华东理工大学《通信原理》第十三章(同步原理)课件.ppt

1第第13章章 同步原理同步原理l概述概述 数字通信系数字通信系统中的同步种中的同步种类：载波同步、波同步、码元同步、群同步、网同步元同步、群同步、网同步载波同步波同步：又称：又称载波恢复。波恢复。u目的：在接收目的：在接收设备中中产生一个和接收信号的生一个和接收信号的载波波同同频、同相同相的本地振的本地振荡，用于相干解，用于相干解调。2第第13章章 同步原理同步原理码元同步元同步：又称：又称时钟同步或同步或时钟恢复。恢复。对于二于二进制信号，又称制信号，又称位同步位同步。u目的：得知每个接收目的：得知每个接收码元准确的起止元准确的起止时刻，以便决刻，以便决定定积分和判决分和判决时刻。刻。群同步群同步：又称：又称帧同步。同步。u目的：将接收目的：将接收码元正确分元正确分组。网同步网同步：使通信网中各站点：使通信网中各站点时钟之之间保持同步。保持同步。3环路滤波器环路滤波器压控振荡器压控振荡器输出导频输出导频输入信号输入信号图图13-1 锁相环原理方框图锁相环原理方框图鉴相器鉴相器第第13章章 同步原理同步原理n载波同步波同步u有有辅助助导频时的的载频提取提取p用于不包含用于不包含载频分量的信号。分量的信号。p在在发送信号中另外加入一个或几个送信号中另外加入一个或几个导频信号。信号。p多采用多采用锁相相环（PLL）提取）提取载波。波。p锁相相环原理方框原理方框图：4第第13章章 同步原理同步原理u无辅助导频时的载波提取无辅助导频时的载波提取p平方环平方环：以：以2PSK信号为例进行讨论。设信号信号为例进行讨论。设信号 当当m(t)取取+1和和-1的概率相等时，此信号的频谱中无角频率的概率相等时，此信号的频谱中无角频率 c的离的离散分量。将上式平方，得到散分量。将上式平方，得到可见，用窄带滤波器滤出可见，用窄带滤波器滤出2倍频后再作倍频后再作2分频，即可得所需载频。分频，即可得所需载频。图图13-2 平方环原理方框图平方环原理方框图载频载频输出输出带通滤波带通滤波平平 方方压控振荡压控振荡环路滤波环路滤波锁相环锁相环s(t)2分频分频窄带滤波窄带滤波5第第13章章 同步原理同步原理此方案的缺点：此方案的缺点：1、相位含糊性相位含糊性：2分分频器的器的输出出电压有相差有相差180 的两种可的两种可能相位，即其能相位，即其输出出电压的相位决定于分的相位决定于分频器的随机初始状器的随机初始状态。采用采用2DPSK体制可以避免此缺点的影响。体制可以避免此缺点的影响。2、错误锁定定：平方后的接收：平方后的接收电压中有可能存在其他的离中有可能存在其他的离散散频率分量，使率分量，使锁相相环锁定在定在错误的的频率上。解决率上。解决这个个问题的的办法是法是降低降低环路路滤波器的波器的带宽。6第第13章章 同步原理同步原理p科斯塔斯科斯塔斯环法法：又称同相正交：又称同相正交环法或法或边环法。法。原理方框原理方框图：图图13-3 科斯塔斯环法原理方框图科斯塔斯环法原理方框图90 相移相移环路滤波环路滤波压控振荡压控振荡s(t)载频载频输出输出低低 通通低低 通通解调解调输出输出abcdefg7第第13章章 同步原理同步原理工作原理工作原理a点的点的压控振控振荡电压为：b点的点的压控振控振荡电压为：上式中的上式中的(-)是是压控振控振荡电压和接收和接收载波相位之差。波相位之差。8第第13章章 同步原理同步原理将将m(t)=1代入上式，并考代入上式，并考虑到当到当(-)很小很小时，sin(-)(-)，则上式上式变为电压vg 通通过环路路滤波器，控制波器，控制压控振控振荡器的振器的振荡频率。