无线网络对频率同步和相位同步的要求及原因
WiFi时间同步
WiFi时间同步Wi-fi 同步⼀、同步的意义1.1 什么是同步时钟同步的⽬的是维护⼀个全局⼀致的物理或逻辑时钟，时钟同步⼴义上称为时间同步，狭义上称为频率同步。
时间同步：指在对⽐时刻求得标准时钟与本地时钟的频率和相位偏移，并通过修正使本地时钟与参考时钟保持同步。
频率同步：指信号之间的频率或相位保持某种严格的特定关系，通信⽹络中频率同步⽤来保证所有的设备以相同的速率运⾏。
频率同步⼀般采⽤锁相环技术，频率调节具有连续性和周期性；⽽时间同步可以是⾮连续性的调控。
1.2 WiFi 同步的意义数字通信⽹中传递的信号是对源信息，⽐如模拟的语⾳信息，进⾏采样编码后得到的PCM （pulse Code Modulation ）离散脉冲。
如果两数字交换设备之间的时钟频率不⼀致产⽣采样时刻的偏差，或者由于数字⽐特流在传输中因码间⼲扰和各种噪声⼲扰的叠加产⽣相位偏移和频率偏移，接收端就会出现码元的丢失或重复，导致传输的⽐特流中出现滑码的现象。
Wifi 作为⽆线接⼊技术承载3G 基站业务时，由于3G 基站业务，例如⼀些基于WLAN 的宽带数据应⽤，流媒体、⽹络游戏等均需要优于50ppb 的频率同步，其中有些制式，如CDMA2000、TS-SCDMA ，WiMAX 等还有⾼精度的时间同步需求，所以要求WIFI 能够对时间和频率信号进⾏⾼精度稳定地传送，因此研究WIFI 时间同步有其必要性和迫切性。
⼆、802.11链路时钟同步层2.1 概述根据WiFi 的机制，在BSS 中利⽤TSF 来保证STAs 同步于⼀个时钟。
T SF T SF false BSS ST A true tivated dot11OCBAc ⽤来保持同步，来保持同步则需要⽤于同步外的其他⽬的步，的⼀员，所以不需要同不是TSF2.2 AP与AC的同步AP与AC的时间同步是基于的CAPWAP协议，该协议主要包括了AP⾃动发现AC，AC对AP进⾏安全认证，AP从AC获取软件映像，AP从AC 获得初始和动态配置等。
什么是同频同播？同频同播的优势
智慧科技智掌全局 什么是同频同播？同频同播的优势一同频同播的由来常规无线通信多数情况下是单基站的通信系统，用一对中转频点满足较小区域的通信需求。
同频同播网指在同一个地区布设多个相同频率的中转台并进行联网，每个中转台覆盖一片区域，从而加大无线通信网的覆盖范围，形成大面积的无线覆盖网。
同频同播系统是一种用来实现对讲机远距离、无盲区覆盖的专业无线通信系统。
同频同播技术起源于上世纪九十年代中期的寻呼系统中，用于改善低速数字寻呼的覆盖效果。
随着无线通信业务的发展，常规无线通信无法满足广覆盖的业务需求，在1990年代，开始出现模拟常规同频同播系统，后来又出现了模拟集群同频同播系统。
随着无线通信的数字化，在2012年前后又出现了数字常规和集群同频同播系统。
二同频同播系统的基本构成及技术特性（一）同频同播系统由全双工基地台、同播基站控制器、链路机、GPS接收板、遥控遥测单元、天馈系统以及同播中心、调度中心、调度软件、专用遥控遥测软件等构成；（二）在同频同播系统中，主要有三大关键技术：智慧科技智掌全局 1. 下行发射同频技术每个同播基站配置一个GPS接收机，利用GPS基准时间信号锁定发射机频率，保证各基站间发射机发射频率同步。
即通过频率校正，使各同播基站发射载频的中心频率偏差控制在几赫兹至十几赫兹的水平，以免因同频干扰中的中心载频偏差引起令人厌烦的“啸叫”。
2. 下行发射同步技术即通过定时同步，将同一路话音信号经过不同同播基站转发且被同一移动台接收时各路相同的话音信号的相位偏差控制在一定范围内，明显改善在相邻同播基站下行信号强度相近时的接收话音质量。
3. 上行接收判选技术当同一路上行发射被多个同播基站同时接收到时，从中选择信号质量最佳的一路进行中继转发，以改善上行话音质量。
即在覆盖区内的多个基站，同时收到移动台的信号，基站控制器自动优化判别接收信号质量，再通过链路送到各基站发射机发射，保证另一方移动台收到的话音是清晰的。
现代电信网络的同步问题
内各 种 设 备 应 接 受 来 自同 步 供 给 单 元 不 同 机 框 上 的 两 路 定 时 基 准 信 号 的 同步 ，即 采 用 一 主 一备 外定 时 信 号 方 式 ， 若 设 备 只 有 一 路 外 定 时 输 入 口 ， 应 接 受来 自同 步 供 给 单 则 元 １ 输 出模 块 上 的定 时 基 准 信 号 的 同步 。 ＋１ （）为提 高 安 全 可靠 性 ，到 不 同楼 层 的楼 内定 时 基 准 ｂ
