通信原理_位同步
通信原理实验报告
中南大学数字通信原理实验报告课程名称：数字通信原理实验班级：学号：姓名：指导教师：实验一数字基带信号一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。
3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。
4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。
二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。
2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。
三、实验步骤本实验使用数字信源单元和HDB3编译码单元。
1、熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。
接好电源线，打开电源开关。
2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。
用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行下列观察：（1）示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；（2）用开关K1产生代码×1110010（×为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ 码特点。
3、用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。
仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。
（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码（开关K4置于左方AMI 端）波形和HDB3码（开关K4置于右方HDB3端）波形。
通信原理-位同步
《通信原理》§11.3位同步位同步是指在接收端的基带信号中提取码元定时的过程。
位同步是正确取样判决的基础，只有数字通信才需要，所提取的位同步信息是频率等于码速率的定时脉冲，相位则根据判决时信号波形决定，可能在码元中间，也可能在码元终止时刻或其他时刻。
实现方法也有插入导频法（外同步）和直接法（自同步）。
一、插入导频法在基带信号频谱的零点处插入所需的位定时导频信号。
其中，图(a)为常见的双极性不归零基带信号的功率谱，插入导频的位置是 1/T；图(b)表示经某种相关变换的基带信号，其谱的第一个零点为1/2T，插入导频应在1/2T处。
图11-14 插入导频法频谱图在接收端，对图11-14（a）的情况，经中心频率为1/T 的窄带滤波器，就可从解调后的基带信号中提取出位同步所需的信号；对图 11-14（b）的情况, 窄带滤波器的中心频率应为1/2T，所提取的导频需经倍频后，才得所需的位同步脉冲。
图11-15 画出了插入位定时导频的系统框图，它对应于图11-14（b）所示谱的情况。
发端插入的导频为1/2T，接收端在解调后设置了1/2T窄带滤波器，其作用是取出位定时导频。
移相、倒相和相加电路是为了从信号中消去插入导频，使进入取样判决器的基带信号没有插入导频。
这样做是为了避免插入导频对取样 判决的影响。
(a)发送端 (b)接收端图 11-15 插入位定时导频系统框图 此外，由于窄带滤波器取出的导频为 1/2T ，图中微分全波整流起到了倍频的作用，产生与码元速率相同的位定时信号 1/T 。
图中两个移相器都是用来消除窄 带滤波器等引起的相移。
另一种导频插入的方法是包络调制法。
这种方法是用位同步信号的某种波形对 移相键控或移频键控这样的恒包络数字已调信号进行附加的幅度调制，使其包络 随着位同步信号波形变化；在接收端只要进行包络检波，就可以形成位同步信号。
设移相键控的表达式为（11.3-1）利用含有位同步信号的某种波形对 s 1 (t ) 进行幅度调制，若这种波形为升余弦波形，则其表示式为（11.3-2）式中的 2/ T ，T 为码元宽度。
通信原理简单题加名词解释
模拟信号：指代表消息的信号参量（幅度、频率、相位）随消息连续变化的信号。
信号参量连续，时间上无限制。
数字信号：时间上和幅度上都离散的信号。
信息源：分为模拟信源和离散信源，不同的信源有不同的信息速率。
通信系统按媒介分为有线通信和无线通信，有线通信是以传输线缆作为媒介，包括电缆通信、光纤通信；无线通信是无线电波在自由空间中传播信息，包括短波通信、微波通信、卫星通信。
基带信号：把反映原始消息的电信号频带信号：即已调信号，经过调制的信号调制：是用需要发送的信号去控制载波的某个或几个参数，从而将信号寄生在载波上。