率。这个个电压控制控制压控振控振荡器的器的输出出电压相位，使相位，使(-)尽可尽可能地小。当能地小。当 时，vg=0。压控振控振荡器的器的输出出电压va 就是科斯塔斯就是科斯塔斯环提取出的提取出的载波。波。9第第13章章 同步原理同步原理优缺点缺点：1、不需要不需要对接收信号作平方运算，工作接收信号作平方运算，工作频率率较低。低。2、为了得到科斯塔斯了得到科斯塔斯环法在理法在理论上上给出的性能，要求出的性能，要求两路低通两路低通滤波器的性能完全相同。波器的性能完全相同。3、由、由锁相相环原理可知，原理可知，锁相相环在在(-)值接近接近0的的稳定点有两个，在定点有两个，在(-)等于等于0和和 处。所以，科斯塔斯。所以，科斯塔斯环法提取出的法提取出的载频也存在也存在相位含糊性相位含糊性。10第第13章章 同步原理同步原理p再再调制器制器 第第3种提取相干种提取相干载波的方法波的方法 原理方框原理方框图载频载频输出输出90 相移相移环路滤波环路滤波压控振荡压控振荡低低 通通s(t)abcdefg11第第13章章 同步原理同步原理工作原理工作原理接收信号和接收信号和a点振点振荡电压相乘后得到的相乘后得到的c点点电压它它经过低通低通滤波后，在波后，在d 点的点的电压为 vd 实际上就是解上就是解调电压，它受，它受b点的振点的振荡电压在相乘在相乘器中再器中再调制后，得出的制后，得出的e 点点电压等于等于上式的上式的ve 和信号和信号s(t)再次相乘，得到在再次相乘，得到在f点的点的电压 12第第13章章 同步原理同步原理vf 经过窄窄带低通低通滤波后，得到波后，得到压控振控振荡器的控制器的控制电压将上式的控制将上式的控制电压和科斯塔斯和科斯塔斯环的控制的控制电压式比式比较可可见，这两个方案中的两个方案中的压控振控振荡器的控制器的控制电压相同。相同。13第第13章章 同步原理同步原理u同步建立同步建立时间和保持和保持时间p同步建立同步建立时间：从开始接收到信号（或从系从开始接收到信号（或从系统失步状失步状态）到提取出到提取出稳定的定的载频所需要的所需要的时间。p同步保持同步保持时间：从开始失去信号到失去从开始失去信号到失去载频同步的同步的时间。p同步建立同步建立时间和保持和保持时间的关系：的关系：二者相互矛盾，折中二者相互矛盾，折中处理理14第第13章章 同步原理同步原理例：相位例：相位误差差对于于单边带信号的影响信号的影响设有一有一单频基基带信号信号 它它对载波波cos ct进行行单边带调制后，取出上制后，取出上边带信号信号传输到接收端。若接收端的本地相干到接收端。若接收端的本地相干载波有相位波有相位误差差，则两者相乘后得到两者相乘后得到经过低通低通滤波器波器滤出的低出的低频分量分量为其中第其中第1项是原是原调制基制基带信号，但是受到因子信号，但是受到因子cos 的衰减；的衰减；第第2项是和第是和第1项正交的正交的项，它使接收信号，它使接收信号产生失真。生失真。15第第13章章 同步原理同步原理l码元同步元同步u码元同步目的元同步目的：准确的：准确的时刻刻对接收接收码元元进行判决，行判决，以及以及对接收接收码元能量正确元能量正确积分。分。u码元同步方法元同步方法：从接收：从接收码元的起止元的起止时刻刻产生一个生一个码元同步脉冲序列，或称定元同步脉冲序列，或称定时脉冲序列。脉冲序列。u码元同步方法分元同步方法分类：p外同步法：利用外同步法：利用辅助信息同步（助信息同步（较少采用）少采用）缺点：占用缺点：占用频带宽度和功率度和功率p自同步法，不需要自同步法，不需要辅助同步信息，直接从信息助同步信息，直接从信息码元元中提取出中提取出码元定元定时信息。