最后 ， 设备 通常情 况下是分设在不同的大楼内 ．设备
之 间 通 过 传 输 电路 连 接 ，Ｐ Ｈ 尤 其 是 Ｓ Ｈ 传 输 电 路 的介 Ｄ Ｄ 入 给定 时 基 准 带来 了相 位 噪 声 。
综 上所 述 ，以交 换 机 为 中 心 、自上 而 下 的 同步 方 式 不 能满 足 当 前 电 信 网 上 发 展 各 种 新 技 术 、 业 务 的 要 求 。 新
其 次 ，定 时 基 准 中存 在 或 大 或 小 的 漂 动等 相 位 噪 声 ． 在 实 际 中 ， 备 先 对 输入 的 噪 声 放 大 后 再 输 出 ，同 时 设 备 设 也会 产 生 额 外 的 漂 动 噪 声 叠 加 在 输 出上 。 因此 ， 时 基 准 定 在一个定时链上经过几级传递后 ， 量必然会下降。 质
２ 电信网 同步的现状
目前 ， 电 信 专 业 网 大 部 分 设 备 仍 采 用 以 交换 机 为 中 各
心、 自上 而 下 的 同 步 方式 。 这 种 方 式 中 ， 备 的 时 钟 是 串 在 设 联 的 ， 想情 况下 ， 游 设 备 从 上 游 设 备 的 ２Ｍｂ ／ｓ 务 理 下 ｉ 业 ｔ 流 中提 取 定 时 基 准 ，从 而 使 整 个 时 钟 链 上 的设 备 取 得 同 步 。但 是 ， 际 情 况 并 非 这 样 。 实
无线通信系统中的调制解调基础(二)：相位调制
无线通信系统中的调制解调基础（二）：相位调制作者：Ian PooleAdrio Communications Ltd第二部分解释了相移键控（PSK）的多种形式，包括双相相移键控（BPSK），四相相移键控（QPSK），高斯滤波最小相移键控（GMSK），和目前流行的正交幅度调制（QAM）。
第一部分解释了调幅（AM）和调频（FM）技术，并介绍了其优点和缺点。
第三部分将会介绍直接序列扩频（DSSS）技术和正交频分复用（OFDM）调制技术。
调相相位调制是另一种广泛采用的调制技术，特别是在数据传输的应用中。
因为相位和频率是相辅相成的（频变是相变的一种形式），两种调制方法可以用角度调制（angle modulation）来概括。
为了解释调相如何工作，我们首先要对相位做出解释。
一个无线信号包涵了一个正弦信号的载波，幅度从正到负程波浪形变化，一个周期后回到零点，这个同样可以由一个围绕一个零点旋转的一个点来表示，如图3-13所示，相位就是终点到起点的角度。
调相改变了信号的相位，换句话来说，图中绕着原点旋转的点的位置会改变，要实现这个效果既是要在短时间内改变信号的频率。
所以，当进行相位调制的时候会产生频率的改变，反之亦然。
相位和频率是密不可分的，因为相位就是频率的积分，频率调制可以通过简单的CR网络转变成相位调制。
因此，相位调制与频率调制信号的边带、带宽具有异曲同工的效果，我们必须留意这个关系。
相移键控相位调制可以用来传输数据，而相移键控是很常用的。
PSK在带宽利用率上有很多优势，在许多移动电话无线通信的应用中广为采用。
最基本的PSK方法被称作双相相移键控（BPSK），有时也称作反向相位键控(PRK)。
一个数字信号在1和0之间改变（或表述为1和-1），这样形成了相位反转，就是180°的相移，如图3-14。
双相相移键控（BPSK）PSK的一个问题是接收机不能精确的识别传输的信号，来判定是mark（1）还是space （0），即使发射机和接收机的时钟同步也很难实现，因为传输路径会决定接受信号的精确相位。
现代电信网络的同步问题
一
２ 电 信 网 同 步 的 现 状 及 缺 陷
般而言 ， 传统 业 务 （ 如语 音 电话 ） 于 滑 动 的 对
目 前 各 个 电 信 专 业 网 大 部 分 设 备 仍 采 用 以 交
容 忍 度 较 强 。对 于 三 类 传 真业 务 、 Ｄ Ｉ Ｎ业 务 、 ｏ ｅ Ｓ Ｍ ｄｍ
发展 都 必 须 首 先 解 决 同 步 问题 ， 有 的 网络 都需 要 所
严 格 的 同 步 规 划 以 满 足 性 能 要 求 。同 步 规 划 的 任 务 包 括 在 电 信 网 络 中 ，时 钟 的 等 级 选 择 及 放 置 ，定 时
