第八章 同步原理
同步原理(载波同步与位同步)
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，常用锁相环代替窄带滤波器。如下图： 平方环法提取载波框图 锁相环具有良好的跟踪，窄带滤波和记忆功能。
等价于：中心频率可调的窄带滤波器
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
载波同步：是指在相干解调时，接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。 载波同步是实现相干解调的先决条件。 提取相干载波的方法：直接法（自同步法）
插入导频法
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
直接法：有些信号（DSB-SC,PSK），虽然本身不含有载波分量，但经过某种非线性变化后，将具有载波的谐波分量，因此可以从中提取。下面介绍几种常用的方法：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
一：在抑制载波的双边带信号中插入导频法 导频的插入方法： 在抑制载波双边带信号的已调信号的载频出插入一个与该信号频谱正交的载波信号。 插入导频系统的发端框图： 输出信号为：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
1
插入导频系统的接收端框图：
平方变换法和平方环法 设调制信号 ，则抑制载波的双边带信号为： 平方变换法提取载波框图： 窄带滤波器输出为：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
二分频器输出，可得载波信号： 注意：载波提取的方框图中用了一个二分频电路，由于分频起点的不确定性，使输出的载波相对于接收信号的相位有180度的相位模糊。 相位模糊对模拟通信关系不大（人耳听不出相位变化） 对数字通信影响很大，有可能使2PSK相干解调后出 现“反向工作”的问题。 解决办法：对调制器输入的信息序列进行差分编码。（2DPSK）
第8章同步控制原理
第8章同步控制原理同步控制原理是指多个进程或线程之间按照一定的顺序执行，以保证数据的一致性和正确性。
在并发编程中，同步控制的目的是解决多个进程或线程之间的竞态条件和临界区问题。
首先，竞态条件是指多个进程或线程在对共享资源进行访问时，由于执行顺序不确定而产生的问题。
当多个进程或线程同时访问共享资源时，会造成数据的混乱和错误。
为了避免竞态条件，需要使用同步原语进行同步控制。
同步原语包括互斥锁、条件变量、信号量等，它们可以用来实现同步的功能。
互斥锁是最常用的同步原语，它保证在同一时刻只有一个进程或线程可以访问共享资源。
当一个进程或线程获得互斥锁后，其他进程或线程必须等待其释放锁之后才能访问共享资源。
条件变量用于解决在特定条件下才能执行的问题，它可以让进程或线程等待一定的条件被满足后才能继续执行。
信号量是一种计数器，用于实现有限资源的分配和同步。
接下来，临界区问题是指多个进程或线程在访问临界区时的问题。
临界区是一段对共享资源进行访问的代码，只能同时被一个进程或线程访问，其他进程或线程需要等待。
在多线程编程中，为了保证临界区的正确执行，需要使用互斥锁等同步机制。
同步控制的实现需要考虑以下几个问题：首先，需要确定哪些部分是临界区，临界区是指同时只能被一个进程或线程执行的代码段。
其次，需要选择合适的同步原语来实现同步控制，互斥锁和条件变量是常用的同步原语。
最后，需要考虑同步控制的效率和性能，避免过多的同步操作导致系统负载过大。
在实际应用中，同步控制原理广泛应用于多进程和多线程的并发编程中。
例如，在数据库系统中，多个用户可能同时访问同一个数据库，为了保证数据的一致性和正确性，需要使用同步机制来控制并发访问。
又如在图像处理中，多个线程可能同时对同一幅图像进行处理，为了避免竞态条件，需要使用互斥锁来控制并发访问。
总之，同步控制原理是实现并发编程的重要原则，它可以保证数据的一致性和正确性。
在实际应用中，需要合理选择合适的同步原语来实现同步控制，并考虑效率和性能问题。
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。
同步器结构及工作原理
同步器结构及工作原理一、引言同步器（Synchronizer）是多线程编程中常用的一种同步机制，用于协调线程之间的并发操作。