a.基带信号转为适合信道传输的频带信号b.改善系统的性能c .实现信道复用，提高信道利用率。
解调：将寄生在载波或指光波上的信号取下来并尽量恢复原有信号的真实度。
模拟解调和数字解调；幅度解调、频率解调和相位解调系统的主要性能指标：有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、方便性模拟系统：有效性：利用消息传输速度或者有效传输频带来衡量与频带成反比可靠性：用接收端最终信噪比，成正比数字系统：有效性：码元速率、信息速率、系统的频带利用可靠性：误码率、误信率，二进制通信中二者相等抽样定理：一个频带限制在(0,fH)HZ内的时间连续信号m(t)，如果T<=1/(2fH)s的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被得到的抽样值完全确定。
基带传输系统：直接传输基带信号的系统频带传输系统：包括调制与解调过程的传输系统线路传输码型：有线信道中传输的数字基带信号码型编码：把数字信息表示为电脉冲的过程码型译码：由码型还原为数字信息的过程接收波形在特定时刻无码间干扰的充要条件：仅在本码元的抽样时刻上有最大值，而对其他码元抽样的信号无影响，也就是在抽样点上不存在码间干扰数字调制信号，在二进制时有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK）三种基本信号形式1.1 2ASK的调制方法一般说来，数字信号的调制方法有两种类型：①利用模拟方法去实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；②利用数字信号的离散值特点键控载波，从而实现数字调制。
通信原理名词解释
模拟信号：指代表消息的信号参量随消息连续变化的信号。
信号参量连续，时间上无限制。
数字信号：时间上和幅度上都离散的信号数字通信】把需要传送的原始信号变成一系列数字脉冲（最常用的是二进制编码）来传输的通信方式.特点是传递离散的（不连续的）数字脉冲. 优点：1、由于在传输过程中只需识别脉冲的有无，故抗干扰能力强；2、由于在传输过程中可通过再生中继器将失真了的脉冲再生为完整的脉冲，故失真不致沿线积累，传输距离远；3、各种不同形式的信号，如电话、传真、电视等，都化成数字脉冲传输，有利于组成统一的通信网和提高传输质量，并便于保密；4、由于大量采用逻辑电路，便于集成电路化；也易于利用现代固体器件及计算技术的成果。
目前世界上大多数国家都在采用数字通信。
解调：是调制的逆过程，作用是将已调信号汇总的调制信号恢复出来。
基带信号：把反映原始消息的电信号频带信号：即已调信号，经过调制的信号调制：让基代信号F （t）去控制载波参数的过程。
线路传输码型：有线信道中传输的数字基带信号码型编码：把数字信息表示为电脉冲的过程码型译码：由码型还原为数字信息的过程位同步：把在收端产生与接收码的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步。
方法：插入导频法（外同步法）和自同步法（内同步法）帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始与终止。
为了解决帧同步中开头和结尾的时刻常采用：帧标记同步法和自同步法。
插入特殊码组实现帧同步的方法有;集中插入方式和分散插入方式。
网同步：为了保证通信网各点之间可靠的进行数字通信，必须在网内建立一个统一的时间标准差错控制：差错编码的基本思想是在被传输信息中增加一些冗余码，利用附加码元和信息码元之间的约束关系加以校验，以检测和纠正错误，增加冗余码的个数可增加纠检错能力。
频分复用？什么叫时分复用？答：将不同信号调制在不同的频率上传输来实现信道复用的方试叫频分复用；将信号经过离散化后在不同的时间段上来传输不同的信号以实现信道复用的方试叫频分复用最佳基带系统：即无码间干扰由满足最加接收条件的数字基带传输系统称做最佳基带系统物理层：通过物理媒体传输位流，处理与物理媒体有关的细节网络接入层：到实际网络硬件的逻辑接口，提供可靠交付网际层：为高层屏蔽物理网络的配置细节；提供路由选择运输层：在端点之间传送数据应用层：为用户提供TCP/IP环境接入，同时也提供分布式的信息服务均匀量化：把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化串行传输：数据流的各个比特是一位挨着一位的在一条信道上传输。
通信原理第10章 同步原理
第10章 同 步 原 理
10.1 同步的概念及分类 10.2 载波同步 10.3 码元同步 10.4 群同步 10.5* 网同步
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10.1 同步的概念及分类
