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1、会计学1通信系统通信系统(xtng)中的同步中的同步第一页，共75页。v同步是指通信系统的收、发双方在时间上步调的一至。v同步是进行信息传输的必要和前提(qint)。v同步性能的好坏直接影响着通信系统的性能。v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。7.1 7.1 同步同步(tngb)(tngb)的的概念概念 第1页/共75页第二页，共75页。不同功用的同步不同功用的同步按按照照同同步步的的功功用用来来区区分分，有有载载波波同同步步、位位同同步步(码码元元同同步步)、群同步群同步(帧同步帧同步)和网同步和网同步(通信网
2、络中使用通信网络中使用)等四种。等四种。1.1.载载波波同同步步（载载波波跟跟踪踪、载载波波提提取取）：相相干干解解调调中中，在在接接收收端恢复出与发送端的载波在频率端恢复出与发送端的载波在频率(pnl)(pnl)上同频的相干载波的过程。上同频的相干载波的过程。载波同步是实现相干解调的先决条件。载波同步是实现相干解调的先决条件。2.2.位位同同步步(码码元元同同步步):):位位同同步步脉脉冲冲与与接接收收码码元元的的重重复复频频率率和和相相位的一致。位的一致。接接收收端端 “码码元元定定时时脉脉冲冲序序列列”的的重重复复频频率率和和相相位位(位位置置)要要与与接接收收码码元元一一致致，以以保保
3、证证：接接收收端端的的定定时时脉脉冲冲重重复复频频率率和和发发送送端端的的码码元元速速率率相相同同;取取样样判判决决时时刻刻对对准准(du(du zhn)zhn)最最佳佳取取样样判判决决位位置置。这这个个码码元元定定时时脉脉冲冲序序列列称称为为“码码元元同同步步脉脉冲冲”或或“位位同同步步脉脉冲冲”。第2页/共75页第三页，共75页。3.群同步(帧同步):在数字时分多路通信系统中，各路信码都安排在指定的时隙内传送，形成一定的帧结构。在接收端为了正确地分离各路信号，首先要识别(shbi)出每帧的起始时刻，从而找出各路时隙的位置。也就是说，接收端必须产生与字、句和帧起止时间相一致的定时信号。我们称
4、获得这些定时序列的过程为帧(字、句、群)同步。4.网同步通信网也有模拟网和数字网之分。在一个数字通信网中，往往需要把各个方向传来的信码，按它们的不同目的进行分路、合路和交换，为了有效地完成这些功能，必须实现网同步。第3页/共75页第四页，共75页。不同传输方式的同步不同传输方式的同步同同步步也也是是一一种种信信息息，按按照照传传输输同同步步信信息息方方式式的的不不同同，可可分分为为外同步法和自同步法。外同步法和自同步法。1.1.外同步法外同步法由由发发送送端端发发送送专专门门的的同同步步信信息息，接接收收端端把把这这个个专专门门的的同同步步信信息检测出来作为同步信号息检测出来作为同步信号(xn
5、ho)(xnho)的方法，的方法，称为外同步法。称为外同步法。2.2.自同步法自同步法发发送送端端不不发发送送专专门门的的同同步步信信息息，接接收收端端设设法法从从收收到到的的信信号号(xnho)(xnho)中提取同步信息的方法，称为自同步法。中提取同步信息的方法，称为自同步法。第4页/共75页第五页，共75页。分析：(1)由于外同步法需要传输独立的同步信号，因此，要付出额外功率和频带，在实际应用中，二者都有采用。在载波同步中，采用两种同步方法，而自同步法用的较多；在位同步中，大多采用自同步法，外同步法也有采用；在群同步中，一般都采用外同步法。(2)无论采用哪种同步方式，对正常的信息传输来说，
6、都是必要的，只有收发之间建立了同步才能开始传输信息。同步误差(wch)小、相位抖动小以及同步建立时间短、保持时间长等为其主要指标，它是系统正常工作的前提，否则就会使数字通信设备的抗干扰性能下降，误码增加。如果同步丢失(或失步)，将会使整个系统无法工作。第5页/共75页第六页，共75页。载波载波(zib)同步的目的：同步的目的：获得(hud)同频同相的相干载波。载波同步载波同步(tngb)的方法的方法:7.2 7.2 载波同步载波同步v 插入导频法（外同步法）v 直接法（自同步法）第6页/共75页第七页，共75页。n n直接法举例直接法举例(j l)n n 平方变换法平方变换法n n 平方环法平
