通信系统中同步技术的类型与实现方法
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）
《通信系统中的同步》课件
载波同步是通信系统中的一种重要同步方式， 用于确保信号在传输过程中保持稳定的载波频 率和相位。
载波同步的实现方法包括：自动频率控制（AFC ）和自动相位控制（APC）。
位同步
位同步是通信系统中的另一种重要同步方式，用于确保 信号在传输过程中每一位的时间间隔保持一致。
位同步的实现方法包括：插入导频法、直接法、自同步 法和外同步法。
移动通信系统中的同步技术包括时间同步和频率同步 ，时间同步用于确保信号在时间轴上的对齐，频率同
步用于减小信号的频率偏差。
同步技术可以提高移动通信系统的性能，如减小误码 率、提高信号覆盖范围等。
在卫星通信系统中的应用
卫星通信系统需要在广大的地域范围内实现信号的可靠传 输和接收，因此需要高精度的同步技术。
总结词
人工智能技术的快速发展为通信系统同步提供了新的解决方案，基于人工智能的同步技术具有强大的自适应和学 习能力。
详细描述
基于人工智能的同步技术利用机器学习和深度学习算法，能够自动适应各种复杂环境和变化，提高同步的稳定性 和可靠性。通过训练模型，该技术能够不断优化同步性能，减少对人工干预的需求，为通信系统提供更加智能化 的支持。
载波频率同步
指发送端和接收端的载波 频率保持一致，以避免信 号失真和误码。
位同步
指接收端正确地识别信号 中的每一个比特，确保数 据传输的准确性。
02
通信系统中的同步
载波同步
载波同步的目的是使接收端能够正确解调信号 ，并提取出有用的信息。
载波同步在无线通信、卫星通信和光纤通信等系统中 具有广泛应用。
抽样定理与插值算法
01
抽样定理是通信理论中的基本定理之一，它规定了信号抽样的 频率和时间间隔，以确保能够准确恢复原始信号。
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。
同步技术
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。
计算机网络通信原理同步技术课件
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计算机网络通信原理同步技术
2PSK的正频域频谱图
= A·AcSc(t) /2+ A·AcSc(t)/2+cos2cosωct+ ½ Ac2sin2ωct • 通过低通滤波器得到 A·AcSc(t)/2
• 如果用Accosωct时，得到 AcSc(t)/2+ Ac /2
注意：直流分量Ac /2对抽样判决有干扰。
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计算机网络通信原理同步技术
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计算机网络通信原理同步技术
SSB、DSB信号简介
• 假设无线电音频信号频率为500Hz，载波频率为10MHz， 那么调制后信号将产生的主要频率： 10MHz + 500Hz=10.0005MHz —— 上边带（USB） 10MHz - 500Hz= 9.9995MHz —— 下边带（LSB）
• 异步传输又称起止式传输，它采用独特的起始信号（起 始位）和终止信号（结束位）来限定每个字符，按位逐 次地传输，因此其传输效率较低。
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计算机网络通信原理同步技术
同步传输
• 在同步传输中以数据块为单位发送比特流。数据块加上前 缀、后缀和控制信息形成了帧。
• 为了防止时钟漂移，保证接收端接收的每一位数据都和发 送端准确地保持同步，常用的方式有内同步和外同步。
时域插入导频法接收端电路框图
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计算机网络通信原理同步技术
通信中的同步技术概述
(1) 外同步法
由发送端发送专门的同步信息（常被称为导频），接收 端把这个导频提取出来作为同步信号的方法，称为发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信 号中提取同步信息的方法，称为自同步法。