但 是 ，当滑 动 发 生 在 可 视 电话 中 ，视 频部 分 将 丢失 ， 户 必须 重 建 视 频 部 分 。另 外 对 于 数 字视 频 用 传输 （ 电视 会 议 、 字 电 视 ） 如 数 的测 试 表 明 ， 次 滑 一 动通 常 会 造 成 图像 的失 真 或 冻 结 ，这 对 于 业 务 而 言
体措 施 。
关 键 词 ： 电信 网 定 时基 准
Ｓ Ｈ 同步 网 Ｄ
数 字 通 信 网 上 各 项 新 技 术 和 新 业 务 的 出 现 和
业务 、 如 ｘ．５ Ｄ Ｎ等 低 速 数 据 业 务 ，滑动 造 成 诸 ２、 Ｄ
的 影 响 也 仅 仅 只 是 终 端 用 户 重 发 数 据 即 可 ， 于 电 对 信 网全 网 的影 响也 是 较 小 的。
的业 务 造 成 严 重 的损 伤 。当一 次 滑 动 发 生 在 信令 链
路 上 时 ，若 干 次 电 路 的 接 续 将 失 败 ， 因 为 移 动 通 信
网 中信 令 要 比 固定 电 话 网 的 信令 多 近 １ ０倍 ，并 且
PTN同步知识介绍
同步以太网技术
同步以太网原理图
高精度时钟
Transmit PHY
1G/10G
Mast Clock
E1
TDM设备
TDM设 备
A
Ethernet
Receive PHY
MAC
系统时钟
线路提取时钟
外部时钟
背景知识： 数字通信网中传递的是对信息迚行编码后得到 的PCM （Pulse Code Modulation）离散脉冲。若两个数字 交换设备乊间的时钟频率丌一致，戒者由于数字比特流在传 输中因干扰损伤，而叠加了相位漂秱和抖劢，就会在数字交 换系统的缓冲存储器中产生码元的丢失戒重复，导致在传输 的比特流中出现滑劢损伤。
同步以太网技术
同步以太网是一种采用以太网链路码流恢复时钟的 技术, 简称SyncE
在 物 理 层 ， 以 太 网 采 用 不SDH 一 样 的 串 行 码流方式传输
编码采用4B/5B（FE）和8B/10B（GE）技术，平 均每4 个bit 就要插入一个附加比特，这样在其所传 输的数据码流中丌会出现连续4 个1 戒者4 个0，可 有效地包含时钟信息
因为TOP Server和TOP Client都有一个基准时钟，所以只要频率的差 值在一定的时间内能够传送到Client端，业务时钟就能够恢复出来。
时钟频率几乎丌受PSN网络的延时抖劢的影响。
TOP技术-自适应模式/Adaptive Mode
自适应模式因为TOP Server和TOP Client所在的网元设备时钟丌存在 同步关系，所以无法通过差分模式的机制迚行时钟频率的恢复. 同理自适应时钟频率恢复的难点也是在于找到TOP Server和TOP Client两个非同步网络间的PSN的延时抖劢变化规律，幵消除掉，以 达到时钟频率同步的目的
1588V2特性原理和组网-20110831-B
Passive
• Passive状态意味不 状态意味不 转发sync协议报文， 协议报文， 转发 协议报文 不传递时钟相关信息， 不传递时钟相关信息， 只能处理P2P TC相 只能处理 相 关的报文。 关的报文。 • 在BC模型中存在。 模型中存在。 模型中存在 当BMC发现时钟源 发现时钟源 出现环路， 出现环路，或出现次 优时钟源时， 优时钟源时，将把端 口置为passive模式。 模式。 口置为 模式
IEEE 1588V2协议的关键技术点可以分为四个：主从同步原理、 透明时钟TC模型 、时戳处理、 BMC(最佳主时钟)算法
3
同步原理：Master和Slave端采用Sync、Follow_Up、Delay_Req、Delay_Resp协 议报文通告精确的时间戳，通过BMC算法选出最佳时钟源，完成频率和时间同步
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IEEE1588v2基本概念——网络模型
OC
• OC：Ordinary ： Clock，普通时钟 ， • OC模型只能接收 模型只能接收 时间， 时间，用于整个网 络的时间源或时钟 宿，不能同时作为 始端和终端。 始端和终端。 • OC模型对应网络 模型对应网络 的纯粹时钟源和时 钟宿
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2.1：同步概述
同步基本概念 同步网络需求 IEEE1588v2优势 优势
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同步的基本概念
