通信原理-課件-第13章

通信原理第13同步原理1通信原理第13同步原理1第13章同步原理

13.1概述 數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步種類：載波同步、碼元同步、群同步和網(wǎng)同步。載波同步：又稱載波恢復(fù)。目的：在接收設(shè)備中產(chǎn)生一個和接收信號的載波同頻、同相的本地振蕩，用于相干解調(diào)。方法： 接收信號中有載頻分量時：需要調(diào)整其相位。 接收信號中無載頻分量時：需從信號中提取載波， 或插入輔助同步信息。2第13章同步原理13.1概述2第13章同步原理碼元同步：又稱時鐘同步或時鐘恢復(fù)。 對于二進(jìn)制信號，又稱位同步。目的：得知每個接收碼元準(zhǔn)確的起止時刻，以便決定積分和判決時刻。方法：從接收信號中獲取同步信息，由其產(chǎn)生一時鐘脈沖序列，使后者和接收碼元起止時刻保持正確關(guān)系?；虿迦胼o助同步信息。群同步：又稱幀同步。目的：將接收碼元正確分組。方法：通常需要在發(fā)送信號中周期性地插入一個同 步碼元，標(biāo)示出分組位置。網(wǎng)同步：使通信網(wǎng)中各站點(diǎn)時鐘之間保持同步。3第13章同步原理碼元同步：又稱時鐘同步或時鐘恢復(fù)。3第13章同步原理13.2載波同步

13.2.1有輔助導(dǎo)頻時的載頻提取(插入導(dǎo)頻法)用于不包含載頻分量的信號。在發(fā)送信號中另外加入一個或幾個導(dǎo)頻信號。多采用鎖相環(huán)（PLL）提取載波。鎖相環(huán)原理方框圖：環(huán)路濾波器壓控振蕩器輸出導(dǎo)頻輸入信號圖13-1鎖相環(huán)原理方框圖鑒相器4第13章同步原理13.2載波同步環(huán)路濾波器壓控振蕩器第13章同步原理13.2.2無輔助導(dǎo)頻時的載波提?。ㄖ苯臃ǎ┢椒江h(huán)：以2PSK信號為例進(jìn)行討論。設(shè)信號式中，m(t)=1當(dāng)m(t)取+1和-1的概率相等時，此信號的頻譜中無角頻率c的離散分量。將上式平方，得到由上式可見，其中包含2倍載頻的頻率分量。將此2倍頻分量用窄帶濾波器濾出后再作2分頻，即可得出所需載頻。方框圖如下：圖13-2平方環(huán)原理方框圖載頻輸出帶通濾波平方壓控振蕩環(huán)路濾波鎖相環(huán)s(t)2分頻窄帶濾波5第13章同步原理13.2.2無輔助導(dǎo)頻時的載波提取第13章同步原理此方案的缺點(diǎn)：

1、相位含糊性：2分頻器的輸出電壓有相差180的兩種可能相位，即其輸出電壓的相位決定于分頻器的隨機(jī)初始狀態(tài)。采用2DPSK體制可以避免此缺點(diǎn)的影響。 2、錯誤鎖定：平方后的接收電壓中有可能存在其他的離散頻率分量，使鎖相環(huán)鎖定在錯誤的頻率上。解決這個問題的辦法是降低環(huán)路濾波器的帶寬。6第13章同步原理此方案的缺點(diǎn)：6第13章同步原理科斯塔斯環(huán)法：又稱同相正交環(huán)法或邊環(huán)法。原理方框圖：

圖13-3科斯塔斯環(huán)法原理方框圖90相移環(huán)路濾波壓控振蕩s(t)載頻輸出低通低通解調(diào)輸出abcdefg7第13章同步原理科斯塔斯環(huán)法：又稱同相正交環(huán)法或邊環(huán)法。圖第13章同步原理工作原理a點(diǎn)的壓控振蕩電壓為：b點(diǎn)的壓控振蕩電壓為：c點(diǎn)的電壓：d點(diǎn)的電壓：e點(diǎn)的電壓：f點(diǎn)的電壓：g點(diǎn)的電壓：上式中的(-

)是壓控振蕩電壓和接收載波相位之差。8第13章同步原理工作原理8第13章同步原理將m(t)=1代入上式，并考慮到當(dāng)(-)很小時， sin(-)(-)，則上式變?yōu)殡妷簐g通過環(huán)路濾波器，控制壓控振蕩器的振蕩頻率。這個電壓控制壓控振蕩器的輸出電壓相位，使(-

)盡可能地小。當(dāng)＝

時，vg

=0。壓控振蕩器的輸出電壓va就是科斯塔斯環(huán)提取出的載波。

9第13章同步原理9第13章同步原理由上式可見，當(dāng)(-

)很小時，除了差一個常數(shù)因子外，電壓ve就近似等于解調(diào)輸出電壓m(t)。所以科斯塔斯環(huán)本身就同時兼有提取相干載波和相干解調(diào)的功能。優(yōu)缺點(diǎn)： 1、不需要對接收信號作平方運(yùn)算，工作頻率較低。 2、為了得到科斯塔斯環(huán)法在理論上給出的性能，要求兩路低通濾波器的性能完全相同。 3、由鎖相環(huán)原理可知，鎖相環(huán)在(-

)值接近0的穩(wěn)定點(diǎn)有兩個，在(-

)等于0和處。所以，科斯塔斯環(huán)法提取出的載頻也存在相位含糊性。10第13章同步原理10第13章同步原理再調(diào)制器－第3種提取相干載波的方法原理方框圖載頻輸出90相移環(huán)路濾波壓控振蕩低通s(t)abcdefg11第13章同步原理再調(diào)制器－第3種提取相干載波的方法載頻第13章同步原理工作原理 接收信號和a點(diǎn)振蕩電壓相乘后得到的c點(diǎn)電壓 它經(jīng)過低通濾波后，在d點(diǎn)的電壓為

vd實際上就是解調(diào)電壓，它受b點(diǎn)的振蕩電壓在相乘器中再調(diào)制后，得出的e點(diǎn)電壓等于 上式的ve和信號s(t)再次相乘，得到在f點(diǎn)的電壓12第13章同步原理工作原理12第13章同步原理 vf經(jīng)過窄帶低通濾波后，得到壓控振蕩器的控制電壓 將上式的控制電壓和科斯塔斯環(huán)的控制電壓式比較可見，這兩個方案中的壓控振蕩器的控制電壓相同。13第13章同步原理13第13章同步原理多進(jìn)制信號的載頻恢復(fù)

