福建工程学院实验五帧同步.docVIP

实验五 帧同步提取实验 刘绍康 3120210127 电子信息工程1201 一、实验目的 掌握巴克码识别原理。 掌握同步保护原理。 掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。 二、实验内容 观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。 观察帧同步器的假同步现象、漏识别现象和同步保护现象。 三、实验器材 信号源模块 一块 ⑦号模块 一块 20M双踪示波器 一台 频率计（选用） 一台 四、实验原理 （一）基本原理 数字通信时，一般总是以一定数目的码元组成一个个的“字”或“句”，即组成一个个的“群”进行传输，因此群同步信号的频率很容易由于位同步信号经分频而得出，但是每群的开头和末尾时刻却无法由分频器的输出决定。群同步的任务就是要给出这个“开头”和“末尾”的时刻。群同步有时也称为帧同步。为了实现群同步，通常有两类方法：一类是在数字信息流中插入一些特殊码组作为每群的头尾标记，接收端根据这些特殊码组的位置就可以实现群同步；另一类方法不需要外加的特殊码组，它类似于载波同步和位同步中的直接法，利用数据码组本身之间彼此不同的特性来实现同步。我们将主要讨论用插入特殊码组实现群同步的方法。 插入特殊码组实现群同步的方法有两种，即连贯式插入法和间隔式插入法。 连贯式插入法 连贯式插入法就是在每帧数据开头集中插入特定码型的帧同步码组，这种帧同步法只适用于同步通信系统，需要位同步信号才能实现。适合做帧同步码的特殊码组很多，对帧同步码组的要求是它们的自相关函数尽可能尖锐，便于从随机数字信息序列中识别出这些帧同步码组，从而准确定位一帧数据的起始时刻。由于这些特殊码组是一个非周期序列或有限序列，在求它的自相关函数时，除了在时延j＝0的情况下，序列中的全部元素都参加相关运算外，在j≠0的情况下，序列中只有部分元素参加相关运算，其表示式为 （19-1） 通常把这种非周期序列的自相关函数称为局部自相关函数。对同步码组的另一个要求是识别器应该尽量简单。目前，一种常用的帧同步码组是巴克码。 巴克码是一种非周期序列。一个n位的巴克码组为{x1，x2，x3，…，xn}，其中xi取值为＋1或－1，它的局部自相关函数为 （19-2） 目前已找到的所有巴克码组如表19-1所列。 表19-1 巴克码组 n 巴克码组 2 3 4 5 7 11 13 ＋＋ ＋＋－ ＋＋＋－；＋＋－＋ ＋＋＋＋－＋ ＋＋＋――＋－ ＋＋＋―――＋――＋－ ＋＋＋＋＋――＋＋－＋－＋ 以七位巴克码组{＋＋＋――＋－}为例，求出它的自相关函数如下： 按式（19-1）可求出j＝2、3、4、5、6、7时的R（j）值分别为－1、0、－1、0、－1、0；另外，再求出j为负值时的自相关函数值，两者一起画在图19-1中。由图可见，其自相关函数在j＝0时出现尖锐的单峰。 巴克码识别器是比较容易实现的，这里也以七位巴克码为例，用7级移位寄存器、相加器和判决器就可以组成一识别器，如图19-2所示。当输入数据的“1”存入移位寄存器时，“1”端的输出电平为＋1，而“0”端的输出电平为－1；反之，存入数据“0”时，“0”端的输出电平为＋1，“1”端的输出电平为－1。各移位寄存器输出端的接法和巴克码的规律一致，这样识别器实际上就是对输入的巴克码进行相关运算。当七位巴克码在图19-3（a）中的t1时刻正好已全部进入了7级移位寄存器时，7级移位寄存器输出端都输出＋1，相加后得最大输出＋7；若判别器的判决门限电平定为＋6，那么就在七位巴克码的最后一位“0”进入识别器时，识别器输出一群同步脉冲表示一群的开头，如图19-3（b）所示。 图19-1 七位巴克码的自相关函数 图19-2 七位巴克码识别器 图19-3 识别器的输出波形 ①漏同步概率P1 由于干扰的影响会引起同步码组中的一些码元发生错误，从而使识别器漏识别已发出的同步码组。出现这种情况的概率就称为漏同步概率P1。例如图19-2识别器的判决门限电平为＋6，若由于干扰，七位巴克码有一位错误，这时相加输出为＋5，小于判决门限，识别器漏识别了帧同步码组；若在这种情