当前课程知识点：通信原理 > 第九章 同步系统 > 9.1 同步的定义与分类 > 视频
同学们好
从今天起我们开始学习同步的相关概念
对于通信系统而言
同步是其重要的组成部分
在模拟通信系统中
各类已调信号的相干解调
都需要在接收端
产生1个与发射端同频同相的本地载波
对于数字通信系统
无论是模拟信号数字化中的抽样
还是数字相干解调
码元抽样判决
数据帧形成
以及通信网的同步等
都需要同步系统予以保障
因此 同步是决定通信系统能否有效地
可靠地工作关键部分
是通信系统的重要组成部分
为此我们需要认真学习领会
在本次课上
我们将学习同步的定义与分类
在通信系统中
同步是指接收端必须与发送端时间节拍保持一致
例如收、发两端时钟的一致
收、发两端载波频率和相位的一致
收、发两端帧和复帧结构和时间出现的位置一致
这样看来
同步的种类实际上有很多
在我们详细介绍各种同步原理和技术之前
有必要先对这些同步进行一个简单的分类
如果按照同步的功用来分类
同步可以分为载波同步
位同步
群同步和网同步等4种
其中 位同步有时也称为码元同步
群同步有时也称为帧同步
下面我们首先来分析一下载波同步
大家知道
无论在模拟通信还是数字通信当中
当采用相干解调时
都需要接收端提供1个
与发射端调制载波同频同相的本地载波
那么为什么必须要求
本地载波与发送端载波同频同相呢
下面我们就来看一下这个案例
假设发送端的调制载波为cos(ω1t+θ1)
因此 我们得到的DSB已调信号为就m(t)cos(ω1t+θ1)
如果在接收端
我们产生的本地载波为cos(ω2t+θ2)
在本地载波与已调信号相乘以后
接收端的低通滤波器就会输出为这样的一个信号
从这个信号可以看到
如果频差存在
也就是ω1≠ω2
这时解调信号会周期性的缓慢变化
也就是出现忽大忽小的现象
进而造成相干解调的失败
如果ω1=ω2
也就是同频
但θ1≠θ2
则解调信号将产生一个固定的衰减
具体数值为cos(θ1-θ2)
因此 我们希望收端产生的本地载波
要与发送端使用的载波同频同相
通常把接收端本地载波与发送端载波
保持同频 同相的过程称为载波同步
而获取本地载波的过程被称为载波提取或者载波恢复
接下来我们来了解一下位同步
前面我们讲过
实际上 位同步也叫做码元同步
在数字通信中
除了存在载波同步的问题外
还存在位同步的问题
因为 在数字通信过程中
信息是由1串连续的码元序列组成
因此 在接收端
需知道每个码元的起止时刻
以便正确进行判决
例如用抽样判决器对信号进行判决时
一般应对准每个码元幅度最大值的位置
以确保误码率最小
这样看来
在接收端需要产生1个码元定时脉冲
这个定时脉冲的重复频率
不仅要与发送端的码元速率完全相同
同时相位也要对准最佳抽样时刻
通常把这个码元定时脉冲
我们称为“码元同步脉冲”
或者“位同步脉冲”
而把位同步脉冲的获取
则称为位同步提取
或者位同步
那么有了位同步
我们就能获得信息了吗
显然这还不行
因为 许多有意义的信息
通常是由多个码元组成
例如 数字通信中的信息总是用若干码元组成1个“字”
又用若干“字”组成1“句”
因此 在接收这些数字流时
同样也必须知道这些“字”
和“句”的起止时刻
而获取这些起止时刻
就被称为帧同步也称为群同步
例如 在PCM 30/32路数字终端设备中
30个数字话路组成1帧
16帧又组成1个复帧
这样看来
帧同步是在码元同步的基础上
对位同步脉冲进行分频
然后 再识别出帧的“开头”和“末尾”时刻所对应位置
那么 帧同步的关键
就是确定帧同步的位置
有了上面载波同步、位同步、群同步
就可以保证点与点的模拟通信和数字通信
但对于通信容量更大的通信网络
还需要有网同步
确保系统的协调有序的工作
因此 网同步的作用是使整个数字通信网内
有1个统一的时间节拍标准
进而确保整个网络协调有序的工作
除了按上述实现功能对同步进行分类外
还可以按照传输同步信息方式对其进行分类
将这些同步划分为自同步法和外同步法
所谓自同步法
是指发送端不发送专门的同步信息
接收端则是设法从收到的信号中
提取同步信息的方法
这种同步方式
不占用通信相关资源
但接收端处理起来较为复杂
与之对应的是外同步
它是指在发送端利用某一资源
例如 时间、空间、频率等
专门发送同步信息
接收端根据这个专门的同步信息
来提取同步信号的方法
这种方法有时也被成为插入法
例如插入导频法等
同学们 通过本次课的学习
可能你们已经感受到
通信系统只有在收、发两端之间建立了同步
才能实现正确的信息传输
因此 同步信息传输的可靠性
应该高于信号传输的可靠性
而通信系统的核心任务是信息传输
因此 同步有效性也备受人们关注
也就是不能占用过多的通信资源
或者影响通信
因此 一般来讲
与自同步相比
外同步法的有效性
要低于自同步法
但可靠性要高一些
本次课我们讲解了同步的定义
分析了不同的同步分类方法
通过实例分析了载波同步的重要性
好了今天的课就是这些 谢谢大家
-1.1 通信系统的基本概念
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-1.2 通信系统的组成
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-1.3 信息及其度量
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-1.4 通信系统的主要性能指标
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-讨论题：分析比较模拟通信和数字通信的各自有缺点和应用场景。
-课程思政
-课程使用教材
--教材介绍
-2.1 信道的基本概念
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-2.2 恒参信道分析
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-2.3 随参信道及其对所传信号的影响
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-2.4 随机过程基础
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-2.5 平稳随机过程
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-2.6 白噪声
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-2.7 高斯噪声
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-2.8 信号系统与噪声的关系
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-2.9 信道容量的概念
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-2.10 m序列的产生
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-2.11 m序列的性质
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-讨论题：结合实际生活或者工程实践，谈一下香农定理的意义所在。
-课程思政
-3.1 常规双边带调幅
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-3.2 抑制载波的双边带调制