信息。16第第13章章 同步原理同步原理n自同步法自同步法u自同步法分自同步法分类：p开开环同步法同步法：二二进制等先制等先验概率的概率的NRZ中没有离散的中没有离散的码元速率元速率频谱分量。分量。需在接收需在接收时对其其进行某种行某种非非线性性变换，使其含有离，使其含有离散的散的码元速率元速率频谱分量，分量，p闭环同步法同步法：用比：用比较本地本地时钟周期和周期和输入信号入信号码元周期元周期的方法，将本地的方法，将本地时钟锁定在定在输入信号上。入信号上。17第第13章章 同步原理同步原理u开开环码元同步法（非元同步法（非线性性变换法）法）p延延迟相乘法原理方框相乘法原理方框图p（c）后一）后一半永半永远是正是正值；而前一半；而前一半则当当输入状入状态有改有改变时为负值。因此，因此，变换后的后的码元序列的元序列的频谱中就中就产生了生了码元速率的元速率的分量。分量。p延延迟时间等于等于码元元时间一半一半时，码元速率分量最元速率分量最强。c延迟T/2ab放大限幅放大限幅窄带滤波窄带滤波(c)(b)(a)18第第13章章 同步原理同步原理p微分整流法原理微分整流法原理 正正负窄脉冲窄脉冲 正脉冲（含有正脉冲（含有码元速率分量）元速率分量）p同步跟踪同步跟踪误差：差：不可能降不可能降为零零直接从接收波形中提取同步直接从接收波形中提取同步 低低 通通微微 分分整整 流流窄带滤波窄带滤波放大限幅放大限幅19第第13章章 同步原理同步原理u闭环码元同步法元同步法p基本原理：基本原理：将将接收信号接收信号和和本地本地产生的生的码元定元定时信号信号相比相比较，使本地，使本地产生的定生的定时信号和接收信号和接收码元波形的元波形的转变点保点保持同步。持同步。这种方法种方法类似似载频同步中的同步中的锁相相环法。法。p“超前超前/滞后滞后门”同步器：同步器：超前门超前门滞后门滞后门环路环路滤波滤波|+压控压控振荡振荡+-u1u2|u1|u2|e=|u2|-|u1|m(t)门波形产门波形产生生20第第13章章 同步原理同步原理工作原理：工作原理：Tdd+1-1超前门超前门滞后门滞后门(a)同步状态同步状态(b)超前状态超前状态d+1-1超前门超前门滞后门滞后门T2积分时间积分时间21第第13章章 同步原理同步原理p存在的存在的问题若无突跳若无突跳边沿，无法取得同步。沿，无法取得同步。两个支路两个支路积分器的性能不可能做得完全一分器的性能不可能做得完全一样p解决解决办法法改用改用HDB3码，或用，或用扰乱技乱技术，使，使发送送码元序列不元序列不会会长时间地没有突跳地没有突跳边沿。沿。22第第13章章 同步原理同步原理n码元同步误差对于误码率的影响码元同步误差对于误码率的影响u用匹配滤波器或相关器接收码元时用匹配滤波器或相关器接收码元时u在相邻码元有突变边沿时在相邻码元有突变边沿时p若码元同步时间误差为若码元同步时间误差为，则积分时间将损失，则积分时间将损失2，积分得到的码元能量将减小为积分得到的码元能量将减小为Eb(1-2/T)；u在相邻码元没有突变边沿时，在相邻码元没有突变边沿时，p积分时间没有损失。积分时间没有损失。u例：对于等概例：对于等概2PSK信号，平均误码率为：信号，平均误码率为：p无相位误差时无相位误差时p有相位误差时有相位误差时23第第13章章 同步原理同步原理l群同步群同步n目的：目的：对接收接收码元序列分元序列分组n群同步群同步码的种的种类：u集中插入集中插入u适用于要求快速建立同步的地方，或适用于要求快速建立同步的地方，或间断断传输信息信息并且每次并且每次传输时间很短的很短的场合。