7、方环法n n 同相正交环法同相正交环法 直接直接(zhji)(zhji)法法第7页/共75页第八页，共75页。1、何时、何时(h sh)用插入导频法用插入导频法对于已调信号本身不含载波或接收端很难从已调信号的频谱中分离出载波这种情况，可在适当的频率位置上，插入一个低功率的线谱（此线谱对应(duyng)的时域正弦波称为导频信号），接收端就用窄带滤波器将它取出来，经过适当处理，得到相干载波。7.2.1 7.2.1 插入插入(ch(ch r)r)导频法导频法第8页/共75页第九页，共75页。2、插入、插入(ch r)导频的导频的要求要求插入导频的位置(wi zhi)应该在信号频谱为零的位置(wi z
8、hi)。对于模拟调制的信号，在载波fc附近信号频谱为0，可以直接插入导频。但对2PSK和2DPSK等数字调制信号，在fc附近频谱很大，故在调制前需先对基带信号进行相关编码。插入的导频是“正交导频”第9页/共75页第十页，共75页。相关编码：相关编码：相关编码的作用是把相关编码的作用是把(a)所示的基带信号频谱函数变换所示的基带信号频谱函数变换成图成图(b)所示的频谱函数，所示的频谱函数，这样经过这样经过(jnggu)双边带双边带调制以后可以得到如图调制以后可以得到如图(c)所示的频谱函数。所示的频谱函数。第10页/共75页第十一页，共75页。0ffcfc+fmfc-fm注：注：1、在、在fc附
9、近的频谱函数很小，且没有离散谱，在附近的频谱函数很小，且没有离散谱，在fc处插处插入频率为入频率为fc的导频（这里仅画出正频域）。的导频（这里仅画出正频域）。2、插入的导频是将载波、插入的导频是将载波(zib)移相移相90后的所谓后的所谓“正正交载波交载波(zib)”。正交导频：正交导频：导频与调制载波相位差90第11页/共75页第十二页，共75页。第12页/共75页第十三页，共75页。插入插入(ch r)(ch r)导频导频法法第13页/共75页第十四页，共75页。1、平方、平方(pngfng)变换法变换法7.2.2 7.2.2 7.2.2 7.2.2 非线性变换非线性变换非线性变换非线性变
10、换(binhun)(binhun)(binhun)(binhun)滤滤滤滤波法波法波法波法载波提取载波提取(tq)电路电路第14页/共75页第十五页，共75页。平方(pngfng)后频带(pndi)信号 直接直接直接直接(zhji)(zhji)(zhji)(zhji)法法法法平方变换法平方变换法平方变换法平方变换法对于2PSK信号，x(t)是双极性矩形脉冲，设x(t)=1，则x2(t)=1，这样已调信号x(t)cosct经过非线性变换平方律部件后得第15页/共75页第十六页，共75页。2fc窄带(zhi di)滤波器二 分(r fn)频注：注：由于分频起点的不确定性得到的可能是由于分频起点的不
11、确定性得到的可能是coswct也可能是也可能是cos(wct+)，称为相位模糊。相，称为相位模糊。相位模糊对模拟系统影响不大，但对于位模糊对模拟系统影响不大，但对于2PSK信号可能信号可能出现出现“反相工作反相工作”问题问题(wnt)，因此要采用，因此要采用2DPSK系统。系统。第16页/共75页第十七页，共75页。为了改善平方变换法的性能(xngnng)，使恢复的相干载波更为纯净，图中的窄带滤波器常用锁相环代替，称为平方环法提取载波。锁相环-锁相环将压控振荡器输出的频率和相位“锁定”到输入参考源的频率和相位上。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆功能，平方环法比一般的平方变换法具有更好的