它提供了一种能够控制线程执行顺序的方式，确保线程按照特定的逻辑顺序执行。
同步器的设计和工作原理对于保证多线程程序的正确性和性能至关重要。
二、同步器的结构同步器的结构通常由两部分组成：状态（State）和控制（Control）。
状态用于记录同步器的当前状态，控制用于实现线程的协调和互斥。
1. 状态（State）同步器的状态是一种反映同步器能否被访问或使用的标志。
常见的状态包括锁定状态、解锁状态、等待状态等。
通过改变状态，可以控制线程的执行顺序和互斥访问。
2. 控制（Control）同步器的控制部分实现了线程的协调和互斥。
它包括了各种同步操作的实现，如加锁、解锁、等待和唤醒等。
控制部分通常由一些基本的同步原语（如信号量、互斥锁等）组合而成，用于实现高级的同步操作。
三、同步器的工作原理同步器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 初始化同步器在使用之前需要进行初始化，包括初始化状态和控制部分。
初始化的过程通常包括分配资源、设置初始状态等。
2. 加锁当一个线程需要访问同步器保护的资源时，需要先获取同步器的锁。
加锁的过程通常包括检查状态、申请资源、设置状态等。
如果同步器已经被其他线程锁定，则当前线程会进入等待状态。
3. 解锁当一个线程完成对同步器保护资源的访问后，需要释放同步器的锁，以便其他线程可以获取锁。
解锁的过程通常包括清除状态、释放资源等。
4. 等待和唤醒在某些情况下，线程需要等待其他线程的信号或条件满足后才能继续执行。
同步器提供了等待和唤醒操作，用于线程之间的协调。
等待的过程通常包括设置等待状态、挂起线程等。
唤醒的过程通常包括设置唤醒状态、唤醒线程等。
5. 同步操作同步器还可以提供一些特定的同步操作，如条件等待、屏障等。
这些同步操作可以在特定条件下对线程进行协调，保证线程按照特定的逻辑顺序执行。
通信原理第一章
P7
特点：随机性的，无法预知的。
信号：反映消息的电信号。
信息：把消息中的内容用概率统计的方法抽象出来。 信息是消息和信号中包含的某种有意义的抽象的东西。
2、信息量：是信息或消息的一种度量。信息的 大小由信息量来衡量。
不同的消息人们对它的反映是不同的，如：下雨、地震
（太阳从东方升起） 下雨：经常发生，不足为奇，信息量小； 地震：不常发生，很惊讶，信息量大。 （太阳从西方升起）
P（x）：消息的概率 a ：2的整数次幂 P8
信息量的单位的确定取决于底数a：
若对数以2为底时单位是“比特”（bit — binary unit的缩 写）；
若以e为底时单位是“奈特”（nat—nature unit的缩写）；
若以10为底时单位是“哈特”（Hart — Hartley的缩写）。
数字通信系统还有一个非常重要的控制单元， 即同步系统。使收发两端的信号在时间上保持 步调一致
3、数字通信的主要特点 目前，无论是模拟通信还是数字通信， 在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。 但是，数字通信更能适应现代社会对通信技 术越来越高的要求，数字通信技术已成为当 代通信技术的主流。
与模拟通信相比，它有如下优点： 1、抗干扰、抗噪声性能好 2、差错可控 3、易加密 4、数字通信设备和模拟通信设备相比，设计 和制造更容易，体积更小，重量更轻。 5、数字信号便于计算机处理，数字信号可以 通过信源编码进行压缩，以减少冗余度，提 高信道利用率。 6、易于与现代技术相结合。
消息出现的概率越大，则消息中包含的信息量 越小； 消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量 越大。
信息量：I information ∵ P（x）＝1 必然事件 P（x）＝0 不可能发生事件 I＝0 I＝∞
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
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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
同步原理以及设计
同步同步的概念在每一个操作系统里面基本都有实现，大致原理也差不多。
同步主要是涉及两方面的同步:1中断和任务之间的同步2 任务和任务之间的同步中断与任务之间的同步主要如下图所示:上图中可以看到外部硬件触发中断的时候可以向任务发出事件，来通知任务有事件发生，需要处理。