合。信息码组信息码组同步码组同步码组信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组同步码组同步码组同步码组同步码组24第第13章章 同步原理同步原理u分散插入分散插入适用于适用于连续传输信息之信息之处，例如数字，例如数字电话系系统中中。信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组信息码组同步码元同步码元同步码元同步码元同步码组同步码组同步码元同步码元同步码元同步码元25第第13章章 同步原理同步原理u同步同步电路的状路的状态：p捕捉捕捉态：在捕捉在捕捉态时，确，确认搜索到群同步搜索到群同步码的条件必的条件必须规定得很高，以防定得很高，以防发生假同步。生假同步。p保持保持态：一旦确一旦确认达到同步状达到同步状态后，系后，系统转入保持入保持态。此此时，仍，仍须不断不断监视同步同步码的位置是否正确。的位置是否正确。但是，但是，这时为了防止因了防止因为噪声引起的个噪声引起的个别错误导致致认为失去同步，失去同步，应该降低判断同步的条件，以使系降低判断同步的条件，以使系统稳定工作。定工作。26第第13章章 同步原理同步原理n集中插入法：又称集中插入法：又称连贯式插入法。式插入法。u原理：原理：p采用特殊的群同步采用特殊的群同步码组，集中插入在信息，集中插入在信息码组的前的前头p要求群同步要求群同步码的自相关特性曲的自相关特性曲线具有尖具有尖锐的的单峰，峰，u局部自相关函数定局部自相关函数定义：设有一个有一个码组，它包含，它包含N个个码元，元，则其局部自相关函数等于其局部自相关函数等于 式中，式中，N为码组中的中的码元数目；元数目；xi=+1或或-1，当，当1 i N；xi=0，当当1 i 和和i N。27第第13章章 同步原理同步原理n巴克巴克码：常用的一种群同步常用的一种群同步码。u定定义：设一个一个N位的巴克位的巴克码组为x1,x2,xN，则其自其自相关函数可以用下式表示：相关函数可以用下式表示：28第第13章章 同步原理同步原理p巴克巴克码组列表：列表：表中各表中各码组的的反反码（即正（即正负号相反的号相反的码）和）和反序反序码（即（即时间顺序相反的序相反的码）也是巴克）也是巴克码。N巴克巴克码码12，34，57111329第第13章章 同步原理同步原理p例：例：N=5的巴克的巴克码。在在j=0至至4的范的范围内，求其自相关函数内，求其自相关函数值：由以上由以上计算算结果可果可见，其自相关函数，其自相关函数绝对值除除R(0)外，均不外，均不大于大于1。304123-4-1-3-2R(j)1-15j320第第13章章 同步原理同步原理p巴克巴克码的自相关函数的自相关函数值曲曲线 自相关函数是偶函数，所以其自相关函数自相关函数是偶函数，所以其自相关函数值画成曲画成曲线 如上如上图所示。将所示。将j=0时的的R(j)值称称为主瓣主瓣，其他，其他处的的值称称为旁瓣旁瓣。31第第13章章 同步原理同步原理u集中插入法群同步集中插入法群同步码检测流程流程 初始化初始化(将同步状态设为捕捉态将同步状态设为捕捉态)移移1位位开始开始N等待下一等待下一同步码组同步码组Y保持态保持态捕捉态NY计算计算R(j)(N-2)?计算计算R(j)=N?32第第13章章 同步原理同步原理n分散插入法：分散插入法：u原理：原理：p分散插入法的群同步分散插入法的群同步码都都很短很短。p在信息在信息码元序列中元序列中极少可能出极少可能出现。例如，在数字。例如，在数字电话系系统中常采用中常采用“10”交替交替码。