12、性能(xngnng)。因此，平方环法提取载波得到了较广泛的应用。直接直接直接直接(zhji)(zhji)(zhji)(zhji)法法法法平方环法平方环法平方环法平方环法第17页/共75页第十八页，共75页。2、平方、平方(pngfng)环法环法代替代替(dit)第18页/共75页第十九页，共75页。鉴相器：鉴别输入信号Ui与输出信号Uo之间的相位差，并输出误差电压Ud。环路滤波器：具低通性质，滤除 Ud 中的噪声和干扰成分，形成压控振荡器（VCO）的控制电压Uc。压控振荡器：由输入的Uc作用(zuyng)，把输出振荡频率fo拉向环路输入信号频率fi，当二者相等时，环路被锁定，称为入锁。第19页
13、/共75页第二十页，共75页。7.2.3、同相正交法（同相正交法（科斯塔斯(Costas)环）它不需要预先做平方处理，并且可以直接得到解调(jidio)信号。第20页/共75页第二十一页，共75页。环路(hunl)的输入信号为若锁相环已锁定，则同相与正交载波信号(xnho)分别为 是锁相环输出信号与输入(shr)已调信号载波之间的相位误差，当锁相环锁定时，取值应较小。数学分析：数学分析：第21页/共75页第二十二页，共75页。那么(nme)输入信号与v1,v2相乘后得经过(jnggu)低通滤波器后分别得第22页/共75页第二十三页，共75页。v5,v6经过(jnggu)乘法器后得 此时此时(c
14、 sh)：为解调为解调(ji dio)信号信号第23页/共75页第二十四页，共75页。Costas环与平方环法比较：都是利用锁相环（PLL）提取(tq)载波的常用方法，都有180相位模糊问题。Costas环与平方环相比，在电路上要复杂一些，但它的工作频率即为载波频率。而平方环的工作频率是载波频率的两倍，显然当载波频率很高时，工作频率较低的Costas环易于实现当环路正常锁定后，Costas环可直接获得解调输出，而平方环则没有这种功能。第24页/共75页第二十五页，共75页。v直接法的优缺点：(1)不占用导频功率因此信噪功率比大一些；(2)可以(ky)防止插入导频法中导频和信号间由于滤波不好而引
15、起的互相干扰，也可以(ky)防止信道不理想引起导频相位的误差；(3)有的调制系统不能用直接法（如SSB系统）。两种载波两种载波(zib)同步方法的比同步方法的比较较第25页/共75页第二十六页，共75页。v插入导频法的优缺点：(1)有些不能用直接法提取同步载波的调制系统只能用插入导频法；v(2)有单独的导频信号，一方面可以(ky)提取同步载波，另一方面可以(ky)利用它作为自动增益控制；(3)插入导频法要多消耗一部分不带信息的功率。因此，与直接法比较，在总功率相同条件下实际信噪功率比要小一些。第26页/共75页第二十七页，共75页。7.3 7.3 位同步位同步(tngb)(tngb)位同步位同
16、步(tngb)(tngb)的概念：的概念：位同步(tngb)是指在接收端的基带信号中提取码元定时的过程。基带信号定时序列 对位同步信号的要求：(1)位同步频率和发送端的码元速率相同。(2)位同步的相位为最佳抽样判决时刻。第27页/共75页第二十八页，共75页。位同步位同步(tngb)(tngb)的实现方法：的实现方法：滤波法数字锁相法v插入(ch r)导频法（外同步法）v直接(zhji)法（自同步法）包络陷落法包络陷落法第28页/共75页第二十九页，共75页。导频插入(chr)的方法?问题(wnt)：7.3.1 7.3.1 插入插入(ch(ch r)r)导频法导频法1、插在基带信号频谱的零点处
17、（频域插入）2、利用包络调制的方法插入（频域插入频域插入）3、利用独立信道传送位定时信号（时域插入）第29页/共75页第三十页，共75页。1 1、导频插在基带信号、导频插在基带信号(xnho)(xnho)频谱零点处频谱零点处（1 1）插入）插入(ch r)(ch r)位置示意位置示意v在频谱分量为0处插入。v导频附近(fjn)频谱分量很小，易于滤出导频。第30页/共75页第三十一页，共75页。（2 2）接收端如何）接收端如何(rh)(rh)提取导频信号（对应图提取导频信号（对应图b b）图图 位同步插入位同步插入(ch r)导频法框导频法框图图第31页/共75页第三十二页，共75页。位定时脉冲
