1、計算機網絡通信原理同步技術1第十一章第十一章 同步技術同步技術同步的基本概念同步的基本概念 載波同步技術載波同步技術 位同步技術位同步技術 群同步群同步(幀同步幀同步)技術技術網同步技術網同步技術 計算機網絡通信原理同步技術2同步的基本概念同步的基本概念 所謂同步是指收發雙方所謂同步是指收發雙方在時間上步調一致在時間上步調一致，故又稱，故又稱定時定時。 在計算機通信系統中，同步技術是保證通信系統正常工作的在計算機通信系統中，同步技術是保證通信系統正常工作的關鍵技術。關鍵技術。 在數字通信系統中，按照傳輸數據的速率是否恒定分為在數字通信系統中，按照傳輸數據的速率是否恒定分為異步異步傳輸傳輸和和同

2、步傳輸同步傳輸。 按照同步的功用分為：按照同步的功用分為：載波同步載波同步、位同步位同步、群同步群同步和和網同步網同步。 按照獲取和傳輸同步信息方式的不同，又可分為按照獲取和傳輸同步信息方式的不同，又可分為外同步外同步法和法和自同步自同步法。法。計算機網絡通信原理同步技術3同步傳輸與異步傳輸同步傳輸與異步傳輸 在數字通信系統中，按照傳輸數據的速率在數字通信系統中，按照傳輸數據的速率是否恒定分為：是否恒定分為：計算機網絡通信原理同步技術4異步傳輸異步傳輸計算機網絡通信原理同步技術5同步傳輸同步傳輸計算機網絡通信原理同步技術6不同功用的同步：載波同步不同功用的同步：載波同步 在數字頻帶傳輸系統中，

3、采用相干解調時，接收在數字頻帶傳輸系統中，采用相干解調時，接收端需要產生一個與接收信號中的調制載波同頻同端需要產生一個與接收信號中的調制載波同頻同相的相干載波。這個載波的獲取稱為相的相干載波。這個載波的獲取稱為載波提取載波提取或或載波同步載波同步。 在學習數字調制技術過程中，我們了解到要想實在學習數字調制技術過程中，我們了解到要想實現相干解調，必須有相干載波。因此，載波同步現相干解調，必須有相干載波。因此，載波同步是實現相干解調的先決條件。是實現相干解調的先決條件。計算機網絡通信原理同步技術7不同功用的同步：位同步不同功用的同步：位同步 位同步又稱碼元同步。在數字通信系統中，不管采用基帶位同步

4、又稱碼元同步。在數字通信系統中，不管采用基帶傳輸，還是頻帶傳輸，都需要位同步。傳輸，還是頻帶傳輸，都需要位同步。 任何消息都是通過一連串碼元序列傳送的，所以接收時需任何消息都是通過一連串碼元序列傳送的，所以接收時需要知道每個碼元的起止時刻，以便在恰當的時刻進行采樣要知道每個碼元的起止時刻，以便在恰當的時刻進行采樣判決。判決。 接收端必須提供一個位同步脈沖序列，該序列的重復頻率接收端必須提供一個位同步脈沖序列，該序列的重復頻率與碼元速率相同，相位與最佳取樣判決時刻一致。我們把與碼元速率相同，相位與最佳取樣判決時刻一致。我們把提取這種定時脈沖序列的過程稱為提取這種定時脈沖序列的過程稱為位同步位同步

5、。計算機網絡通信原理同步技術8不同功用的同步：群同步不同功用的同步：群同步 在數字通信中，信息流是用若干碼元組成一個個在數字通信中，信息流是用若干碼元組成一個個“字字”， 又用若干個又用若干個“字字”組成組成“句句”。在接收這些數字信息時，必。在接收這些數字信息時，必須知道這些須知道這些“字字”、“句句”的起止時刻，否則接收端無法正的起止時刻，否則接收端無法正確恢復信息。確恢復信息。 在數字時分多路通信系統中，各路信碼都安排在指定的時隙在數字時分多路通信系統中，各路信碼都安排在指定的時隙內傳送，形成一定的幀結構。在接收端為了正確地分離各路內傳送，形成一定的幀結構。在接收端為了正確地分離各路信號