同步的定义和分类
同步是指两个或两个以上信号之间，在频率或相位上保持某种特定关系，即两个或两个以 上信号在相对应的有效瞬间，其相位差或频率差保持在约定的允许范围之内。同步可分为：
OFDM的同步技术研究
OFDM的同步技术研究OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种有效的多载波通信技术，广泛应用于无线通信系统中。
OFDM系统的性能受到同步技术的影响很大，因为同步技术的准确性直接影响到OFDM系统的接收效果。
因此，OFDM的同步技术的研究至关重要。
OFDM信号由多个子载波构成，每个子载波之间是正交的，这意味着子载波之间不存在干扰。
然而，在接收端，由于信道的影响，OFDM信号会存在频偏和时钟偏差，从而导致子载波之间存在相位差。
因此，OFDM系统需要通过同步技术来估计并校正相位差，以确保子载波之间的正交性。
时间同步是指接收端需要正确地检测到OFDM符号的开始位置。
OFDM符号通常由导频序列组成，因此时间同步的关键在于准确地检测导频序列。
常用的时间同步方法包括短前缀和长前缀。
短前缀方法在每个OFDM符号的前面加入了一个短的导频序列，接收端通过检测导频序列的位置进行时间同步。
长前缀方法则在每个OFDM符号的前面加入了一个长的导频序列，接收端通过匹配滤波来检测导频序列的位置。
长前缀方法相对于短前缀方法的优势在于它对多径效应更具鲁棒性。
频率同步是指接收端需要估计并校正子载波之间的频偏。
频率同步的关键在于准确地估计频率偏移量，并通过补偿的方法进行校正。
频率同步方法主要有两种：基于导频序列的频率同步和基于自相关函数的频率同步。
基于导频序列的频率同步方法使用接收到的导频序列来估计频率偏移量。
基于自相关函数的频率同步方法则使用接收到的OFDM符号自相关函数的峰值位置来估计频率偏移量。
除了时间同步和频率同步外，OFDM系统中还需要考虑相位同步。
相位同步的关键在于准确地估计并校正属于不同子载波的相位差。
常用的相位同步方法包括基于导频序列的相位同步和基于相位差的相位同步。
基于导频序列的相位同步方法使用接收到的导频序列来估计不同子载波的相位差，并通过插值的方法进行校正。
载波同步原理
载波同步原理
载波同步原理是指在通信系统中，发送端和接收端之间的载波频率要保持一致，以确保正确地传输信息。
载波频率是参与通信的无线信号的基础频率，通过在信道中传输的正弦波来携带信息。
为了实现载波同步，通常会采用两种主要方法：相位锁定环（PLL）和频率锁定环（FLL）。
相位锁定环是一种反馈系统，其中包含一个相位比较器、低通滤波器和一对VCO（电压控制振荡器）。
发送端的VCO产生的频率会与接收端的VCO进行比较。
相位比较器将比较结果
转换成电压信号，通过低通滤波器平滑输出信号，再根据输出信号调整发送端VCO的频率，使其与接收端VCO保持一致。
这样，发送和接收端的载波频率就可以同步。
频率锁定环是另一种实现载波同步的方法，其主要组成部分包括一个频率比较器、低通滤波器和一个VCO。
接收端的VCO
产生的频率与发送端的载波频率进行比较，比较器将比较结果转换为电压信号，然后通过低通滤波器平滑输出信号，最后调整接收端的VCO频率，使其与发送端的载波频率保持一致。
这种方法依赖于比较接收端和发送端之间的频率差异，然后根据差异调整接收端的VCO频率，从而实现同步。
通过相位锁定环和频率锁定环这两种方法，通信系统能够实现载波同步，保证发送端和接收端之间的载波频率保持一致。
这样可以有效地传输信息，提高通信系统的可靠性和性能。
无线网络对频率同步和相位同步的要求及原因
各种无线通信系统的同步性能指标要求
总的来看，以GSM/WCDMA为代表的欧洲标准采用的是异步基站技术，此时只需要做频率同步，精度要求0.05ppm（或者50ppb）。
而以CDMA/CDMA2000代表的同步基站技术，需要做时钟的相位同步（也叫时间同步）
为什么各种接入制式对频率同步和相位同步有不同的要求？一般来说TDD需要频率/相位同步，FDD只需要频率同步。
1）TD-SCDMA，WiMAX，TDD LTE这三种制式都是TDD，为了避免收发干扰（相邻基站同频时出现上下行相互干
扰），所以基站必须严格同步（相位），即相邻基站同时收
发。
2）CDMA是个特例，虽然是FDD方式，但CDMA的长码短码都是m序列，m序列只有一个，不同的m序列通过不