在raw os 里面主要有信号量，事件标志来处理同步。
为什么需要中断发出事件，然后让任务去处理呢？主要是因为中断内处理的时候通常cpu是关中断的, 中断内处理时间过长的话会影响实时性。
如果中断内处理是打开中断的，此中断也会屏蔽底优先级中断的相应，对于实时性同样是不利的。
所以对于任何rtos来说，降低中断内的处理时间是最为紧迫的事情之一。
同样任务和任务之间的同步也是一样的原理，后面章节会详细的阐述。
信号量同步这一章主要讲解任务与任务以及任务与中断间的同步。
当一个中断执行的时候，它可以发一个事件信号给外面的任务。
当中断发送事件信号给任务时，会唤醒睡眠中的任务。
然后出中断，在合适的时间会运行这个被唤醒的任务，取决于这个任务的优先级高低。
被唤醒的这个任务然后会处理和这个中断事件相关的数据，处理中断事件相关的数据在任务中的好处是，可以减少中断上半部关中断的时间，进而可以在中断下半部做事情，中断上半部在这里是指中断内处理的逻辑，中断下半部也就是指任务空间去处理中断相关数据的逻辑。
raw os 提供了两种同步机制，分别是semaphore(信号量)和event(事件标志)。
几乎所有的操作系统提供了信号量的支持，信号量可以被设计为保护共享资源即临界区的安全，但互斥锁mutex 往往更适合使用在保护共享资源，读者可以参考资源管理这一个章节。
信号量更适合用在同步中断和任务或者任务和任务之间的同步。
下图是任务1阻塞在信号量上睡眠，中断与任务与之同步的情形。
在这样的情况下，任务2以及中断都能发送一个信号量唤醒任务1。
raw os信号量的内部会采用一个计数器去计数，这个计数的范围是从0到0xffffffff。
彩色电视机原理第八章-同步扫描电路分析
第八章 同步扫描电路分析
电路特点: 1: V的发射结对于同步头电平起箝位（0.65V）作用。 2: 晶体管工作在开关状态，饱和压降要低，保证输出10V 幅度。 3: C的值要合适，充电时间常数比场同步脉宽大，要能适 应图像信号内容的变化。
第八章 同步扫描电路分析
正极性视频全电视信号幅度分离电路: Q2为PNP型，输出在集电极上； 增加了偏置电阻，Q2处在刚要导通状态，提高同步灵敏度。
第八章 同步扫描电路分析
压控特性参数:
T--振荡周期(S) Rb--振荡器充放电回路的等效电阻 Cb--振荡器充放电回路的等效电容 EC--晶体管集电极电源电压 Eb--晶体管基极等效的电源电压。
fH
E APC
压控灵敏度β（Hz/V）
ΔfH--压控振荡器的频率变化值 ΔEAFC--输入的控制电压变化值。
第八章 同步扫描电路分析 8.2.2 抗干扰电路
干扰信号为瞬时值大的信号。 正常信号时，V1为饱和导通，集电极电压<1V，VD1正向偏 压导通，电视信号经C1.VD1加到Q2上进行幅度分离。 有干扰信号时，经C2VD2耦合到V1基极，V1截止，VD1负 极电压升至12V，信号不能到达Q2，隔离了干扰信号。
(3) 振荡频率稳定, 受环境温度、电源电压变化的影响小。 (4) 电路效率高, 损耗小。行、场扫描电路的效率主要决定于行、场扫描电路
的输出级。
(5) 行、场扫描电流的周期, 正、逆程时间要符合国家现行电视制式标准。
第八章 同步扫描电路分析
8.2 同步分离与抗干扰电路
把视频全电视信号中的行、场同步信号取出，送给行、场 扫描电路，使接收机的信号与发送端行场同步。 分为两步: 幅度分离取出复合同步信号 脉宽分离取出行、场同步信号。
《现代通讯原理》课件——第8章 同步系统
8.3 码元同步 1）开环码元同步法 开环码元同步法也称为非线性变换同步法。在这种同步方法中，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。在图8-7中给出了两个具体方案。在图8-7（a）中，给出的是延迟相乘法的原理方框图。这里用延迟相乘的方法作非线性变换，使接收码型得到变换的。其中相乘器输入和输出的波形示于图8-8中。由图可见，延迟相乘后码元波形的后一半永远是正值；而前一半则当输入状态有改变时为负值。因此，变换后的码元序列的频谱中就产生了码元速率的分量。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。