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-3.3 单边带调制
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-3.4 残留边带调制
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-3.5 线性系统的抗噪声性能
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-3.6 角度调制的基本概念
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-3.7 频率调制FM
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-4.1 数字基带信号的常用码型
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-4.2 数字基带信号的频谱特性
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-4.3 数字基带传输系统
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-4.4 无码间串扰的基本思想
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-4.5 无码间串扰的基带传输系统
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-4.6 数字基带传输系统的性能分析
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-4.7 眼图
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-5.1 2ASK的基本原理
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-5.2 2ASK的抗噪声性能分析
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-5.3 2FSK的基本原理
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-5.4 2FSK的抗噪声性能分析
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-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.7 二进制数字调制系统的性能比较
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-课程思政
-讨论题：2FSK信号的频谱的波峰有什么特点，与什么因素有关？
-6.1 假设检验模型
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-6.2 错误概率最小准则
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-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构
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-6.4 匹配滤波器原理
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-6.5 匹配滤波器性质及应用
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-7.1 低通抽样定理
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-7.2 量化的基本概念和均匀量化
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-7.3 非均匀量化
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-7.4 13折线法的码位安排
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-7.5 简单增量调制
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-7.6 改进型增量调制
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-7.7 时分复用和多路数字电话系统
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-7.8 哈夫曼编码
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-8.1 信道编码基础
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-8.2 分类和工作方式
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-8.3 常用简单分组码
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-8.4 线性分组码的基本概念
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-8.5 线性分组码的矩阵描述
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-8.6 循环码的基本概念
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-8.7 循环码的矩阵描述
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-8.8 循环码代数形式的编译码
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-9.1 同步的定义与分类
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-9.2 载波同步
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-9.3 载波同步的性能分析
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-9.4 位同步
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-9.5 位同步的性能分析
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-9.6 群同步
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-9.7 群同步的性能分析
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