例：QPSK信號提取載頻的科斯塔斯環(huán)法原理方框圖s(t)45移相低通壓控振蕩環(huán)路濾波低通解調(diào)輸出90移相135移相低通低通14第13章同步原理多進(jìn)制信號的載頻恢復(fù)s(t)45低通第13章同步原理13.2.3載波同步的性能相位誤差相位誤差的種類恒定誤差：由電路參量引起的隨機(jī)誤差：由噪聲引起的恒定誤差分析：當(dāng)提取載波電路中存在窄帶濾波器時，若其中心頻率fq和載波頻率f0不相等，存在頻率偏差f，則載波通過它時會有附加相移。設(shè)此窄帶濾波器由一個單諧振電路組成，則由其引起的附加相移等于 由上式可見，電路的Q值越大，附加相移也成比例地增大。15第13章同步原理13.2.3載波同步的性能15第13章同步原理當(dāng)提取載頻的電路中采用鎖相環(huán)時，若鎖相環(huán)工作在穩(wěn)態(tài)，壓控振蕩電壓的頻率f0應(yīng)當(dāng)和信號載頻fc相同，并且其相位誤差應(yīng)當(dāng)很小。設(shè)鎖相環(huán)壓控振蕩電壓的穩(wěn)態(tài)相位誤差為，則有 式中，f是fc和f0之差，而Kd為鎖相環(huán)路直流增益。 為了減小誤差，由上式可見，應(yīng)當(dāng)盡量增大環(huán)路的增益Kd。16第13章同步原理當(dāng)提取載頻的電路中采用鎖相環(huán)時，若鎖相環(huán)工第13章同步原理同步建立時間和保持時間同步建立時間：從開始接收到信號（或從系統(tǒng)失步狀態(tài)）到提取出穩(wěn)定的載頻所需要的時間。 顯然我們要求此時間越短越好。在同步建立時間內(nèi)，由于相干載頻的相位還沒有調(diào)整穩(wěn)定，所以不能正確接收碼元。同步保持時間：從開始失去信號到失去載頻同步的時間。 顯然希望此時間越長越好。長的同步保持時間有可能使信號短暫丟失時，或接收斷續(xù)信號時，不需要重新建立同步，保持連續(xù)提供穩(wěn)定的本地載頻。17第13章同步原理同步建立時間和保持時間17第13章同步原理載波同步誤差對解調(diào)信號的影響載波同步的相位誤差：包括兩部分恒定誤差和隨機(jī)誤差（相位抖動）

，現(xiàn)在將其寫為：＝

＋相位誤差對于2PSK信號誤碼率的影響： 由科斯塔斯環(huán)的輸出電壓 可知，其中(-

)為相位誤差，ve即解調(diào)輸出電壓，而cos(-

)就是由于相位誤差引起的解調(diào)信號電壓下降。因此信號噪聲功率比r下降至cos2(-

)倍。將它代入誤碼率公式，得到相位誤差為(-

)時的誤碼率等于 式中，r為信號噪聲功率比。18第13章同步原理載波同步誤差對解調(diào)信號的影響18第13章同步原理相位誤差對于單邊帶信號的影響 設(shè)有一單頻基帶信號 它對載波cosct進(jìn)行單邊帶調(diào)制后，取出上邊帶信號 傳輸?shù)浇邮斩?。若接收端的本地相干載波有相位誤差，則兩者相乘后得到 經(jīng)過低通濾波器濾出的低頻分量為 其中第1項是原調(diào)制基帶信號，但是受到因子cos的衰減；第2項是和第1項正交的項，它使接收信號產(chǎn)生失真。19第13章同步原理相位誤差對于單邊帶信號的影響19第13章同步原理

13.3碼元同步（位同步）碼元同步目的：準(zhǔn)確的時刻對接收碼元進(jìn)行判決，以及對接收碼元能量正確積分。碼元同步方法：從接收碼元的起止時刻產(chǎn)生一個碼元同步脈沖序列，或稱定時脈沖序列。碼元同步方法分類：外同步法：它是一種利用輔助信息同步的方法，需要在信號中另外加入包含碼元定時信息的導(dǎo)頻或數(shù)據(jù)序列。自同步法，它不需要輔助同步信息，直接從信息碼元中提取出碼元定時信息。顯然，這種方法要求在信息碼元序列中含有碼元定時信息。20第13章同步原理13.3碼元同步（位同步）20第13章同步原理

13.3.1外同步法常用的外同步法：于發(fā)送信號中插入頻率為碼元速率（1/T）或碼元速率的倍數(shù)的同步信號。在接收端利用一個窄帶濾波器，將其分離出來，并形成碼元定時脈沖。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備較簡單；缺點(diǎn)是需要占用一定的頻帶寬帶和發(fā)送功率。插入碼元同步信號的方法時域：連續(xù)插入增加“同步頭”頻域：在信息碼元頻譜之外占用一段頻譜用于傳輸同步信息利用信息碼元頻譜中的“空隙”處，插入同步信息外同步法目前采用不多。21第13章同步原理13.3.1外同步法21第13章同步原理

13.3.2自同步法自同步法分類：開環(huán)同步法：由于二進(jìn)制等先驗概率的不歸零碼元序列中沒有離散的碼元速率頻譜分量，故需要在接收時對其進(jìn)行某種非線性變換，才能使其頻譜中含有離散的碼元速率頻譜分量，并從中提取碼元定時信息。閉環(huán)同步法：用比較本地時鐘周期和輸入信號碼元周期的方法，將本地時鐘鎖定在輸入信號上。22第13章同步原理13.3.2自同步法22第13章同步原理開環(huán)碼元同步法延遲相乘法原理方框圖相乘器輸入和輸出的波形： 延遲相乘后碼元波形的后一 半永遠(yuǎn)是正值；而前一半則 當(dāng)輸入狀態(tài)有改變時為負(fù)值。 因此，變換后的碼元序列的 頻譜中就產(chǎn)生了碼元速率的 分量。延遲時間等于碼元時間一半 時，碼元速率分量最強(qiáng)。c延遲T/2ab放大限幅窄帶濾波(c)(b)(a)23第13章同步原理開環(huán)碼元同步法c延遲T/2ab放大限幅窄帶第13章同步原理微分整流法原理同步誤差 若窄帶濾波器的帶寬等于1/KT，其中K為一個常數(shù)，則提取同步的時間誤差比例為：