6、，首先要識別出每幀的起始時刻，從而找出各路時隙的信號，首先要識別出每幀的起始時刻，從而找出各路時隙的位置。位置。 接收端必須產生與字、句和幀起止時間相一致的定時信號。接收端必須產生與字、句和幀起止時間相一致的定時信號。我們稱獲得這些定時序列的過程為群我們稱獲得這些定時序列的過程為群(字、字、 句、幀句、幀)同步。同步。計算機網絡通信原理同步技術9不同功用的同步：網同步不同功用的同步：網同步 上述的載波同步、位同步、群同步技術可以保證上述的載波同步、位同步、群同步技術可以保證兩點間的數字通信有序、準確、可靠地進行。兩點間的數字通信有序、準確、可靠地進行。 隨著數字通信的發展，尤其是計算機通信的發

7、展，隨著數字通信的發展，尤其是計算機通信的發展，多個用戶之間的通信和數據交換，構成了數字通多個用戶之間的通信和數據交換，構成了數字通信網。信網。 為了保證通信網內各用戶之間可靠地通信和交換為了保證通信網內各用戶之間可靠地通信和交換數據，全網必須有一個統一的時間標準時鐘，這數據，全網必須有一個統一的時間標準時鐘，這就是網同步的問題。就是網同步的問題。計算機網絡通信原理同步技術10同步信號的獲取方式同步信號的獲取方式 同步也是一種信息，按照獲取和傳輸同步信息方同步也是一種信息，按照獲取和傳輸同步信息方式的不同可分為：式的不同可分為： 外同步法外同步法 由發送端發送專門的同步信息（常被稱為導頻），接

8、由發送端發送專門的同步信息（常被稱為導頻），接收端把這個專門的同步信息檢測出來作為同步信號的收端把這個專門的同步信息檢測出來作為同步信號的方法，方法， 稱為外同步法。稱為外同步法。 自同步法自同步法1. 發送端不發送專門的同步信息，接收端設法從收到的發送端不發送專門的同步信息，接收端設法從收到的信號中提取同步信息的方法，稱為自同步法。信號中提取同步信息的方法，稱為自同步法。計算機網絡通信原理同步技術11不同場合的同步方式不同場合的同步方式 由于外同步法需要傳輸獨立的同步信號，因此，由于外同步法需要傳輸獨立的同步信號，因此，要付出額外功率和頻帶，而自同步法是人們最希要付出額外功率和頻帶，而自同步

9、法是人們最希望的同步方法，因為可以把全部功率和帶寬分配望的同步方法，因為可以把全部功率和帶寬分配給信號傳輸。給信號傳輸。 在載波同步和位同步中，二者都有采用，而自同在載波同步和位同步中，二者都有采用，而自同步法用得較多；在群同步中，一般都采用外同步步法用得較多；在群同步中，一般都采用外同步法。法。計算機網絡通信原理同步技術12同步技術的重要性同步技術的重要性 同步本身雖然不包含所要傳送的信息，但只有收同步本身雖然不包含所要傳送的信息，但只有收發設備之間建立了同步后才能開始傳送信息，所發設備之間建立了同步后才能開始傳送信息，所以同步是進行信息傳輸的必要和前提。以同步是進行信息傳輸的必要和前提。

10、同步性能的好壞將直接影響著通信系統的性能。同步性能的好壞將直接影響著通信系統的性能。如果出現同步誤差或失去同步就會直接導致通信如果出現同步誤差或失去同步就會直接導致通信質量下降，降低通信系統性能，甚至使通信中斷。質量下降，降低通信系統性能，甚至使通信中斷。計算機網絡通信原理同步技術13同步的技術指標同步的技術指標 同步系統應具有比信息傳輸系統更高的可同步系統應具有比信息傳輸系統更高的可靠性和更好的質量指標，如：靠性和更好的質量指標，如： 同步誤差小同步誤差小 相位抖動小相位抖動小 同步建立時間短同步建立時間短 同步保持時間長同步保持時間長計算機網絡通信原理同步技術14第十一章第十一章 同步技術

11、同步技術同步的基本概念同步的基本概念 載波同步技術載波同步技術 位同步技術位同步技術 群同步群同步(幀同步幀同步)技術技術網同步技術網同步技術 計算機網絡通信原理同步技術15載波同步技術載波同步技術載波同步的方法通常有以下兩種：載波同步的方法通常有以下兩種：插入導頻法（外同步法）插入導頻法（外同步法）所謂插入導頻，就是在已調信號頻譜中額外插入一個所謂插入導頻，就是在已調信號頻譜中額外插入一個低功率的線譜，以便接收端作為載波同步信號加以恢低功率的線譜，以便接收端作為載波同步信號加以恢復，此線譜對應的正弦波稱為導頻信號。復，此線譜對應的正弦波稱為導頻信號。直接法（自同步法）直接法（自同步法）1.