18、位定时脉冲:导频信号经过移相和放大限幅、微分全波导频信号经过移相和放大限幅、微分全波整流、整形等电路整流、整形等电路(dinl)(dinl)。微分全波整流电路微分全波整流电路(dinl)(dinl)起到倍频器的作用，因此起到倍频器的作用，因此虽然导频是虽然导频是 fb/2 fb/2，但定时脉冲的重复频率与码元速率，但定时脉冲的重复频率与码元速率相同为相同为fb fb。为减小导频对信号的影响，应从接收的总信号中减去导为减小导频对信号的影响，应从接收的总信号中减去导频信号。频信号。由窄带滤波器取出的导频（由窄带滤波器取出的导频（fb/2fb/2）经过移相和倒相后，）经过移相和倒相后，再经过相加器把
19、基带数字信号中的导频成分抵消。再经过相加器把基带数字信号中的导频成分抵消。第32页/共75页第三十三页，共75页。2 2、用调制的方法插入、用调制的方法插入(ch r)(ch r)双重调制导频插入双重调制导频插入(ch r)(ch r)法法v适用于FSK、PSK中。都是包络(bolu)不变的等幅波，因此，可将位导频信号调制在它们的包络(bolu)上。v接收端用包络检波得到位同步(tngb)信号第33页/共75页第三十四页，共75页。插入插入(ch r)(ch r)导频导频法法第34页/共75页第三十五页，共75页。直接法也称自同步法。这种方法不直接发送导频信号，而是设法从数字信号中提取位同步信
20、号。这种方法在数字通信中得到了最广泛(gungfn)的应用。7.3.2 7.3.2 自同步自同步(tngb)(tngb)法（直接法法（直接法)滤波法数字锁相法包络包络(bo lu)陷落法陷落法第35页/共75页第三十六页，共75页。1、不归零的随机二进制序列，不论是单极性还是双极性的，当P(0)=P(1)=1/2时，都没有f=1/T线谱，因而不能直接滤出f=1/T的位同步信号分量。2、若对该信号进行某种变换，例如，变成归零的单极性脉冲，其谱中含有f=1/T的分量，然后用窄带滤波器取出该分量，再经移相调整后就可形成(xngchng)位定时脉冲。一一.非线性变换非线性变换(binhun)滤波法：滤
21、波法：第36页/共75页第三十七页，共75页。滤波法电路包含两部分：1、非线性变换电路：使得基带信号经处理后含有位同步频率分量；2、窄带滤波器或者(huzh)锁相环：滤除噪声和其他谱分量，提取纯净的位同步信号。第37页/共75页第三十八页，共75页。波形变换：包括采用(ciyng)微分和全波整流电路。微分的作用是把不归零脉冲变为归零脉冲。全波整流电路的作用是把双极性信号变为单极性信号。1、非线性变换、非线性变换(binhun)滤波法。滤波法。第38页/共75页第三十九页，共75页。完整的微分完整的微分(wi fn)全波整流法框图和各点波形图：全波整流法框图和各点波形图：第39页/共75页第四十
22、页，共75页。2、包络检波法：、包络检波法：应用对象是频带受限的二相PSK 信号，因频带受限，在相邻码元的相位突变点附近会产生幅度(fd)平滑的“陷落”。陷落陷落(xinlu)频带受限：带通滤波器的带宽小于信号频带受限：带通滤波器的带宽小于信号(xnho)带宽带宽取包络陷落分为：从基带信号取包络陷落分为：从基带信号(xnho)中取；从频带信号中取；从频带信号(xnho)中取中取第40页/共75页第四十一页，共75页。1）、）、从频带从频带(pndi)受受限的限的2DPSK信号信号经延迟经延迟解调后解调后的基带的基带信号中信号中取陷落取陷落基带信基带信号中含号中含有同步有同步(tngb)分量分量