T－碼元持續(xù)時間；

Eb－碼元能量；

n0－單邊噪聲功率譜密度。 只要接收信噪比大，上述方案能保證足夠準(zhǔn)確的碼元同步。低通微分整流窄帶濾波放大限幅式中，－同步誤差時間的均值；24第13章同步原理微分整流法原理低通微分整流窄帶濾波放第13章同步原理閉環(huán)碼元同步法基本原理：將接收信號和本地產(chǎn)生的碼元定時信號相比較，使本地產(chǎn)生的定時信號和接收碼元波形的轉(zhuǎn)變點(diǎn)保持同步。這種方法類似載頻同步中的鎖相環(huán)法。“超前/滯后門”同步器：原理方框圖超前門滯后門環(huán)路濾波||||+壓控振蕩+-u1u2|u1||u2|e=|u2|-|u1|m(t)門波形產(chǎn)生25第13章同步原理閉環(huán)碼元同步法超前門滯后門環(huán)路濾波||第13章同步原理工作原理Tdd+1-1超前門滯后門(a)同步狀態(tài)(b)超前狀態(tài)d++1-1超前門滯后門T2積分時間26第13章同步原理工作原理Tdd+1-1超前門滯后門(a)第13章同步原理存在的問題和解決辦法在上面討論中已經(jīng)假定接收信號中的碼元波形有突跳邊沿。若它沒有突跳邊沿，則無論有無同步時間誤差，超前門和滯后門的積分結(jié)果總是相等，這樣就沒有誤差信號去控制壓控振蕩器，故不能使用此法取得同步。這個問題在所有自同步法的碼元同步器中都存在，在設(shè)計時必須加以考慮。此外，由于兩個支路積分器的性能也不可能做得完全一樣。這樣將使本來應(yīng)該等于零的誤差值產(chǎn)生偏差；當(dāng)接收碼元序列中較長時間沒有突跳邊沿時，此誤差值偏差持續(xù)地加在壓控振蕩器上，使振蕩頻率持續(xù)偏移，從而會使系統(tǒng)失去同步。為了使接收碼元序列中不會長時間地沒有突跳邊沿，可以在發(fā)送時對基帶碼元的傳輸碼型作某種變換，例如改用HDB3碼，或用擾亂技術(shù)，使發(fā)送碼元序列不會長時間地沒有突跳邊沿。27第13章同步原理存在的問題和解決辦法27第13章同步原理

13.3.3碼元同步誤差對于誤碼率的影響

在用匹配濾波器或相關(guān)器接收碼元時，其積分器的積分時間長短直接和信噪比Eb/n0有關(guān)。若積分區(qū)間比碼元持續(xù)時間短，則積分的碼元能量Eb顯然下降，而噪聲功率譜密度n0卻不受影響。在相鄰碼元有突變邊沿時，若碼元同步時間誤差為，則積分時間將損失2，積分得到的碼元能量將減小為Eb(1-2/T)；在相鄰碼元沒有突變邊沿時，則積分時間沒有損失。對于等概率隨機(jī)碼元信號，有突變的邊沿和無突變的邊沿各占1/2。以等概率2PSK信號為例，其最佳誤碼率為：

故在有相位誤差時的平均誤碼率為28第13章同步原理13.3.3碼元同步誤差對于誤碼率的第13章同步原理13.4群同步13.4.1概述群同步碼的插入方法：集中插入

適用于要求快速建立同步的地方，或間斷傳輸信息并且每次傳輸時間很短的場合。信息碼組同步碼組信息碼組信息碼組信息碼組同步碼組同步碼組29第13章同步原理13.4群同步信息碼組同步碼組信第13章同步原理分散插入適用于連續(xù)傳輸信息之處，例如數(shù)字電話系統(tǒng)中。信息碼組信息碼組信息碼組同步碼元同步碼元同步碼組同步碼元同步碼元30第13章同步原理分散插入信息碼組信息碼組信息碼組同步碼元同第13章同步原理同步電路的狀態(tài)：捕捉態(tài)：在捕捉態(tài)時，確認(rèn)搜索到群同步碼的條件必須規(guī)定得很高，以防發(fā)生假同步。保持態(tài)：一旦確認(rèn)達(dá)到同步狀態(tài)后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入保持態(tài)。在保持態(tài)下，仍須不斷監(jiān)視同步碼的位置是否正確。但是，這時為了防止因為噪聲引起的個別錯誤導(dǎo)致認(rèn)為失去同步，應(yīng)該降低判斷同步的條件，以使系統(tǒng)穩(wěn)定工作。31第13章同步原理同步電路的狀態(tài)：31第13章同步原理

13.4.2集中插入法（連貫式插入）原理：采用特殊的群同步碼組，集中插入在信息碼組的前頭，使得接收時能夠容易地立即捕獲它。因此，要求群同步碼的自相關(guān)特性曲線具有尖銳的單峰，以便容易地從接收碼元序列中識別出來。局部自相關(guān)函數(shù)定義：設(shè)有一個碼組，它包含N個碼元，則其局部自相關(guān)函數(shù)等于

式中，N為碼組中的碼元數(shù)目；

xi=+1或-1，當(dāng)1

i

N；

xi=0， 當(dāng)1>i和i>N。32第13章同步原理13.4.2集中插入法（連貫式插入）第13章同步原理

顯然可見，當(dāng)j=0時， 若一個碼組的自相關(guān)函數(shù)僅在R(0)處出現(xiàn)峰值，其他處的R(j)值均很小，則可以用求自相關(guān)函數(shù)的方法尋找峰值，從而發(fā)現(xiàn)此碼組并確定其位置。巴克碼：常用的一種群同步碼。定義：設(shè)一個N位的巴克碼組為{x1,x2,…,xN}，則其自相關(guān)函數(shù)可以用下式表示：

上式表明，巴克碼的R(0)=N，而在其他處的自相關(guān)函數(shù)R(j)的絕對值均不大于1。這就是說，凡是滿足上式的碼組，就稱為巴克碼。33第13章同步原理 顯然可見，當(dāng)j=0時，33第13章同步原理巴克碼組列表： 表中各碼組的反碼（即正負(fù)號相反的碼）和反序碼（即時間順序相反的碼）也是巴克碼。N巴克碼1＋2＋＋，＋－3＋＋－4＋＋＋－，＋＋－＋5＋＋＋－＋7＋＋＋――＋－11＋＋＋―――＋――＋－13＋＋＋＋＋――＋＋－＋－＋34第13章同步原理巴克碼組列表：N巴克碼1＋2＋＋，＋－第13章同步原理例：N=5的巴克碼。 在j=0至4的范圍內(nèi)，求其自相關(guān)函數(shù)值： 由以上計算結(jié)果可見，其自相關(guān)函數(shù)絕對值除R(0)外，均不大于1。35第13章同步原理例：N=5的巴克碼。354123-4-1-3-2R(j)1-1 5j320第13章同步原理巴克碼的自相關(guān)函數(shù)值曲線 自相關(guān)函數(shù)是偶函數(shù)，所以其自相關(guān)函數(shù)值畫成曲線如上圖所示。將j=0時的R(j)值稱為主瓣，其他處的值稱為旁瓣。 實際通信情況中，在巴克碼前后有其他碼元存在。但是，若假設(shè)信號碼元的出現(xiàn)是等概率的，則相當(dāng)于在巴克碼前后的碼元取值平均為0。所以平均而言，計算巴克碼的局部自相關(guān)函數(shù)的結(jié)果，近似地符合在實際通信情況中計算全部自相關(guān)函數(shù)的結(jié)果。364123-4-1-3-2R(j)1-1 5j第13章同步原理

