程控-3章--幀同步專題.ppt

1、3.2 幀同步,幀同步,信令,偶幀,PCM-30/32路 數(shù)字復(fù)接結(jié)構(gòu),PCM-30/32制式 每路碼速率：64kbit/s 基群碼速率：2048kbit/s,時分多路復(fù)用,PCM-24路 數(shù)字復(fù)接結(jié)構(gòu),PCM-24制式 每路碼速率：64kbit/s 基群碼速率：1544kbit/s,3.2 幀同步,在時分多路復(fù)用技術(shù)中，為了能準(zhǔn)確分離各路信號，采用了分幀傳送的方式，如按率編碼PCM-24路和按A率編碼PCM-30/32路復(fù)接方案。如圖所示。,3.2 幀同步,在數(shù)字通信中，尤其是網(wǎng)絡(luò)通信中，為了提高信道利用率，常采用多路復(fù)用或稱為信息復(fù)接技術(shù)。即將多個用戶的信息用某種方式連接在一起，用同一信道

2、傳輸。 前面第二章介紹過，多路復(fù)用的方法是有頻分多路復(fù)用(FDM)、時分多路復(fù)用(TDM)和近幾年發(fā)展起來的碼分多路復(fù)用(CDM)(碼分多址CDMA )。,時分多路復(fù)用:各路信號同時在同一信道傳輸時占用不同的時間間隔。具體說，就是把時間分成均勻的時間間隔(稱為時隙)，每路信號分配在不同的時間間隔內(nèi)傳送，已達(dá)到相互分開的目的。如圖所示。,幀同步是插入信息流中，作為幀起始的標(biāo)志碼。幀同步問題實(shí)質(zhì)上是一個對幀同步信號進(jìn)行檢測的問題。,對幀同步系統(tǒng)的基本要求： 正確建立同步的概率大，錯誤同步的概率小 捕捉時間要短 能穩(wěn)定的保持同步 幀同步碼的長度應(yīng)盡可能短,3.2 幀同步,對幀同步系統(tǒng)的基本要求： 正

3、確建立同步的概率大，錯誤同步的概率小 捕捉時間要短。從失步狀態(tài)進(jìn)入同步狀態(tài)的時間要短。數(shù)字電話系統(tǒng)應(yīng)小于100ms，數(shù)字傳輸系統(tǒng)則要求更短些。 能穩(wěn)定的保持同步，為了防止信道干擾引起的誤碼破壞同步狀態(tài)，要采取保護(hù)措施，例如連續(xù)幾幀都檢測不到同步碼時才認(rèn)為真正失步，重新進(jìn)入捕捉狀態(tài)。 幀同步碼的長度應(yīng)盡可能短。,3.2.1 幀同步碼的插入方式,3.2 幀同步,分散插入方式特點(diǎn)： 同步碼不占用信息時隙，傳輸效率高。同步系統(tǒng)電路較為簡單，但同步引入時間長。,集中插入方式特點(diǎn)： 同步碼要占用信息時隙，降低了傳輸效率，但同步引入時間長較短。,3.2.1 幀同步碼的插入方式,3.2 幀同步,3.2.1 幀

4、同步碼的插入方式,3.2 幀同步,考慮同步方式的主要依據(jù)是： 傳輸效率（一幀中信息比特數(shù)與總比特數(shù)之比） 同步引入時間 可靠系數(shù)（真同步概率與假同步概率之比）,集中插入方式： 將幀同步碼以集中的方式插入信息碼流中，在接收端只要檢測出同步碼的位置，就可以識別出幀的開頭。從而確定各路信息碼組的位置。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能較迅速的建立幀同步。,分散插入方式： 將幀同步碼分散插入信息碼流中，幀同步碼可以時1、0交替碼或其它碼型。在接收端需要逐位比較，才能檢出同步碼，建立幀同步。這種方法的優(yōu)點(diǎn)同步碼不占用信息時隙，傳輸效率高，同步系統(tǒng)電路較為簡單。但建立幀同步時間長。,考慮同步方式的主要依據(jù)是： 傳輸效率(

5、一幀中信息比特數(shù)與總比特數(shù)之比)。如PCM30/32的傳輸效率為=248/256=0.96875，如PCM24的傳輸效率為=192/193=0.9948。 同步引入時間 可靠系數(shù)（真同步概率與假同步概率之比）。,3.2.2 幀同步系統(tǒng)前后方保護(hù)時間,3.2 幀同步,前方保護(hù)時間 從第一個碼同步丟失起到同步系統(tǒng)進(jìn)入捕捉狀態(tài)為止的這段時間。,后方保護(hù)時間 從同步系統(tǒng)捕捉到第一個真同步碼到進(jìn)入同步狀態(tài)之間的這段時間。,表5-3,防止漏同步,防止假同步,前方保護(hù)時間 從第一個碼同步丟失起到同步系統(tǒng)進(jìn)入捕捉狀態(tài)為止的這段時間。,后方保護(hù)時間 從同步系統(tǒng)捕捉到第一個真同步碼到進(jìn)入同步狀態(tài)之間的這段時間。,