p接收端，按照其出接收端，按照其出现周期搜索若干个周期。周期搜索若干个周期。信息码组信息码组信息码组同步码元同步码元同步码组同步码元同步码元33新码元进入新码元进入老码元输出老码元输出检验是否检验是否“1”和和“0”交替交替08007x06x05x04x03x02x01x16115x14x13x12x11x10 x09x24023x22x21x20 x19x18x17x32131x30 x29x28x27x26x25x40039x38x37x36x35x34x33x第第13章章 同步原理同步原理p存存储检测法。法。先将接收先将接收码元序列存在元序列存在计算机的算机的RAM中，再中，再进行行检验。下下图画出了一个画出了一个RAM的示意的示意图，它按先，它按先进先出先出(FIFO)的的原理工作：原理工作：34第第13章章 同步原理同步原理n群同步性能群同步性能u主要性能指主要性能指标：p假同步概率假同步概率Pf：当捕捉当捕捉时同步系同步系统将将错误的同步位置当的同步位置当作正确的同步位置捕捉到。作正确的同步位置捕捉到。特点：信息特点：信息码元元 错成成 同步同步码元。元。p漏同步概率漏同步概率Pl：同步系同步系统将正确的同步位置漏将正确的同步位置漏过而没有而没有捕捉到。漏同步的主要原因是噪声的影响，捕捉到。漏同步的主要原因是噪声的影响，特点：正确的同步特点：正确的同步码元元 变成成 错误的的码元元。p原因：原因：噪声影响（两者）噪声影响（两者）35第第13章章 同步原理同步原理u计算漏同步概率：算漏同步概率：设接收接收码元元错误概率概率为p，需，需检验的同的同步步码元数元数为n，检验时容容许错误的最大的最大码元数元数为m，则未未漏判定漏判定为同步同步码的概率等于的概率等于 式中，式中，Cnr为n中取中取r的的组合数。合数。所以，漏同步概率等于所以，漏同步概率等于 当不允当不允许有有错误时，即，即设定定m=0时，则上式上式变为上式就是不允上式就是不允许有有错同步同步码时漏同步的概率。漏同步的概率。36第第13章章 同步原理同步原理u计算假同步概率算假同步概率：p假假设信息信息码元是等概率的；元是等概率的；p假假设假同步完全是由于某个信息假同步完全是由于某个信息码组被被误认为是同步是同步码组造成的。造成的。p同步同步码组长度度为n n，所以，所以n n位的信息位的信息码组有有2 2n n种排列。它被种排列。它被错当成同步当成同步码组的概率和容的概率和容许错误码元数元数m m有关。有关。p若不容若不容许有有错码，即，即m m=0=0，则只有一种可能，即信息只有一种可能，即信息码组中的每个中的每个码元恰好都和同步元恰好都和同步码元相同。元相同。p若若m m=1=1，则有有C Cn n1 1种可能将信息种可能将信息码组误认为是同步是同步码组。因此假同步的因此假同步的总概率概率为式中，分母式中，分母2 2n n是全部可能出是全部可能出现的信息的信息码组数。数。37第第13章章 同步原理同步原理n起止式同步起止式同步u用途：用途：主要适用于主要适用于电传打字机中。打字机中。u原理：原理：p一个字符由一个字符由5个二个二进制制码元元组成，每个成，每个码元的元的长度相等度相等p键盘输入的每个字符之入的每个字符之间的的时间间隔不等。隔不等。p在无字符在无字符输入入时，电传打字机的打字机的输出出电压一直一直处于高于高电平状平状态。