8.3 码元同步 8.3.1外同步法 在发送端插入码元同步信号的方法有多种。从时域考虑，可以连续插入，并随信息码元同时传输；也可以在每组信息码元之前增加一个“同步头”，由它在接收端建立码元同步，并用锁相环使同步状态在相邻两个“同步头”之间得以保持。从频域考虑，可以在信息码元频谱之外占用一段频谱专用于传输同步信息；也可以利用信息码元频谱中的“空隙”处，插入同步信息。
8.1 同步的概念及分类 1）载波同步 载波同步又称载波恢复，即在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频同相的本地振荡，供给解调器作相干解调用。可见，载波同步是实现相干解调的先决条件。因此，在接收设备中需要有载波同步电路，以提供相干解调所需的相干载波；相干载波必须与接收信号的载波严格地同频同相。
8.3 码元同步 1）开环码元同步法
（a）
（b）
图8-7 开环码元同步的两种方案
8.3 码元同步 1）开环码元同步法
图8-8 延迟相乘法
8.3 码元同步 2）闭环码元同步法 开环码元同步法的主要缺点是同步跟踪误差的平均值不等于零。使信噪比增大可以降低此跟踪误差，但是因为是直接从接收信号波形中提取同步，所以跟踪误差永远不可能降为零。闭环码元同步的方法是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。这种方法类似载频同步中的锁相环法。
电机及拖动基础第八章
张 方 谢胜利 主 编 副主编
21世纪高等学校规划教材来自.1同步电机的结构和工作原理8.1.1 同步电机的主要结构
电机与拖 动基础
同步电机同交流感应电机一样，由定子和和转 子两大部分组成。 定子上有三相交流绕组； 转子上有励磁绕组，通入直流励磁电流，产生 磁场。 同步电机分为发电机、电动机和补偿机。同步 电机的定子也称为电枢，其构造与感应电动机 一样，包括定子铁芯、三相电枢绕组、机座和 端盖等部件。
21世纪高等学校规划教材 张方 谢胜利
电机与拖 动基础
21世纪高等学校规划教材 张方 谢胜利
电机与拖 动基础
转子励磁磁动势Ḟ0总是作用在d轴方向上， 它产生的磁通用 表示。由于 以同步 0 0 转速旋转，因此它要切割定子绕组并在 定子绕组中产生感应电动势Ė0。 电枢磁动势Ḟa也要产生磁通 a。由于 Ḟa 的大小、相位由定子电流I决定，而定子 电流又由负载大小决定，因此在不同的 负载下，Ḟa和Ḟ0空间相位不同。也就是 说，Ḟa相对于Ḟ0的空间位置不同。
21世纪高等学校规划教材 张方 谢胜利
电机与拖 动基础
21世纪高等学校规划教材 张方 谢胜利
电机与拖 动基础
电机的机座用于支撑定子铁芯，固定定 子绕组，同时，它也是电机磁路的一部 分。 中小型同步电动机的机座、端盖和异步 电机一样； 大型同步电机的机座常由钢板焊接而成， 其结构形式与采用的通风系统有直接关 系。
21世纪高等学校规划教材 张方 谢胜利
电机与拖 动基础
目前，在更大容量的发电机中，可以 采用导线内部直接冷却。所谓内部直 接冷却，就是使冷却介质直接与铜线 相接触。 例如，采用空心导体，如图8-6所示， 冷却介质直接在导体中流通，从而把 热量带走，这样能更有效地降低电机 的温升。 采用的冷却介质一般有氢气及水。
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
第8章 操作系统基本同步原理
Edsger Dijkstra发明了信号量,Dijkstra的经典论文 中完成了以下工作: 提出了“循序进程间合作”的思想. 解释了只利用传统的机器指令实现同步的困难. 并以原语作为前提假设 证明可以很好地实现同步 然后给出了一些示例
信号量是S是一个非负整数变量,通过一对不可分割 的访问例程来进行修改和检测: V(s):[s=s+1] P(s):[while(s==0){wait};s=s-1] P操作的目的是不可分割地检测一个整数变量,如果 变量不是正数,则阻塞调用进程;而v操作是不分割地 通知一个被阻塞地进程恢复执行.
使用TS指令实现通用信号量
忙等待:反复地执行循环来测试变量,直到变量改变 值为止(如WHILE循环).
主动和被动信号量的实现: 信号量可以被认为是一种消费资源.如果一个进程/ 线程请求一个正的信号量值,但是信号量值为0时,它 就会被阻塞,通过对一个0值的信号量的P操作,一个 进程会从运行状态转入阻塞状态,从这个角度来说,P 操作是一个资源请求操作.而当进程检测到信号量为 正时,它会从阻塞状态进入运行状态,当另一个进程 通过V操作释放一个资源时,资源分配器会把相应的 阻塞进程转入就绪状态.
