通信原理第8章 同步原理
通信原理课件第八章 时分复用(一)
基带信号 m1(t)
m2(t)
信道
低通滤波器 1 低通滤波器 2
m1 ′(t ) m２′(t )
mn -1 (t ) mn(t)
发送端
接收端
低通滤波器 n－1 低通滤波器 n
mn -1 ′(t ) mn ′(t )
图 6-4 时分复用系统示意图
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
8
1路 2路 3路 4路
同步时分复用原理
4 32 1
D CB A d cb a
cC3 bB2 aA1
帧3
帧2
帧1
2
1
B
A
b
a
异步时分复用原理
2b B a A 1
帧6 帧5 帧4 帧3 帧2 帧1
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
12
TDM方式的优点（相对与FDM）
❖ 1、多路信号的汇合和分路都是数字电路，比 FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。
❖ 把基群数据流采用同步(SDH)或准同步数字复接 技术汇合成更高速的数据(称为高次群)，高次群 的复接结构称为高次群的复接帧。
❖ 对帧的研究是时分复用系统研究的重点，相当于 对频分复用系统中频道的研究。
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
17
E1帧结构源于语音通信：
❖ 抽样频率：
fs=8000Hz
❖ 空分复用方式（SDM，space division multiplex ） 无线通信中(包括卫星通信)的位置复用 有线通信中的同缆多芯复用。
❖ 码分复用方式（CDM，code division multiplex ） 编码发射、相关接收技术。
通信原理 帧同步
通信原理帧同步同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。
这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。
同步传输时，一个信息帧中包含许多字符，每个信息帧用同步字符作为开始，一般将同步字符和空字符用同一个代码。
在整个系统中，由一个统一的时钟控制发送端的发送和空字符用同一个代码。
接收端当然是应该能识别同步字符的，当检测到有一串数位和同步字符相匹配时，就认为开始一个信息帧，于是，把此后的数位作为实际传输信息来处理。
同步通信协议：1.面向字符的同步协议(IBM的BSC协议)BSC协议规定了10个特殊字符(称为控制字符)作为信息传输的标志。
其格式为SYN SOH 标题STX 数据块ETB/ETX 块校验SYN：同步字符(Synchronous character)，每帧可加1个(单同步)或2个(双同步)同步字符。
SOH：标题开始(Start of Header)。
标题：Header，包含源地址(发送方地址)、目的地址(接收方地址)、路由指示。
STX：正文开始(Start of Text)。
数据块：正文(Text)，由多个字符组成。
ETB:块传输结束(end of transmission block)，标识本数据块结束。
ETX：全文结束(end of text)，(全文分为若干块传输)。
块校验：对从SOH开始，直到ETB/ETX字段的检验码。
2.面向bit的同步协议(ISO的HDLC)一帧信息可以是任意位，用位组合标识帧的开始和结束。
F场：标志场;作为一帧的开始和结束，标志字符为8位，01111110。
A场：地址场，规定接收方地址，可为8的整倍位。
接收方检查每个地址字节的第1位，如果为"0"，则后边跟着另一个地址字节。
若为"1"，则该字节为最后一个地址字节。
C场：控制场。
指示信息场的类型，8位或16位。
若第1字节的第1位为0，则还有第2个字节也是控制场。
码元同步《通信原理》
码元同步1．外同步法（1）外同步法的概念外同步法是指在发送码元序列中附加码元同步用的辅助信息，在信号中加入导频或数据序列，以达到提取码元同步信息的目的的技术，又称辅助信息同步法。
（2）外同步法的原理在发送信号中插入频率为码元速率（1/T）或码元速率的倍数的同步信号；在接收端利用窄带滤波器将其分离出来，并形成码元定时脉冲。
（3）外同步法的特点优点：设备较简单。
缺点：需要占用一定的频带宽带和发送功率。
2．自同步法自同步法不需要辅助同步信息，而是从接收的码元序列中经过某种变换提取出定时信息的方法。
（1）开环码元同步法①开环码元同步法的概念开环码元同步法是指将解调后的基带接收码元先通过某种非线性变换，再送入一个窄带滤波电路，从而滤出码元速率的离散频率分量的同步方法，又称非线性变换同步法。