23、鉴相：相乘鉴相：相乘(xin chn)器器+低通低通第41页/共75页第四十二页，共75页。直流分量直流分量(fn ling)归零脉冲归零脉冲(michng)2）、从频带受限的）、从频带受限的2PSK（2DPSK）频带信号）频带信号(xnho)中取陷落中取陷落第42页/共75页第四十三页，共75页。3、延迟、延迟(ynch)相干法相干法波形变换：包括相乘(xin chn)和延迟适用于方波基带信号延迟相乘延迟相乘(xin chn)后产生归零的后产生归零的窄脉冲序列窄脉冲序列第43页/共75页第四十四页，共75页。v晶振产生信号经过整形成(xngchng)网络后，成为周期性脉冲；v经过控制电路送入
24、n次分频器，输出位同步脉冲；v如果输出位同步脉冲与接收码元相位不一致（超前或滞后），则要根据相位比较器输出的误差信号，通过控制器反复调整(tiozhng)分频器，得到位同步脉冲。二、数字二、数字(shz)锁相法锁相法第44页/共75页第四十五页，共75页。载波同步载波同步(tngb)、位同步、位同步(tngb)比较：比较：位同步与载波同步有一定的相似和区别。位同步与载波同步有一定的相似和区别。1、载载波波同同步步是是相相干干解解调调的的基基础础，不不论论模模拟拟通通信信(tng xn)还还是是数数字字通通信信(tng xn)只只要要是是采采用用相相干干解解调调都都需需要要载载波波同同步步，载载
25、波波同同步步信信号号一一般般从从频频带带信信号号中中提提取取。实实现现方方法法有有插插入入导导频频法和直接法。法和直接法。2、位位同同步步是是正正确确取取样样判判决决的的基基础础，只只有有数数字字通通信信(tng xn)中中需需要要（不不论论基基带带传传输输还还是是频频带带传传输输），位位同同步步信信号号一一般般从从基带信号中提取。实现方法也有插入导频法和直接法。基带信号中提取。实现方法也有插入导频法和直接法。第45页/共75页第四十六页，共75页。7.4 7.4 帧同步帧同步(tngb)(tngb)数字通信时，一般总是(znsh)以若干个码元组成一个字，若干个字组成一个句，即组成一个个的“群
26、”进行传输。群同步的任务就是在位同步的基础上识别出这些数字信息群（字、句）“开头”和“结尾”的时刻。实现群同步，通常采用的方法是起止式同步法和插入特殊同步码组的同步法。而插入特殊同步码组的方法有两种：一种为连贯式插入法，另一种为间隔式插入法。第46页/共75页第四十七页，共75页。帧同步问题实质(shzh)上是一个对帧同步标志进行检测的问题。对帧同步系统提出的基本要求是：（1）正确建立同步的概率大，错误同步的概率小。（2）捕捉时间要短。无论是初始捕捉还是失步后重新进入捕捉，都要求捕捉时间要短。因为在捕捉过程中系统处于失步状态。这样，对于数据传输系统将丢失数据信息，对于数字电话系统将出现话音中断
27、现象。实践证明，人耳对于小于100ms的中断现象不易感觉，所以要求数字电话系统一旦帧失步后，重新建立同步的时间（又称捕捉时间）应小于100ms，对于数据传输系统则要求捕捉时间更短些。7.4.1对帧同步系统(xtng)的要求第47页/共75页第四十八页，共75页。（3 3）稳定地保持同步。接收端的帧同步系统一）稳定地保持同步。接收端的帧同步系统一旦旦(ydn)(ydn)进人同步状态之后，应当稳定地保持进人同步状态之后，应当稳定地保持同步，同步后接收端收不到帧同步码有两种情同步，同步后接收端收不到帧同步码有两种情况：况：真正失步了。在这种情况下，收不到帧同步时真正失步了。在这种情况下，收不到帧同步
28、时间都较长；间都较长；出现假失步，由于信道出现假失步，由于信道(xn do)(xn do)误码而收不误码而收不到帧同步。发生这种情况的时间比较短，到帧同步。发生这种情况的时间比较短，根据两种情况的不同特点，对帧同步就根据两种情况的不同特点，对帧同步就可以采用相应的保护措施，只有在真失步的情况可以采用相应的保护措施，只有在真失步的情况下，收端帧同步系统才转入捕捉态。下，收端帧同步系统才转入捕捉态。第48页/共75页第四十九页，共75页。9.4 9.4 群同步群同步(tngb)(tngb)(帧同步帧同步(tngb)(tngb)技术技术7.4.2 7.4.2 起止式同步法起止式同步法电电传传机机中中