主要内容
★ 同步的概念 ★ 同步的分类 ★ 同步的意义
第10章 同 步 原 理
一、同步的概念
所谓同步是指收发双方在时间上步调一致，故又称定时。 同步是数字通信系统以及某些采用相干解调的模拟通信系 统中一个重要的实际问题。由于收、发双方不在一地，要使它 们能步调一致地协调工作，必须要有同步系统来保证。
t4
第二帧
(a )
图中接,收t信2~号t3就带是通插入导频的时间，它一般插解入调 在群同步脉冲
之后。这种插入的结果线只性 门是在每帧的一小段时间内才出现载波
标准，在接收门端控应信 号用控制信号将载波标准取出。
锁相环
鉴相器
环路 滤波器
压控 振荡器
第10章 同 步 原 理
从理论上讲可以用窄带滤波器直接取出这个载波，但实际
输 入 已 调平 方 律 信 号 部 件
鉴相器
环路 滤波器
压控 振荡器
二分频载 波 输 出
锁 相 环
图10.2-7 平方环法提取载波
我 们 以 2PSK 信 号 为 例 ， 来 分 析 采 用 平 方 环 的 情 况 。 2PSK
e(t) [ a ng(t nS)T 2]c2 o w cts (10.2 - 4)
(10.2 - 2)
经过低通滤除高频部分后，就可恢复调制信号m(t)。
如果发端加入的导频不是正交载波，而是调制载波，则收端 v(t)中还有一个不需要的直流成分，这个直流成分通过低通滤波 器对数字信号产生影响， 这就是发端正交插入导频的原因。
通信原理实验思考题答案
通信原理实验指导书思考题答案实验一思考题P1-4：1、位同步信号和帧同步信号在整个通信原理系统中起什么作用？答：位同步和帧同步是数字通信技术中的核心问题，在整个通信系统中，发送端按照确定的时间顺序，逐个传输数码脉冲序列中的每个码元，在接收端必须有准确的抽样判决时刻（位同步信号）才能正确判决所发送的码元。
位同步的目的是确定数字通信中的各个码元的抽样时刻，即把每个码元加以区分，使接收端得到一连串的码元序列，这一连串的码元序列代表一定的信息。
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。
帧同步的任务是把字、句和码组区分出来。
尤其在时分多路传输系统中，信号是以帧的方式传送的。
克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息，是通信的任务，因此，位同步信号和帧同步信号的稳定性直接影响到整个通信系统的工作性能。
2、自行计算其它波形的数据，利用U006和U005剩下的资源扩展其它波形。
答：在实验前，我们已经将四种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U005（2864）并存放在固定的地址中。
当单片机U006（89C51）检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U004（EPM7128）中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管M001~M004显示)；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U005中对应地址的区间，输出相应的数字信号。
该数字信号经过D/A转换器U007（TLC7528）和开关电容滤波器U008（TLC14CD）后得到所需模拟信号。
自行扩展其它波形时要求非常熟悉信号源模块的硬件电路，最好先用万用表描出整个硬件电路。
此题建议让学生提供设计思路，在设计不成熟的情况很容易破坏信号源。
提示如下：工作流程同已有的信号源，波形的数据产生举例如下：a=sin(2.0*PI*(float)i/360.0)+1.0;/产生360个正弦波点，表示一个周期波形数据/k=(unsigned char)(a/2.0*255.0);/数字化所有点以便存储/将自己产生的360个点追加到数据存储器U005（2864）并存放在后续的固定的地址中，根据单片机U006（89C51）编程选中对应U005的地址，循环周期显示输出即为我们所设计的波形。
2023年通信原理实验报告
2023年通信原理实验报告2023年通信原理实验报告1一、实验目的1、掌握用数字环提取位同步信号的原理及对信息代码的要求。
2、掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念。
二、实验内容1、观察数字环的失锁状态和锁定状态。
2、观察数字环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固有频差的'关系。
3、观察数字环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。
