第9章同步系統(tǒng)

1、第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 第 9 章 同 步 系 統(tǒng) 9.1 概述概述 9.2 載波同步技術載波同步技術 9.3 位同步技術位同步技術 9.4 群同步群同步(幀同步幀同步)技術技術 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.1 概概 述述 數(shù)字通信的一個重要特點是通過時間分割來實現(xiàn)數(shù)字通信的一個重要特點是通過時間分割來實現(xiàn)多路復用，多路復用，即時分多路復用即時分多路復用。在通信過程中，信號的。在通信過程中，信號的處理和傳輸都是在規(guī)定的時隙內(nèi)進行的。為了使整個處理和傳輸都是在規(guī)定的時隙內(nèi)進行的。為了使整個通信系統(tǒng)有序、準確、可靠地工作，收、發(fā)雙方必須通信系統(tǒng)有序、準確、可靠地工作，收、發(fā)雙方必須有一個統(tǒng)

2、一的時間標準。這個時間標準就是靠定時系有一個統(tǒng)一的時間標準。這個時間標準就是靠定時系統(tǒng)去完成收、發(fā)雙方時間的一致性，即統(tǒng)去完成收、發(fā)雙方時間的一致性，即同步同步。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.1.1 不同功用的同步不同功用的同步 1. 載波同步載波同步 ：在接收端恢復出與發(fā)送端同頻、同：在接收端恢復出與發(fā)送端同頻、同相的載波（即相干載波）的過程。相的載波（即相干載波）的過程。2. 位同步位同步(碼元同步碼元同步) ：在接收端的碼元定時序列：在接收端的碼元定時序列的重復的重復頻率頻率和和相位相位與接收碼元一致。與接收碼元一致。 1）接收端的定時脈沖重復頻率和發(fā)送端的碼元）接收端的定時脈沖重復

3、頻率和發(fā)送端的碼元速率相同。速率相同。 2）取樣判決時刻對準最佳取樣判決位置。）取樣判決時刻對準最佳取樣判決位置。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 3. 群同步群同步(幀同步幀同步) ：為了使接收端能夠正確區(qū)：為了使接收端能夠正確區(qū)分每一幀的起止位置，在發(fā)送端必須提供每分每一幀的起止位置，在發(fā)送端必須提供每幀的起止標記，而在接收端檢測并獲得這一幀的起止標記，而在接收端檢測并獲得這一標志的過程，稱為幀同步。標志的過程，稱為幀同步。4. 網(wǎng)同步網(wǎng)同步 ：為保障數(shù)字通信網(wǎng)能夠穩(wěn)定可得地：為保障數(shù)字通信網(wǎng)能夠穩(wěn)定可得地進行通信和數(shù)據(jù)交換，全網(wǎng)必須有一個統(tǒng)一進行通信和數(shù)據(jù)交換，全網(wǎng)必須有一個統(tǒng)一的時間標準時

4、鐘，即整個網(wǎng)絡必須要同步工的時間標準時鐘，即整個網(wǎng)絡必須要同步工作。作。第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.1.2 不同傳輸方式的同步不同傳輸方式的同步 按獲取和傳輸同步信息方式的不同，可分為：按獲取和傳輸同步信息方式的不同，可分為： 1. 外同步法外同步法（輔助信息同步）：在正常傳輸?shù)模ㄝo助信息同步）：在正常傳輸?shù)男畔⒅懈郊踊虿迦胪接玫妮o助信息，以達信息中附加或插入同步用的輔助信息，以達到在接收端提取同步信息的目的。到在接收端提取同步信息的目的。 2. 自同步法自同步法：發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，：發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設法從收到的信號中提取同步信息的接收端設法從收到的信號中提取

5、同步信息的方法。方法。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.2 載波同步技術載波同步技術 載波同步載波同步的方法通常有直接法的方法通常有直接法(自同步法自同步法)和插入和插入導頻法導頻法(外同步法外同步法)兩種。兩種。 直接法直接法又可分為非線性變換又可分為非線性變換濾波法和特殊鎖相濾波法和特殊鎖相環(huán)法。環(huán)法。 1、非線性變換非線性變換濾波法濾波法：首先對接收到的已調(diào)：首先對接收到的已調(diào)信號進行非線性處理，得到相應的載頻分量；然后用信號進行非線性處理，得到相應的載頻分量；然后用窄帶濾波器或鎖相環(huán)進行濾波。窄帶濾波器或鎖相環(huán)進行濾波。第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 2、特殊的鎖相環(huán)法特殊的鎖相環(huán)法。這種