②开环码元同步法的方案a．延迟相乘法图13-6 延迟相乘法开环码元同步原理分析用延迟相乘的方法作非线性变换，延迟相乘后码元波形的后一半是正值，前一半当输入状态有改变时为负值，故变换后的码元序列的频谱中包含码元速率的分量；选择延迟时间，使其等于码元持续时间的一半，就可以得到最强的码元速率分量。
b．微分整流法图13-7 微分整流法开环码元同步原理分析用微分电路去检测矩形码元脉冲的边沿，输出正负窄脉冲，经过整流得到正脉冲序列，此序列的频谱中就包含有码元速率的分量。
③开环码元同步法的误差若窄带滤波器的带宽为，其中K为一个常数，则提取同步的时间误差比例为式中，为同步误差时间的均值；T为码元持续时间；E b为码元能量；n0为单边噪声功率谱密度。
（2）闭环码元同步法①闭环码元同步法的概念闭环码元同步是指将接收信号和本地产生的码元定时信号相比较，使本地产生的定时信号和接收码元波形的转变点保持同步的方法。
②闭环码元同步法的实现a．原理框图图13-8 超前／滞后门同步原理方框图图中有两个支路，每个支路都有一个与输入基带信号m(t)相乘的门信号，分别称为超前门和滞后门。
精品文档-数字通信原理(李白萍)-第8章
11
第 8 章 同步原理
平方变换法实现载波提取的原理方框图如图8-1所示。
图 8-1 平方变换法提取同步载波原理方框图
12
第 8 章 同步原理
如果基带信号m(t)=±1， 那么该抑制载波的双边带信号为 二进制相移键控信号(2PSK信号)， 这时已调信号sm(t)经过平方 律部件后得
sm2
(t)
1 2
1 2
cos
2ct
(8-3)
13
第 8 章 同步原理
(2) 平方环法。 为了改善平方变换法的性能， 使恢复的相 干载波更为纯净， 可以在平方变换法的基础上， 把窄带滤波器 改为锁相环， 这种实现的载波同步的方法就是平方环法。 其原 理方框图如图8-2所示。 由于锁相环具有良好的跟踪、 窄带滤 波和记忆功能， 因此平方环法比一般的平方变换法具有 更好的性能， 在载波提取中得到了广泛的应用。
v6
1 2
m(t ) s in
v5、v6经过乘法器后得到
(8-6)
v7
v5
v6
1 m2(t)sin
4
cos
1 m2(t)sin 2
8
(8-7)
20
第 8 章 同步原理
当θ较小时， (t)
(8-8)
式中，v7的大小与相位误差θ成正比。v7相当于一个鉴相器的 输出， 通过环路滤波器后就可以控制压控振荡器的输出相位，
图 8-6 DSB信号的导频插入示意图
28
第 8 章 同步原理
图 8-7 (a) 发送端; (b) 接收端
29
第 8 章 同步原理
设基带信号为m(t)， 且无直流分量; 被调载波为acsinωct;
插入导频为被调载波移相90°形成的， 为－accosωct。 其中
(完整word版)《通信原理》课程标准.
(完整word版)《通信原理》课程标准.《通信原理》课程标准一、课程概述通信原理是通信工程专业的基石，该课程的任务是研究怎样用数学的方法分析、设计通信系统和模块。
通信原理是电子与通信工程专业和网络工程专业的一门重要的专业基础课。
这是一门系统性、理论性强的课程.通信原理的前置课程是信号与系统。
学习本课程的目的是使学生掌握通信系统的基本原理、方法和基本技术以及各种通信系统的抗噪音性能分析和计算，为以后学习更高级的信息与通信课程，研究设计新的通信系统和掌握通信系统的发展方向奠定必要的基础.二、课程目标通过本课程的学习使学生掌握通信系统的基本原理和基本技术：1。
知道《通信原理》这门课程的性质、地位和独立价值.知道这门学科的研究范围、基本框架、研究方法、学科进展。
2.理解通信系统的组成原理3.掌握确知信号和随机信号的分析方法4.掌握模拟通信系统中信号的调制技术、频分复用技术5.掌握数字信号基带传输技术、数字载波调制技术6.掌握模拟信号的数字传输技术7.掌握同步原理、数字信号的最佳接收三、教学内容和教学要求这门课程的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。
这四个层次的一般涵义表述如下:知道—-是指对这门课程和教学内容的认知。
理解——是指对这门课程涉及到的概念、原理与技术能说明和解释。
掌握——是指能运用已理解的概念和原理。
学会--是指能运用概念和原理进行实验分析和设计。
教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次.本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。
..四、课程实施（一）课时安排与教学建议通信原理是通信网络工程专业类必修课和主干课.一般情况下如果每周安排3课时,共54课时.其中讲授42课时、实验12课时;如果每周安排4课时,共72课时。
其中讲授58课时、实验14课时.具体课时(二)教学组织形式与教学方法要求1.教学班是主要的教学组织，班级授课制是目前教学的主要组织形式.有条件的话,也可以采用分组教学。