p在在输入一个字符入一个字符时，于，于5个信息个信息码元之前加入一个低元之前加入一个低电平的平的“起脉冲起脉冲”，其，其宽度度为一个一个码元的元的宽度度T，如下，如下图所示所示 起止止1234 51.5TT38第第13章章 同步原理同步原理n自群同步自群同步u唯一可唯一可译码p假假设现共有共有4种天气状种天气状态需要需要传输，将其用二，将其用二进制制编码表示，：表示，：p接收端序列接收端序列为“1110110110”时，唯一地可以，唯一地可以译为“雨晴阴阴雨晴阴阴”。p唯一可唯一可译充分条件（充分条件（非必要条件非必要条件）是：在）是：在编码中任何一中任何一个个码字都不能是其他字都不能是其他码字的前字的前缀。p满足足这个条件的个条件的编码又称又称为瞬瞬时可可译码。晴晴云云阴阴雨雨0101 11011139第第13章章 同步原理同步原理u瞬瞬时可可译码p其其码字的字的边界可以由当前界可以由当前码字的末尾确定，而不必等待下字的末尾确定，而不必等待下一个一个码字的开字的开头。p例如，唯一可例如，唯一可译码（非瞬（非瞬时可可译码）：）：p例如，在收到例如，在收到“10”后，后，必必须等待下一个符号等待下一个符号若是若是“0”，译为“雨雨”若是若是“1”，译为“阴阴”“晴晴(1)”是是“阴阴(10)”的的词头，“阴阴(10)”是是“雨雨(100)”的的词头。晴晴阴阴雨雨11010040第第13章章 同步原理同步原理u唯一可唯一可译性前提：性前提：即必即必须正确接收到开正确接收到开头的第一个或前的第一个或前几个几个码元。元。p例如，例如，p当当发送序列是送序列是“1110110110”时，（雨晴阴阴，（雨晴阴阴）p若接收若接收“110110110”。这样它将被它将被译为“阴阴阴阴阴阴”。p编码是唯一可是唯一可译的，且是可同步的。的，且是可同步的。晴晴云云阴阴雨雨0101 11011141第第13章章 同步原理同步原理u可同步可同步编码：p在接收在接收时若若丢失了开失了开头的一个或几个的一个或几个码元，元，则将将变成成是不可是不可译的开的开头几个几个码元元错译后，能后，能够自自动获得正确得正确同步及正确同步及正确译码。p例如：例如：p当当发送送码元序列元序列为“100110110101”（云雨阴晴）（云雨阴晴）。p若收到序列若收到序列为“00110110101”p对“0110110101”译码，并，并译为“晴阴阴晴晴阴阴晴”。晴晴云云阴阴雨雨01100 101110142第第13章章 同步原理同步原理u无逗号无逗号码：p可同步可同步码中的一种中的一种码组长度均相等的度均相等的码。p例如，三例如，三进制、制、码长等于等于3：p自自动正确地区分每个接收正确地区分每个接收码字。字。p尚无一般的构造方法。尚无一般的构造方法。ABCDFGHI10010110220020120221121243第第13章章 同步原理同步原理l网同步网同步n目的目的：全网各站能：全网各站能够互互连互通，正确地接收信互通，正确地接收信息息码元。元。n方法分方法分类：u单向通信系向通信系统：由接收：由接收设备调整自已的整自已的时钟，使之，使之和和发送送设备的的时钟同步，如广播系同步，如广播系统。u双向通信系双向通信系统：p同步网同步网：全网各站具有：全网各站具有统一一时间标准准p异步网异步网（准同步网）准同步网）：容：容许各站的各站的时钟有有误差，但差，但是通是通过调整整码元速率的元速率的办法使全网能法使全网能够协调工作工作44第第13章章 同步原理同步原理u同步网的同步方法同步网的同步方法p可能由接收可能由接收设备负责解决，也可能需要收解决，也可能需要收发双方共同解决。双方共同解决。