed. The results show that the FH communication system has characteristics of short synchronization time, high capture probability and low false probability.Keywords： frequency-hopping communication; synchronization head; TOD; synchronization scheme; synchronization performance0 引言跳频通信是现代通信领域中一种有效的抗干扰通信手段，其独特的抗干扰性能使其在军事和民用领域都得到了越来越广泛的应用。
通信系统中同步技术的研究
ｎ ｌｚ ｄ．Ｆ ｎ ｌ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｉｄｃ ｓａ ｄ ｉ ａ ｔ ｎ ｔｅ ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｓ ｓｅ ｒ ｒｖｄ ｄ． ａ ａｙ ｅ ｉ ａｌ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｎ ｉｅ ｎ ｍｐ ｃ ｏ ｙ ｏ ｏ ｈ ｎ ｃ ｔ ｙ ｔｍｓａ ｅ ｐ ｉ ｅ ｏ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｍ ｕ ｉａ ｏ ｙ ｔｍ； ｃ ｒ ｅ ｙ ｃ ｒ ｎｚ ｔ ｎ ｂｔ ｓ ｃ ｒｎ ｚ ｔ ｎ； ｇｏ ｐ ｓ ｎ ｈ ｏ ｚ ｔ ｎ； ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｎ ｃ ｔ ｎ ｓｓｅ ｉ ａ ｒ ｒ ｓｎ ｈｏ ｉ ｉ ； ｉ ｙ ｈ ｏ ｉ ｉ ｉ ａｏ ｎ ａｏ ｒ ｕ ｙ ｃ ｒｎ ａ ｉ ｉ ｏ
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帧同步：数字信息在传输前，总是由若干码元组 成一个帧进行发送，接收时，必须知道这些帧的 起止时刻。在接收端产生与帧起止时刻相一致的 定时脉冲序列，称为帧同步。 网同步：保证通信网中各用户之间可靠地进行数 据通信。
同步性能指标的介绍
载波同步系统的主要性能指标有4个： 效率：为获得载波信号而尽量少消耗发送功率。 精度：相位误差应尽量小。 同步建立时间：越短越好。 同步保持时间：越长越好。 位同步的主要性能指标有： 相位误差：位同步脉冲相位在跳变地调整所引起 的。 同步建立时间：越短越好。
判 决
相
加
0
1 0
1 0
1 0
1 0
1 0
1 0
1
输 入 码元
移位方向
网同步的方法有以下几种： 主从同步法。 相互同步法。 码速调整法。 水库法。
利用simulink实现同步的仿真
在simulink中，用插入导频法实现载波同步 的仿真，仿真框图如下图所示：
运行后，结果如下图所示，左图为调制信号 波形，右图为正交载波作导频信号波形图。
论文简述 • • • • 各种同步技术的简介 同步性能指标的介绍 同步的实现方法 利用simulink实现同步的仿真
各种同步技术的简介
同步技术是整个通信系统有序、可靠、准确 的支撑，因此同步的性能好坏直接影响到整个通 信系统的性能好坏。而根据通信系统的不同和实 现功能不同同步可以分为载波同步、位同步、帧 同步、网同步四种。 载波同步：当采用相干解调时，在接收端需要恢 复出一个与发射端调制载波同频同相的相干载波， 这个载波的获取就为载波同步。 位同步：接收端对接收到的信息码元进行判决， 如何确定判决时刻就是位同步的问题。
谢谢！
敬请各位老师批评指正
相 关 编码器 相 乘 器 带 通 滤波器 相加 振荡源 -90 度 相移
位同步实现方法也分为直接法与插入导频法。 直接法原理框图如下：
位同步脉冲 输入 信号 常 开 门 比 相 器 N 次 分 频 或门
（扣除门）
放大 限幅
形成 网络
晶振
滞后脉冲 超前脉 冲
常 闭 门
（附加门）
帧同步的实现方法包括起止式同步法、连贯 式同步法和间隔式同步法。连贯式同步法中的巴 克码识别器框图如下：
同步保持时间：越长越好。 同步带宽：同步频率与码元速率之差。越小越好。 帧同步的性能指标如下： 漏同步概率：漏识别已发出同步码组的概率，越 小越好。 假同步概率：误认为是同步码组的概率，越小越 好。 同步平均建立时间：越短越好。
同步的实现方法
载波同步的方法有直接法和插入导频法。插 入导频法原理框图如下：
数字锁相法实现位同步的仿真，仿真框图如 下图所示：
在simulink环境下，保存运行后结果图如下 图所示：
连贯式插入法实现帧同步的仿真，其仿真框 图如下图所示：
通过From Workplace模块从Matlab的工作区获 得输入序列：1 1 1 0 0 1 0 1 1 1。仿真结果检测到 了用于帧同步的巴克码，如下图所示：