通信原理历届试题
第四章模拟通信系统1. 设有一双边带信号X c(t) = x(t)cos「t。
为了恢复x(t),用信号COSj c t •如去与X c(t)相乘。
为了使恢复出的信号是其最大可能的90%,相位二的最大允许值为。
A 二< 25.8°2. 用相干解调来接收双边带信号A cos • • x t cos • •吐。
已知f x =2KHz，输入噪声的单边功率谱密度n°= 2 10」W/Hz。
若保证输出信噪功率比为20db，要求A值为。
A 0.1265V3. 实际的调制器常常除了平均功率受限以外，还有峰值功率受限。
假设DSBAM调制的调制信号X(t)二0.8 cos 200二t ,载频信号C(t)二10 cos 2二口(仁100 Hz)，调幅度为0.8。
求：(1)DSB和AM已调信号的峰值功率。
A 32 ,162(2)DSB和AM已调信号的峰值功率和两个边带信号功率和之比值。
A 0・5,0・14. 出三级产生上边带信号的频谱搬移过程(标明频率) ，其中f c1 =50KHz ,f c2 =5MHz , f c3 =100 MHz , 调制信号为话音，其频谱为300 ――3000Hz。
、产生上边带信号的方框图如图P4.4所示。
A 5.若频率为10KHz ,振幅为1V的正弦调制信号，以频率为100MHz的载频进行频率调制，已调信号的最大频偏为1MHz。
（1）此调频波的近似带宽A 2.02MHz（2）若调制信号的振幅加倍，此时调频波带宽A 4.02MHz（3）若调制信号的频率也加倍，此时调频波带宽A 4.04MHZ6. 在50门的负载电阻上，有一角调制信号，其表示式为8 3x c（t）二10 cos[ 10 二t 3sin 2二-10 t] （V）（1）平均功率为A 1W（2）最大频偏A 3KHz（3）传输带宽A 8KHz（4）最大相位偏移A 3弧度（5）能否判定是调频波还是调相波A不能7. 假设音频信号x（t）经调制后在高频信道传输。
天津大学现代通信原理课后习题答案(5-9章)
解；
（1）∵“0”和“1”分别由g（t）和-g（t）组成 而其对应的频谱分别为G（f）和-G（f）故其双边功率谱为
其功率为
（2）因为矩形脉冲的频谱为
∵τ=TS故ωTs/2=Kπ时为零点
即f=Kfs时均为零点，故该序列不存在离散分量fs。
（3）∵τ=TS/2 故 ωTs/4=Kπ时为零点
即f=2Kfs时为零点，而fS的奇数倍时存在离散分量Fs。
(2) 若保持误码率Pe不变，改用非相干解调需要接收信号幅度A是多少?
解:
B=2RB=2×104HZ
Pe=2.055×10-5
(1)在相干解调时 ASK
(2)在非相干解调时
6-7 传码率为200波特的八进制ASK系统的带宽和信息速率。如果采用二进制ASK系统，其带宽和信息速率又为多少？
解:
(1) N=8时 B=2RB=2×200=400HZ
第六章 数字信号的频带传输
6-1 设数字信息码流为10110111001，画出以下情况的2ASK、2FSK和2PSK的 波形。
(1) 码元宽度与载波周期相同。
(2) 码元宽度是载波周期的两倍。
解:
（1）
（2）
6-2 已知数字信号{an}=1011010，分别以下列两种情况画出2PSK，2DPSK及相对码{bn}的波形(假定起始参考码元为1)。
(2)求匹配传递函数与冲激响应及t0；
(3)该信道噪声谱为n0=10-10W/Hz，信号幅度A=1V，持续时间T=1s，求输出最大信噪比；
(4)求输出信号表达式并画出其波形。
（1）解：
（2）解：
（3）
（4）
6-14若某二进制先验等概率FSK信号的最佳接收机，其输入信号能量与噪声功率密度之比为14分贝，试算其误码率。
通信原理课后习题
《通信原理》第一章绪论1.1什么是通信？通信系统是如何分类的？1.2模拟信号和数字信号的区别是什么？1.3何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？1.4请画出数字通信系统的基本原理方框图，并说明各个环节的作用？1.5对于二进制信息源，在等概发送时，每一符号所包含的信息量是否等于其平均信息量？1.6衡量数字通信系统的主要性能指标是什么？1.7 设英文字母中A,B,C,D出现的概率各为0.001,0.023, 0.003，0.115试分别求出它们的信息量。
1.8已知某四进制信源｛0，1, 2，3｝，当每个符号独立出现时，对应的概率为P。
，P1，P2，P3，且P°+P1+P2+P3=1。
（1）试计算该信源的平均信息量。
（2）指出每个符号的概率为多少时，平均信息量最大，其值为多少？1.9已知二进制信号的传输速率为4800bit/s，若码元速率不变，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少？1.10在强干扰环境下，某电台在5min内共接收到正确信息量为355Mbit，假定系统信息速率为1200kbit/s。