12、這種方法是設法從接收信號中提取同步載波。這種方法是設法從接收信號中提取同步載波。計算機網絡通信原理同步技術16（1 1）插入導頻法（外同步法）插入導頻法（外同步法）插入導頻法也可以分為兩種：插入導頻法也可以分為兩種： 一種是在一種是在頻域頻域插入，即在發送信息的頻譜中插入，即在發送信息的頻譜中或頻帶外插入相關的導頻；或頻帶外插入相關的導頻； 另一種是在另一種是在時域時域插入，插入， 即在一定的時段上傳即在一定的時段上傳送載波信息。送載波信息。對載波同步的要求是：對載波同步的要求是：發送載波同步信息所占的發送載波同步信息所占的功率盡量小，頻帶盡量窄。功率盡量小，頻帶盡量窄。計算機網絡通信原理同步

13、技術17插入導頻法的使用場合插入導頻法的使用場合 抑制載波的雙邊帶信號（如抑制載波的雙邊帶信號（如DSB、等概的、等概的2PSK）本身不含有載波，殘留邊帶（本身不含有載波，殘留邊帶（VSB）信號雖含有）信號雖含有載波分量，但很難從已調信號的頻譜中把它分離載波分量，但很難從已調信號的頻譜中把它分離出來。對這些信號的載波提取，可以用插入導頻出來。對這些信號的載波提取，可以用插入導頻法（外同步法）。法（外同步法）。 尤其是單邊帶（尤其是單邊帶（SSB）信號，）信號， 它既沒有載波分量它既沒有載波分量又不能用直接法提取載波，只能用插入導頻法。又不能用直接法提取載波，只能用插入導頻法。計算機網絡通信原理

14、同步技術18SSB、DSB信號簡介信號簡介 假設無線電音頻信號頻率為假設無線電音頻信號頻率為500Hz，載波頻率為，載波頻率為10MHz，那么調制后信號將產生的主要頻率：那么調制后信號將產生的主要頻率： 10MHz + 500Hz=10.0005MHz 上邊帶（上邊帶（USB） 10MHz - 500Hz= 9.9995MHz 下邊帶（下邊帶（LSB） 若在調幅波頻譜中的上下兩個邊帶都含有相同的信息，只若在調幅波頻譜中的上下兩個邊帶都含有相同的信息，只傳送一個邊帶也就可以完成信息的傳送傳送一個邊帶也就可以完成信息的傳送,為了提高發射功為了提高發射功率的效率率的效率,而把其中一個邊帶和載波都消除

15、掉。這個過程而把其中一個邊帶和載波都消除掉。這個過程就叫做單邊帶調制，而最終輸出的無線電信號就叫做單邊就叫做單邊帶調制，而最終輸出的無線電信號就叫做單邊帶信號（帶信號（SSB）。）。 若在調制時上下兩個邊帶含有不同的信息，稱為雙邊帶調若在調制時上下兩個邊帶含有不同的信息，稱為雙邊帶調制，輸出的信號就叫做雙邊帶信號（制，輸出的信號就叫做雙邊帶信號（DSB）。）。計算機網絡通信原理同步技術19頻域插入導頻頻域插入導頻 在在DSB信號中插入導頻：信號中插入導頻： 插入導頻的位置應該在信號頻譜為零的位置，否則導頻與插入導頻的位置應該在信號頻譜為零的位置，否則導頻與信號頻譜成分重疊在一起，接收時不易取出

16、。信號頻譜成分重疊在一起，接收時不易取出。 對于對于2PSK和和2DPSK等數字調制的信號，在載波等數字調制的信號，在載波fc附近的頻附近的頻譜不但有，而且比較大，因此對于這樣的數字信號，在調譜不但有，而且比較大，因此對于這樣的數字信號，在調制以前先對基帶信號制以前先對基帶信號x(t)進行相關編碼。進行相關編碼。 相關編碼的作用是把如圖相關編碼的作用是把如圖 (a)所示的基帶信號頻譜函數變所示的基帶信號頻譜函數變為如圖為如圖(b)所示的頻譜函數，這樣經過雙邊帶調制以后可所示的頻譜函數，這樣經過雙邊帶調制以后可以得到圖以得到圖(c)所示的頻譜函數，在所示的頻譜函數，在fc附近頻譜函數很小，且附近