同的相位来区别，所以各基站必须严格实现相位同步；3）欧洲为了甩开GPS的依赖，定义WCDMA使用的是Gold 码，Gold有多个，不要求相位同步，这样WCDMA就可
以采用异步基站方式（频率同步）。
另外，TD-SCDMA虽
然用的也是Gold码，但由于TDD的原因，还是需要相位同步；
4）GSM是FDD制式，也只需要频率同步即可；。
高频信号同步技术
高频信号同步技术近年来，随着通信技术的不断发展，高频信号同步技术逐渐成为了各个领域研究的热点之一。
无论是无线通信系统、雷达系统还是卫星导航系统，高频信号同步技术的精准性和可靠性都起着至关重要的作用。
本文将从同步技术的基本概念、应用领域及发展趋势等方面进行阐述。
一、同步技术的基本概念高频信号同步技术是一种采用特定的算法和方法，使得接收端设备能够与发送端设备在时间上保持一致的技术。
同步技术的关键在于解决传输中的时延问题，确保接收端能够准确地接收到发送端发送的信号。
这对于信息传输的可靠性和性能的提升至关重要。
目前，常见的高频信号同步技术包括频率同步和相位同步。
其中，频率同步通常指的是使得接收端的本地振荡器与发送端的振荡器频率保持一致，从而保证信号的准确接收。
而相位同步则是指在接收端恢复出发送端的信号相位，以便正确解调和处理信号。
二、应用领域及发展趋势1. 无线通信系统在无线通信系统中，高频信号同步技术是确保通信质量和传输速率的关键。
传输过程中的时延问题会导致接收端接收到误码或信号失真。
因此，采用高频信号同步技术能够大幅度提高信号的传输质量和抗干扰能力。
目前，随着5G技术的广泛应用，对高频信号同步技术的要求也变得更高。
5G 通信系统中，不仅需要实现高速数据传输，还需要支持多用户的同时传输。
因此，高频信号同步技术需要在保证高速传输的同时，兼顾多用户间的同步需求。
2. 雷达系统雷达系统是一种利用电磁波进行探测和测距的技术，广泛应用于军事、航空、气象等领域。
高频信号同步技术在雷达系统中同样扮演着重要的角色。
雷达系统需要精确的时钟同步来保证探测数据的准确和敌友区分的可靠性。
高频信号同步技术能够帮助雷达实现精确的测距和目标定位，提高雷达的探测精度和信号处理能力。
3. 卫星导航系统卫星导航系统广泛应用于航空、航海、汽车导航等领域。
在卫星导航系统中，高频信号同步技术的核心任务是确保接收器和卫星发射器之间的时钟同步，以提供精确的位置和导航信息。
OTN 支持同步的需求_光传送网（OTN）技术的原理与测试_[共2页]
![OTN 支持同步的需求_光传送网（OTN）技术的原理与测试_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/9731e2bd561252d381eb6eaa.png)
第7章OTN承载同步要求“传送”的概念正从传送TDM业务向着传送多种业务转变，对于“传送设备”的要求，不仅能够传输分组业务以适应IP化发展，而且要为各种业务系统提供支撑手段。
一个完整的电信网除承载电信业务之外，还需有保障业务网正常运行、提高网络服务质量的支撑网，支撑网包括同步网、公共信道信令网、传输监控和网络管理网等。
移动通信技术的发展离不开同步技术的支持，同步的目的是为了将时间和频率作为定时基准信号分配给网元设备和业务。
同步包括两部分：频率同步和时间同步。
出于降低成本、提高网络安全性的考虑，地面传输系统高精准传递时间同步是目前业界研究的一个热点。
SDH/MSTP设备、分组传送网（PTN）设备、路由器设备、接入网设备，还有光传送网（OTN）等各类承载设备，都在积极探寻有效传递频率、时间同步的解决方案。
7.1 OTN支持同步的需求移动通信技术的发展离不开同步技术的支持，目前CDMA2000和TD-SCDMA均是基站同步系统，有高精度的时间同步需求，而且基站之间的切换、漫游等都需要精确的时间控制，我国提出的TD-SCDMA标准，由于采用了TDD模式对时钟和时间同步提出了更高的要求，无线基站在软切换中，如果基站管理器和基站没有时间同步，将导致在选择器中发生邮件指令不匹配，从而使通话连接不能建立起来，所以基站之间需要高精度的时间同步, TD-SCDMA系统相邻基站之间空口对时间同步的精度要求是3µs。
无线基站空口的频率准确度要求满足±50ppb，这是基站间业务切换时手机数据缓存的需要，也是线路通信组建链路帧的需要。
今后，随着TD-LTE和C-RAN的广泛应用，对于同步的要求会越来越高。