29、广广泛泛(gungfn)(gungfn)使使用用这这一一方方法法。它它用用 5 5 个个码码元元代代表表一一个个字字母母(或或符符号号等等)，在在每每个个字字母母开开始始时时，先先发发送送一一个个码码元元宽宽度度的的负负值值脉脉冲冲，再再传传输输 5 5 个个单单元元编编码码信信息息，接接着着再再发发送送一一个个宽宽度度为为 1.5 1.5 个个码码元元的的正正值值脉脉冲冲。开开头头的的负负值值脉脉冲冲称称为为“起起脉脉冲冲”，它它起起着着同同步步的的作作用用，末末尾尾的的正正值值脉脉冲冲称称为为“止止脉脉冲冲”，它它使使下下一一个个字字母母开开始始之之前前产产生生一一个个间间歇歇。那那么么接
30、接收收端端就就是是根根据据 1.5 1.5 个个码码元元宽宽度度的的正正电电平平第第一一次次转转换换到到负负电电平平这这一一特特殊殊规规律律，确确定定一一个个字字的的起起始始位位置置，因因而而就就实实现现了了群群同同步步。一一个个字字母母实实际上由图际上由图 7-12 7-12 所示的占有所示的占有 7.5 7.5 个码元宽度的波形组成。个码元宽度的波形组成。第49页/共75页第五十页，共75页。图 7-12 起止式同步(tngb)法传输的字符格式第50页/共75页第五十一页，共75页。7.4.3 7.4.3 集中集中(jzhng)(jzhng)插入同步法插入同步法 集集中中插插入入同同步步法
31、法，又又称称连连贯贯插插入入法法。它它是是指指在在每每一一信信息息群群的的开开头头(ki tu)集集中中插插入入作作为为群群同同步步码码组组的的特特殊码组，殊码组，1、该该码码组组应应在在信信息息码码中中很很少少出出现现，即即使使偶偶尔尔出出现现，也也不不可可能能依依照照群群的的规规律律周周期期出出现现。接接收收端端按按群群的的周周期期连连续续数数次次检检测测该该特特殊殊码码组组，这这样样便便获获得得群群同同步步信信息息。2、具有尖锐单峰特性的自相关函数；、具有尖锐单峰特性的自相关函数；3、码长适当，以保证传输效率。、码长适当，以保证传输效率。4、目前常用的群同步码组是巴克码。、目前常用的群同
32、步码组是巴克码。自相关函数自相关函数(hnsh)是描述随机信号是描述随机信号X(t)在任意两个不同时刻在任意两个不同时刻t1，t2，的取值之间的相关程度，的取值之间的相关程度第51页/共75页第五十二页，共75页。它的特殊规律是：若一个(y)n位的巴克码x1,x2,x3,xn，每个码元xi 只可能取值+1或-1，则它必然满足局部自相关函数R(j)：1、巴克码 第52页/共75页第五十三页，共75页。n巴克码组2 (11)3 （110）4(1110)；(1101)5(11101)7(1110010)11(11100010010)13(1111100110101)第53页/共75页第五十四页，共7
33、5页。以以n=7 为例，它的局部为例，它的局部(jb)自相关函数如下：自相关函数如下：第54页/共75页第五十五页，共75页。246-2-4-62467jR(j)-1自相关函数自相关函数(hnsh)在在j=0时具有尖锐的单峰特时具有尖锐的单峰特性。性。这正是连贯式插入群同步码组的主要要求之这正是连贯式插入群同步码组的主要要求之一。一。第55页/共75页第五十六页，共75页。小结论小结论(jiln)n n巴克码的位数越多，它的R(j)曲线峰值(fn zh)越大，自相关性就越好，识别这个码组就越容易，这正是我们对连贯插入的群同步码组的主要要求之一。n n通过计算，不难发现，7位巴克码的单峰形状比5
34、位巴克码更为陡峭，说明7位巴克码的自相关特性优于5位巴克码，识别更容易第56页/共75页第五十七页，共75页。以7位巴克码为例。识别器用7级移位寄存器、相加器和判决(pnju)器组成。2、巴克码识别器第57页/共75页第五十八页，共75页。v 各移位(y wi)寄存器输出端的接法与巴克码一致。v当输入数据的“1”存入移位(y wi)寄存器时，“1”端的输出电平为+1，而“0”端的输出电平为-1；反之，存入数据“0”时，“0”端的输出电平为+1，“1”端的电平为-1。v 如果输入移位(y wi)寄存器的数字有一位或多位与巴克码不一致，则相加器输出就一定小于7；只有输入为巴克码时，相加器输出才为7