17、頻譜函數很小，且沒有離散譜，這樣可以在沒有離散譜，這樣可以在fc處插入頻率為處插入頻率為fc的導頻的導頻(這里僅這里僅畫出正頻域畫出正頻域)。 計算機網絡通信原理同步技術202PSK的正頻域頻譜圖的正頻域頻譜圖 從下圖所示的頻譜圖可以看出，在載頻處，已調信號的頻從下圖所示的頻譜圖可以看出，在載頻處，已調信號的頻譜分量為零，載頻附近的頻譜分量也很小且沒有離散譜，譜分量為零，載頻附近的頻譜分量也很小且沒有離散譜，這樣就便于插入導頻以及解調時易于濾出它。這樣就便于插入導頻以及解調時易于濾出它。（a）基帶信號）基帶信號x(t)頻譜函數頻譜函數（b）對）對x(t)進行相關編碼得到的頻譜函數進行相關編碼得

18、到的頻譜函數（c）雙邊帶調制后得到的頻譜函數）雙邊帶調制后得到的頻譜函數插入導頻插入導頻計算機網絡通信原理同步技術21雙邊帶調制系統發送端電路框圖雙邊帶調制系統發送端電路框圖 碼變換器將碼變換器將Sd(t)頻譜中的直流和相鄰的低頻信號濾掉或衰減。頻譜中的直流和相鄰的低頻信號濾掉或衰減。 經低通濾波器加給環行調制器，由帶通濾波器取出上、下邊帶經低通濾波器加給環行調制器，由帶通濾波器取出上、下邊帶送給加法器。送給加法器。 同時送給加法器的還有載波移相同時送給加法器的還有載波移相90的的Acsinct。（發送端必。（發送端必須正交插入導頻，不能加入須正交插入導頻，不能加入Acost導頻信號，否則接收

19、端解調導頻信號，否則接收端解調后會出現直流分量，這個直流分量無法用低通濾波器濾除，將后會出現直流分量，這個直流分量無法用低通濾波器濾除，將對基帶信號的提取產生影響。）對基帶信號的提取產生影響。）計算機網絡通信原理同步技術22在殘留邊帶信號中插入導頻在殘留邊帶信號中插入導頻 殘留邊帶頻譜的特點：殘留邊帶頻譜的特點： 以取下邊帶為例，以取下邊帶為例，fc為載波頻率，從為載波頻率，從(fc -fm)到到fc的下邊帶頻譜絕的下邊帶頻譜絕大部分可以通過，而上邊帶信號的頻譜大部分可以通過，而上邊帶信號的頻譜fc到到(fc+fr)只有小部分通只有小部分通過。這樣，當基帶信號為數字信號時，過。這樣，當基帶信號

20、為數字信號時， 殘留邊帶信號的頻譜殘留邊帶信號的頻譜中包含有載頻分量中包含有載頻分量fc，而且，而且fc附近都有頻譜，因此插入導頻不附近都有頻譜，因此插入導頻不能位于能位于fc 。計算機網絡通信原理同步技術23在殘留邊帶信號中插入導頻在殘留邊帶信號中插入導頻 插入導頻插入導頻f1、f2的選擇：的選擇： 可以在殘留邊帶頻譜的兩側插入可以在殘留邊帶頻譜的兩側插入f1和和f2；f1和和f2不能與（不能與（fc-fm）和（和（fc+fr）靠得太近，太近不易濾出）靠得太近，太近不易濾出f1和和f2，但也不能太遠，但也不能太遠，太遠占用過多頻帶。太遠占用過多頻帶。計算機網絡通信原理同步技術24插入導頻法接

21、收端電路框圖插入導頻法接收端電路框圖計算機網絡通信原理同步技術252PSK載波信號的提取載波信號的提取 假定接受端收到的信號與發送端完全相同假定接受端收到的信號與發送端完全相同 e(t) = ASc(t)cosct+Acsinct 接受信號中含有頻率接受信號中含有頻率fc，移相，移相90得到得到Accosct 相乘器完成相乘器完成（ASc(t)cosct+Acsinct） Accosct = AAcSc(t) /2+ AAcSc(t)/2+cos2cosct+ Ac2sin2ct 通過低通濾波器得到通過低通濾波器得到 AAcSc(t)/2 如果用如果用Accosct時，得到時，得到 AcSc(

