通信同步原理

同步原理同步：指要求和建立系統(tǒng)的收發(fā)兩端（或多端）在時(shí)間上保持步調(diào)一致，故又稱定時(shí)。分類（按同步的功用分）：載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。載波同步：是指在相干解調(diào)時(shí)，接收端需要提供一個(gè)與接收信號(hào)中的調(diào)制載波同頻同相的相干載波。這個(gè)載波的獲取稱為載波提取或載波同步。位同步：又稱碼元同步。把提取這種定時(shí)脈沖序列的過程稱為位同步。一、

概述群同步：包含字同步、句同步、分路同步等，有時(shí)也稱幀同步。在接收端產(chǎn)生與“字”、“句”及“幀”起止時(shí)刻相一致的定時(shí)脈沖序列的過程統(tǒng)稱為群同步。

網(wǎng)同步：為了保證通信網(wǎng)內(nèi)各用戶之間可靠地通信和數(shù)據(jù)交換，全網(wǎng)必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，這就是網(wǎng)同步的問題。1.外同步:由發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息（常被稱為導(dǎo)頻），接收端把這個(gè)導(dǎo)頻提取出來作為同步信號(hào)的方法，稱為外同步法。2.自同步:發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設(shè)法從收到的信號(hào)中提取同步信息。自同步法是人們最希望的同步方法，因?yàn)榭梢园讶抗β屎蛶挿峙浣o信號(hào)傳輸。在載波同步和位同步中，兩種方法都有采用，但自同步法正得到越來越廣泛的應(yīng)用。而群同步一般都采用外同步法。

二.按傳輸同步信息方式的不同來區(qū)分同步本身雖然不包含所要傳送的信息，但只有收發(fā)設(shè)備之間建立了同步后才能開始傳送信息，所以同步是進(jìn)行信息傳輸?shù)谋匾颓疤帷?/p>

同步性能的好壞又將直接影響著通信系統(tǒng)的性能。如果出現(xiàn)同步誤差或失去同步就會(huì)導(dǎo)致通信系統(tǒng)性能下降或通信中斷。因此，同步系統(tǒng)應(yīng)具有比信息傳輸系統(tǒng)更高的可靠性和更好的質(zhì)量指標(biāo)，如同步誤差小、相位抖動(dòng)小以及同步建立時(shí)間短，保持時(shí)間長等。同步的重要性載波同步的方法：直接法(自同步法)、插入導(dǎo)頻法(外同步法)插入導(dǎo)頻法：在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外插入相關(guān)的導(dǎo)頻，或在時(shí)域插入（即在一定的時(shí)段上傳送載波信息）。直接法：也稱自同步法。設(shè)法從接收信號(hào)中提取同步載波。對(duì)載波同步的要求：發(fā)送載波同步信息所占的功率盡量小，頻帶盡量窄。三、載波同步1.插入導(dǎo)頻法抑制載波的雙邊帶信號(hào)（如DSB、等概的2PSK）本身不含有載波，殘留邊帶（VSB）信號(hào)雖含有載波分量，但很難從已調(diào)信號(hào)的頻譜中把它分離出來。對(duì)這些信號(hào)的載波提取，可以用插入導(dǎo)頻法（外同步法）。尤其是單邊帶（SSB）信號(hào)，它既沒有載波分量又不能用直接法提取載波，只能用插入導(dǎo)頻法。在抑制載波的雙邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻所謂插入導(dǎo)頻，就是在已調(diào)信號(hào)頻譜中額外插入一個(gè)低功率的線譜，以便接收端作為載波同步信號(hào)加以恢復(fù)，此線譜對(duì)應(yīng)的正弦波稱為導(dǎo)頻信號(hào)。抑制載波雙邊帶信號(hào)的導(dǎo)頻插入插入導(dǎo)頻法在fc附近的頻譜函數(shù)很小，且沒有離散譜，這樣可以在fc處插入頻率為fc的導(dǎo)頻（這里僅畫出正頻域）。但應(yīng)注意，在圖中插入的導(dǎo)頻并不是加于調(diào)制器的那個(gè)載波，而是將該載波移相90°后的所謂“正交載波”。插入導(dǎo)頻法發(fā)端框圖輸出信號(hào)為插入導(dǎo)頻法收端框圖接收信號(hào)為接收端用一個(gè)中心頻率為fc的窄帶濾波器提取導(dǎo)頻-acosωct，再將它經(jīng)90°移相后得到與調(diào)制載波同頻同相的相干載波sinωct，解調(diào)器輸出經(jīng)低通濾波后得發(fā)送端是以正交載波作為導(dǎo)頻的原因如果發(fā)送端加入的導(dǎo)頻不是正交載波，而是調(diào)制載波，則接收端v(t)中還有一個(gè)不需要的直流成分，這個(gè)直流成分通過低通濾波器對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響，這就是發(fā)端正交插入導(dǎo)頻的原因。2PSK和DSB信號(hào)都屬于抑制載波的雙邊帶信號(hào)，所以上述插入導(dǎo)頻方法對(duì)兩者均適用。對(duì)于SSB信號(hào)，導(dǎo)頻插入的原理也與上述相同。2.在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻殘留邊帶頻譜的特點(diǎn)插入導(dǎo)頻f1、f2的選擇可在殘留邊帶頻譜的兩側(cè)插入f1和f2;

假設(shè):fr：滾降部分占用帶寬的一半

fm：基帶信號(hào)的最高頻率載波信號(hào)的提取接收的信號(hào)中包含有VSB信號(hào)和f1、f2兩個(gè)導(dǎo)頻。假設(shè)接收信號(hào)中兩個(gè)導(dǎo)頻是

θ1

：第一個(gè)導(dǎo)頻的初相

θ2

：第二個(gè)導(dǎo)頻的初相

發(fā)送端的載波為cos(ωct+θc)載波同步系統(tǒng)的性能效率：指為了獲得載波信號(hào)而盡量少消耗發(fā)送功率。精度：指接收端提取的載波與需要的載波標(biāo)準(zhǔn)比較，應(yīng)該有盡量小的相位誤差。同步建立時(shí)間ts：指從開機(jī)或失步到同步所需要的時(shí)間。顯然ts越小越好。同步保持時(shí)間tc：指同步建立后，若同步信號(hào)小時(shí)，系統(tǒng)還能維持同步的時(shí)間。四、碼元同步在數(shù)字通信中，信號(hào)的碼元組成序列向?qū)Ψ絺魉停邮斩私獯a時(shí)必須知道各個(gè)碼元的起止時(shí)刻。產(chǎn)生與碼元的頻率和相位一致的定時(shí)脈沖序列的過程稱為位同步。為獲得位同步信號(hào)，可以在基帶信號(hào)中插入位同步導(dǎo)頻信號(hào)，也可以通過對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行處理來提取。1.位同步與載波同步的區(qū)別：模擬通信沒有位同步，數(shù)字通信一般都有位同步；位同步信號(hào)從基帶中提取，特殊情況在頻帶信號(hào)中提取，而載波同步一定在頻帶信號(hào)中提取。2.對(duì)位同步信號(hào)的要求：(1)使收端的位同步脈沖頻率和發(fā)送端的碼元速率相同。(2)使收端最佳判決時(shí)對(duì)接收碼元作抽樣判決。3.位同步方法的分類：直接法和插入導(dǎo)頻法。直接法中也分濾波法和鎖相法。位同步是正確取樣判決的基礎(chǔ)，只有數(shù)字通信才需要，并且不論基帶傳輸還是頻帶傳輸都需要位同步；所提取的位同步信息是頻率等于碼速