13.4.3分散插入法：原理：通常，分散插入法的群同步碼都很短。例如，在數(shù)字電話系統(tǒng)中常采用“10”交替碼，即在下圖所示的同步碼元位置上輪流發(fā)送二進(jìn)制數(shù)字“1”和“0”。 這種有規(guī)律的周期性地出現(xiàn)的“10”交替碼，在信息碼元序列中極少可能出現(xiàn)。因此在接收端有可能將同步碼的位置檢測出來。信息碼組信息碼組信息碼組同步碼元同步碼元同步碼組同步碼元同步碼元37第13章同步原理13.4.3分散插入法：信息碼組信息第13章同步原理 在接收端，為了找到群同步碼的位置，需要按照其出現(xiàn)周期搜索若干個周期。若在規(guī)定數(shù)目的搜索周期內(nèi)，在同步碼的位置上，都滿足“1”和“0”交替出現(xiàn)的規(guī)律，則認(rèn)為該位置就是群同步碼元的位置。至于具體的搜索方法，由于計算技術(shù)的發(fā)展，目前多采用軟件的方法，不再采用硬件邏輯電路實現(xiàn)。 38第13章同步原理 在接收端，為了找到群同步碼的位置，需要按第13章同步原理軟件搜索方法移位搜索法系統(tǒng)開始處于捕捉態(tài)。對接收碼元逐個考察，若考察的第一個接收碼元就發(fā)現(xiàn)它符合群同步碼元的要求，則暫時假定它就是群同步碼元；在等待一個周期后，再考察下一個預(yù)期位置上的碼元是否還符合要求。若連續(xù)n個周期都符合要求，就認(rèn)為捕捉到了群同步碼。若第一個接收碼元不符合要求或在n個周期內(nèi)出現(xiàn)一次被考察的碼元不符合要求，則推遲一位考察下一個接收碼元。直至找到符合要求的碼元并保持連續(xù)n個周期都符合為止；這時捕捉態(tài)轉(zhuǎn)為保持態(tài)。39第13章同步原理軟件搜索方法39第13章同步原理在保持態(tài)，同步電路仍然要不斷考察同步碼是否正確，但是為了防止考察時因噪聲偶然發(fā)生一次錯誤而導(dǎo)致錯認(rèn)為失去同步，一般可以規(guī)定在連續(xù)n個周期內(nèi)發(fā)生m次(m<n)考察錯誤才認(rèn)為是失去同步。這種措施稱為同步保護(hù)。在下圖中畫出了上述方法的流程圖。40第13章同步原理在保持態(tài)，同步電路仍然要不斷考察同步碼是否第13章同步原理Y初始化開始同步狀態(tài)移一位是同步碼？記數(shù)器A記到n？記數(shù)器A加1N狀態(tài)轉(zhuǎn)換YYN置0是同步碼？記數(shù)器B加1記數(shù)器B記到m？N記數(shù)器C加1Y記數(shù)器C記到n？置0保持態(tài)捕捉態(tài)將同步狀態(tài)設(shè)為捕捉態(tài)將各記數(shù)器置041第13章同步原理Y初始化開始同步狀態(tài)移一位是同步碼？記數(shù)器新碼元進(jìn)入老碼元輸出檢驗是否“1”和“0”交替08007x06x05x04x03x02x01x16115x14x13x12x11x10x09x24023x22x21x20x19x18x17x32131x30x29x28x27x26x25x40039x38x37x36x35x34x33x第13章同步原理存儲檢測法。先將接收碼元序列存在計算機(jī)的RAM中，再進(jìn)行檢驗。下圖畫出了一個RAM的示意圖，它按先進(jìn)先出(FIFO)的原理工作：42新碼元進(jìn)入老碼元輸出檢驗是否0807060504030201第13章同步原理圖中畫出的存儲容量為40b，相當(dāng)于5幀信息碼元長度，每幀長8b，其中包括1b同步碼。在每個方格中，上部陰影區(qū)內(nèi)的數(shù)字是碼元的編號，下部的數(shù)字是碼元的取值“1”或“0”，而“x”代表任意值。編號為“01”的碼元最先進(jìn)入RAM，編號“40”的碼元為當(dāng)前進(jìn)入RAM的碼元。每當(dāng)進(jìn)入1比特時，立即檢驗最右列存儲位置中的碼元是否符合同步序列的規(guī)律（例如，“10”交替）。按照圖示，相當(dāng)只連續(xù)檢驗了5個周期。若它們都符合同步序列的規(guī)律，則判定新進(jìn)入的碼元為同步碼元。若不完全符合，則在下1比特進(jìn)入時繼續(xù)檢驗。43第13章同步原理圖中畫出的存儲容量為40b，相當(dāng)于5幀信第13章同步原理實際應(yīng)用的方案中，這種方案需要連續(xù)檢驗的幀數(shù)和時間可能較長。例如在單路數(shù)字電話系統(tǒng)中，每幀長度可能有50多比特，而檢驗幀數(shù)可能有數(shù)十幀。這種方法也需要加用同步保護(hù)措施。它的原理與第一種方法中的類似。44第13章同步原理實際應(yīng)用的方案中，這種方案需要連續(xù)檢驗的幀第13章同步原理

13.4.4群同步性能主要性能指標(biāo)：假同步概率Pf

：當(dāng)捕捉時同步系統(tǒng)將錯誤的同步位置當(dāng)作正確的同步位置捕捉到。產(chǎn)生假同步的主要原因是由于噪聲的影響使信息碼元錯成同步碼元。漏同步概率Pl：同步系統(tǒng)將正確的同步位置漏過而沒有捕捉到。漏同步的主要原因是噪聲的影響，使正確的同步碼元變成錯誤的碼元。45第13章同步原理13.4.4群同步性能45第13章同步原理漏同步概率：設(shè)接收碼元錯誤概率為p，需檢驗的同步碼元數(shù)為n，檢驗時容許錯誤的最大碼元數(shù)為m，則未漏判定為同步碼的概率等于

式中，Cnr為n中取r的組合數(shù)。 所以，漏同步概率等于 當(dāng)不允許有錯誤時，即設(shè)定m=0時，則上式變?yōu)?上式就是不允許有錯同步碼時漏同步的概率。46第13章同步原理漏同步概率：設(shè)接收碼元錯誤概率為p，需檢驗第13章同步原理假同步概率

