第八章同步技术课件.ppt
2023年4月,1,8.1 引言,同步的分类:按同步的功用来区分载波同步:相干解调接收端需与发端同频同相的载波。位同步(码元同步):收端码元定时脉冲序列的重复频率和相位要与发送端保持一致。群同步(帧同步)：为把若干码元组成的字加以区分而插入起止码。网同步：数字通信网有统一的时间节拍标准。,2023年4月,2,8.1 引言,按传输同步信息方式的不同来区分使用统一时钟：双方在数据信道之外，还有一条提供时钟的信道。如GPS。利用独立的同步信号（外同步）:由发送端发送专门的同步信息，通过在发送的数据信号中插入同步时钟信号实现。自同步:从接收信号中直接提取同步信息。,2023年4月,3,8.2 异步传输方式与同步传输方式,异步传输方式是指收发两端各自有独立的位定时时钟，数据的传输速率是双方约定的，收发双发利用数据本身来进行同步的传输方法。一般是起止同步方式。同步传输方式是针对时钟的同步，即收发双发采用了统一的时钟的传输方式。,2023年4月,4,4.3 位同步,在接收端产生与发送端同频率和同相位的定时脉冲序列的过程称为码元同步，或称位同步。通常是指在数字通信中。对位同步信号的要求：使收端的位同步脉冲频率和发送端的码元速率相同（同频）。使收端最佳判决时对接收码元作抽样判决（同相）。位同步方法分类：插入导频法自同步法中分为非线性变换滤波法和锁相法,2023年4月,5,一、插入导频法提取位同步信号外同步法,码元同步，要确定接收到的信息数据流中是否有位定时的频率分量。如果有，则可以用滤波器将此位定时信息提取出来，否则，需要在基带信号中插入同步的导频信号。导频信号要插在基带信号频谱的零点处，以便提取。用插入导频法提取位同步信号要注意消除或减弱定时导频对原数字信号的影响。应用：数字基带信号（PCM),2023年4月,6,一、插入导频法提取位同步信号外同步法,2023年4月,7,另法-波形变换法（双重调制法）对2PSK或2FSK信号，在发送端进行附加的幅度调制，如果附加调制频率2/T，则在收端采用包络解调就可将取出的成分作为同步信号。因为其是包络不变的等幅波，用导频信号对其进行调频可以改变其包络。,一、插入导频法提取位同步信号外同步法,2023年4月,8,二、直接提取位同步信号自同步法,非线性变换处理电路:使信号经非线性处理后含有位同步信息非线性变换-滤波法对于不归零码等频谱中没有位同步的频率分量,可以进行适当的非线性变换出现离散的位同步分量.窄带滤波器或锁相环路:滤除其他频谱，提取纯净位同步信号非线性变换措施微分整流、包络检波、延迟相干,2023年4月,9,二、直接提取位同步信号自同步法,微分整流法应用:NRZ,2023年4月,10,二、直接提取位同步信号自同步法,包络检波法 应用：2PSK,直流,a,b,c,d,d,2023年4月,11,二、直接提取位同步信号自同步法,数字锁相法 信号钟:是高稳定频率的振荡器。控制器与分频器:控制器在信号钟输出的脉冲序列中附加或扣除一个或几个脉冲，调整加到鉴相器上的位同步脉冲序列的相位达到同步的目的。鉴相器:将输入信号与位同步信号的相位进行比较。,2023年4月,12,分频器得到n个脉冲就输出一个脉冲增减一个脉冲可使位同步脉冲相位调整2/n,2023年4月,13,8.4 帧（群）同步,定义：在时分多路传输系统中，各路信号是以帧的方式传送的。在接收端为了把各路信号区分开来，需要有一个准确的时间标准，用以表示一帧的起始时刻。通常由若干个码元代表一个字母（符号、数字），而由若干个字母组成一个字，若干个字组成一个句。在传输数据时则把若干个码元组成一个个的码组，即一个个的“字”或“句”，通常称之为群或帧。群同步又称帧同步。,2023年4月,14,群同步与位同步的比较：位 同 步：确定数字通信中各个码元的抽样判决时刻。群 同 步：是把字、句或码组区分开来。