(1)试问系统误码率P b是多少？(2)若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，P b 值是否改变？为什么？(3)若假定数字信号为四进制信号，系统码元传输速率为1200kBaud,则P b是多少/1.11设一信息源的输出为由256个不同符号组成，其中32 个出现的概率为1/64,其余224个出现的概率为1/448。
信息源每秒发出2400个符号，且每个符号彼此独立。
试计算该信息源发送信息的平均速率及最大可能的信息速率。
1.12二进制数字信号一以速率200bit/s传输，对此通信系统连续进行2h的误码测试，结果发现15bit差错。
问该系统的误码率为多少？如果要求误码率在1*10 7以下，原则上应采取一些什么措施？第二章随机信号分析2.1判断一个随机过程是广义平稳的条件？2.2平稳随机过程的自相关函数具有什么特点？2.3窄带高斯噪声的三种表示方式是什么？2.4窄带高斯白噪声中的“窄带”、“高斯”、“白”的含义各是什么？2.5高斯过程通过线性系统时，输出过程的一维概率密度函数如何？输出过程和输入过程的数学期望及功率谱密度之间有什么关系？2.6设变量的分布为正态分布，E（）=2, D（）=1,求〈2的概率为多少？2.7某随机过程X（t）二Acos（t+ ），其中A，，是相互独立的随机变量，其中A的均值为2,方差为4，在区间（0， 2 ）上均匀分布，在（-5, 5）上均匀分布。
usart同步通信原理
usart同步通信原理USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter）是一种通用的同步/异步收发器，常用于计算机与外设之间的串行通信。
与其他通信接口相比，USART具有使用简便、传输速率高、可靠性强等优点，广泛应用于工业自动化、通信设备、嵌入式系统等领域。
本文将详细介绍USART 同步通信的原理。
一、USART概述USART是一种支持同步和异步通信的串行通信接口。
它包含了发送和接收两个单独的模块，可以独立进行串行数据的发送和接收。
USART的工作模式可以是同步模式，也可以是异步模式。
同步模式下，由外设设备提供时钟信号，数据通过USART与时钟信号同步传输。
异步模式下，USART通过内部时钟信号进行数据传输。
二、USART同步通信原理USART同步通信是指数据传输的时钟信号由外部设备提供的通信方式。
在同步模式下，数据包含位同步的时钟信号，可以实现更稳定可靠的数据传输。
USART同步通信的原理如下：1. 产生时钟信号：在USART同步模式下，时钟信号由外设设备提供。
外设设备通常会产生一个固定频率的时钟信号，用于同步数据传输。
时钟信号可以是周期性的矩形波形。
2. 数据传输：数据传输分为发送和接收两个过程。
发送过程：当发送数据时，USART根据时钟信号的上升沿或下降沿来判断数据位的变化。
一般情况下，数据传输的时刻是在每个时钟信号的下降沿或上升沿进行的。
每个数据位都映射到一个时钟信号的周期。
发送方按照时钟信号的节拍，将数据按位发送。
接收过程：当接收数据时，接收方根据时钟信号的上升沿或下降沿来采样传输的数据。
接收方在每个时钟信号的节拍来临时，采样接收到的数据位。
发送和接收过程通常以字节为单位进行，即发送或接收一个字节的数据。
USART通信支持多种数据位宽，如8位、9位等。
一个字节的数据包括起始位、数据位、校验位和停止位。
3. 通信协议：USART同步通信需要一种规定的通信协议，以确保发送方和接收方之间的数据传输正确可靠。
通信原理教学课件同步原理
04
同步原理的应用
在数字通信中的应用
数字通信中，同步原理是实现信号正确传输的关键。数字信 号在传输过程中，需要通过位同步、帧同步等方式确保接收 端正确解调信号，避免误码和数据丢失。
数字通信中的同步原理包括载波同步、位同步、帧同步等， 这些同步方式能够确保数字信号在传输过程中保持稳定，提 高通信质量。
在卫星通信中的应用
卫星通信中，由于信号传输距离远、传输环境复杂，同步 原理显得尤为重要。卫星通信系统需要建立稳定的载波同 步和位同步，以保证信号在长距离传输中不发生偏移和失 真。
卫星通信中的同步技术还包括定时同步和频率同步，这些 同步方式能够确保信号在卫星转发器中正确处理，提高信 号的抗干扰能力和传输可靠性。
05
同步原理的发展趋势和未来展望
同步技术的发展趋势
5G/6G通信技术
随着5G/6G通信技术的不断发展，同步原理将更加依赖于新型的 信号处理和传输技术，以实现更高效、更可靠的数据传输。
云计算和大数据技术
云计算和大数据技术的广泛应用，将为同步原理提供更强大的数据 处理和分析能力，进一步提高同步的准确性和实时性。