三、实验器材1、移动通信原理实验箱2、20M双踪示波器一台一台四、实验步骤1、安装好发射天线和接收天线。
2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关POWER301、POWER302、POWER401和POWER402，对应的发光二极管LED301、LED302、LED401和LED402发光，CDMA系统的发射机和接收机均开始工作。
3、发射机拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“扩频”均拨下，“编码”拨上，接收机拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“跟踪”均拨下，“调制信号输入”和“解码”拨上。
此时系统的信码速率为1Kbit/s，扩频码速率为100Kbit/s。
将“第一路”连接，“第二路”断开，这时发射机发射的是第一路信号。
将拨码开关“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”一致。
4、根据实验四中步骤8～11的方法，调节“捕获”和“跟踪”旋钮，使接收机与发送机GOLD码完全一致。
5、根据实验五中步骤6～7的方法，调节“频率调节”旋钮，恢复出相干载波。
6、用示波器双踪同时观察“整形前”和“整形电平”，并将双通道置于直流耦合，零电平、电压设为一致。
调节“整形”旋钮，使整形电平置于“整形前”波形上部凸出部分。
用示波器观察“整形后”的波形，并与“整形前”比较，如完全相同，则整形电平调节正确。
7、用示波器观察接收机“BS”信号，该点即为接收机恢复出的位同步信号，将其与发射机的“S1-BS”进行比较。
8、改变系统的信码速率，按“发射机复位”和“接收机复位”键，通过与发射机的“S1-BS”对比观察“BS”信号的变化。
通信原理填空简答题—武汉理工
1．设每秒传送N 个M 进制码元，则码元速率为N ，信息传输速率为 N log 2M 。
2．在PCM30/32路基群帧结构中，TS0用来传输_帧同步信息 ，TS16用来传输信令信息 。
3．载波同步的方法一般可分为 插入导频法（外同步法）和 直接法（自同步法 。
4．香农公式表明通信系统的有效性和可靠性指标是一对矛盾。
5．模拟调制方式分_幅度调制（或线性调制） 和_角度调制（或非线性调制） 两大类，其中SSB 调制方式占用的带宽最窄，为 基带信号带宽 。
6．在相干解调中，要求s(t)与发送端实现载波同步，解调后的脉冲信号对准最佳取样判决位置的过程叫位同步（码元同步），把各组数据区别开来则需要 群同步（帧同步）。
7．数字通信与模拟通信相比较其最大特点是占用频带宽和噪声不积累。
8．调制信号的最高频率为Fh ，则常规调幅信号的带宽为 2f h ，单边带信号的带宽为 f h ，双边带信号的带宽为 2f h ，残留边带信号的带宽为 f h ～2f h 。
9．在2ASK 、2FSK 、2PSK 通信系统中，可靠性最好的是 2PSK ，有效性最差的是 2FSK 。
10．在独立等概的条件下，M 进制码元的信息量是二进制码元的 log 2M 倍；在码元速率相同情况下，M 进制码元的息速率是二进制的 log 2M 倍。
11．热噪声的频域特性表现为 均匀无限宽、时域特性表现为 杂乱无章 、统计特性表现为 正态分布。
12．恒参信道对信号传输的影响主要体现在 幅频特性和相频特性的不理想，其影响可以采用均衡 措施来加以改善。
13．随参信道的三个特点是：传输损耗随时间变化、传输延时随时间变化 和 衰落 。
14．在模拟通信系统中注重强调变换的 线性关系 。
15．在调制技术中通常又将幅度调制称之为 线性调制 ，而将频率调制和相位调制称之为非线性调制 。
16．DSB 、SSB 、VSB 三种调制方式，其已调信号所占用带宽大小的关系为DSB ＞ VSB ＞ SSB 。
同步原理PPT课件(通信原理)
m = 0 只有1个（ ）码组
m = 1 有 码组
类推，可被判为同步码组的组合数为
假同步概率
28
平均建立时间ts
设漏同步和假同步都不发生，在最不利 的情况下，实现群同步最多需要一群的 时间。
设每群的码元数为N，每码元时间为T， 则一群的时间为NT，出现一次漏同步或 假同步大致要多花费NT的时间才能建立 起群同步，故，平均建立时间为 ts = NT（1 + P1 + P2）
m12
≈ 3 m-1
≈ 扣 相位推后1/m周期（除360°/m）
≈ m1 2 4m1
≈ 附 相位提前1/m周期加
b路
c位同步 m
d 超前
e分频器输出 2
f 滞后
g分频器输出
位同步脉冲的相位调整
19
11.4 群同步（帧同步） 给出帧的开头和结尾的标记
起止式同步法
被传输的单位是字符，每个字符可由5~8 位码元组成，每个字符前面加一位起始 位，用“0”代表，在字符后加1.5位停止 位，用“1”代表，不发信号时，一直发 送停止位。