假設(shè)信息碼元是等概率的，即其中“1”和“0”的先驗概率相等；并且假設(shè)假同步完全是由于某個信息碼組被誤認(rèn)為是同步碼組造成的。同步碼組長度為n，所以n位的信息碼組有2n種排列。它被錯當(dāng)成同步碼組的概率和容許錯誤碼元數(shù)m有關(guān)。若不容許有錯碼，即m=0，則只有一種可能，即信息碼組中的每個碼元恰好都和同步碼元相同。若m=1，則有Cn1種可能將信息碼組誤認(rèn)為是同步碼組。因此假同步的總概率為 式中，分母2n是全部可能出現(xiàn)的信息碼組數(shù)。47第13章同步原理假同步概率47第13章同步原理比較比較漏同步和假同步公式可見，當(dāng)判定條件放寬時，即m增大時，漏同步概率減小，但假同步概率增大。設(shè)計時需折中考慮。平均建立時間：從開始捕捉轉(zhuǎn)變到保持態(tài)所需的時間。現(xiàn)以集中插入法為例進(jìn)行計算。

假設(shè)漏同步和假同步都不發(fā)生，則由于在一個群同步周期內(nèi)一定會有一次同步碼組出現(xiàn)。所以按照上流程圖捕捉同步碼組時，最長需要等待一個周期的時間，最短則不需等待，立即捕到。平均而言，需要等待半個周期的時間。設(shè)N為每群的碼元數(shù)目，其中群同步碼元數(shù)目為n，T為碼元持續(xù)時間，則一群的時間為NT，它就是捕捉到同步碼組需要的最長時間；而平均捕捉時間為NT/2。若考慮到出現(xiàn)一次漏同步或假同步大約需要多用NT的時間才能捕獲到同步碼組，故這時的群同步平均建立時間約為 te

NT(1/2+Pf+Pl) 48第13章同步原理比較48第13章同步原理

13.4.5起止式同步起止式同步法用途：它主要適用于電傳打字機(jī)中。電傳打字機(jī)中起止式同步法原理：一個字符由5個二進(jìn)制碼元組成，每個碼元的長度相等鍵盤輸入的每個字符之間的時間間隔不等。在無字符輸入時，電傳打字機(jī)的輸出電壓一直處于高電平狀態(tài)。在輸入一個字符時，于5個信息碼元之前加入一個低電平的“起脈沖”，其寬度為一個碼元的寬度T，如下圖所示起止止123451.5TT49第13章同步原理13.4.5起止式同步起止止12第13章同步原理為了保持字符間的間隔，又規(guī)定在“起脈沖”前的高電平寬度至少為1.5T，并稱它為“止脈沖”。所以通常將起止式同步的一個字符的長度定義為7.5T。在手工操作輸入字符時，“止脈沖”的長度是隨機(jī)的，但是至少為1.5T。由于每個字符的長度很短，所以本地時鐘不需要很精確就能在這5個碼元的周期內(nèi)保持足夠的準(zhǔn)確。起止式同步的碼組中，字符的數(shù)目不必須是5個，例如也可能采用7位的ASCII碼。起止式同步有時也稱為異步式通信，因為在其輸出碼元序列中碼元的間隔不等。50第13章同步原理為了保持字符間的間隔，又規(guī)定在“起脈沖”前通信原理第13同步原理51通信原理第13同步原理1第13章同步原理

13.1概述 數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步種類：載波同步、碼元同步、群同步和網(wǎng)同步。載波同步：又稱載波恢復(fù)。目的：在接收設(shè)備中產(chǎn)生一個和接收信號的載波同頻、同相的本地振蕩，用于相干解調(diào)。方法： 接收信號中有載頻分量時：需要調(diào)整其相位。 接收信號中無載頻分量時：需從信號中提取載波， 或插入輔助同步信息。52第13章同步原理13.1概述2第13章同步原理碼元同步：又稱時鐘同步或時鐘恢復(fù)。 對于二進(jìn)制信號，又稱位同步。目的：得知每個接收碼元準(zhǔn)確的起止時刻，以便決定積分和判決時刻。方法：從接收信號中獲取同步信息，由其產(chǎn)生一時鐘脈沖序列，使后者和接收碼元起止時刻保持正確關(guān)系?；虿迦胼o助同步信息。群同步：又稱幀同步。目的：將接收碼元正確分組。方法：通常需要在發(fā)送信號中周期性地插入一個同 步碼元，標(biāo)示出分組位置。網(wǎng)同步：使通信網(wǎng)中各站點(diǎn)時鐘之間保持同步。53第13章同步原理碼元同步：又稱時鐘同步或時鐘恢復(fù)。3第13章同步原理13.2載波同步

13.2.1有輔助導(dǎo)頻時的載頻提取(插入導(dǎo)頻法)用于不包含載頻分量的信號。在發(fā)送信號中另外加入一個或幾個導(dǎo)頻信號。多采用鎖相環(huán)（PLL）提取載波。鎖相環(huán)原理方框圖：環(huán)路濾波器壓控振蕩器輸出導(dǎo)頻輸入信號圖13-1鎖相環(huán)原理方框圖鑒相器54第13章同步原理13.2載波同步環(huán)路濾波器壓控振蕩器第13章同步原理13.2.2無輔助導(dǎo)頻時的載波提?。ㄖ苯臃ǎ┢椒江h(huán)：以2PSK信號為例進(jìn)行討論。設(shè)信號式中，m(t)=1當(dāng)m(t)取+1和-1的概率相等時，此信號的頻譜中無角頻率c的離散分量。將上式平方，得到由上式可見，其中包含2倍載頻的頻率分量。將此2倍頻分量用窄帶濾波器濾出后再作2分頻，即可得出所需載頻。方框圖如下：圖13-2平方環(huán)原理方框圖載頻輸出帶通濾波平方壓控振蕩環(huán)路濾波鎖相環(huán)s(t)2分頻窄帶濾波55第13章同步原理13.2.2無輔助導(dǎo)頻時的載波提取第13章同步原理此方案的缺點(diǎn)：

1、相位含糊性：2分頻器的輸出電壓有相差180的兩種可能相位，即其輸出電壓的相位決定于分頻器的隨機(jī)初始狀態(tài)。采用2DPSK體制可以避免此缺點(diǎn)的影響。 2、錯誤鎖定：平方后的接收電壓中有可能存在其他的離散頻率分量，使鎖相環(huán)鎖定在錯誤的頻率上。解決這個問題的辦法是降低環(huán)路濾波器的帶寬。56第13章同步原理此方案的缺點(diǎn)：6第13章同步原理科斯塔斯環(huán)法：又稱同相正交環(huán)法或邊環(huán)法。原理方框圖：