p例：例：一个一个卫星通信网中有星通信网中有4个地球（个地球（终端）站，在端）站，在卫星（中心星（中心站）站）S1上接收地球站的上接收地球站的TDMA信号，其信号，其时隙安排示于下隙安排示于下图中：中：上行下行ABCDS1S2E-1E-1E-1E-1E-2A BCDA B t45第第13章章 同步原理同步原理发射机同步方法：射机同步方法：地球站地球站发射到达射到达时间必必须是是卫星接收星接收时间。地球站与地球站与卫星距离不等，星距离不等，时钟也需要不同。也需要不同。不可能不可能调整整卫星上中心站接收机星上中心站接收机时钟各地球站按照和各地球站按照和卫星的距离星的距离远近，将近，将发射信号的射信号的时钟调整到整到和和卫星上中心站接收机的星上中心站接收机的时钟一致；一致；46第第13章章 同步原理同步原理p发射机同步方法的分射机同步方法的分类：p开开环法：法：u不需依靠中心站上接收信号到达不需依靠中心站上接收信号到达时间的任何信息。的任何信息。u终端站根据它所存端站根据它所存储的关于的关于链路路长度等信息可以度等信息可以预先校先校正其正其发送送时间。u这些信息是从有关些信息是从有关单位提供的，但是位提供的，但是还可以按照从中心可以按照从中心站送回的信号加以修正。站送回的信号加以修正。u特点：特点：u捕捉快、不需要反向捕捉快、不需要反向链路也能工作和路也能工作和实时运算量小。运算量小。u缺点是需要外部有关缺点是需要外部有关单位提供所需的位提供所需的链路参量数据，并路参量数据，并且缺乏灵活性。且缺乏灵活性。47第第13章章 同步原理同步原理p闭环法：法：中心站需要中心站需要测量来自量来自终端站的信号的同步准确度，并将端站的信号的同步准确度，并将测量量结果通果通过反向信道送反向信道送给终端站。端站。闭环法需要一条反向信道法需要一条反向信道传送此送此测量量结果，并且果，并且终端站端站需要有根据此反需要有根据此反馈信息适当信息适当调整其整其时钟的能力。的能力。p特点：特点：不需要不需要预先得知先得知链路参量的数据。并且可以很容易地利路参量的数据。并且可以很容易地利用反向用反向链路来及路来及时适适应路径和路径和链路情况的路情况的变化。化。终端站需要有端站需要有较高的高的实时处理能力，并且每个理能力，并且每个终端站和端站和中心站之中心站之间要有双向要有双向链路。此外，捕捉同步也需要路。此外，捕捉同步也需要较长的的时间。48第第13章章 同步原理同步原理u异步网或准同步网的同步方法：异步网或准同步网的同步方法：p准同步数字体系准同步数字体系(PDH)中采用的中采用的码速速调整法。整法。p以上面的以上面的卫星通信网星通信网为例：例：若若4个地球站的上行信号都是一次群个地球站的上行信号都是一次群E-1信号，其信号，其码元元标称速率都是称速率都是2048 kb/s，在，在S1上合成的上合成的E-2群群码元速元速率率为8448 kb/s，将将8448 kb/s平均分配到每个平均分配到每个E-1群的群的码元速率元速率为2112 kb/s，它高于，它高于2048 kb/s。49第第13章章 同步原理同步原理n开开环法法u开开环法分法分类：p需要利用反向需要利用反向链路提供的信息。路提供的信息。p不需要利用反向不需要利用反向链路提供的信息。路提供的信息。对处理能力没有要求，但其通信性能理能力没有要求，但其通信性能显然受然受链路特性路特性稳定性的影响。定性的影响。u举例：例：p一个一个卫星通信系星通信系统，p所有地面所有地面发射机的同步系射机的同步系统都需要都需要预先校正信号的定先校正信号的定时和和频率，以求信号用率，以求信号用预定的定的频率在率在预定的定的时间到达到达卫星星接收机。接收机。50第第13章章 同步原理同步原理u准准闭环发射机同步法：射机同步法：p终端站利用端站利用对反向反向链路信号路信号测量量进行同步。