下图解释了两个线程竞争使用临界区的情形.假定 P1在下面的语句执行时被中断(当P1在临界区时,P2 在While语句时等待,在这种情况下,P2将使用整个时间片来 执行wait代码): balance=balance+amount;
enter() 和exit()系统调用能解决一般的临界 区问题,下面的代码显示了如何使用它们来解 决balance操作问题:
shared double balance;/*shared variable*/ P1的代码框架 P2的代码框架 … … balance =balance+amount; balance=balace-amount; … …
《通信原理》教材介绍
04
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。
同步技术原理
同步技术原理同步技术是指在不同设备间实现数据、信息、状态等的同步更新和传递的技术。
在现代信息化社会中，同步技术已经成为各种应用程序和系统中不可或缺的一部分。
无论是云端存储、移动通讯、还是多设备协同办公，同步技术都发挥着重要的作用。
本文将从同步技术的基本原理、应用场景和发展趋势等方面进行介绍。
首先，同步技术的基本原理是通过一定的算法和协议，实现不同设备间数据和状态的同步更新。
在实际应用中，同步技术通常涉及到数据的增量更新、冲突解决、网络传输等多个方面。
其中，增量更新是指只传输数据的变化部分，而不是整个数据的重新传输，这可以减少网络流量和提高同步效率。
冲突解决则是指在多设备同时对同一数据进行修改时，如何通过算法和策略来解决冲突，保证数据的一致性。
而网络传输则是指在不同设备间进行数据传输的过程中，如何保证数据的安全性和完整性。
其次，同步技术在各种应用场景中都有着广泛的应用。
在云端存储中，同步技术可以实现多设备间文件的同步更新，用户可以在不同设备上随时随地访问和编辑自己的文件。
在移动通讯中，同步技术可以实现手机、平板、电脑等设备间联系人、日历、短信等数据的同步，确保用户在不同设备上都能获取到最新的信息。
在多设备协同办公中，同步技术可以实现多人同时编辑文档、表格、演示文稿等文件，实时同步更新，提高工作效率。
最后，同步技术在不断发展和演进。
随着5G、物联网、人工智能等新技术的发展，同步技术也在不断进行创新和改进。
未来，同步技术将更加注重数据安全和隐私保护，采用更加高效的算法和协议，实现更加智能化的同步更新。
同时，同步技术也将在更多的领域得到应用，如智能家居、智慧城市、自动驾驶等领域，为人们的生活和工作带来更多便利和效率。
综上所述，同步技术作为现代信息化社会中的重要技术，其原理、应用和发展都具有重要意义。
通过不断的创新和改进，同步技术将为人们的生活和工作带来更多便利和效率，成为信息化社会发展的重要支撑。
同步效应的原理及应用
同步效应的原理及应用1. 概述同步效应是指在多个元件之间实现信息交流和协同工作的一种现象。
在各个领域中，同步效应都有广泛的应用，如电子通信、物理、生物等。
本文将从同步效应的原理和应用两个方面进行介绍。
2. 原理同步效应的产生和实现依赖于以下原理：2.1 相位同步在同步效应中，相位同步是非常重要的一环。
相位同步指的是多个元件间的时钟信号或振荡信号保持一致，使得元件能够在相同的时刻进行工作。
相位同步的原理可以通过以下方式实现：•相位锁定环路（PLL）：利用反馈机制调整时钟频率和相位，使得输入和输出信号保持一致。
•共振：通过调谐器件的频率，使得多个元件的振荡频率保持一致。
2.2 脉冲耦合脉冲耦合是实现同步效应的重要手段之一。
脉冲耦合指的是元件之间通过互相发送和接收脉冲信号来进行信息交流，从而达到协同工作的目的。
脉冲耦合的原理可以简述如下：•发送脉冲信号：一个元件发送脉冲信号给其他元件，使其按照相同的节奏进行工作。
•接收脉冲信号：其他元件接收到脉冲信号后，根据信号进行相关操作，实现同步效应。
3. 应用同步效应在现代科技和生活中有着广泛的应用。
以下是同步效应在不同领域的应用案例：3.1 电子通信•脉冲编码调制（PCM）：通过将信号分割成短脉冲进行传输，接收方根据脉冲的时序信息恢复原始信号。
•多用户接入技术（CDMA）：利用码分多址技术，多个用户在同一频率上进行通信，并通过同步效应实现信号的分离。
3.2 物理领域•傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）：利用干涉仪和同步采样技术，实现对红外光信号的准确测量和分析。