j=1
j = 2，3，…7 R(j)分别为-1, 0, -1, 0, -1, 0
当j为负值时的自相关函数值, 与正值对 称,自相关函数在j = 0 时出现尖锐单峰。
22
R（j） 7
-7 -5 -3 -1 1 3 5 -1
7j
23
“1”存入移存 器
1端→ +1 0端→-1
判决
“0”存入移存 器
1端→ -1 0端→+1
同相正交环法(Costas环)
输入
V3
×
LPF
输出 V1 VCO
90°相移
位同步技术
微分整流法(波形变换法)
(微分 v2
放大限幅
全波整流
波形变换
v3 窄带滤波
相移
v4 脉冲形成
位同步信号
{an} 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1
接收信号 y(t) t
v1
(b)
t
v2
t
v3
t
位同步信号 v4 t
图 4.25 波形变换滤波法框图及各点波形
延迟相乘滤波法
现代通信原理
位同步技术
位同步信号在接收端用作抽样判决定时脉冲。 位同步信号的要求:
1. 位同步脉冲频率与发送信号的码元速率相同。 2. 在最佳接收时刻发抽样判决脉冲。即位同步脉冲相 位与发送信号的码元相位相差一个确定值。
一. 插入导频法(外同步法)
插入导频法: 在基带信号频谱的零点处(零点处的频率应该为 码元速率或为码元速率的1/2) 插入所需的导频信号，在接 收端用窄带滤波器提取并作一定处理后作为位同步信号。
2. 锁相法：
用锁相环代替滤波法中的窄带滤波器 。 位同步锁相法的基本原理: 在接收端利用鉴相器比较接 收码元和本地产生的位同步信号的相位，若两者相位不 一致（超前或滞后），鉴相器就产生误差信号去调整位 同步信号的相位，直至获得准确的位同步信号。
较多采用数字锁相器提取位同步信号。
数字锁相器原理框图:
对基带信号的要求：在插入导频(载频fc)处的信号频谱分量必 须为零，在载频附近的信号频谱分量很小。
图4.24 插入导频法系统框图
二. 直接提取法(自同步法)
直接提取法可以分为滤波法和锁相法： 1. 滤波法：直接从接收信号中提取位同步信号。
对于频带不受限制的传输系统：信号是比较好的方波。 可以用微分整流法或延迟相乘法从接收信号中提取位同 步信号。 对于频带受限制的传输系统：用包络检波法从信号中提 取位同步信号。
通信原理8-同步技术
数据交换，必须实现网同步 使得在整个通信网内有一个统一的时间节
拍标准
二. 同步信号的获取方式
外同步法
– 由发送端发送专门的同步信息， 接收端把这个专门的同步信息检 测出来作为同步信号的方法
– 需要传输独立的同步信号，需付 出额外的功率和频带
三. 同பைடு நூலகம்的技术指标
同步误差小 相位抖动小 同步建立时间短 同步保持时间长
数字通信系统中，要求同步信息传输的可靠性 高于信号传输的可靠性
载波同步是相干解调的基础。
判断
只有数字调制系统存在载波同步
无论是模拟调制信号还是数字调制信 号，都必须有相干载波才能实现相干 解调。
1. 载波同步
载波同步产生的本地载波应该与接收到的信 号中的调制载波同频同相，而不是与发送端 调制载波同频同相
在接收信号中，发送端调制的载波成分可能 存在，也可能不存在。
– 只有定时脉冲正确，才谈得上正确地抽样判 决
– 位同步是正确抽样判决的基础
3. 群同步
包括字同步、句同步、帧同步 接收端为了正确恢复信息就必须识别
句或帧的起始时刻 接收端必须产生与字、句和帧起止时
间相一致的定时信号 群同步是正确译码和分路的基础 数字通信和模拟通信都存在群同步
4. 网同步
– 若接收信号中包含有载波，可用窄带滤波器直 接提取
– 若接收信号中不包含载波成分，则用载波同步 法提取
2. 位同步
是数字通信系统特有的一种同步
– 为了从接收波形中恢复出原始的基带信号， 须对它进行抽样判决，要求接收端提供“定 时脉冲序列”
– 定时脉冲序列的重复频率与码元速率相同， 相位与最佳抽样判决时刻一致
通信原理同步
通信原理同步在通信领域中，同步是一个非常重要的概念，它指的是发送端和接收端在数据传输过程中保持一致的时钟信号和数据格式，以确保数据的准确传输和解析。
在通信原理中，同步技术是至关重要的，它可以分为外部同步和内部同步两种方式，下面我们将详细介绍这两种同步方式及其应用。
首先，外部同步是指通过外部时钟信号来实现发送端和接收端的同步。
在数字通信中，常用的外部同步方式包括同步字、同步码和同步信号等。
同步字是一种特殊的数据序列，它被插入到数据流中，用来帮助接收端找到正确的数据起始点。
同步码则是一种特殊的编码方式，它可以在数据流中识别出同步位置，从而实现数据的同步解析。
而同步信号则是通过特定的时钟信号来指示数据传输的开始和结束，以确保发送端和接收端的同步传输。