自同步法是人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，但自同步法正得到越来越广泛的应用。而群同 步一般都采用外同步法。
同步本身虽然不包含所要传送的信息，但只有收 发设备之间建立了同步后才能开始传送信息，所以 同步是进行信息传输的必要和前提。同步性能的好 坏又将直接影响着通信系统的性能。如果出现同步 误差或失去同步就会导致通信系统性能下降或通信 中断。
(3) 群同步
群同步包含字同步、句同步、分路同步，它有时也称帧 同步。在数字通信中，信息流是用若干码元组成一个“字”， 又用若干个“字”组成“句”。在接收这些数字信息时，必 须知道这些“字”、“句”的起止时刻，否则接收端无法正 确恢复信息。 对于数字时分多路通信系统，如PCM30/32电话 系统， 各路信码都安排在指定的时隙内传送，形成一定的帧 结构。 为了使接收端能正确分离各路信号，在发送端必须提 供每帧的起止标记，在接收端检测并获取这一标志的过程， 称为帧同步。因此，在接收端产生与“字”、“句”及“帧” 起止时刻相一致的定时脉冲序列的过程统称为群同步。
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因此，同步系统应具有比信息传输系统更高的可 靠性和更好的质量指标，如同步误差小、相位抖动 小以及同步建立时间短，保持时间长等。
通信系统中的数据同步技术
通信系统中的数据同步技术随着现代通信技术的不断发展，数据同步技术越来越成为通信系统中的关键技术。
数据同步技术可以确保通信系统中各个模块之间的数据传输具有同步性和准确性，从而保证通信系统的稳定、高效运行。
一、数据同步技术的意义数据同步技术在通信系统中具有重要的意义。
首先，数据同步技术可以确保通信系统中各个模块之间的数据传输具有同步性和准确性。
在通信系统中，存在着大量的数据传输，如果各个模块之间的数据传输不同步，就会出现数据丢失、延迟等问题，导致通信系统的不稳定。
其次，数据同步技术可以提高通信系统的数据传输效率。
当各个模块之间的数据传输同步准确时，数据传输效率就会提高，从而实现数据传输的快速、准确。
最后，数据同步技术可以保证通信系统的安全性。
通过数据同步技术，可以减少数据传输过程中出现的错误和不安全因素，保证数据传输的安全可靠。
二、数据同步技术的应用数据同步技术在通信系统中应用广泛，其中最重要的应用就是在数据通信中。
在数据通信中，数据同步技术可以确保数据传输具有准确性和同步性，避免数据丢失、延迟等问题，提高通信效率。
在无线通信系统中，数据同步技术也具有重要的应用，可以确保数据传输在信道上的准确时间和位置，从而提高通信质量。
此外，数据同步技术还可以应用在视频通信、音频通信、云计算等领域。
三、数据同步技术的实现方法数据同步技术的实现方法有多种，其中比较常见的方法包括时钟同步、帧同步和数据握手同步。
时钟同步是指不同设备的时钟保持同步，可以通过卫星定位、网络同步等方法实现。
帧同步是指在数据传输过程中，通过识别数据帧的特征进行同步，可以通过帧头校验码、时隙同步等方法实现。
数据握手同步是指在数据传输过程中，通过数据包传输确认信息和数据确认信息进行同步，可以通过数据包序号、区间确认等方法实现。
四、数据同步技术的发展趋势随着通信技术的快速发展，数据同步技术也在不断发展。
未来，数据同步技术将继续朝着高速化、智能化、灵活化等方向发展，具体包括：1.高速化：随着通信系统的大规模化和数据传输的快速化，未来的数据同步技术需要具备更高的传输速度和更低的时延。
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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技术研发TE C H N O LO G Y A N D M A R K ET
V〇1.23,N〇.12,2016通信系统中同步技术的类型与实现方法
彭宇
(平江第一中学，湖南平江41500)
摘要：同步属于通信系统的重要部分，其性能直接影响着通信系统的运行效果，如果同步技术不到位，会影响整个通信系统的稳定性。
主要针对通信系统中常用的同步技术的类型与实现方法进行分析。
关键词：通信系统；同步技术；类型；实现方法