35、。第58页/共75页第五十九页，共75页。v将判决器的判决门限电平定为+6，当在t1时刻(shk)7位巴克码全部进入移位寄存器，识别器输出一个群同步脉冲。v 输出的两个脉冲之间的数据，称为一群数据或称为一帧数据。第59页/共75页第六十页，共75页。7.4.4 7.4.4 分散插入同步法（间歇式插入法）分散插入同步法（间歇式插入法）间间歇歇式式插插入入法法又又称称为为分分散散插插入入法法，它它是是将将群群同同步步码码以以分分散散的的形形式式插插入入信信息息码码流流中中。这这种种方方式式比比较较多多地地用用在在多多路路数数字字电电路路系系统统(xtng)(xtng)中中。间间歇歇式式插插入入的的
36、示示意意图图如如图图 9-9-26 26 所所示示，群群同同步步码码均均匀匀地地分分散散插插入入在在一一帧帧之之内内。帧帧同同步步码码可可以以是是 1 1、0 0 交交替替码码型型。例例如如 24 24 路路PCMPCM系系统统(xtng)(xtng)中中，一一个个抽抽样样值值用用 8 8 位位码码表表示示，此此时时 24 24 路路电电话话都都抽抽样样一一次次共共有有 24 24 个个抽抽样样值值，192 192 个个信信息息码码元元。192 192 个个信信息息码码元元作作为为一一帧帧，在在这这一一帧帧插插入入一一个个群群同同步步码码元元，这这样样一一帧帧共共有有 193 193 个个码码
37、元元。接接收收端端检检出出群同步信息后，群同步信息后，再得出分路的定时脉冲。再得出分路的定时脉冲。第60页/共75页第六十一页，共75页。图 9-26 间歇插入群同步(tngb)方式 第61页/共75页第六十二页，共75页。间歇式插入法的缺点是当失步时，同步恢复时间较长，因为如果发生了群失步，则需要逐个码位进行比较检验，直到重新收到群同步的位置(wi zhi)，才能恢复群同步。此法的另一缺点是设备较复杂，因为它不像连贯式插入法那样，群同步信号集中插入在一起，而是要将群同步在每一子帧里插入一位码，这样群同步码编码后还需要加以存储。第62页/共75页第六十三页，共75页。在24路PCM系统中，群同
38、步则采用间歇式插入法。在这个(zh ge)系统中，一个抽样值用8位码表示，此时24路电话都抽样一次共有24个抽样值，192（248=192）个信息码元。192个信息码元作为一帧，在这一帧插入一个群同步码元，这样一帧共193个码元图24路PCM的帧结构(jigu)第63页/共75页第六十四页，共75页。小小 结结n n根据定时信号的不同，同步可具体指载波同步、位同步、根据定时信号的不同，同步可具体指载波同步、位同步、群同步和网同步。群同步和网同步。n n载波同步是所有同步的基础，使接收端可以从高频调制载波同步是所有同步的基础，使接收端可以从高频调制信号中得到原发送端的数字编码信号；信号中得到原发
39、送端的数字编码信号；n n位同步指通信双方的定时脉冲信号频率相等且符合一定位同步指通信双方的定时脉冲信号频率相等且符合一定的相位关系，使接收端正确接收和判决发送端送来的每的相位关系，使接收端正确接收和判决发送端送来的每一个码元；一个码元；n n群同步指通信双方的帧定时信号的频率相同群同步指通信双方的帧定时信号的频率相同(xin(xin tn tn)且保持一定的相位关系，保证收、发双方在各自对应的且保持一定的相位关系，保证收、发双方在各自对应的话路上保持时间一致，使接收端能正确接收发送端送来话路上保持时间一致，使接收端能正确接收发送端送来的每一个话路信号；的每一个话路信号；第64页/共75页第六
40、十五页，共75页。n n同步系统虽然不是信息(xnx)传输的通路，但它却是通信系统必不可少的组成部分，是实现通信的必要前提，系统只有实现同步后才可能传输信息(xnx)。n n同步的质量在一定程度上决定了整个系统的通信质量。n n本章讲述了载波同步、位同步、群同步和基本原理和实现方法，并分析了它们的主要性能指标。n n三种基本同步实现方法较多，且各有特点。第65页/共75页第六十六页，共75页。第66页/共75页第六十七页，共75页。1 1 全网同步系统全网同步系统 （1 1）.主从同步法主从同步法 图图7-7-2424是是一一个个主主从从同同步步系系统统，在在通通信信网网内内设设立立了了一一个