其次，内部同步是指在数据传输过程中，发送端和接收端通过自身的时钟信号来实现同步。
在数字通信中，常用的内部同步方式包括时分复用和频分复用等。
时分复用是指将不同的数据流分配到不同的时间片中进行传输，接收端根据时钟信号来解析数据。
而频分复用则是将不同的数据流分配到不同的频率带宽中进行传输，接收端根据频率信号来解析数据。
在实际应用中，外部同步和内部同步常常结合使用，以确保数据传输的稳定和可靠。
例如，在无线通信系统中，发送端通过外部时钟信号将数据流分配到不同的时间片和频率带宽中进行传输，接收端则通过内部时钟信号来解析数据，从而实现同步传输。
而在有线通信系统中，发送端和接收端通常通过外部时钟信号来保持同步，以确保数据的准确传输和解析。
总之，同步技术在通信原理中起着至关重要的作用，它可以确保数据传输的稳定和可靠。
在实际应用中，我们需要根据不同的通信系统和需求来选择合适的同步方式，以确保通信系统的正常运行和数据传输的准确性。
希望本文对同步技术有所帮助，谢谢阅读！。
通信原理第11章同步原理
第11章 同步原理终
下面以 DSB 为例来说明插入导频法实现载波同步的基 本方法。图 11.2. 5 ( a )是基带信号的频谱,(b )是其 DSB 信号 的频谱及插入导频的位置(虚线所示)。导频插在 DSB 信号 频谱为 0 的地方,即导频的频率为 f c ,且与调制用的载波信号 正交。插入导频法发送端及接收端的方框图如图 11.2. 6 所 示。
第11章 同步原理终 有时,位定时误差也用相位来表示,称为相位误差,即
当位定时有偏差时,会使信号的取样值下降,而取样值的 下降最终导致数字通信系统误码率的上升。
第11章 同步原理终 以 2PSK 信号为例,当位定时无偏差时,最佳接收机的误码率 为
而当位定时偏差为 t e 时,经推导误码率为
第11章 同步原理终
第11章 同步原理终
图 11.3. 2 位同步信号相位调整过程示意图(图中设 n =4
第11章 同步原理终
如果鉴相器的比较结果是 n 次分频器输出信号(即位同 步信号)相位超前于接收码元相位,如图 11.3. 3 ( a )所示,鉴相 器就向控制电路输出误差信号,使控制电路从其接收到的脉 冲序列中扣除一个脉冲,这样分频器输出的脉冲序列就比原 来正常情况下的脉冲序列滞后一个 T s / n 时间,如图 11.3. 2 ( c )所示。到下一次鉴相器进行比相时,若分频器输出脉冲序 列的相位仍超前,鉴相器再输出一个代表超前的误差信号给 控制电路,使控制电路再扣除一个脉冲,直到分频器输出脉冲 序列的相位不超前为止。如果鉴相器的比较结果是 n 次分频 器的输出脉冲序列相位滞后于接收码元相位,如图 11.3. 3 ( b ) 所示。
第11章 同步原理终
需要说明,在图 11.3. 1 所示的数字锁相环中,相位比较器 是一个关键部件。没有相位比较器的比较结果,控制电路既 不会扣除脉冲也不会附加脉冲,也就意味着无法调整位同步 脉冲的相位。而相位比较器是根据接收基带信号的过零点和 位同步脉冲的位置来确定误差信号的。当发送长连“0 ”或 长连“ 1 ”信号时,接收基带信号在很长时间内无过零点,相位 比较器无法进行比较,致使位定时脉冲在长时间内得不到调 整而发生漂移甚至失步。此即采用 HDB3 来代替 AMI 码的 原因。
数据通信原理常见问题
第1章1．数字信号和模拟信号的区别是什么？答：数字信号和模拟信号的区别在于表征信号的参量（例如幅值）是否离散。
2．什么是多进制数字信号？答：若信号幅度取值可能有多种（例如4或8种），这种数字信号叫多进制数字信号。
3．数字通信的特点有哪些？答：①抗干扰性强，无噪声积累。
②便于加密处理。
③利于采用时分复用实现多路通信。
④设备便于集成化、小型化。
⑤占用频带宽。
4．数字通信占用的带宽比模拟通信大，能举例吗？答：一路模拟电话所占频带仅4kHz，而一路数字电话的频带为64kHz，而后者是前者的16倍。
5．为什么使用分贝表示两功率之比？答：主要有如下两个原因：①读写、计算方便。
如多级放大器的总放大倍数为各级放大倍数相乘，用分贝可改用相加。
②能如实地反映人对声音的感觉。
实践证明，声音的分贝数增加或减少一倍，人耳听觉响度也提高或降低一倍。
即人耳听觉与声音功率分贝数成正比。
例如蚊子叫声与大炮响声相差100万倍，但人的感觉仅有60倍的差异，恰好分贝。
第2章1．什么是语音信号编码？答：模拟语音信号数字化称为语音信号编码（简称语音编码）。
同理，图像信号的数字化称为图像编码。
2．PAM信号是模拟信号还是数字信号？答：我们要考察受调参量的变化是否离散。
PAM调制的受调参量是脉冲的幅度，而调制后PAM信号在幅度上仍然是连续的，所以PAM信号是模拟信号。
3．产生折叠噪声的原因是什么？答：：如果抽样频率选得不合适，以低通型信号为例，若,则会产生折叠噪声。
