位同步

通信名词

位同步是指在数据通信系统中，数据信号是以码元形式逐个地发送和接收的，这要求发、收双方的时钟要有一个稳定而可靠的同步关系。另外，无论是基带传输还是频带传输，接收端收到的信号都可能存在一定程度的畸变和干扰。为此，接收端就必须有一个与发送端码元定时脉冲频率相同、相位与最佳取样时刻一致的码元定时脉冲序列的过程，也称为码元同步。对位同步的基本要求以及它的实现方法，与载波同步相类似。为了获取码元定时信号，必须先确定接收到的基带信号中是否存在位定时的频率分量。如果存在此频率分量，就可用滤波器直接从中把位定时信息提取出来。而对某些本身不包含位定时信息的基带信号(如随机的二进制不归零码)，则有必要在基带信号中插入位同步的导频信号，或者对该基带信号进行某种码型变换，以达到获取位定时信息的目的。

定义

位同步是数字信号码元时间对齐的过程.指数字传输中，从信息码流中提取时钟信号，并借助于时钟信号来识别信息码元的定时提取过程。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。实现位同步的方法主要有外同步法和自同步法两种：外同步法。外同步的方法是，发送端发送数据之前先发送同步时钟信号，接收方用这一同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率，以此来达到收发双方位同步的目的；自同步法。接收方利用包含有同步信号的特殊编码（如曼彻斯特编码）从信号自身提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率，达到同步目的。

建立时间

位同步建立时间是指系统开机或失去同步后重新建立位同步所需花费的最大时间。对基于内插的位同步算法来说，它是根据采样点来计算出位定时误差的，因此在该种算法中每经过一个码元就会计算出一个定时误差，这就是说平均每一个码元周期位同步模块都会进行一次误差调整，所以这种算法的位同步建立时间是过零点检测类位同步算法的一半。

保持时间

当位同步建立后，如果信号中断，或者出现一长串连续的“0”码或“1”码时，无论是何种位同步法，都无法再从码元中提取出位定时误差信号，因此位同步模块就失去了对位同步脉冲或是采样点的调整作用。由于发送端的时钟是变化的，这样接收端的位同步脉冲与发送端的时钟的相位差就会逐渐积累，时间越长，相位偏移量越大，直至相位偏移量超过一个码元宽度，就会发生频率偏移，也就失去了同步。位同步保持时间就是指由同步到失步所经过的时间。由此可见，当输入信号中断，或是出现长串连续的“0”码或“1”码时，位同步保持时间跟发送端时钟与接收端位同步脉冲的相位偏移量的积增速率有关，由于此时位同步模块已失去调整作用，因此可以看到位同步保持时间跟采用何种位同步算法并无直接联系。

同步技术

同步技术是数字通信系统中非常重要的技术。一般来说数字通信系统要实现多种同步功能才能实现正确的数据通信任务。其技术目标是实现不同地域收发双方的同步通信互联，实现一致的信息数据交换，因此，通信系统是否能够完全的实现数据的同步交换成为了衡量通信质量的重要因素，如果通信系统没有实现同步，将会导致系统的瘫痪，影响通信的效果。同步问题在手机、雷达、WLAN、HDTV等都是很重要的。发送信号和接受信号是通信的最基本的两个环节，接受信号实际上就是从噪声、干扰与畸变中提取信号，获取发送的信息。提取信号就是估计信号的某个或数个特征参数，如振幅、频率、相位与时间等。同步中的主要过程就是信号参数的估值过程。通信系统中的同步又可分为载波同步、位同步、帧同步和网同步几大类。在短距离的通信中我们一般采用基带传输模式，长距离的通信采用频带传输模式，两种模式在发送端首先都要进行调制，在接收端进行解调，他们大部分都是通过相干解调进行，只有幅度调制是通过非相干解调的，相干解调需要相干载波，即需要一个与所接收到信号中的调制载波完全同频同相的本地载波信号，这个本地载波的获取称为载波同步，载波同步是实现相干解调的基础。在数字通信系统中，信息流是由最基本的“字”和“句”组成。对于时分多路信号，要想在接收端能够正确的分辩各路信号，作为发送端首先应该在信息流的头部或尾部加入一些特殊的代码进行区分标记，以便接收方能够正确分辨信息，那么，在接收端获取并分辨这些信息流的过程我们称之为帧同步或群同步。

方法

位同步的自同步法有滤波法、包络“ 陷落”法和锁相环法。滤波法针对不含位同步信息的全占空基带波形进行微分和全波整流，变成归零单极性脉冲，即可提取。包络“ 陷落”法是一种对带限信号进行包络检波的波形变换的方法，带限信号的相邻码元的相位变换点附近有幅度的平滑“ 陷落”，经包络检波和滤波就可提取位同步信号。

锁相环法中为解决位同步信号抖动问题，在鉴相器后加数字滤波器即可。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。

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。

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