在移动通信中的应用
移动通信中，由于用户终端位置不断变化，信号传输环境复杂多变，因此需要建 立更加稳定的同步系统。移动通信中的同步技术包括时间同步和频率同步，能够 确保信号在复杂的无线环境中稳定传输。
移动通信中的同步原理还涉及到多径效应和信号衰落等问题，需要通过先进的信 号处理技术来克服这些挑战，提高移动通信的可靠性和稳定性。
位同步
01
02
03
04
位同步也称为码元同步，是数 字通信系统中的重要组成部分
。
位同步的目的是使接收端的时 钟频率与发送端的时钟频率保 持一致，以便正确解调出信号
通信原理教学课件同步原理
2 实验实践
通过实验操作，让学生亲自体验同步原理在真实通信系统中的作用和实现方法。
3 小组讨论
组织学生进行小组讨论，分享和交流同步原理相关的问题和思考。
同步原理的未来发展趋势
高速通信
随着通信技术的不断发展， 同步原理在实现高速通信和 大容量数据传输方面将继续 发挥重要作用。
位同步
通过位同步信号，确保每一位数据在正确的时间点传输和接收。
同步原理的应用领域
1
通信网络
同步原理在各种通信网络中广泛应用，包括有线和无线网络，确保数据的可靠传输。
2
数字信号处理
同步原理在数字信号处理中用于确保各个处理单元之间的数据同步，提高信号处理的 精度。
3
多媒体传输
在多媒体传输中，同步原理保证音频和视频数据的同步播放，避免了声音和图像不同 步的问题。
通信原理教学课件PPT同 步原理
本课程将深入探讨通信原理中的同步原理，包括定义、重要性、基本概念、 应用领域、实际案例、教学方法以及未来发展趋势等内容。
同步原理的定义
同步原理指的是在通信领域中，为了保证数据的准确传输和接收，需要在发 送端和接收端之间建立一种同步机制。这种机制确保了数据的顺序、时序和 一致性。
同步原理的重要性
同步原理对于实现高效、可靠的通信系统至关重要。它确保了信系统中，同步原理都是必不可少的。
同步原理的基本概念
时钟信号
用于同步发送端和接收端的时钟信号，确保数据按照正确的时序传输和接收。
帧同步
通过特定的帧头标识符或模式，确保数据按照帧的边界进行划分和传输。
物联网
同步原理在物联网中的应用 将越来越重要，确保各种设 备之间的数据同步和协调。
同步通信原理
同步通信原理同步通信原理是指在通信过程中，发送方和接收方通过协调和配合的方式进行交互，以确保信息的准确和完整传输。
在同步通信中，发送方在发送数据之前必须等待接收方发送确认信号，确认接收方已经准备好接收数据，并且在接收数据之后发送确认信号给发送方，表示数据已经成功接收。
同步通信原理的基本步骤如下：1. 发送方发起数据传输请求：发送方向接收方发送数据传输请求信号，告知接收方即将开始数据传输。
2. 接收方确认准备就绪：接收方接收到数据传输请求后，发送确认信号给发送方，表示已经准备好接收数据。
3. 发送方发送数据：接收到接收方的确认信号后，发送方开始发送数据。
4. 接收方确认接收：接收方在接收完数据后，发送确认信号给发送方，表示数据已经成功接收。
同步通信原理的优点包括：1. 数据可靠性高：通过等待接收方的确认信号，可以确保数据在传输过程中不会丢失或损坏。
2. 同步性强：发送方和接收方通过协调和配合的方式进行交互，使得数据的传输速度更加稳定和可控。
3. 适用于实时性要求高的应用：同步通信原理可以在通信过程中实时地确认数据传输的状态，使得在实时性要求高的应用中得到更好的表现。
然而，同步通信原理也存在一些缺点：1. 通信效率相对较低：由于发送方需要等待接收方发送确认信号，因此在数据传输过程中会产生一定的延迟，导致通信效率相对较低。
2. 对于网络传输不稳定：如果网络传输不稳定或延迟较大，同步通信原理可能导致传输失败或延迟过高。
3. 对硬件资源要求较高：同步通信原理需要发送方和接收方通过协调和配合的方式进行交互，因此需要较高的硬件资源支持。
总之，同步通信原理通过发送方和接收方的协调和配合，实现了数据的准确和完整传输。
在实际应用中，我们需要根据具体的通信需求和网络环境选择合适的通信原理。
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
通信原理新型数字带通调制技术
第八章 新型数字带通调制技术 (8.1-8.2)
1
主要内容 第8章 新型数字带通调制技术
8.1 正交振幅调制(QAM) 8.2 最小频移键控和高斯最小
频移键控 8.3 正交频分复用
2
8.1 正交振幅调制(QAM)
① 问题旳提出：
A. 多进制相移键控（MPSK）旳频带利用率 高，功率利用率较高；
( 1,-1) ( 3,-1)
-1
-3
(-3,-3) (-1,-3) ( 1,-3) ( 3,-3)
-3
-1
1
I路 3
8
8.1 正交振幅调制(QAM)
