位同步

位同步是數字信號碼元時間對齊的過程。指數字傳輸中，從信息碼流中提取時鐘信號，並藉助於時鍾信號來識別信息碼元的定時提取過程。位同步是正確取樣判決的基礎，只有數字通信才需要，所提取的位同步信息是頻率等於碼速率的定時脈衝，相位則根據判決時信號波形決定，可能在碼元中間，也可能在碼元終止時刻或其他時刻。實現位同步的方法主要有外同步法和自同步法兩種：外同步法。外同步的方法是，發送端發送數據之前先發送同步時鐘信號，接收方用這一同步信號來鎖定自己的時鐘脈衝頻率，以此來達到收發雙方位同步的目的；自同步法。接收方利用包含有同步信號的特殊編碼（如曼徹斯特編碼）從信號自身提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈衝頻率，達到同步目的。

位同步建立時間是指系統開機或失去同步后重新建立位同步所需花費的最大時間。對基於內插的位同步演演算法來說，它是根據採樣點來計算出位定時誤差的，因此在該種演演算法中每經過一個碼元就會計算出一個定時誤差，這就是說平均每一個碼元周期位同步模塊都會進行一次誤差調整，所以這種演演算法的位同步建立時間是過零點檢測類位同步演演算法的一半。

當位同步建立后，如果信號中斷，或者出現一長串連續的“0”碼或“1”碼時，無論是何種位同步法，都無法再從碼元中提取出位定時誤差信號，因此位同步模塊就失去了對位同步脈衝或是採樣點的調整作用。由於發送端的時鐘是變化的，這樣接收端的位同步脈衝與發送端的時鐘的相位差就會逐漸積累，時間越長，相位偏移量越大，直至相位偏移量超過一個碼元寬度，就會發生頻率偏移，也就失去了同步。位同步保持時間就是指由同步到失步所經過的時間。由此可見，當輸入信號中斷，或是出現長串連續的“0”碼或“1”碼時，位同步保持時間跟發送端時鐘與接收端位同步脈衝的相位偏移量的積增速率有關，由於此時位同步模塊已失去調整作用，因此可以看到位同步保持時間跟採用何種位同步演演算法並無直接聯繫。

同步技術是數字通信系統中非常重要的技術。一般來說數字通信系統要實現多種同步功能才能實現正確的數據通信任務。其技術目標是實現不同地域收發雙方的同步通信互聯，實現一致的信息數據交換，因此，通信系統是否能夠完全的實現數據的同步交換成為了衡量通信質量的重要因素，如果通信系統沒有實現同步，將會導致系統的癱瘓，影響通信的效果。同步問題在手機、雷達、WLAN、HDTV等都是很重要的。發送信號和接受信號是通信的最基本的兩個環節，接受信號實際上就是從雜訊、干擾與畸變中提取信號，獲取發送的信息。提取信號就是估計信號的某個或數個特徵參數，如振幅、頻率、相位與時間等。同步中的主要過程就是信號參數的估值過程。通信系統中的同步又可分為載波同步、位同步、幀同步和網同步幾大類。在短距離的通信中我們一般採用基帶傳輸模式，長距離的通信採用頻帶傳輸模式，兩種模式在發送端首先都要進行調製，在接收端進行解調，他們大部分都是通過想干解調進行，只有幅度調製是通過非相干解調的，相干解調需要相干載波，即需要一個與所接收到信號中的調製載波完全同頻同相的本地載波信號，這個本地載波的獲取稱為載波同步，載波同步是實現相干解調的基礎。在數字通信系統中，信息流是由最基本的“字”和“句”組成。對於時分多路信號，要想在接收端能夠正確的分辯各路信號，作為發送端首先應該在信息流的頭部或尾部加入一些特殊的代碼進行區分標記，以便接收方能夠正確分辨信息，那麼，在接收端獲取並分辨這些信息流的過程我們稱之為幀同步或群同步。

位同步的自同步法有濾波法、包絡“陷落”法和鎖相環法。濾波法針對不含位同步信息的全占空基帶波形進行微分和全波整流，變成歸零單極性脈衝，即可提取。包絡“陷落”法是一種對帶限信號進行包絡檢波的波形變換的方法，帶限信號的相鄰碼元的相位變換點附近有幅度的平滑“陷落”，經包絡檢波和濾波就可提取位同步信號。

鎖相環法中為解決位同步信號抖動問題，在鑒相器后加數字濾波器即可。採用高穩定度的振蕩器（信號鍾），從鑒相器所獲得的與同步誤差成比例的誤差信號不是直接用於調整振蕩器，而是通過一個控制器在信號鍾輸出的脈衝序列中附加或扣除一個或幾個脈衝，這樣同樣可以調整加到減相器上的位同步脈衝序列的相位，達到同步的目的。這種電路可以完全用數字電路構成全數字鎖相環路。

另一種導頻插入的方法是包絡調製法。這種方法是用位同步信號的某種波形對移相鍵控或移頻鍵控這樣的恆包絡數字已調信號進行附加的幅度調製，使其包絡隨著位同步信號波形變化；在接收端只要進行包絡檢波，就可以形成位同步信號。