doi：10. 3969/j.issn.1006 -8554.2016. 12.070
〇引言
同步技术对于通信系统运行的影响非常大。
在各类因素的影响下，通信时收发双方需要设置在不同的地点，要想同一步调地进行工作，就需要利用通信系统的同步技术来完成。
同步系统性能的好坏会直接影像整个通信系统的运行效率，如果性能不佳，甚至会给整个系统带来瘫痪性后果。
同步技术有很多的种类，本文是对整个通信系统进行研究分析，讲述同步技术的方法、性能和原理及对系统性能的影响等，从而对同步技术有一个较完整和全新的认识。
1同步技术的类型和基本原理
1.1功能分类
按功能划分，同步技术主要包括载波同步、位同步、群同步和网同步几种类型。
载波同步技术在通信中频带的传输采用长距离传输方式，而基带传输是短距离采用的传输方式，因此通信系统主要通过发送端来进行调制。
信号中的接收调制载波与本地的载波信号达到同频同相，获取的本地载波就是载波同步。
位同步技术又可以称之为元同步，它是数字通信系统中特殊存在的一种同步技术，位同步的产生是基于基带传输和频带传输的需要。
所有消息在数字通信系统中都是通过位同步传送的，这是取样判决的基础。
在数字通信中，字是组成信息流的基本单位，首先字是由多个码元所形成，然后再由多个字形成句。
对于多路信号而言，各路正确的信号是由接收端区分的，利用发送端的合路规律进行分路。
每群头尾的标记是在数字信息流中发送端插人一些特殊码组，帮助接收端正确的分离各路信号，因此，这一技术又被称为群同步。
此外，在社会的发展下，同步技术开始实现与网络通信技术的融合，网络通信是现代通信的一种手段，在通信中有很多种通信和信息传递的设备，各种不同的信息码流是通过设备产生和传送的。
建立一个统一协调的系统，其目的就是将低速数字流合并成调整数字进，避免信息丢失，让整个网络系统工作能够顺利的完成。
1.2 实现分类
按照实现类型来分类，同步技术可以分为外同步法和自同步法。
在外同步法中，同步信息是由专门的发送端发送，由于在传送的信息并不在导频范围内，所以其频率和功率也受到了限制。
第二种方法是自同步法:专门同步的信息将不会被发送端传送出来，但是为了得到专门同步的信息，接收端会从接收到的信号中进行收集。
自同步法工作效率高，抗干扰性强，但是，与外同步法相比，该种方式的接收端更加的复杂，增加了成本。
2同步技术的实现方法
目前，最为常用的方法是自同步法，采用该种方式，整个功率和带宽分配都可以通过其进行信号传输，有着广泛的应用空间，载波同步和位同步中也广泛采用了这种方法;此外，自同步
法也是群同步的采用方法，其核心内容包括几个方面:①在自
同步法中，平方变换法、同相正交环法和平方环法是自同步下
载波同步的三个组成部分，在将不直接包含载波的信号进行非
线性变换后，即可提取载波。
②自同步法的主要方法就是滤波
法与锁相环法，其中，锁相环法需要在鉴相器后加数字滤波器，这样可以有效解决位同步的抖动问题。
③网同步也是自同步
法的一个重要内容，由准同步、主从同步以及相互同步三种组成，准同步这种方法非常的繁琐，其运营效果关系到通信网整
体的状态和运行的状况，此外，准同步还需要保持自身时钟设
置的稳定性，确保设备自身时钟与其他设备是同步的，并将滑
码控制在规定的范围内。
3同步技术的性能指标
影响同步技术性能指标的因素多样化，为了判定这一技术
的有效性，一般采用几个性能指标进行评估:①精度、效率、同
步保持时间和同步时间是载波同步的性能指标。
②相位误差、同步立时间、保持时间及同步带宽等是同步的性能指标。
③群
同步的性能指标与载波同步、位同步有着很大的不同，它的性
能指标包括假同步概率、漏同步概率和平均建立时间等，正确
或错误是群同步的两种状态，两者必定会有一个存在。
④时间
间隔误差、最大时间间隔误差、时延和频率准确度等是网同步
的性能指标。
4结语
同步系统对于通信系统的正常运行影响是非常大的，为了
充分发挥同步系统的作用，需要采取科学的措施提升其有效性，不断创新其理论与技术，就目前来看，我国学者已经针对同
步系统展开了深人的研究，各类专用性集成软件与多用软件已
经在市场上得到推广。
但是，在科技的日新月异的发展下，通
信系统也针对同步系统提出了更高的要求，我们需要不断的进
行创新，进一步提升同步技术的稳定性。
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