6、特殊鎖相環(huán)具有從。這種特殊鎖相環(huán)具有從已調(diào)信號中消除調(diào)制和濾除噪聲的功能，所以能鑒已調(diào)信號中消除調(diào)制和濾除噪聲的功能，所以能鑒別接收已調(diào)信號中被抑制了的載波分量與本地別接收已調(diào)信號中被抑制了的載波分量與本地VCO輸出信號之間的相位誤差，從而恢復出相應輸出信號之間的相位誤差，從而恢復出相應的相干載波。通常采用的特殊環(huán)路有：同相的相干載波。通常采用的特殊環(huán)路有：同相正交正交環(huán)、逆調(diào)制環(huán)、判決反饋環(huán)和基帶數(shù)字處理載波跟環(huán)、逆調(diào)制環(huán)、判決反饋環(huán)和基帶數(shù)字處理載波跟蹤環(huán)等。蹤環(huán)等。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 插入導頻法插入導頻法：在已調(diào)信號的頻譜中額外插入一個：在已調(diào)信號的頻譜中額外插入一個低功率的線

7、狀譜，以便接收端作為載波同步信號加以低功率的線狀譜，以便接收端作為載波同步信號加以恢復的方法，此線狀譜稱為導頻信號?；謴偷姆椒?，此線狀譜稱為導頻信號。 插入導頻法也可以分為兩種：一種是在插入導頻法也可以分為兩種：一種是在頻域插入頻域插入，即在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外插入相關的導頻；另即在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外插入相關的導頻；另一種是在一種是在時域插入時域插入， 即在一定的時段上傳送載波信即在一定的時段上傳送載波信息。息。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 對載波同步的要求是：對載波同步的要求是：發(fā)送載波同步信息所發(fā)送載波同步信息所占的功率盡量小，頻帶盡量窄占的功率盡量小，頻帶盡量窄。載波同步的具體

8、。載波同步的具體實現(xiàn)方案與采用的數(shù)字調(diào)制方式有著一定的關系。實現(xiàn)方案與采用的數(shù)字調(diào)制方式有著一定的關系。也就是說，具體采用哪一種載波同也就是說，具體采用哪一種載波同步方式，步方式， 應視應視具體的調(diào)制方式而定。具體的調(diào)制方式而定。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.2.1 非線性變換非線性變換濾波法濾波法 1. 平方變換法平方變換法 圖圖 9-1 平方變換法提取同步載波平方變換法提取同步載波 帶通低通x(t)ni(t)平方律部件二分頻2fc窄帶濾波e(t)2fcfcx(t)cosct第 6 章 同 步 系 統(tǒng) ttxtxttxtecccos)(21)(21cos)()(222 對于對于2PSK信

9、號，信號，x(t)是雙極性矩形脈沖，設是雙極性矩形脈沖，設x(t)=1，則，則x2(t)=1，這樣已調(diào)信號，這樣已調(diào)信號x(t)cosct經(jīng)過非經(jīng)過非線性變換線性變換平方平方律部件后得律部件后得 ttec2cos2121)(第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 2. 平方環(huán)法平方環(huán)法 圖圖 9-2 平方環(huán)法提取載波平方環(huán)法提取載波 鑒相器開路濾波器壓控振蕩器平方律部件二分頻鎖 相 環(huán)輸入已調(diào)信號載波輸出第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 3.關于相位模糊問題的討論關于相位模糊問題的討論從圖從圖9-2所示的方框圖中可以看出，由所示的方框圖中可以看出，由2fc窄帶濾窄帶濾波器得到的是波器得到的是cos2ct，經(jīng)過二