4．对于话音通信产生折叠噪声的后果是什么？答：有折叠噪声就意味着一次下边带与原始频带重叠，造成的后果是收端无法用低通滤波器准确地恢复原模拟话音信号。
5．为了产生折叠噪声，抽样频率是不是越高越好？答：抽样频率不是越高越好，太高时会增加占用的带宽，使信道利用率降低。
6．PCM通信系统中发端低通的作用是什么？答：发端低通的作用是予滤波，即防止高于3．4KHz的信号通过，避免PAM信号产生折叠噪声。
通信原理 同步
通信原理同步
通信原理是指信号的传递和处理过程中所涉及的基本原理和方法。
其中，同步是通信原理中的一个重要概念。
在通信中，同步是指发送端和接收端之间的时钟信号保持一致，以确保数据的准确传输。
同步可以分为硬件同步和软件同步两种方式。
硬件同步通常通过传输中的特殊信号来实现，例如串口通信中的RTS（Request to Send）和CTS（Clear to Send）信号线，
以及以太网通信中的同步帧等。
接收端根据发送端发送的同步信号来确定数据的传输时机，以保证数据的正确接收。
软件同步则是通过通信协议或者算法来实现的。
发送端和接收端通过预先约定的规则来保持同步，例如在通信协议中规定每个数据帧的起始和结束标志位，接收端根据这些标志位来判断数据的边界，并进行相应的处理。
同步在通信中起到了关键的作用。
它能够确保数据的准确传输，并保证发送端和接收端之间的数据一致性。
在实际的通信系统中，同步技术得到了广泛的应用，例如在电话通信、数据传输、计算机网络等领域都有同步的应用。
总之，同步是通信原理中不可或缺的一部分，它通过时钟信号、特殊信号或者通信协议来确保数据的准确传输和接收端的同步，为通信系统的正常运行提供保障。
通信原理第十一章 同步原理
滤波法原理图
r (t)
波形 变换
ui(t)
窄带带通 滤波器
u0(t)
脉冲 形成
移 相
cp(t)
接收码元相位的获得方法
基带信号 a 接收
码元
微分
b
整流
c
单稳脉 冲形成
e
a t b t c e t
t
运用微分电路，从基 带信号(a)的过零点处 提取接收码元相位 （b）（代表码元起 始相位），再对微分 信号进行整流（c)， 最后脉冲形成。
基带信号 a 接收
码元
微分
b
整流
c
单稳脉 冲形成
e
a t b t c e t
t
运用微分电路，从基 带信号(a)的过零点处 提取接收码元相位 （b）（代表码元起 始相位），再对微分 信号进行整流（c)， 最后脉冲形成。
微分整流型数字锁相环
采用微分、整流步骤获得接收码元相 位后，画出图11－16中的相位比较器，就 得到微分整流型数字锁相环系统图，如图 11－18所示。
几种同步概念 帧同步：若干码元组成“字”，若干字 组成“句”，接收这些数字流，接收端需产 生与字、句起始时刻一致的定时脉冲序 列，即所谓帧同步或群同步。 网同步：为保证通信网内各用户之间 可靠的进行数据交换，使得在整个通信网 内有一个统一的时间节拍标准，在整个通 信网内建立起网内的一种同步。 以下逐一进行学习
a
接收 码元
微分
整流
单稳4
e
超前 脉冲
晶振 整形
b路 a路
A
单 稳 3
单稳1
f
位同步脉冲 脉冲 形成 b
B
滞后 单 脉冲 稳 g
11.2 载波同步
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《通信原理》
§11.3 位同步
位同步是指在接收端的基带信号中提取码元定时的过程。
位同步是正确取样判决的基础，只有数字通信才需要，所提取的位同步信息
是频率等于码速率的定时脉冲，相位则根据判决时信号波形决定，可能在码元中间，也可能在码元终止时刻或其他时刻。
实现方法也有插入导频法（外同步）和直接法（自同步）。
一、插入导频法在基带信号频谱的零点处插入所需的位定时导频
信号。
其中，图(a)为常见
的双极性不归零基带信号的功率谱，插入导频的位置是1/T；图(b)表示经某种相关变换的基带信号，其谱的第一个零点为1/2T，插入导频应在1/2T处。
图11-14 插入导频法频谱图
在接收端，对图11-14（a）的情况，经中心频率为1/T 的窄带滤波器，就可从解调后的基带信号中提取出位同步所需的信号；对图11-14（b）的情况, 窄带滤波器的中心频率应为1/2T，所提取的导频需经倍频后，才得所需的位同步脉冲。
图11-15 画出了插入位定时导频的系统框图，它对应于图11-14（b）所示谱的情况。
发端插入的导频为1/2T，接收端在解调后设置了1/2T窄带滤波器，其作用是取出位定时导频。
移相、倒相和相加电路是为了从信号中消去插入导频，
使进入取样判决器的基带信号没有插入导频。
这样做是为了避免插入导频对取样 判决的影响。
(a)发送端 (b)接收端
图 11-15 插入位定时导频系统框图 此外，由于窄带滤
波器取出的导频为 1/2T ，图中微分全波整流起到了倍频的
作用，产生与码元速率相同的位定时信号 1/T 。