•激光同步共振：通过调整激光器的频率和相位，实现多个激光器同时向同一目标发射激光。
3.3 生物领域•水平基因转移：通过同步效应，将某一特定基因转移给细胞群体中的多个细胞，实现基因的扩散传播。
•群体行为的同步：在生物群体行为中，同步效应往往是产生群体协调行为的基础，如鱼群游动、鸟群飞行等。
4. 结论同步效应作为一种信息协调和协同工作的现象，其原理和应用在各个领域中都发挥着重要作用。
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4
6 j
二. 巴克码的产生
移位方向 01 01 01 01 01
01
01
输出
+
01
01
01
输出
预置线
预置线
串行式
反馈式
三.巴克码的识别
输 出 判决 相加 01 01 01 01 01 01 01 移位方向 巴克码 信息码 1 1 1 0 0 1 0 识别器输入 t1
识别器输入 t1
输入码元
巴克码 1 1 1 0 0 1 0
帧同步码
帧同步码的结构
偶帧（帧同步码)： (目前固定为1) 0 奇帧（帧监督码）：(目前固定为1) 1 1 0/1 0 1 1 0 1 1 0/1 1 1 1 1 1 监督码 对告码 0 同步 1 失步
TS1 TS0
TS2
TS3
TS5 TS4
TS7 TS6
第115话路
TS9 TS8
标志信号码
第 1630 话 路 话 路
i 1
+ +
5
+ ―
― +
―
当 j 2时 R( j ) xi xi 2 1 1 1 1 1 1
i 1
同样可以求出： j=1，-1，3，-3，5，-5，7 -7时 R(j)=0 j=2，-2，4，-4，6，-6时 R(j)=-1
-6 -4 -2 0
R(j) 7 6 5 4 3 2 1 2 -1
目前已找到的巴克码组有： n 2 3 4 5 7 11 13 巴 克 码 组
++ ++― +++― , ++―+ +++―+ + + + ―― + ― + + + ――― + ―― + ― +++++― ― ++― +― +
七位巴克码局部自相关特性
R ( j ) xi xi j
i 1 n j
8.2
位同步
在数字通信系统中，发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，在接收端为了 正确判决所接收的码元。因此，接收端必须提供一个 确定抽样判决时刻的定时脉冲序列。这个定时脉冲序 列的重复频率和相位必须与发送的数码脉冲序列一致， 把在接收端产生与接收码元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，或称位同步。 位同步提取的方法：直接提取；插入导频法 ( 外 同步法)和直接法(自同步法) 。
移位寄存器
收定时系统
时标发生器
8.3.4 分散插入同步法
每隔一定数量的信息码元插入一个帧同步码元。为了 便于提取，帧同步码不宜太复杂。 PCM24 路数字电话 系统的帧同步码就是采用的分散插入方式。
CH
1
CH
2
CH
N
b
n
b
n
b 帧
n
F
K
N帧 信息码 192bit
N+1
N+2 0 同步码 1
N+3 0
为了避免进入伪同步而引入了后方保护 时间的概念。它是指从同步系统捕捉到第一 个真同步码到进入同步状态的一段时间。前 方保护时间和后方保护时间的长短与同步码 的插入方式有关。
8.3.3 集中插入同步法 集中插入同步法：是将一个长为r比特的同步 码组集中插入到每帧的一个时隙（开头），在接 收端由此同步码来确定每帧的起始时刻。 一.插入的帧同步码的要求： 1. 出现伪同步的可能性尽量小； 2. 此码组具有尖锐的自相关函数，以便识别； 3. 识别器也要尽量简单。 目前用得最广泛的是性能良好的“巴 克”(Barker)码。
载波移相π/2的“正交载波”。
F(ω )
0
ω0
ω
1. 插入导频的调制和解调框图
(1) 调制
f (t) 调制信号 Acos0t -π /2相移
相乘调制
带 通
相 加
0（t）
输出
（2）解调
(t)
带通
ω0 窄带滤波 π / 2
ωm 低 通
f (t)
8.1.2 非线性变换—滤波法
一 平方变换法
第八章
同步原理
在通信系统中，同步具有相当重 要的地位。通信系统能否有效、可靠 地工作，很大程度上依赖于有无良好 的同步系统。 同步是数字通信的重点也是难点