22、t)/2+ Ac /2 注意：直流分量注意：直流分量Ac /2對抽樣判決有干擾。對抽樣判決有干擾。計算機網絡通信原理同步技術26時域插入導頻法時域插入導頻法 時域插入法中對被傳輸數據信號和導頻信號在時間上加以區別。時域插入法中對被傳輸數據信號和導頻信號在時間上加以區別。 把一定數目的數字信號分作一組，稱為一幀。把一定數目的數字信號分作一組，稱為一幀。 t0t1 的時隙中傳送位同步信號；的時隙中傳送位同步信號；t1t2 的時隙內傳送幀同步信號；的時隙內傳送幀同步信號； t2t3 的時隙內傳送載波同步信號；的時隙內傳送載波同步信號；t3t4 的時間內傳送數字信息。的時間內傳送數字信息。位同步幀同步

23、載波同步信 息位同步幀同步載波同步信 息第 一 幀第 二 幀t0t1t2t3t4(a)計算機網絡通信原理同步技術27時域插入導頻法接收端電路框圖時域插入導頻法接收端電路框圖帶 通解 調線 性 門鑒 相 器環 路濾 波 器壓 控振 蕩 器鎖 相 環門 控 信 號接 收 信 號(b)計算機網絡通信原理同步技術28（2）直接法（自同步法）直接法（自同步法）直接法可分為直接法可分為:非線性變換（濾波法）非線性變換（濾波法）和和特殊鎖特殊鎖相環法相環法。有些信號，如有些信號，如DSB-SC、PSK等，它們雖然本身等，它們雖然本身不直接含有載波分量，但經過某種非線性變換后，不直接含有載波分量，但經過某種非

24、線性變換后，將具有載波的諧波分量，因而可從中提取出載波將具有載波的諧波分量，因而可從中提取出載波分量來。分量來。 計算機網絡通信原理同步技術29非線性變換非線性變換平方變換法平方變換法 平方變換法廣泛用于建立抑制載波的雙邊帶信號的載波同步。平方變換法廣泛用于建立抑制載波的雙邊帶信號的載波同步。 已調信號已調信號x(t)cosct,其中其中x(t)為為2PSK信號，雙極性矩形脈沖。信號，雙極性矩形脈沖。 帶通低通x(t)ni(t)平方律部件二分頻2fc窄帶濾波e(t)2fcfcx(t)cos ct計算機網絡通信原理同步技術30平方變換法平方變換法 已調信號已調信號x(t)cosct為為2PSK信

25、號，雙極性矩形脈沖。信號，雙極性矩形脈沖。 接收端經過平方律部件后得到接收端經過平方律部件后得到 e(t)=x(t)cosct2 = x2(t)/2+ x2(t) cos2ct/2 x(t)=1 e(t)= (1+cos2ct)/2 由此，通過窄帶濾波器取出由此，通過窄帶濾波器取出2fc，經過二分頻得到的頻率就，經過二分頻得到的頻率就是所需要的載波頻率。是所需要的載波頻率。計算機網絡通信原理同步技術31平方環法平方環法 為了改善平方變換的性能，使恢復的相干載波更為純凈，為了改善平方變換的性能，使恢復的相干載波更為純凈， 常常常在非線性處理之后加入鎖相環。具體做法是在平方變換法常在非線性處理之后

26、加入鎖相環。具體做法是在平方變換法的基礎上，把窄帶濾波器改為鎖相環。的基礎上，把窄帶濾波器改為鎖相環。 由于鎖相環具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶功能，平方環由于鎖相環具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶功能，平方環法比一般的平方變換法的性能更好，因此得到了廣泛應用。法比一般的平方變換法的性能更好，因此得到了廣泛應用。鑒相器開路濾波器壓控振蕩器平方律部件二分頻鎖 相 環輸入已調信號載波輸出計算機網絡通信原理同步技術32特殊鎖相環特殊鎖相環路法路法通常采用的特殊環路有：同相通常采用的特殊環路有：同相正交環、逆調制正交環、逆調制環、判決反饋環和基帶數字處理載波跟蹤環等。環、判決反饋環和基帶數字處理載波跟蹤