B. 复合相移法：它用两路独立旳QPSK信号叠加， 形成16QAM信号。
9
8.1 正交振幅调制(QAM)
⑧ 16QAM信号和16PSK信号旳性能比较：
20
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
④ 因为1和0是任意常数，故必须同步有
sin(1 0 )Ts 0 cos(1 0 )Ts 1
(1 0 )Ts 2m f1 f0 m / Ts
⑤ 当m = 1时是最小频率间隔，最小频率间隔等于 1/Ts。
21
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
13
8.1 正交振幅调制(QAM)
实例：一种用于调制解调器旳传播速率为 9600 b/s旳16QAM方案，其载频为1650 Hz，滤波器带宽为2400 Hz，滚降系数为 10％。
A
1011 1001 1110 1111
2400
1010 1000 1100 1101 0001 0000 0100 0110
⑥ 对于相干解调，则要求初始相位是拟定旳，在接
受端是预知旳，这时能够令1 - 0 = 0。
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！。
第八章-同步技术
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同步技术的重要性
• 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直接导致通信 质量下降，降低通信系统性能，甚至使通信中断。
计算机网络通信原理——同步技术
• 从下图所示的频谱图可以看出，在载频处，已调信号的频 谱分量为零，载频附近的频谱分量也很小且没有离散谱， 这样就便于插入导频以及解调时易于滤出它。
（a）基带信号x(t)频谱函数
（b）对x(t)进行相关编码得到的频谱函数 （c）双边带调制后得到的频谱函数
插入导频
计算机网络通信原理——同步技术
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双边带调制系统发送端电路框图
• 码变换器将Sd(t)频谱中的直流和相邻的低频信号滤掉或衰减。 • 经低通滤波器加给环行调制器，由带通滤波器取出上、下边带
送给加法器。 • 同时送给加法器的还有载波移相90°的Acsinωct。（发送端必须
正交插入导频，不能加入Acosωt导频信号，否则接收端解调后 会出现直流分量，这个直流分量无法用低通滤波器滤除，将对 基带信号的提取产生影响。）
计算机网络通信原理——同步技术
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平方变换法
• 已调信号x(t)cosωct为2PSK信号，双极性矩形脉冲。 • 接收端经过平方律部件后得到
e(t)=[x(t)cosωct]2 = x2(t)/2+ x2(t) cos2ωct/2
∵ x(t)=±1 ∴ e(t)= (1+cos2ωct)/2
• 由此，通过窄带滤波器取出2fc，经过二分频得到的频率就 是所需要的载波频率。
计算机网络通信原理——同步技术
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》教材介绍
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教材评价
优点评价
内容全面
该教材涵盖了通信原理的各个方面， 从基础知识到高级技术都有详细介绍。
理论与实践结合
教材中不仅有理论分析，还结合实际 应用进行了讲解，有助于学生更好地 理解和应用。
图表丰富
教材中使用了大量的图表来解释和说 明原理，使得抽象的概念更加直观易 懂。
习题丰富
教材配备了大量的习题，有助于学生 巩固所学知识，提高解题能力。
实践性
该教材注重理论与实践相结合， 通过实例和实验帮助读者加深对 通信原理的理解。
先进性
该教材介绍了最新的通信技术和 发展趋势，使读者能够了解通信 原理的前沿动态。
适用人群
该教材适用于通信工程、电子信息工 程、计算机科学与技术等相关专业的 本科生和研究生。
对于从事通信领域的专业技术人员和 管理人员，该教材也是一本很好的参 考书籍。
信号处理与传输
教材中的信号调制与解调、信道编码与解码等知识，在通信工程 中广泛应用于信号处理与传输。
通信网络
通信原理在网络协议、路由算法等方面提供了理论基础，有助于 理解通信网络的运作机制。
在电子信息工程中的应用
电子设备与系统
电子信息工程中的电子设备与系统都需要进行信号传输与处理，通 信原理为此提供了理论依据。
分章节学习
由于全书篇幅较长，建议学生分章节进行学习，每 个章节学完后进行总结和复习。
参与讨论和交流