41、个主主站站，它它备备有有一一个个高高稳稳定定度度的的主主时时钟钟源源，主主时时钟钟源源产产生生的的时时钟钟将将会会按按照照图图中中箭箭头头所所示示的的方方向向(fngxing)(fngxing)逐逐站站传传送送至至网网内内的的各各站站，因因而而保保证证网网内内各各站站的的频频率率和和相相位位都都相相同同。由由于于主主时时钟钟到到各各站站的的传传输输线线路路长长度度不不等等，会会使使各各站站引引入入不不同同的的时时延延，因因此此，各各站站都都需需设设置置时时延延调调整整电电路路，以以补补偿偿不不同的时延，使各站的时钟不仅频率相同，同的时延，使各站的时钟不仅频率相同，相位也一致。相位也一致。7.5
42、 网同步网同步(tngb)第67页/共75页第六十八页，共75页。图 7-24 主从同步(tngb)方式 第68页/共75页第六十九页，共75页。图 7-25示出另一种主从同步控制方式，称为等级主从同步方式。它与前述所不同的是全网所有的交换站都按等级分类，其时钟都按照其所处的地位(dwi)水平分配一个等级。在主时钟发生故障的情况下，主动选择具有最高等级的时钟作为新的主时钟。也就是说主时钟或传输信道发生故障时，则由副时钟源替代，通过图中虚线所示通路供给时钟。这种方式提高了同步系统的可靠性，但同时也带来了系统实现的复杂性。第69页/共75页第七十页，共75页。图 7-25 等级主从(zhcng)同
43、步方式 第70页/共75页第七十一页，共75页。2 2 准同步系统准同步系统 （1 1）.码速调整法码速调整法 准准同同步步系系统统各各站站各各自自使使用用高高稳稳定定时时钟钟，不不受受其其他他站站的的控控制制，它它们们之之间间的的时时钟钟频频率率允允许许有有一一定定的的容容差差。这这样样各各站站送送来来的的数数码码流流首首先先进进行行(jnxng)(jnxng)码码速速调调整整，使使之之变变成成相相互互同同步步的的数数码码流流，即即对对本本来来是是异异步步的的各各路路数数码码进进行行(jnxng)(jnxng)码码速速调调整整。码码速速调调整法的原理见第整法的原理见第5 5章相关内容。章相关
44、内容。码码速速调调整整的的主主要要优优点点是是各各站站可可工工作作于于准准同同步步状状态态，而而无无需需统统一一时时钟钟，故故使使用用起起来来灵灵活活、方方便便，这这对对大大型型通通信信网网有有着着重重要要的实用价值。的实用价值。第71页/共75页第七十二页，共75页。（2）.水库法水库法是依靠在各交换站设置极高稳定度的时钟源和容量大的缓冲存储器，使得在很长的时间(shjin)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。因而可用作水流量的自然调节，故称为水库法。现在来计算存储器发生一次“取空”或“溢出现象的时间(shjin)间隔T。设
45、存储器的位数为2n，起始为半满状态，存储器写入和读出的速率之差为f，则有(9-25)第72页/共75页第七十三页，共75页。设数字(shz)码流的速率为f，相对频率稳定度为s，并令(9-26)则则(9-27)上式是水库法进行计算(j sun)的基本公式。例如：设f=512kbs，并设s=10-9，需要使T不小于24小时，则利用水库法基本公式（9-27）可求出n=45位。第73页/共75页第七十四页，共75页。显然，这样的设备不难实现。若采用(ciyng)更高稳定度的振荡器，例如镓原子振荡器，其频率稳定度可达510-11。因此，可在更高速率的数字通信网中采用(ciyng)水库法作网同步。但水库法每隔一个相当长的时间总会发生“取空”或“溢出”现象，所以每隔一定时间要对同步系统校准一次。第74页/共75页第七十五页，共75页。