27、環等。特點：特殊鎖相環具有從已調信號中消除調制和特點：特殊鎖相環具有從已調信號中消除調制和濾除噪聲的功能，所以能鑒別接收已調信號中被濾除噪聲的功能，所以能鑒別接收已調信號中被抑制了的載波分量與本地壓控振蕩器抑制了的載波分量與本地壓控振蕩器VCO輸出輸出信號之間的相位誤差，從而恢復出相應的相干載信號之間的相位誤差，從而恢復出相應的相干載波。波。計算機網絡通信原理同步技術33第十一章第十一章 同步技術同步技術同步的基本概念同步的基本概念 載波同步技術載波同步技術 位同步技術位同步技術 群同步群同步(幀同步幀同步)技術技術網同步技術網同步技術 計算機網絡通信原理同步技術34位同步技術位同步技術 位同

28、步是數字通信中非常重要的一種同步技術。位同步與載位同步是數字通信中非常重要的一種同步技術。位同步與載波同步是截然不同的兩種同步方式。波同步是截然不同的兩種同步方式。 在模擬通信中，沒有位同步的問題，只有載波同步的問題，在模擬通信中，沒有位同步的問題，只有載波同步的問題，而且只有接收機采用同步解調時才有載波同步的問題。但在而且只有接收機采用同步解調時才有載波同步的問題。但在數字通信中，一般都有位同步的問題。數字通信中，一般都有位同步的問題。 對位同步信號的要求有兩點：對位同步信號的要求有兩點：一是使收信端的位同步脈沖頻一是使收信端的位同步脈沖頻率和發送端的碼元速率相同；二是使收信端在最佳接收時刻

29、率和發送端的碼元速率相同；二是使收信端在最佳接收時刻對接收碼元進行抽樣判決。對接收碼元進行抽樣判決。計算機網絡通信原理同步技術35（1）外同步法（插入導頻法）外同步法（插入導頻法） 在無線通信中，數字基帶信號一般都采用不歸零的矩形脈沖，并在無線通信中，數字基帶信號一般都采用不歸零的矩形脈沖，并以此對高頻載波作各種調制。解調后得到的也是不歸零的矩形脈以此對高頻載波作各種調制。解調后得到的也是不歸零的矩形脈沖，碼元速率為沖，碼元速率為fs，碼元寬度為，碼元寬度為Ts，這種信號的功率譜在，這種信號的功率譜在fs處為零，處為零，例如雙極性碼的功率譜密度如下圖例如雙極性碼的功率譜密度如下圖(a)所示。所

30、示。 如果將基帶信號先進行相關編碼，經相關編碼后的功率譜密度如如果將基帶信號先進行相關編碼，經相關編碼后的功率譜密度如圖圖 (b)所示，此時可在所示，此時可在fs /2處插入位定時導頻，處插入位定時導頻， 接收端取出接收端取出fs /2以以后，經過二倍頻得到后，經過二倍頻得到fs 。計算機網絡通信原理同步技術36 插入導頻法的另一種形式是使數字信號的包絡按插入導頻法的另一種形式是使數字信號的包絡按位同步信號的某種波形變化。在移相鍵控或移頻位同步信號的某種波形變化。在移相鍵控或移頻鍵控的通信系統中，對已調信號進行附加的幅度鍵控的通信系統中，對已調信號進行附加的幅度調制后，接收端只要進行包絡檢波，

31、就可以形成調制后，接收端只要進行包絡檢波，就可以形成位同步信號。位同步信號。包絡調制法包絡調制法計算機網絡通信原理同步技術37包絡調制法包絡調制法 設移相信號的表示式為設移相信號的表示式為 s1（t）=cosct+（t） 現在用某種波形的位同步信號對現在用某種波形的位同步信號對s1（t）進行幅度調制，若這）進行幅度調制，若這種波形為升余弦波形，則其表示式為種波形為升余弦波形，則其表示式為m（t）=（1+cost）/2 式中式中=2/Ts，Ts為碼元寬度。幅度調制后的信號為為碼元寬度。幅度調制后的信號為s2（t）=1/2（1+cost）cosct+（t） s2（t）可稱為調幅調相波。）可稱為調幅