建议学生加入相关的学术论坛或与老师、同 学进行交流，可以互相讨论学习心得和遇到 的问题。
05
教材应用
在通信工程中的应用
通信系统分析与设计
通信原理是通信工程的核心基础，为通信系统的设计与分析提供 了理论支持。
通信原理-同步原理_4
群同步
13.4.1 概 述
同步种类
群同步
同步状态
捕获态 应防止假同步 保持态 应防止漏同步
13.4.2 集中插入法 （连贯式插入法）
群同步
原理： 在每群的开头集中插入群同步码组，作为帧标记。
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
要求：
设有一个n位的码组 {x1, x2, …,xn} ，其局部自相关函数定义为
云
阴
雨
101 110 111
“雨 晴 阴 阴” 当发送序列仍是“111 0 110 110”时，若接收时丢失了
第 一个符号，则接收序列变成 “110 110 110”。
这时，
它将被译为 “ 阴 阴 阴”。
可见：为了能正确接收丢失开头码元的信息序列，要求该编码不仅
应该是唯一可译的，而且是可同步的。
唯一可译码
—— 在编码中任何一个码字都不能是其他码字的前缀。
举例
晴
云
阴
雨
0 101 110 111
当接收到的数字序列为“111 0 11 0 110”时，它将唯一地 可以译为“雨 晴 阴 阴”。
注意：唯一可译码的唯一可译性是有条件的，即必须正确接收到开 头的第一个或前几个码元。
上例 晴 0
存储检测法 示意图
先入 出
—— 码元编号
x —— 码元取值 1或0
13.4.4 群同步性能
指标：漏同步概率 、假同步概率 、同步建立时间。
漏同步概率 Pl
指没有捕捉到同步码组的位置。
设 n ——同步码组的长度， P —— 接收码元错误概率 m ——识别器允许同步码组出现错码的最多个数
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在数字通信系统中，接收端通过取样判决才能恢复发送的码元。 控制取样判决时刻的定时脉冲称为位同步信号。
3. 群同步（字同步、组同步、句同步、帧同步 ）
当信息以一定的格式传输时，对接收码元序列进行正确分组信号 称为群同步信号。
2020/1 载波同步
常用的群同步方法有起止式同步法、连贯式插入法和 间歇式插入法。
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第8章 同步原理
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8.3.1 起止式同步
以电传机为例，在电传机中一个字符用5个二进制码元 表示。为了标志每个字符的开头和结尾，在每个字符 的前后分别加上一个码元的“起脉冲”和1.5个码元的 “止脉冲”，“起脉冲”为低电位，“止脉冲”为高 电位。
第8章 同步原理
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8.2.2 位同步系统主要性能指标
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第8章 同步原理
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8.3 群同步
群同步的任务是确定每个码组的“开头”和“结尾” 时刻，实现对接收码元序列的正确分组。
群同步的实现方法只能采用外同步法，其方法是在信 息码组间插入一些特殊码组作为每个信息码组的头尾 标志，接收端根据这些特殊码组的位置实现对码元序 列的正确分组。
效率：效率是指为获取同步所消耗的发送功率的多少， 直接法效率比插入导频法高。
同步建立时间：从开机或失步到同步所需的时间，此时 间越短越好。
同步保护时间：同步建立后，如果用于提取同步的有关 信号突然消失，系统还能保持住同步的时间，此时间越 长越好。
精度：指提取的载波与需要的标准载波之间的相位误差， 此误差会通信系统的输出信噪比下降，对于数字通信系
第8章 同步原理
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8.1.1 直接法
2．科斯塔斯环法（Costas） 科斯塔斯环法也称为同相正交环法。
特点：提取载波的同时，可直接输出解调信号。 问题：相位模糊。
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8.1.2 插入导频法
对于既不含有载波分量又不能用直接法提取同步载波的 信号，如SSB信号和VSB信号，只能用插入导频法。
含有载波信号，再通过滤波等方法获得载波信号。 1．平方变换法
方法：对接收信号平方，滤出载频的2倍频，再二分频。 存在问题：相位模糊。
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8.1.1 直接法