6、系統(tǒng)在同步工作時，由于信道噪聲和突發(fā)性干擾的影響，會造成信息誤碼，也會造成同步碼的丟失，由這類誤碼造成同步碼的丟失稱為漏同步。希望同步系統(tǒng)此時不要動作。若同步系統(tǒng)連續(xù)檢測不出同步碼一段時間后，才認(rèn)為處于失步狀態(tài)，系統(tǒng)進(jìn)入捕捉狀態(tài)。,系統(tǒng)在捕捉狀態(tài)工作時，要從信息碼流中檢出同步碼，不管選擇那種同步碼型，信息碼流中都可能出現(xiàn)與同步碼型相同的碼組，造成假同步。為了防止假同步，須連續(xù)檢出同步碼后才進(jìn)入同步狀態(tài)。,PCM30/32系統(tǒng)前、后方保護(hù)時間如表所示,3.2.2 幀同步系統(tǒng)前后方保護(hù)時間,3.2 幀同步,保護(hù)時間,從前面分析可知，PCM30/32系統(tǒng)的前方保護(hù)時間為500750s，前方保護(hù)時間為

7、250s。,3.2.3 幀同步碼的選擇,3.2 幀同步,幀同步碼的選擇應(yīng)滿足 (1)能快速住準(zhǔn)確識別； (2)假同步和漏同步的概率越小越好； (3)同步碼的長度應(yīng)盡量短。,巴克碼,最佳同步碼,c(0)=7,c(1)=0,c(2)=-1,c(3)=0,c(4)=-1,c(5)=0,c(6)=-1,巴克碼自相關(guān)函數(shù),巴克碼碼型,巴克碼,1,1,1,0,0,1,0,隨機(jī)信息區(qū),250s,0,0,覆蓋區(qū),最佳同步碼碼型,覆蓋區(qū)出現(xiàn)假同步概率最小的碼型,最佳同步碼,幀同步碼的選擇應(yīng)滿足(1)能快速住準(zhǔn)確識別；(2)假同步和漏同步的概率越小越好；(3)同步碼的長度應(yīng)盡量短。 在研究幀同步碼型時著重考慮假同

8、步概率小。,巴克碼自相關(guān)函數(shù),1 . 巴克碼,實(shí)驗(yàn)證明，在l12100范圍內(nèi)除了表中所列(表中的鏡像也是)，不存在其它巴克碼。,2. 最佳同步碼,覆蓋區(qū)出現(xiàn)假同步概率最小的碼型，從表中可以看出具有下列特征：“1”和“0”的個數(shù)基本相同；從“1”變?yōu)?“0”和從“0”變?yōu)?“1”的個數(shù)基本相同；碼首位的個數(shù)相異。 表中列出的最佳同步碼型的反碼和鏡像碼型也是最佳同步碼。,5.2.4 幀同步系統(tǒng)的典型電路,5.2 幀同步,一比特移位方式,A為幀定時信號 S=0時A=1, S=1時A=TS0D8,S=1時收定時系統(tǒng)開始工作， 產(chǎn)生位定時和路定時信號。 失步時S=0,收定時停止工作。,S=1時 產(chǎn)生幀定

9、時信號A、B、C,B為偶幀定時信號 S=0時B=CP, S=1時B=TS0D8偶幀,5.2.4 幀同步系統(tǒng)的典型電路,5.2 幀同步,PCM30/32路集群設(shè)備的同步系統(tǒng),幀同步碼檢出,前后方保護(hù)計(jì)數(shù),時標(biāo)發(fā)生器,收定時系統(tǒng),奇幀監(jiān)視碼檢出,C為奇幀定時信號 S=0時C=0, S=1時C=TS0D8奇幀,系統(tǒng)介紹 幀同步碼檢出 收定時系統(tǒng) 時標(biāo)發(fā)生器 前后方保護(hù)計(jì)數(shù) 奇幀監(jiān)視碼檢出,PCM30/32 路集群設(shè)備的同步系統(tǒng),識別門,A,CP,同步碼檢出,PCM碼流,1 1 0 1 1 0 0,失步時A=1, 捕獲同步碼后 A=TS0D8 進(jìn)入后方保護(hù)計(jì)時,幀同步碼檢出,NRZ,識別門出,TS0,

10、收定時系統(tǒng),位脈沖發(fā)生器,S=0,B=偶幀,C=奇幀,S=1,檢出同步碼時,A= TS0D8,CP,時標(biāo)電路,A=1,C=0,B=CP,失步時,前方保護(hù)計(jì)數(shù) SQ9Q10Q11 。同步時S1，只有當(dāng)Q9Q10Q111時，即連續(xù)3個偶幀均未檢出同步碼時，S0。進(jìn)入失步狀態(tài)。,后方保護(hù)計(jì)數(shù) SQ9Q10Q11。失步時S。只要檢出一個同步碼，S1。若N1幀的奇幀監(jiān)視碼為1，N2幀再次檢出同步碼，進(jìn)入同步狀態(tài)。,保護(hù)時間計(jì)數(shù)電路,失步時,識別門 輸出高電平,=0,檢出一個同步碼,0,=1,0,0,1,0,1,1,1,=0,0,捕獲狀態(tài) S= 0，C=0，T3 =1， T1 =1,捕獲到同步碼 S=1， C=TS0D8奇幀 若Q7=0，T2 =0， T3 =1， T1 =0；捕獲到的是假同步碼 若Q7=1，T2 =1， T3 =0， T1 =1；捕獲到的是真同步碼,同步狀態(tài) S= 1，C= TS0D8奇幀， 若Q7=1，T2 =1， T3 =0， T1 =1； 若Q7=0，T2 =1， T3 =0， T1 =1。,奇幀監(jiān)視碼檢出電路,1,TS0D8奇幀,5.2.5 幀同步系統(tǒng)的工作流程圖,5.2 幀同步,CCITT G732建議,假同步概率P假 信息碼中出現(xiàn)與幀同步相同的碼組，把它當(dāng)作幀