32、調相波。 接收端對接收端對s2（t）進行包絡檢波，包絡檢波器的輸出為）進行包絡檢波，包絡檢波器的輸出為（1+cost）/2，除去直流分量后，就可獲得位同步信號，除去直流分量后，就可獲得位同步信號cost /2 。計算機網絡通信原理同步技術38時域插入法時域插入法 事實上，同步信號也可以在時域內插入，這時載事實上，同步信號也可以在時域內插入，這時載波同步信號、位同步信號和數據信號分別被配置波同步信號、位同步信號和數據信號分別被配置在不同的時間內傳送。在不同的時間內傳送。計算機網絡通信原理同步技術39（2）自同步法）自同步法 自同步法是發端不專門發送導頻信號，而直接從接收的數字信自同步法是發端不專

33、門發送導頻信號，而直接從接收的數字信號中提取位同步信號。這種方法在數字通信中得到了最廣泛的號中提取位同步信號。這種方法在數字通信中得到了最廣泛的應用。應用。 自同步法又分為濾波法和數字鎖相法。自同步法又分為濾波法和數字鎖相法。 從功能上講，接收端位同步提取電路，一般都由兩部分組成：從功能上講，接收端位同步提取電路，一般都由兩部分組成： 第一部分是非線性變換處理電路，它的作用是使接收信號或解第一部分是非線性變換處理電路，它的作用是使接收信號或解調后的數字基帶信號經過非線性變換處理后含有位同步頻率分調后的數字基帶信號經過非線性變換處理后含有位同步頻率分量或位同步信息；量或位同步信息； 第二部分是窄

34、帶濾波器或鎖相環路，它的作用是濾除噪聲和其第二部分是窄帶濾波器或鎖相環路，它的作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號。他頻譜分量，提取純凈的位同步信號。計算機網絡通信原理同步技術40濾波法濾波法 對于不歸零的隨機二進制序列，不能直接從其中濾出位同對于不歸零的隨機二進制序列，不能直接從其中濾出位同步信號。步信號。 波形變換在實際應用中可以是微分、整流電路。波形變換在實際應用中可以是微分、整流電路。 濾波法提取的定時信號不穩定、不可靠。濾波法提取的定時信號不穩定、不可靠。計算機網絡通信原理同步技術41基帶信號微分、整流波形基帶信號微分、整流波形計算機網絡通信原理同步技術42鎖相法鎖相法

35、 位同步鎖相法的基本原理和載波同步的類似。在位同步鎖相法的基本原理和載波同步的類似。在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產生的位接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產生的位同步信號的相位，若兩者相位不一致（超前或滯同步信號的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產生誤差信號去調整位同步信號后），鑒相器就產生誤差信號去調整位同步信號的相位，直至獲得準確的位同步信號為止。的相位，直至獲得準確的位同步信號為止。計算機網絡通信原理同步技術43位同步器方框圖位同步器方框圖 高穩定度振蕩器高穩定度振蕩器控控制制器器接收碼元接收碼元a位同步脈沖位同步脈沖微分微分整流整流單穩單穩4&A&

36、B單穩單穩1非門非門單穩單穩扣除門扣除門&附加門附加門&或門或門N次分頻次分頻晶振晶振整形整形脈沖形成脈沖形成單穩單穩2常閉門常閉門& &鑒相器鑒相器超前門超前門滯后門滯后門常開門常開門& &ecd分頻器分頻器fg計算機網絡通信原理同步技術44第十一章第十一章 同步技術同步技術同步的基本概念同步的基本概念 載波同步技術載波同步技術 位同步技術位同步技術 群同步群同步(幀同步幀同步)技術技術網同步技術網同步技術 計算機網絡通信原理同步技術45群同步（幀同步）技術群同步（幀同步）技術 在計算機數據通信系統中，接收端為了正確恢復在計算機數據通信系統中，

37、接收端為了正確恢復所傳輸的內容，必須知道每個碼元序列的起始與所傳輸的內容，必須知道每個碼元序列的起始與結束位置。結束位置。 為了實現群同步，要在數據序列中插入特殊的同為了實現群同步，要在數據序列中插入特殊的同步碼或同步字符。步碼或同步字符。 由于數據的信號結構是遵照通信協議事先規定好由于數據的信號結構是遵照通信協議事先規定好的，因此在接收端很容易得到一幀信息。的，因此在接收端很容易得到一幀信息。計算機網絡通信原理同步技術46群同步系統的要求群同步系統的要求 正確建立同步的概率要大。正確建立同步的概率要大。 初始捕獲同步的時間要短。初始捕獲同步的時間要短。 既能迅速發現失步，又能及時恢復同步并長