在实际应用中，为了改善窄带滤波性能，通常采用锁相 环代替窄带滤波器，此法即为平方环法。
问题：相位模糊。
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载波同步是相干解调的基础，不论是模拟通信还是数字 通信，只要采用相干解调都需要载波同步。
载波同步的实现可采用直接法和插入导频法。 直接法属于自同步法。 而插入导频法则是一种外同步法。
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8.1.1 直接法
直接法就是从接收信号中直接提取同步载波的方法。 直接法的基本思想：对接收信号进行非线性变换，使其
插入导频法原理是，在发送端，将一个称为导频的正 （余）弦波插入到有用信号中一并发送；在接收端，利 用窄带滤波器滤出导频，对导频作适当变换即可获取同 步载波。
对插入导频的要求： （1）导频应在已调信号频谱为０的位置插入。 （2）导频的频率应与载波频率有关，常等于载波频率。 （3）插入的导频应与载波正交。
一种广泛应用的直接法是数字锁相环法 。
基本原理：通过晶振、分频器产生重复周期与发送码元宽度（或 频率与发送信号码元速率）相等位同步脉冲，相位比较器对位同 频脉冲和接收基带信号的相位进行比较，若位同步脉冲超前于最 佳判决时刻，则控制器扣除一个脉冲，使位同步脉冲往后调整一 步；反之，若位同步脉冲滞后于接收基带信号的最佳判时刻，则 控制电路附加一个脉冲，使位同步信号往前调整一步，直至位同 步脉冲与接收基带信号同频同相。
第8章 同步原理
在通信系统中，为确保信息的正确接收，收、发之间需 要同步。
同步性能的好坏直接影响通信系统的性能
按同步的功能来分，通信系统涉及载波同步、位同步、 群同步和网同步四种。
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第8章 同步原理
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第8章 同步原理
1．载波同步
在采用相干解调的模拟或数字解调器中，需要一个与接收信号中 的载波同频同相的本地载波，这个本地载波称为同步载波或相干 载波。
统会使误码率上升。
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8.2 位同步
位同步是数字通信中正确接收码元序列的基础，凡是数 字通信系统均需要位同步。
实现位同步的方法与载波同步类似，也有插入导频法和 直接法两种。
直接法是位同步的主要实现方法 。
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8.2.1 直接法
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8.1.2 插入导频法
插入导频法优缺点： （1）接收端提取同步载波的电路简单。 （2）并且没有相位模糊问题。 （3）缺点是发送导频信号必然要占用部分发射功率，因此
降低了传输的信噪比，使系统的抗干扰能力减弱。
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8.1.3 载波同步系统的性能指标
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8.3.2 连贯式插入法
连贯式插入法又称集中式插入法。 各个信息码组之间均插入一个特殊码组，此码组常称
为群同步码组。 接收端检测这些特殊码组，由此确定各个信息码组的
起止时刻。
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8.3.2 连贯式插入法
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第8章 同步原理
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8.2.2 位同步系统主要性能指标
2．位同步建立时间
n ts 2 2Ts nTs
3 ．位同步保持时间 从失去调整至失步所经历的时间，此时间越长越好。
4．同步带宽 同步带宽是指同步系统能够调整到同步状态所允许的收、
发两端晶振的最大频差。
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8.2.2 位同步系统主要性能指标
1．位定时误差
表达式
te
Ts n
位定时误差导致取样时刻偏离最佳点，使取样值的幅度 减小，系统的误码率上升，以2PSK为例：
1
Pe
erfc 4
Eb 1 erfc n0 4
Eb
1
2te Ts
n0