圖13-3科斯塔斯環(huán)法原理方框圖90相移環(huán)路濾波壓控振蕩s(t)載頻輸出低通低通解調(diào)輸出abcdefg57第13章同步原理科斯塔斯環(huán)法：又稱同相正交環(huán)法或邊環(huán)法。圖第13章同步原理工作原理a點(diǎn)的壓控振蕩電壓為：b點(diǎn)的壓控振蕩電壓為：c點(diǎn)的電壓：d點(diǎn)的電壓：e點(diǎn)的電壓：f點(diǎn)的電壓：g點(diǎn)的電壓：上式中的(-

)是壓控振蕩電壓和接收載波相位之差。58第13章同步原理工作原理8第13章同步原理將m(t)=1代入上式，并考慮到當(dāng)(-)很小時， sin(-)(-)，則上式變?yōu)殡妷簐g通過環(huán)路濾波器，控制壓控振蕩器的振蕩頻率。這個電壓控制壓控振蕩器的輸出電壓相位，使(-

)盡可能地小。當(dāng)＝

時，vg

=0。壓控振蕩器的輸出電壓va就是科斯塔斯環(huán)提取出的載波。

59第13章同步原理9第13章同步原理由上式可見，當(dāng)(-

)很小時，除了差一個常數(shù)因子外，電壓ve就近似等于解調(diào)輸出電壓m(t)。所以科斯塔斯環(huán)本身就同時兼有提取相干載波和相干解調(diào)的功能。優(yōu)缺點(diǎn)： 1、不需要對接收信號作平方運(yùn)算，工作頻率較低。 2、為了得到科斯塔斯環(huán)法在理論上給出的性能，要求兩路低通濾波器的性能完全相同。 3、由鎖相環(huán)原理可知，鎖相環(huán)在(-

)值接近0的穩(wěn)定點(diǎn)有兩個，在(-

)等于0和處。所以，科斯塔斯環(huán)法提取出的載頻也存在相位含糊性。60第13章同步原理10第13章同步原理再調(diào)制器－第3種提取相干載波的方法原理方框圖載頻輸出90相移環(huán)路濾波壓控振蕩低通s(t)abcdefg61第13章同步原理再調(diào)制器－第3種提取相干載波的方法載頻第13章同步原理工作原理 接收信號和a點(diǎn)振蕩電壓相乘后得到的c點(diǎn)電壓 它經(jīng)過低通濾波后，在d點(diǎn)的電壓為

vd實際上就是解調(diào)電壓，它受b點(diǎn)的振蕩電壓在相乘器中再調(diào)制后，得出的e點(diǎn)電壓等于 上式的ve和信號s(t)再次相乘，得到在f點(diǎn)的電壓62第13章同步原理工作原理12第13章同步原理 vf經(jīng)過窄帶低通濾波后，得到壓控振蕩器的控制電壓 將上式的控制電壓和科斯塔斯環(huán)的控制電壓式比較可見，這兩個方案中的壓控振蕩器的控制電壓相同。63第13章同步原理13第13章同步原理多進(jìn)制信號的載頻恢復(fù)

例：QPSK信號提取載頻的科斯塔斯環(huán)法原理方框圖s(t)45移相低通壓控振蕩環(huán)路濾波低通解調(diào)輸出90移相135移相低通低通64第13章同步原理多進(jìn)制信號的載頻恢復(fù)s(t)45低通第13章同步原理13.2.3載波同步的性能相位誤差相位誤差的種類恒定誤差：由電路參量引起的隨機(jī)誤差：由噪聲引起的恒定誤差分析：當(dāng)提取載波電路中存在窄帶濾波器時，若其中心頻率fq和載波頻率f0不相等，存在頻率偏差f，則載波通過它時會有附加相移。設(shè)此窄帶濾波器由一個單諧振電路組成，則由其引起的附加相移等于 由上式可見，電路的Q值越大，附加相移也成比例地增大。65第13章同步原理13.2.3載波同步的性能15第13章同步原理當(dāng)提取載頻的電路中采用鎖相環(huán)時，若鎖相環(huán)工作在穩(wěn)態(tài)，壓控振蕩電壓的頻率f0應(yīng)當(dāng)和信號載頻fc相同，并且其相位誤差應(yīng)當(dāng)很小。設(shè)鎖相環(huán)壓控振蕩電壓的穩(wěn)態(tài)相位誤差為，則有 式中，f是fc和f0之差，而Kd為鎖相環(huán)路直流增益。 為了減小誤差，由上式可見，應(yīng)當(dāng)盡量增大環(huán)路的增益Kd。66第13章同步原理當(dāng)提取載頻的電路中采用鎖相環(huán)時，若鎖相環(huán)工第13章同步原理同步建立時間和保持時間同步建立時間：從開始接收到信號（或從系統(tǒng)失步狀態(tài)）到提取出穩(wěn)定的載頻所需要的時間。 顯然我們要求此時間越短越好。在同步建立時間內(nèi)，由于相干載頻的相位還沒有調(diào)整穩(wěn)定，所以不能正確接收碼元。同步保持時間：從開始失去信號到失去載頻同步的時間。 顯然希望此時間越長越好。長的同步保持時間有可能使信號短暫丟失時，或接收斷續(xù)信號時，不需要重新建立同步，保持連續(xù)提供穩(wěn)定的本地載頻。67第13章同步原理同步建立時間和保持時間17第13章同步原理載波同步誤差對解調(diào)信號的影響載波同步的相位誤差：包括兩部分恒定誤差和隨機(jī)誤差（相位抖動）

，現(xiàn)在將其寫為：＝

＋相位誤差對于2PSK信號誤碼率的影響： 由科斯塔斯環(huán)的輸出電壓 可知，其中(-

)為相位誤差，ve即解調(diào)輸出電壓，而cos(-

)就是由于相位誤差引起的解調(diào)信號電壓下降。因此信號噪聲功率比r下降至cos2(-

)倍。將它代入誤碼率公式，得到相位誤差為(-

)時的誤碼率等于 式中，r為信號噪聲功率比。68第13章同步原理載波同步誤差對解調(diào)信號的影響18第13章同步原理相位誤差對于單邊帶信號的影響 設(shè)有一單頻基帶信號 它對載波cosct進(jìn)行單邊帶調(diào)制后，取出上邊帶信號 傳輸?shù)浇邮斩?。若接收端的本地相干載波有相位誤差，則兩者相乘后得到 經(jīng)過低通濾波器濾出的低頻分量為 其中第1項是原調(diào)制基帶信號，但是受到因子cos的衰減；第2項是和第1項正交的項，它使接收信號產(chǎn)生失真。69第13章同步原理相位誤差對于單邊帶信號的影響19第13章同步原理