38、時間既能迅速發現失步，又能及時恢復同步并長時間保持同步。保持同步。 用于實現同步的冗余比特要少。用于實現同步的冗余比特要少。計算機網絡通信原理同步技術47群同步的方法群同步的方法 在計算機通信網絡中主要的群同步方式分為：在計算機通信網絡中主要的群同步方式分為： 起止式同步法（用于異步通信系統）起止式同步法（用于異步通信系統） 插入特殊同步碼組（用于同步通信系統）插入特殊同步碼組（用于同步通信系統） 連貫式插入法連貫式插入法 間歇式插入法間歇式插入法計算機網絡通信原理同步技術48（1 1）起止式同步法）起止式同步法 電傳機中廣泛使用這一方法。它用電傳機中廣泛使用這一方法。它用5個碼元代表個碼元代

39、表一個字母（或符號等），在每個字母開始時，先一個字母（或符號等），在每個字母開始時，先發送一個碼元寬度的負值脈沖，再傳輸發送一個碼元寬度的負值脈沖，再傳輸5個單元個單元編碼信息，接著再發送一個寬度為編碼信息，接著再發送一個寬度為1.5個碼元的正個碼元的正值脈沖。值脈沖。計算機網絡通信原理同步技術49電傳機編碼波形電傳機編碼波形 這種這種7.5單位碼（碼元的非整數倍）給數字通信的同步傳單位碼（碼元的非整數倍）給數字通信的同步傳輸帶來一定困難。輸帶來一定困難。 另外，在這種同步方式中，另外，在這種同步方式中，7.5個碼元中只有個碼元中只有5個碼元用于個碼元用于傳遞消息，因此傳輸效率較低。傳遞消息，

40、因此傳輸效率較低。 止 止 起7.5個碼元5個碼元信息計算機網絡通信原理同步技術50計算機中的異步傳輸計算機中的異步傳輸計算機網絡通信原理同步技術51（2 2）連貫式插入法）連貫式插入法 連貫式插入法又稱為集中插入法。這種方式就是連貫式插入法又稱為集中插入法。這種方式就是將幀同步碼以集中的形式插入信息碼流中，一般將幀同步碼以集中的形式插入信息碼流中，一般幀同步碼集中插入到一幀的開始位置。幀同步碼集中插入到一幀的開始位置。計算機網絡通信原理同步技術52同步系統中的群同步方法同步系統中的群同步方法SYNSYNSYNSYN控制字符數據字符控制字符控制字符數據字符控制字符F FF F計算機網絡通信原理

41、同步技術53幀同步技術幀同步技術計算機網絡通信原理同步技術54群同步的特殊碼組群同步的特殊碼組 對作為群同步碼組的特殊碼組有兩個方面的要求：對作為群同步碼組的特殊碼組有兩個方面的要求： 一方面要求同步碼組在信息碼元序列中不易出現一方面要求同步碼組在信息碼元序列中不易出現以便識別，即將信息碼元誤認為同步碼組的概率以便識別，即將信息碼元誤認為同步碼組的概率要小，同時當同步碼組中有誤碼時，漏識別的概要小，同時當同步碼組中有誤碼時，漏識別的概率也要小。率也要小。 另一方面的要求是識別該特殊碼組的識別器應該另一方面的要求是識別該特殊碼組的識別器應該盡量簡單。盡量簡單。計算機網絡通信原理同步技術55（3 3） 間歇式插入法（分散插入法）間歇式插入法（分散插入法） 群同步碼組不是集中插入在信息碼流中，而是將群同步碼組不是集中插入在信息碼流中，而是將它分散地插入，即每隔一定數量的信息碼元，插它分散地插入，即每隔一定數量的信息碼元，插入一個群同步碼元。入一個群同步碼元。 群同步碼碼型選擇的主要原則是：一方面要便于群同步碼碼型選擇的主要原則是：一方面要便于收端識別，即要求群同步碼具有特定的規律性，收端識別，即要求群同步碼具有特定的規律性，這種碼型可以是全這種碼型可以是全“1”碼、碼、“1”“0”交替碼等；交替碼