帧同步系统应该：快速、准确、高效捕捉状态、同步状态识别假失步-前方保护时间：第一个同步码丢失到系统进入捕捉状态避免伪同步-后方保护时间：捕获第一个真同步码到系统进入同步状态,8.4 帧（群）同步,2023年4月,15,8.4 帧（群）同步,*对帧同步的要求:(1)帧同步的引入时间要短;(2)同步系统的工作要稳定可靠;(3)同步码组的长度要短。,2023年4月,16,电传机中广泛使用这一方法。它用5个码元代表一个字母（或符号等），在每个字母开始时，先发送一个码元宽度的负值脉冲，再传输5个单元编码信息，接着再发送一个宽度为1、1.5、2个码元的正值脉冲。,一.起止式同步法,信息码,2023年4月,17,这种方式就是将帧同步码以集中的形式插入信息码流中，一般帧同步码集中插入到一帧的开始位置。是在信息中插入作为群同步码的特殊码组；这个特殊码组要在信息中不易出现；识别器也要尽量简单。,二.集中插入同步法（连贯式插入法）,2023年4月,18,一帧包含32个时隙，其中30个时隙（TS1到TS15、TS17到TS31）用来传送30路电话，TS0时隙用来传送帧同步码，TS16时隙用来传送各话路的标志信号码。,二.集中插入同步法（连贯式插入法）,2023年4月,19,CCITT对PCM30/32路设备的帧时隙分配建议见表所示。为了使帧同步能较好的识别假失步和避免伪同步，帧同步码选为0011011。表 帧同步码的分配情况,偶帧,奇帧,二.集中插入同步法（连贯式插入法）,2023年4月,20,另一种帧同步方法是将帧同步码分散地插入到信息码元中。即每隔一定数量的信息码元插入一个帧同步码元。这时为了便于提取，帧同步码不宜太复杂。PCM24路数字电话系统的帧同步码就是采用的分散插入方式。下面以此为例进行讨论。,三.分散插入同步法,2023年4月,21,PCM24路基群设备以及一些简单的M通过通信系统通常采用等间隔分散插入方式。如图所示。同步码采用1，0交替型，等距离地插入在每一帧(24路)的最后一个码位之后，故PCM24 路一帧是第193码位。这种插入方式的最大特点是同步码不占用信息时隙，同步系统结构较为简单，但是同步引入时间长。,三.分散插入同步法,2023年4月,22,*定义：使全网有一个准确的时钟作基准,*方法：全网同步系统；准同步系统,8.5 网同步,2023年4月,23,一、全网同步系统,定义：在全网中使各站的时钟彼此同步，频率相位保持一致,1.主从同步法:主站提供高稳定度的主时钟源，各从站通过各自锁相环保持与主站一致,特点：设备简单,但对主站的依赖性强。改进：等级主从同步方式（等级）,8.5 网同步,2023年4月,24,2.互控同步法:各从均有自己的时钟，网络互联实现同步。各站的时钟频率都锁定在各站固有频率的平均值上，这个平均值称为网频率，从而实现网同步。,特点：设备复杂,对主站无依赖。,8.5 网同步,2023年4月,25,8.5 网同步,二、准同步系统,定义：各站均采用高稳定度的独立时钟，并容许有偏差，转接时调整,1.码速调整法:（各站有独立高稳时钟，频率容差存在）在CCITT标准中，数字复接技术把较低群次的数字流逐级汇合成更高群次的数字流；参与复接的各支路数字流若是异步的，合群时首先须将异步数字流进行码速调整变为同步数字流；收端分路时，分别进行码速恢复，复原各异步数字流。正码速调整、负码速调整、正/负码速调整,2023年4月,26,8.5 网同步,2 水库法 在通信网的各站都设置极高稳定度的振荡器和容量足够大的缓冲存储器，使得在很长的时间间隔内不发生“取空”或“溢出”的现象。容量足够大的存储器就像水库一样，既很难将水抽干，也很难将水库灌满，因而无需进行码速调整。“取空”或“溢出”的时间：T=n/f，n位半满，f为存储器写入和读出速差。数字码流速f，相对频率稳定度S=|f/f|，所以有：Tf=n/S 例如 f=512kbps S=10-9 T=24*3600，则 n=STf=45 易实现，定期同步校准。,