13.3碼元同步（位同步）碼元同步目的：準(zhǔn)確的時刻對接收碼元進(jìn)行判決，以及對接收碼元能量正確積分。碼元同步方法：從接收碼元的起止時刻產(chǎn)生一個碼元同步脈沖序列，或稱定時脈沖序列。碼元同步方法分類：外同步法：它是一種利用輔助信息同步的方法，需要在信號中另外加入包含碼元定時信息的導(dǎo)頻或數(shù)據(jù)序列。自同步法，它不需要輔助同步信息，直接從信息碼元中提取出碼元定時信息。顯然，這種方法要求在信息碼元序列中含有碼元定時信息。70第13章同步原理13.3碼元同步（位同步）20第13章同步原理

13.3.1外同步法常用的外同步法：于發(fā)送信號中插入頻率為碼元速率（1/T）或碼元速率的倍數(shù)的同步信號。在接收端利用一個窄帶濾波器，將其分離出來，并形成碼元定時脈沖。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備較簡單；缺點(diǎn)是需要占用一定的頻帶寬帶和發(fā)送功率。插入碼元同步信號的方法時域：連續(xù)插入增加“同步頭”頻域：在信息碼元頻譜之外占用一段頻譜用于傳輸同步信息利用信息碼元頻譜中的“空隙”處，插入同步信息外同步法目前采用不多。71第13章同步原理13.3.1外同步法21第13章同步原理

13.3.2自同步法自同步法分類：開環(huán)同步法：由于二進(jìn)制等先驗概率的不歸零碼元序列中沒有離散的碼元速率頻譜分量，故需要在接收時對其進(jìn)行某種非線性變換，才能使其頻譜中含有離散的碼元速率頻譜分量，并從中提取碼元定時信息。閉環(huán)同步法：用比較本地時鐘周期和輸入信號碼元周期的方法，將本地時鐘鎖定在輸入信號上。72第13章同步原理13.3.2自同步法22第13章同步原理開環(huán)碼元同步法延遲相乘法原理方框圖相乘器輸入和輸出的波形： 延遲相乘后碼元波形的后一 半永遠(yuǎn)是正值；而前一半則 當(dāng)輸入狀態(tài)有改變時為負(fù)值。 因此，變換后的碼元序列的 頻譜中就產(chǎn)生了碼元速率的 分量。延遲時間等于碼元時間一半 時，碼元速率分量最強(qiáng)。c延遲T/2ab放大限幅窄帶濾波(c)(b)(a)73第13章同步原理開環(huán)碼元同步法c延遲T/2ab放大限幅窄帶第13章同步原理微分整流法原理同步誤差 若窄帶濾波器的帶寬等于1/KT，其中K為一個常數(shù)，則提取同步的時間誤差比例為：

T－碼元持續(xù)時間；

Eb－碼元能量；

n0－單邊噪聲功率譜密度。 只要接收信噪比大，上述方案能保證足夠準(zhǔn)確的碼元同步。低通微分整流窄帶濾波放大限幅式中，－同步誤差時間的均值；74第13章同步原理微分整流法原理低通微分整流窄帶濾波放第13章同步原理閉環(huán)碼元同步法基本原理：將接收信號和本地產(chǎn)生的碼元定時信號相比較，使本地產(chǎn)生的定時信號和接收碼元波形的轉(zhuǎn)變點(diǎn)保持同步。這種方法類似載頻同步中的鎖相環(huán)法。“超前/滯后門”同步器：原理方框圖超前門滯后門環(huán)路濾波||||+壓控振蕩+-u1u2|u1||u2|e=|u2|-|u1|m(t)門波形產(chǎn)生75第13章同步原理閉環(huán)碼元同步法超前門滯后門環(huán)路濾波||第13章同步原理工作原理Tdd+1-1超前門滯后門(a)同步狀態(tài)(b)超前狀態(tài)d++1-1超前門滯后門T2積分時間76第13章同步原理工作原理Tdd+1-1超前門滯后門(a)第13章同步原理存在的問題和解決辦法在上面討論中已經(jīng)假定接收信號中的碼元波形有突跳邊沿。若它沒有突跳邊沿，則無論有無同步時間誤差，超前門和滯后門的積分結(jié)果總是相等，這樣就沒有誤差信號去控制壓控振蕩器，故不能使用此法取得同步。這個問題在所有自同步法的碼元同步器中都存在，在設(shè)計時必須加以考慮。此外，由于兩個支路積分器的性能也不可能做得完全一樣。這樣將使本來應(yīng)該等于零的誤差值產(chǎn)生偏差；當(dāng)接收碼元序列中較長時間沒有突跳邊沿時，此誤差值偏差持續(xù)地加在壓控振蕩器上，使振蕩頻率持續(xù)偏移，從而會使系統(tǒng)失去同步。為了使接收碼元序列中不會長時間地沒有突跳邊沿，可以在發(fā)送時對基帶碼元的傳輸碼型作某種變換，例如改用HDB3碼，或用擾亂技術(shù)，使發(fā)送碼元序列不會長時間地沒有突跳邊沿。77第13章同步原理存在的問題和解決辦法27第13章同步原理

13.3.3碼元同步誤差對于誤碼率的影響

在用匹配濾波器或相關(guān)器接收碼元時，其積分器的積分時間長短直接和信噪比Eb/n0有關(guān)。若積分區(qū)間比碼元持續(xù)時間短，則積分的碼元能量Eb顯然下降，而噪聲功率譜密度n0卻不受影響。在相鄰碼元有突變邊沿時，若碼元同步時間誤差為，則積分時間將損失2，積分得到的碼元能量將減小為Eb(1-2/T)；在相鄰碼元沒有突變邊沿時，則積分時間沒有損失。對于等概率隨機(jī)碼元信號，有突變的邊沿和無突變的邊沿各占1/2。以等概率2PSK信號為例，其最佳誤碼率為：

故在有相位誤差時的平均誤碼率為78第13章同步原理13.3.3碼元同步誤差對于誤碼率的第13章同步原理13.4群同步13.4.1概述群同步碼的插入方法：集中插入

適用于要求快速建立同步的地方，或間斷傳輸信息并且每次傳輸時間很短的場合。信息碼組同步碼組信息碼組信息碼組信息碼組同步碼組同步碼組79第13章同步原理13.4群同步信息碼組同步碼組信第13章同步原理分散插入適用于連續(xù)傳輸信息之處，例如數(shù)字電話系統(tǒng)中。信息碼組信息碼組信息碼組同步碼元同步碼元同步碼組同步碼元同步碼元80第13章同步原理分散插入信息碼組信息碼組信息碼組同步碼元同第13章同步原理同步電路的狀態(tài)：捕捉態(tài)：在捕捉態(tài)時，確認(rèn)搜索到群同步碼的條件必須規(guī)定得很高，以防發(fā)生假同步。保持態(tài)：一旦確認(rèn)達(dá)到同步狀態(tài)后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入保持態(tài)。在保持態(tài)下，仍須不斷監(jiān)視同步碼的位置是否正確。但是，這時為了防止因為噪聲引起的個別錯誤導(dǎo)致認(rèn)為失去同步，應(yīng)該降低判斷同步的條件，以使系統(tǒng)穩(wěn)定工作。81第13章同步原理同步電路的狀態(tài)：31第13章同步原理