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5
载波同步 位同步 帧同步 跳频信号的同步 网同步
8.1 载波同步
一.定义：在采用相干解调系统中,接收端必须提供一个与 发送载波同频同相的相干载波,这就是载波同步 二.载波提取方法 1.直接提取：若已调信号中存在载波分量 2.若已调信号中不存在载波分量 (1)插入导频法：（外同步法）就需要采用在 发端插 入导频。 （2）自同步法（内同步法）在接收端对信号进行适当的 波形变换，时期含有载波信息，通过窄带滤波器，以取得 同步信息。
2.PCM30/32定时脉冲
码元 2048kb/s 速率 256kHz 时隙 帧频 8kHz 复帧 频率
时钟
CP
8分频
D
32分频
TS
16分频
0.5kHz F
………
CP
……… D ……… TS ………
四、集中插入同步法
PCM
… 识别门 前后方保护 时间计数器 A S R-S B C 奇帧监视码检出
8.2.1 插入导频法
位同步的导频插入方法与载波同步时的插入导频法类 似，它也要插在基带信号频谱的零点处，以便提取。如果 信号经过相关编码，其频谱的第一个零点在f=1/2T，插入 导频也应在1/2T处。
F() F()
0
1/T
f
0
1/2T
f
一.插入位定时导频接收方框图
输 入 基 带信号
相加器
抽样判 决
A S1 S4 S6 S5 B
M S2 S3
3.互控同步法
二、准同步系统
1.独立时钟法 2．码速调整法
3．水库法
鉴相
滞后
数字滤波器
加 脉 冲 控制器 减 脉 冲
n
位同步输出 T0 加 脉 冲 T 分 频 输 出 减 脉 冲
信号钟
T
T0 T0 T
未加控 制 “加”脉冲控 制 “减”脉冲控 制
8.2.3
位同步系统性能
8.3
帧同步
在时分多路传输系统中，各路信号是以帧 的方式进行传输的，在接收端需有一个准确的 时间标志，用以区分各的帧的起始时刻正确地 识别出各路的时间位置，才能正确的对各路信 号进行区分，这个提取时间标准的过程称为帧 同步。
n 0， 1 ， 1 0
当 j0 当0 j n 当 jn
+ +
7
+ ―
― +
―
当j=0时
R( j ) x i2 1 1 1 1 1 1 1 7
i 1
+ +
当j=1时
6
+ ―
― +
―
R( j ) xi xi 1 1 1 1 1 1 1 0
0 t t t t t
b
c d e
2.包络检波法
2PSK
包络 检波
窄带 滤波
脉冲 形成
位定时 脉冲
t t t
a b c
t
t
e t f
3.延迟相干法
2PSK
a
延迟 b 移相 c
基带提取
d
窄带滤波
脉冲形成
位同步 脉冲
0
a
Tb
0
0
0
0
0
t
b t d t t
e
f
t
二、数字锁相法
输入数字 信号 超前
二、巴克码
1.巴克码的特点
它是一个非周期序列，一个n位的巴克码x1，x2，x3， xn，每个码元只可能取值 +1或-1，它的局部自相关
函数为
R ( j ) xi xi j
i 1
n j
n 0， 1， 1 0
当 j0 当0 j n 当 jn
假失步:在数字信号在传输过程中因出现误码 而造成帧同步信号的地丢失。
为了使帧同步系统具有识别假失步的能 力，特别引入了前方保护时间的概念，它指 从第一个同步码丢失起到同步系统进入捕捉 状态为止的一段时间。
伪同步：无论选择何种同步码型，信息码流 中都有可能出现与同步码图案相同的码组， 而造成同步动作，这种码组称为伪同步码。
8.3.1 起止式同步法
止
起
1
2
34Biblioteka 5止15
1.5
8.3.2
对帧同步系统的要求
(1) 帧同步的引入时间要短，设备开机后应能很快地进
入同步。一旦系统失步，也能很快地恢复同步。
(2) 同步系统的工作要稳定可靠,具有较强的抗干扰能力。 即同步系统应具有识别假失步和避免伪同步的能力。
(3) 在一定的同步引入时间要求下,同步码组的长度应最 短。
8.1.1 插入导频法
在已调信号频谱中插入称为导频 的正弦波信号在接 收端可以容易地利用窄带滤波器把它提取出来。经过适 当的处理形成接收端的相干载波。 一.DSB信号中插入 在DSB信号中插入导频时， 导频的插入位置应该在信号频 谱为零的位置，否则导频与已 调信号频谱成分重叠，接收时 不易提取。 插入的导频并不 是加入调制器的载波，而是将该
8.4.1 跳频同步的内容及方法