[1]表7-1无线通信业务对于同步的需求无线标准频率同步要求时间（相位）同步要求GSM 0.05ppm NAWCDMA 0.05ppm NATD-SCDMA 0.05ppm ±1.5µs（3µs）CDMA2000 0.05ppm ±3µsWiMAX-FDD 0.05ppm NAWiMAX-TDD 0.05ppm ±1µsLTE-TDD 0.05ppm ±1.5µs（3µs）C-RAN 0.05ppm ±16.276ns 注：1ppm=10－6◆ 265 ◆。
无线网络通信基本原理与实践应用
输速率&也叫做频谱效率! 速率) RI/:*@* *带宽) RVL*f频谱效率) I/:*@*VL* 二无线传输 无线传输技术十分复杂&其关键技术分为信号同步(定
时同步与帧同步(载波同步三个方面' 首先是信号同步&在 进行信号传输时需要对接收端和发射端的及带信号进行抽 样&进而得出相应 的 采 样 指 定 时& 在 此 期 间 如 果 接 收 端 和 发 射端的信号处于频率非理想状态&就会导致系统的 #j正交 性受到严重影响&进而使得信号同步严重受阻&所以需要信 号同步技术来对信道进行相应的估计和均衡&针对接收端和 发射端进行数据的固定&保证多途径下的频域信号连续性+ 其次是定时同步和帧同步&定时同步和帧同步主要是通过相 关值的共轭乘积搜索相关的峰值来约定发射帧的起始位置& 进而获得相 应 参 数 完 成 定 时 同 步 和 帧 同 步+ 最 后 是 载 波 同 步&载波同步主要 是 基 于 特 征 字 的 帧 结 构& 来 确 定 连 续 信 号 载波残差的间隔相位差&进而算出整体的频率偏差后完成载 波捕获和追踪' 可以说信号同步(定时同步与帧同步(载波 同步三个技术帮助了广播电视传输信号实现了稳定传输'
电子信息 !"#!$%&$'(') *+&,-./&$01$21(3$&)%)$%4%('
科技风 /0/1 年 2 月
无线网络通信基本原理与实践应用
张浩
南京信息工程大学!江苏南京!&"$$%%
摘5要无线网络通信主要包括微波通信和卫星通信两个方面"研究无线网络通信基本原理与应用对于现代化网络技术 发展的研究而言具有重要意义! 本文笔者从-无线频谱#无线传输#信号传播#应用空间#技术分析. 等五个维度入手对无线网 络通信基本原理与应用进行初步的探究与思考"旨在为相关技术研究提供微薄借鉴价值!
1588v2协议
1588v2协议1 背景介绍1.1 同步概述同步的需求主要包括频率同步(frequency synchronization)和时间同步(phase synchronization)两类需求。
以太⽹中对于⾼精度的时间需求主要来⾃于移动回传。
1.1.1 频率同步频率同步，⼤家通常称之为时钟同步，是指信号之间的频率或相位上保持某种严格的特定关系，其相对应的有效瞬间以同⼀平均速率出现，以维持通信⽹络中所有的设备以相同的速率运⾏。
数字通信⽹中传递的是对信息进⾏编码后得到的PCM（Pulse Code Modulation）离散脉冲。
若两个数字交换设备之间的时钟频率不⼀致，或者由于数字⽐特流在传输中因⼲扰损伤，⽽叠加了相位漂移和抖动，就会在数字交换系统的缓冲存储器中产⽣码元的丢失或重复，导致在传输的⽐特流中出现滑动损伤。
1.1.2 时间同步⼀般所说的“时间”有两种含义：时刻和时间间隔。
前者指连续流逝的时间的某⼀瞬间，后者是指两个瞬间之间的间隔长度。
时间同步的操作就是按照接收到的时间来调控设备内部的时钟和时刻。
时间同步的调控原理与频率同步对时钟的调控原理相似，它既调控时钟的频率⼜调控时钟的相位，同时将时钟的相位以数值表⽰，即时刻，表⽰当前的年、⽉、⽇、时、分、秒、毫秒、纳秒。
时间同步接受⾮连续的时间参考源信息校准设备时间，使时刻达到同步；⽽时钟同步是跟踪时钟源达到频率同步。
时间同步有两个主要的功能：授时和守时。
⽤通俗的语⾳描述，授时就是“对表”。
通过不定期的对表动作，将本地时刻与标准时刻相位同步；守时就是前⾯提到的频率同步，保证在对表的间隙⾥，本地时刻与标准时刻偏差不要太⼤。
1.1.3 时间同步与频率同步的区别上图给出了时间同步与频率同步的区别。
如果两个表（Watch A与Watch B）每时每刻的时间都保持⼀致，这个状态叫时间同步（Phase synchronization）；如果两个表的时间不⼀样，但是⾛得⼀样快，始终保持⼀个恒定的差，⽐如6⼩时，那么这个状态称为频率同步(Frequency synchronization)。