13.4.2集中插入法（連貫式插入）原理：采用特殊的群同步碼組，集中插入在信息碼組的前頭，使得接收時能夠容易地立即捕獲它。因此，要求群同步碼的自相關(guān)特性曲線具有尖銳的單峰，以便容易地從接收碼元序列中識別出來。局部自相關(guān)函數(shù)定義：設(shè)有一個碼組，它包含N個碼元，則其局部自相關(guān)函數(shù)等于

式中，N為碼組中的碼元數(shù)目；

xi=+1或-1，當(dāng)1

i

N；

xi=0， 當(dāng)1>i和i>N。82第13章同步原理13.4.2集中插入法（連貫式插入）第13章同步原理

顯然可見，當(dāng)j=0時， 若一個碼組的自相關(guān)函數(shù)僅在R(0)處出現(xiàn)峰值，其他處的R(j)值均很小，則可以用求自相關(guān)函數(shù)的方法尋找峰值，從而發(fā)現(xiàn)此碼組并確定其位置。巴克碼：常用的一種群同步碼。定義：設(shè)一個N位的巴克碼組為{x1,x2,…,xN}，則其自相關(guān)函數(shù)可以用下式表示：

上式表明，巴克碼的R(0)=N，而在其他處的自相關(guān)函數(shù)R(j)的絕對值均不大于1。這就是說，凡是滿足上式的碼組，就稱為巴克碼。83第13章同步原理 顯然可見，當(dāng)j=0時，33第13章同步原理巴克碼組列表： 表中各碼組的反碼（即正負(fù)號相反的碼）和反序碼（即時間順序相反的碼）也是巴克碼。N巴克碼1＋2＋＋，＋－3＋＋－4＋＋＋－，＋＋－＋5＋＋＋－＋7＋＋＋――＋－11＋＋＋―――＋――＋－13＋＋＋＋＋――＋＋－＋－＋84第13章同步原理巴克碼組列表：N巴克碼1＋2＋＋，＋－第13章同步原理例：N=5的巴克碼。 在j=0至4的范圍內(nèi)，求其自相關(guān)函數(shù)值： 由以上計算結(jié)果可見，其自相關(guān)函數(shù)絕對值除R(0)外，均不大于1。85第13章同步原理例：N=5的巴克碼。354123-4-1-3-2R(j)1-1 5j320第13章同步原理巴克碼的自相關(guān)函數(shù)值曲線 自相關(guān)函數(shù)是偶函數(shù)，所以其自相關(guān)函數(shù)值畫成曲線如上圖所示。將j=0時的R(j)值稱為主瓣，其他處的值稱為旁瓣。 實際通信情況中，在巴克碼前后有其他碼元存在。但是，若假設(shè)信號碼元的出現(xiàn)是等概率的，則相當(dāng)于在巴克碼前后的碼元取值平均為0。所以平均而言，計算巴克碼的局部自相關(guān)函數(shù)的結(jié)果，近似地符合在實際通信情況中計算全部自相關(guān)函數(shù)的結(jié)果。864123-4-1-3-2R(j)1-1 5j第13章同步原理

13.4.3分散插入法：原理：通常，分散插入法的群同步碼都很短。例如，在數(shù)字電話系統(tǒng)中常采用“10”交替碼，即在下圖所示的同步碼元位置上輪流發(fā)送二進(jìn)制數(shù)字“1”和“0”。 這種有規(guī)律的周期性地出現(xiàn)的“10”交替碼，在信息碼元序列中極少可能出現(xiàn)。因此在接收端有可能將同步碼的位置檢測出來。信息碼組信息碼組信息碼組同步碼元同步碼元同步碼組同步碼元同步碼元87第13章同步原理13.4.3分散插入法：信息碼組信息第13章同步原理 在接收端，為了找到群同步碼的位置，需要按照其出現(xiàn)周期搜索若干個周期。若在規(guī)定數(shù)目的搜索周期內(nèi)，在同步碼的位置上，都滿足“1”和“0”交替出現(xiàn)的規(guī)律，則認(rèn)為該位置就是群同步碼元的位置。至于具體的搜索方法，由于計算技術(shù)的發(fā)展，目前多采用軟件的方法，不再采用硬件邏輯電路實現(xiàn)。 88第13章同步原理 在接收端，為了找到群同步碼的位置，需要按第13章同步原理軟件搜索方法移位搜索法系統(tǒng)開始處于捕捉態(tài)。對接收碼元逐個考察，若考察的第一個接收碼元就發(fā)現(xiàn)它符合群同步碼元的要求，則暫時假定它就是群同步碼元；在等待一個周期后，再考察下一個預(yù)期位置上的碼元是否還符合要求。若連續(xù)n個周期都符合要求，就認(rèn)為捕捉到了群同步碼。若第一個接收碼元不符合要求或在n個周期內(nèi)出現(xiàn)一次被考察的碼元不符合要求，則推遲一位考察下一個接收碼元。直至找到符合要求的碼元并保持連續(xù)n個周期都符合為止；這時捕捉態(tài)轉(zhuǎn)為保持態(tài)。89第13章同步原理軟件搜索方法39第13章同步原理在保持態(tài)，同步電路仍然要不斷考察同步碼是否正確，但是為了防止考察時因噪聲偶然發(fā)生一次錯誤而導(dǎo)致錯認(rèn)為失去同步，一般可以規(guī)定在連續(xù)n個周期內(nèi)發(fā)生m次(m<n)考察錯誤才認(rèn)為是失去同步。這種措施稱為同步保護(hù)。在下圖中畫出了上述方法的流程圖。90第13章同步原理在保持態(tài)，同步電路仍然要不斷考察同步碼是否第13章同步原理Y初始化開始同步狀態(tài)移一位是同步碼？記數(shù)器A記到n？記數(shù)器A加1N狀態(tài)轉(zhuǎn)換YYN置0是同步碼？記數(shù)器B加1記數(shù)器B記到m？N記數(shù)器C加1Y記數(shù)器C記到n？置0保持態(tài)捕捉態(tài)將同步狀態(tài)設(shè)為捕捉態(tài)將各記數(shù)器置091第13章同步原理Y初始化開始同步狀態(tài)移一位是同步碼？記數(shù)器新碼元進(jìn)入老碼元輸出檢驗是否“1”和“0”交替08007x06x05x04x03x02x01x16115x14x13x12x11x10x09x24023x22x21x20x19x18x17x32131x30x29x28x27x26x25x40039x38x37x36x35x34x33x第13章同步原理存儲