行同步。p比比纯开开环法更适法更适应通信系通信系统的的变动性。性。51第第13章章 同步原理同步原理n闭环法法u原理：原理：p闭环法需要法需要终端站端站发送特殊的同步信号，用以决定送特殊的同步信号，用以决定信号的信号的时间和和频率率误差。差。u种种类：p中心站有中心站有处理能力：理能力：中心站可以中心站可以进行行实际的的误差差测量。将量。将测量信息用反向量信息用反向链路送回路送回给终端站端站发射机。射机。p中心站没有中心站没有处理能力：理能力：此此时将特殊同步信号直接由将特殊同步信号直接由反向反向链路送回路送回终端站端站发射机。由射机。由终端站端站发射机自己解射机自己解读返回信号。返回信号。52第第13章章 同步原理同步原理u优缺点：缺点：p在中心站在中心站处理的理的优点：点：误差差测量量结果可以是一个短的数字序列。当一条反向果可以是一个短的数字序列。当一条反向链路路为大量大量终端站所端站所时分复用分复用时，这样有效地利用返有效地利用返回回链路。路。中心站的中心站的误差差测量手段能量手段能够被所有被所有联到中心站的到中心站的终端端站共享。大量站共享。大量节省了系省了系统的的处理能力。理能力。p在在终端站端站处理的理的优点：点：中心站不需要易于接入，并且中心站可以中心站不需要易于接入，并且中心站可以设计得得较简单以提高可靠性。以提高可靠性。响响应更快，没有在中心站更快，没有在中心站处理理带来的延来的延迟。特。特别是是对参量参量变化很快的化很快的链路。路。53第第13章章 同步原理同步原理p在在终端站端站处理的缺点：理的缺点：反向信道的使用效率不高反向信道的使用效率不高返回信号可能返回信号可能难于解于解读54第第13章章 同步原理同步原理n准同步准同步传输系系统复接的复接的码速速调整法整法u码速速调整：复接整：复接设备将各支路将各支路输入低速率信号入低速率信号时钟调整一致，再做合并。整一致，再做合并。uPDH系系统二次群的正二次群的正码速速调整法整法p基本原理：基本原理：(a)(b)(c)(a a)输入码元波形输入码元波形(b b)无误差抽样时刻无误差抽样时刻 (c c)速率略高的抽样时刻速率略高的抽样时刻出现重复抽样时，需减少一次抽样，或将所抽样值舍去。出现重复抽样时，需减少一次抽样，或将所抽样值舍去。55 pITU建建议二次群正二次群正码速速调整方案整方案 8.448 Mb/s的二次群的二次群4个个输入支路，入支路，每路速率每路速率为2.048Mb/s，复接复接帧长为848比特，每比特，每帧分成分成4组，每，每组212比特。比特。14521214521214921211011121321258复接帧(848 b)第I组(212 b)第II组(212 b)第III组(212 b)第IV组(212 b)Cj1Cj2Cj3支路比特支路比特支路比特支路比特复接帧同步码告警国内用支路来的或码速调整码第第13章章 同步原理同步原理56本章小结（以概念为主）n载波同步波同步u有有辅助助导频u无无辅助助导频p平方平方环法、科斯塔斯法、科斯塔斯环法、再法、再调制器法制器法n码元同步元同步u外同步法外同步法u自同步法自同步法p开开环法（非法（非线性性变换）：微波整流法，延）：微波整流法，延迟相乘法相乘法p闭环法：超前滞后法：超前滞后门法法n群同步群同步u集中插入：巴克集中插入：巴克码、保持、保持态、捕捉、捕捉态u自群同步：唯一可自群同步：唯一可译码n网同步（同步网、异步网）网同步（同步网、异步网）u开开环法法u闭环法法人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。