什么是同频同播？同频同播的优势
智慧科技智掌全局 什么是同频同播？同频同播的优势一同频同播的由来常规无线通信多数情况下是单基站的通信系统，用一对中转频点满足较小区域的通信需求。
同频同播网指在同一个地区布设多个相同频率的中转台并进行联网，每个中转台覆盖一片区域，从而加大无线通信网的覆盖范围，形成大面积的无线覆盖网。
同频同播系统是一种用来实现对讲机远距离、无盲区覆盖的专业无线通信系统。
同频同播技术起源于上世纪九十年代中期的寻呼系统中，用于改善低速数字寻呼的覆盖效果。
随着无线通信业务的发展，常规无线通信无法满足广覆盖的业务需求，在1990年代，开始出现模拟常规同频同播系统，后来又出现了模拟集群同频同播系统。
随着无线通信的数字化，在2012年前后又出现了数字常规和集群同频同播系统。
二同频同播系统的基本构成及技术特性（一）同频同播系统由全双工基地台、同播基站控制器、链路机、GPS接收板、遥控遥测单元、天馈系统以及同播中心、调度中心、调度软件、专用遥控遥测软件等构成；（二）在同频同播系统中，主要有三大关键技术：智慧科技智掌全局 1. 下行发射同频技术每个同播基站配置一个GPS接收机，利用GPS基准时间信号锁定发射机频率，保证各基站间发射机发射频率同步。
即通过频率校正，使各同播基站发射载频的中心频率偏差控制在几赫兹至十几赫兹的水平，以免因同频干扰中的中心载频偏差引起令人厌烦的“啸叫”。
2. 下行发射同步技术即通过定时同步，将同一路话音信号经过不同同播基站转发且被同一移动台接收时各路相同的话音信号的相位偏差控制在一定范围内，明显改善在相邻同播基站下行信号强度相近时的接收话音质量。
3. 上行接收判选技术当同一路上行发射被多个同播基站同时接收到时，从中选择信号质量最佳的一路进行中继转发，以改善上行话音质量。
即在覆盖区内的多个基站，同时收到移动台的信号，基站控制器自动优化判别接收信号质量，再通过链路送到各基站发射机发射，保证另一方移动台收到的话音是清晰的。
现代数字通信技术 第四章 同步技术
4.1 概述
（3）帧同步（群同步） 帧（frame）,数字信号传输的一种基本单位。（例如， PCM30/32 体制的帧结构）。在一帧信号中，各路信号在 指定的时隙传送。接收端正确识别每一帧的起始时刻及各 路信号的时隙位置，并且产生相应的定时脉冲信号，被称 为帧同步。 （4）网同步 为保证通信网各点之间相互可靠地通信，在网内建立 一个统一的时间标准，被称为网同步。
4.3.2 自同步法
2. 包络检波法
（1）从中频已调信号中提取位同步信息
这种方法不需要先进行载波提取。和插入导频法中的 包络调制法不同的是，等幅PSK调制信号 由于带限信道 的作用，使得信号波形在码元相位变化时刻发生幅度 “平滑陷落”失真，因此包络中含有位同步信息。
4.3.2 自同步法
（2）从报头中提取位同步信息 这种方法用于时分多址数字卫星通信。报头为载波同步 信息和位同步信息，发射功率较大，而且报头宽度为码元宽 度整数倍
4.3.3 位同步性能指标
3.同步保持时间tc 从含有位同步信息的接收信号消失开始，到位同步提取 电路正常位同步信号中断止,越长越好。
4.同步带宽 位同步频率与码元速率之差。
4.4 帧同步
在多路信号组成的一帧信号中，加入一特殊标志，即 帧同步信号。 帧同步的任务是在位同步基础上，正确识别出帧起始位 置，进而确定出各路信号位置。要求： 1 正确建立同步概率要大，漏同步和假同步概率要小 2 捕获时间短 3 同步保持时间长 4 帧同步码长仅可能短 (1) 起止式同步法 早期电传机，微机RS232串口。
4.2 载波同步
一般有直接法（自同步法）和插入导频法（外同步 法）。具体实现方案与调制方式有关。 4.2.1 插入导频法 分为频域插入导频法和时域插入导频法。 （1）频域插入导频法 在抑制载波系统中，在已调信号频谱中，插入一较 低功率载频（正弦波）信号。接收端利用窄带滤波器提 取相干载波。有两个措施：
宽带无线通信系统中的同步和信道估计算法
宽带无线通信系统中的同步和信道估计算法宽带无线通信系统中的同步和信道估计算法1. 引言随着移动通信技术的发展，无线通信系统的需求不断增加，尤其是对宽带无线通信系统的需求。
在宽带无线通信系统中，同步和信道估计算法的设计成为系统性能优化的关键，因为同步和信道估计准确性直接影响到接收信号的质量和系统的容量。
2. 同步算法在宽带无线通信系统中，同步算法的目标是将接收信号与本地载波和时钟同步，以便正确解码和处理数据。
