同步技术

[拼音]：tongbu jishu

[外文]：synchronization technology

使两个信号在频率和相位上取得一致的技术。在数字通信、计算机网络和数字化遥测遥控中是指从接收信号中提取同步信号，使接收端与发送端步调一致，实现位同步、群同步、载波同步或网同步的技术。数字信号的基本单元是码元（位）。若干码元组成码字，码字是载荷信息的基本单元。若干码字组成句。若干个句组成帧。句和帧可表达较复杂的信息。在接收端，为了正确理解发送端发送的信息，要从收到的信号中提取同步信号，从而确定位、字、句、帧的起止时刻。为了保证接收端与发送端能够步调一致地工作，发送端在发送数据时同时发送同步脉冲。接收端收到此同步脉冲后用来作为时间基准。传送同步信号可使用独立的载频，也可与信息传输共用一个载频。同步信号可采用高电平脉冲、宽脉冲、脉冲对或脉冲码组，以区别于正常信号。这种同步方式称为外同步法。人们也可利用数字信号本身包含的位同步信息，在接收端用锁相技术提取位同步信息。这种同步方式称为内同步法或自同步法。在数字通信系统中把字同步、句同步和帧同步统称为群同步。按照同步的功能，同步方式有位同步、群同步、载波同步和网同步四类。每类同步方式又有多种实现方法（见图）。

位同步是数字通信中最基本的同步方式。为了正确地进行解调和检测，接收端应从收到的信号中提取标志码元起止时刻的位同步信息，并产生与接收信号码元的重复频率相同和相位一致的定时脉冲序列，这一过程称为码元同步或位同步。实现位同步的方法有两类：内同步法和外同步法。

（1）内同步法：发送端不需要专门向接收端发送位同步信息，接收端直接从收到的信号中提取同步信号。常用的内同步法有滤波法、数字锁相法和模拟锁相法。

（2）外同步法：发送端专门向接收端发送位同步信息。常用的外同步法有双重调制法和插入位导频法。插入位导频法又有频域插入法和时域插入法。

在数字通信系统中往往按一定的数据结构将若干位码元组成一个字，把若干个字组成一个句，把若干个句再组成一个帧。接收端要识别这些字、句、帧，应从收到的信号中提取标志字、句、帧起止时刻的信息，这类同步方式称为字同步、句同步和帧同步。因为字、句、帧都由不同数目的码元群组成，所以字同步、句同步和帧同步统称为群同步。实现群同步的方法也有两类：内同步法和外同步法。

（1）内同步法：对要传送的信息进行编码，使它本身具有分群能力，来实现群同步。

（2）外同步法：在数据流中插入一个特殊的群同步码作为每一信息群的起始标志，接收端识别出这个特殊码就可以实现群同步。群同步码应具有尖自相关函数，以便于识别，并可减少漏掉的和虚假的同步信号。伪随机码理论分析表明，巴克序列、L序列和m序列都具有这种性质，常用来作群同步码。在遥测系统中常用最佳同步码作为群同步码。

在数字通信中采用相干解调时接收端要有一个相干载波，它必须与接收信号中的被调载波同步（同频同相）。接收端从接收信号中提取相干载波信息，称为载波同步。实现载波同步的方法有两类：直接提取法和插入导频法。

（1）直接提取法：发送端不专门向接收端传输载波信息，接收端直接从收到的已调信号中提取载波信息。直接提取法适用于抑制载波的双边带调幅系统、残留边带调幅系统和二相多相调相系统。

（2）插入导频法：发送端在发送信息的同时还发送载波或与其有关的导频信号。插入导频法又有频域插入法和时域插入法。

在数字通信网和计算机网络中各站点为了进行分路和并路，必须调整各个方向送来的信码的速率和相位，使之步调一致，这种调整过程称为网同步。实现网同步的方法有四种：主从同步法、相互同步法、塞入脉冲法和独立时钟法。

（1）主从同步法：网络内设一主站，备有高稳定的时钟。它产生标准频率，并传递给各从站，使全网都服从此主时钟，达到全网频率一致的目的。主从同步法的优点是从站的设备比较简单，比较经济，性能也较好，在数字通信网中得到广泛的应用。主从同步法的缺点是当主站发生故障时，各从站会失去统一的时间标准而无法工作，以致造成全网通信中断。

（2）相互同步法：网内各站都有自己的时钟，并且互相联接、互相影响，最后都调整到同一网频率上。相互同步法能克服主从同步法对主时钟依赖的缺点。提高通信的可靠性。它的缺点是不容易调整，有时还会引起网络自激。这种方法适用于站点比较集中的网区和正在发展中的数字通信网。

（3）塞入脉冲法:各站均采用高稳定的时钟,它们的频率很接近（不完全相等），每站的时钟频率略大于输入信码的速率，采用塞入脉冲技术即可实现网同步。这种方法已得到应用。

（4）独立时钟法：每站都有自己的时钟，它们的准确度和稳定度都很高，各站的信码率接近一致，即能实现网同步。这种方法的优点是各站都有独立的时钟，站的增减灵活性很大。缺点是各站都要配置高稳定度的时钟。