通信中的同步技术问题的探讨

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1、通信中的同步技术问题的探讨在通信系统中，信号的发送端和接受端要达到时间上的步调一致，为达到步调一致这一目的往往涉及到多个同步的方面。当采用同步调制解调或者相干检测时，接收端需要提供一个与发送端调制载波同频同相的相干载波。那么这个相干载波的获取就称为载波提取或称为载波同步。在数字通信系统中，任何消息都是通过一连串码元序列传送的，所以接收时需要知道每个码元的起止时刻，以便在恰当的时刻进行取样判决。在最佳接收机结构中，需要对积分器或匹配滤波器的输出进行抽样判决，判决时刻应对准每个接收码元的终止时刻。这就要求接收端必须提供一个位定时脉冲序列，该序列的重复频率与码元

2、速率相同，相位与最佳取样判决时刻一致。我们把提取这种定时脉冲序列的过程称为位同步。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。在获得了以上讨论的载波同步，位同步，群同步

3、之后，两点间的数字通信就可以有序，准确，可靠地进行了。然而，随着数字通信的发展，尤其是计算机通信的发展，多个用户之间的通信和数据交换，构成了数字通信网。显然，为了保证通信网内各用户之间可靠地通信和数据交换，全网必须有一个统一的时间标准时钟，这就是网同步的问题。??同步也是一种信息，按照获取和传输同步信息方式的不同，又可分为外同步法和自同步法。?（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，称为外同步法。（2）自同步法发送端不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。

4、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。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。提取载波的方法一般问为两类：一类是在发送

5、有用信号的同时，在适当的频率位置上插入一个（或多个）称为导频的正弦波，接收端就由导频提出载波，这类方法称为插入导频法；另一类是不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法有些信号（如抑制载波的双边带信号等）虽然本身不包含载波分量，但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，这就是直接法提取同步载波的基本原理。下面介绍几种直接提取载波的方法。1．平方变换法和平方环法将一个不含直流分量的已调信号经过一个平方律部件得到一个m2(t)包含直流分量的信号，同时还包含有2ωc频率的分量。在使其通过一个2fc窄

6、带滤波器滤出其频率分量。再进行二分频，就获得所需的载波。平方环法是将平方变换法中的2fc用一个由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成的锁相器，由于锁相器具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能，因此，平方环法提取滤波应用较为广泛。2．同相正交环法是利用锁相环提取载波的另一种常用方法。加于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。因此通常称这种环路为同相正交环，有时也称这种环路为科斯塔斯环。实现位同步的方法和载波同步的方法类似，也分为插入导频法和直接法，这两类方法有时也分别称为同步法和自同步发。插入导频法

7、：为了得到码元同步的定时信号，首先要确定接收到的信息数据流中是否包含有位定时的频率分量。如果存在此分量，就可以利用滤波器从信息数据流中把位定时信息提取出来。若基带信号为随机的二进制不归零码序列，这种信号本身不包含位同步信号，为了获得位同步信号需在基带信号中插入位同步的导频信号，或者对该基带信号进行某种码型变换以得到位同步信息。插入导频法的另一种形式是使数字信号的包络按位同步信号的某种波形变化。例如PSK信号和FSK信号都是包络不变的等幅波，因此，可将位导频信号调制在它们的包络上，而接收端只要用普通的包络检波器就可恢复位同步信号。直接法：根据基带信号的谱分析

8、可以知道，对于不归零的随机二进制序列，不能直接从其中滤出位同步信号