图中两个移相器都是用来消除窄 带滤波器等引起的相移。
另一种导频插入的方法是包络调制法。
这种方法是用位同步信号的某种波形对 移相键控或移频键控这样的恒包络数字已调信号进行附加的幅度调制，使其包络 随着位同步信号波形变化；在接收端只要进行包络检波，就可以形成位同步信号。
设移相键控的表达式为
（11.3-1）
利用含有位同步信号的某种波形对 s 1 (t ) 进行幅度调制，若这种波形为升余弦
波形，则其表示式为
（11.3-2）
式中的 ∧ = 2π / T ，T 为码元宽度。
幅度调制后的信号为
（11.3-3） 接收端对 s 2 (t )
s 1 (t ) = cos[ωc t + ϕ(t )]
除了以上两种在频域内插入位同步导频之外，还可以在时域内插入，其原理与载波时域插入方法类似。
二、直接法这一类方法是发端不专门发送导频信号，而直接从接
收的数字信号中提取位同步信号。
直接提取位同步的方法又分滤波法和特殊锁相环法。
a) 滤波法
1) 波形变换—滤波法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 ，2/T 等线谱，因而不能直接滤出f= 1/ T 的位同步信号分量。
但是，若对该信号进行某种变换，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位定时脉冲。
这种方法的原理框图如图11-16 所示。
它的特点是先形成含有位同步信息的信号，再用滤波器将其取出。
图中的波形变换电路可以用微分、整流来实现。
图11-16 滤波法原理图
2) 包络检波—滤波法
这是一种从频带受限的中频PSK 信号中提取位同步信息的方法，其波形图如图11-17 所示。
当接收端带通滤波器的带宽小于信号带宽时，使频带受限的
2PSK 信号在相邻码元相位反转点处形成幅度的“陷落”。
经包络检波后得到图11-17(b)所示的波形，它可看成是一直流与图11-17(c)所示的波形相减，而图(c) 波形是具有一定脉冲形状的归零脉冲序列，含有位同步的线谱分量，可用窄带滤波器取出。
图11-17 从2PSK 信号中提取位同步信息
b) 锁相法
我们把采用锁相环来提取位同步信号的方法称为锁相法。
采用高稳定度的振荡
器（信号钟），从鉴相器所获得的与同步误差成比例的误差信号不是直接用于调
整振荡器，而是通过一个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，这样同样可以调整加到减相器上的位同步脉冲序列的相位，达到同步的目的。
这种电路可以完全用数字电路构成全数字锁相环路。
用于位同步的全数字锁相环的原理框图如图11-18 所示，它由信号钟、控制器、分频器、相位比较器等组成。
其中：信号钟包括一个高稳定度的振荡器
（晶体）和整形电路。
若接收码元的速率为F=1/T，那么振荡器频率设定在nF，
= 1/ nF = T / n ；
经整形电路之后，输出周期性脉冲序列，其周期T
控制器包括扣除门（常开）、附加门（常闭）和“或门”，它根据比相器输出的控制脉冲（“超前脉冲”或“滞后脉冲”）对信号钟输出的序列实施扣除（或添加）脉冲。
分频器是一个计数器，每当控制器输出n个脉冲时，它就输出一个脉冲。
控制器与分频器的共同作用的结果就调整了加至比相器的位同步信号的相位。
相位比较器将接收脉冲序列与位同步信号进行相位比较，以判别位同步信号究
竟是超前还是滞后，若超前就输出超前脉冲，若滞后就输出滞后脉冲。
图11-18 数字锁相原理框图
位同步数字环的工作过程简述如下：由高稳定晶体振荡器产生的信号，经整
形后得到周期为T0和相位差T0/2 的两个脉冲序列(a)和(b)[图11-19(a)、(b)]。
脉
冲序列(a)通过常开门、或门并经n次分频后，输出本地位同步信号[图11-19(c)]。
为了与发端时钟同步，分频器输出与接收到的码元序列同时加到相位比较器进
行比相。
如果两者完全同步，此时相位比较器没有误差信号，本地位同步信号作
为同步时钟；如果本地位同步信号相位超前于接收码元序列时，相位比较器输出
一个超前脉冲加到常开门（扣除门）的禁止端将其关闭，扣除一个(a)路脉冲[图
11-19(d)]，使分频器输出脉冲的相位滞后1/n周期（360゜/n），如图11-19(e)所示；如果本地同步脉冲相位滞后于接收码元脉冲时，比相器输出一个滞后脉冲去打开“常闭门（附加门）”，使脉冲序列(b)中的一个脉冲能通过此门及或门，正因为
两脉冲序列(a)和(b)相差半个周期，所以脉冲序列(b)中的一个脉冲能插到“常开门”输出脉冲序列(a)中[图11-19(f)]，使分频器输入端附加了一个脉冲，于是分
频器的输出相位就提前1/n周期，如图11-19(g)所示。
经过若干次调整后，使分
频器输出的脉冲序列与接收码元序列达到同步的目的，即实现了位同步。
图11-19 位同步脉冲的相位调整。