同步涉及到时间同步和频率同步两个方面。
2.1 时间同步时间同步的目标是消除信号传输过程中的时延，使得接收到的信号能够与发送信号的时间轴对齐。
常见的时间同步算法有基于传导符号同步、导频同步和信号特征同步等。
2.2 频率同步频率同步的目标是消除发送与接收设备之间的频率偏移，以实现正确的信号解调。
常见的频率同步算法有基于导频序列的频率偏移估计和校正算法、基于自相关函数的频偏估计算法等。
3. 信道估计算法在宽带无线通信系统中，信道估计算法的目标是准确估计信道的衰减、相位偏移和多径时延等参数，以便恢复发送信号的原貌并消除信道对接收信号的影响。
3.1 最小均方误差估计法最小均方误差估计法是一种常用的信道估计算法，其基本思想是将信道估计看作一个优化问题，通过最小化接收信号与估计信号之间的均方误差来获得最优的估计结果。
3.2 导频序列估计法导频序列估计法是利用发送信号中的已知导频序列来进行信道估计的方法，通过接收信号与导频序列进行相关运算，估计出信道的衰减和相位参数。
3.3 基于训练序列估计法基于训练序列估计法是利用发送信号中的特定训练序列来进行信道估计的方法，通过接收信号与训练序列进行相关运算，估计出信道的多径时延参数。
4. 算法优化为了提高同步和信道估计算法的准确性和性能，在设计中常常采用算法优化的方法，以提高系统的容量、降低误码率和提高信号的质量。
4.1 多种算法融合通过多种同步和信道估计算法的融合，可以综合考虑各种算法的优势，得到更准确的同步和信道估计结果。
频率同步理论
当定时到达终点时不同旳误差源业以累积而起
频率偏差
时钟噪音
复用抖动
再生抖动
每日漂移
分用抖动
PRS
互换
互换
经典旳传播通道
复用器
分用器
再生器
再生器
再生器
频率偏差
频率偏差是定时信号相对标称网络频率旳偏差曲线旳斜率表达“频率偏差”斜率愈陡，频率偏差愈大频率偏差将在网络中产生滑动
时间
相位偏差
X
电信网在发展中
数字传播继续向更高旳比特率发展网络旳基本拓扑构造正在从点到点向环路和 链路发展网络旳可靠性是最根本旳没有可靠旳网络基础,通讯网就不能发展网同步是通讯网旳基本要求
现行旳网同步
国际和国内互换中心现行措施采用参照于PRC 基按时钟旳等级构造方式 转接节点和枢纽节点在主枢纽由 PRC 馈送给 铷钟或石英二级钟二级石英钟在网末端接 入点本地和接入节点定时信号用 NE 时钟分配本图为一种复杂工程旳 简化图
全同步网 在全同步网内只有一种或几种基按时钟，其他全部旳时钟都同步到该基按时钟上。在这种类型旳同步网中，最高一级时钟为符合G.811要求性能旳时钟，即基按时钟，也称为一级时钟。它作为主钟为网络提供基准定时信号，该信号经过定时链路传递到全网。二级时钟是它旳从钟，从与之相连旳定时链路提取定时，并滤除因为传播带来旳损伤，然后将基准定时信号向下级传递。三级时钟从二级时钟中提取定时，形成主从全同步网构造。
Y
Y / X = 频率偏差
每天旳漂动
漂动是因为多种传播介质（如：光纤、铜线、 同轴电缆或空气）所不同旳传播速度以及温度旳 变化所引起旳
相位错误
午间
子夜
时间
一昼夜
时钟信号旳噪声
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各种无线通信系统的同步性能指标要求
总的来看，以GSM/WCDMA为代表的欧洲标准采用的是异步基站技术，此时只需要做频率同步，精度要求0.05ppm（或者50ppb）。
而以CDMA/CDMA2000代表的同步基站技术，需要做时钟的相位同步（也叫时间同步）
为什么各种接入制式对频率同步和相位同步有不同的要求？一般来说TDD需要频率/相位同步，FDD只需要频率同步。
1）TD-SCDMA，WiMAX，TDD LTE这三种制式都是TDD，为了避免收发干扰（相邻基站同频时出现上下行相互干
扰），所以基站必须严格同步（相位），即相邻基站同时收
发。
2）CDMA是个特例，虽然是FDD方式，但CDMA的长码短码都是m序列，m序列只有一个，不同的m序列通过不
同的相位来区别，所以各基站必须严格实现相位同步；3）欧洲为了甩开GPS的依赖，定义WCDMA使用的是Gold 码，Gold有多个，不要求相位同步，这样WCDMA就可
以采用异步基站方式（频率同步）。
另外，TD-SCDMA虽
然用的也是Gold码，但由于TDD的原因，还是需要相位同步；
4）GSM是FDD制式，也只需要频率同步即可；。