10、分頻以后得到的可能，經(jīng)過二分頻以后得到的可能是是cosct ，也可能是，也可能是cos(ct+)。這種相位的不確定。這種相位的不確定性稱為性稱為相位模糊相位模糊或或相位含糊相位含糊。相位模糊對模擬通信。相位模糊對模擬通信系統(tǒng)的影響不大，因為耳朵聽不出相位的變化。但系統(tǒng)的影響不大，因為耳朵聽不出相位的變化。但對于數(shù)字通信來說情況就不同了，相位不同將使解對于數(shù)字通信來說情況就不同了，相位不同將使解調(diào)后的碼元反相，對于調(diào)后的碼元反相，對于2PSK信號就可能出現(xiàn)信號就可能出現(xiàn)“反向反向工作工作”的問題，因此要采用的問題，因此要采用2DPSK系統(tǒng)。系統(tǒng)。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.2.2 特殊鎖相

11、環(huán)法特殊鎖相環(huán)法 1. 同相同相正交環(huán)法正交環(huán)法(科斯塔斯環(huán)科斯塔斯環(huán)) 圖圖 9-3 同相同相正交環(huán)法正交環(huán)法(科斯塔斯環(huán)科斯塔斯環(huán)) x(t)cosct低通 相移壓控振蕩器低通環(huán)路濾波器x (t)v5v6v4v2v1v1v3v790第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 假定環(huán)路已鎖定，若不考慮噪聲，則環(huán)路的輸假定環(huán)路已鎖定，若不考慮噪聲，則環(huán)路的輸入信號為入信號為 ttxccos)(同相與正交兩鑒相器的本地參考信號分別為同相與正交兩鑒相器的本地參考信號分別為 )sin()90cos()cos(21ttvtvccc第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 那么輸入信號與那么輸入信號與v1,v2相乘后得相乘后得 )2

12、sin()sin(21)sin(cos)()2cos()cos(21)cos(cos)(43ttxtttxvttxtttxvcccccc經(jīng)過低通濾波器后分別得經(jīng)過低通濾波器后分別得 cos)(21cos)(2165txvtxv第 6 章 同 步 系 統(tǒng) cos)(21cos)(2165txvtxvv5, v6經(jīng)過乘法器后得經(jīng)過乘法器后得 )(412)(812sin)(81cossin)(412222657txtxtxtxvvv第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 2、直接法的特點直接法的特點 1）不占用導頻功率，因此信噪功率可以大些；）不占用導頻功率，因此信噪功率可以大些； 2）可以防止插入導頻法中導頻

13、和信號間由于濾）可以防止插入導頻法中導頻和信號間由于濾波不好而引起的互相干擾，也可防止因信道不理想波不好而引起的互相干擾，也可防止因信道不理想而引起的導頻相位誤差；而引起的導頻相位誤差； 3）有些調(diào)制系統(tǒng)不能用直接法。）有些調(diào)制系統(tǒng)不能用直接法。第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.2.3 插入導頻法插入導頻法(外同步法外同步法) 主要用于接收信號頻譜中沒有離散載頻分主要用于接收信號頻譜中沒有離散載頻分量且在載頻附近頻譜幅度小的情況。量且在載頻附近頻譜幅度小的情況。圖圖 9-4 幾種信號的正頻域頻譜圖幾種信號的正頻域頻譜圖 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 圖圖 9-5 DSB發(fā)射機中導頻的插入發(fā)射機中導

14、頻的插入 tattAxtucccossin)( )(0相關編碼器帶通x (t)x(t)uo(t)相加 相移Asinctacosct901、在、在DSB信號中插入導頻信號中插入導頻第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 圖圖 9-6 相干解調(diào)器相干解調(diào)器 相關譯碼器帶通uo(t)低通90相移asinctacosctfc窄帶濾波Ax (t)sinctacosctx (t)Aa2x (t)Aa2第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 假設接收到的信號就是假設接收到的信號就是u0(t), u0(t)中的導頻經(jīng)過中的導頻經(jīng)過fc窄帶濾波器濾出來，再經(jīng)過窄帶濾波器濾出來，再經(jīng)過90相移電路后得相移電路后得asinct，u0(t)

15、與與asinct 加到乘法器加到乘法器輸出輸出 )2sin212cos)( 21)( 21)cossinsin)( )sin(cossin)( 222tattAxtAaxttattAaxtatattAxcccccccc經(jīng)過低通濾波器以后，得經(jīng)過低通濾波器以后，得)( 21tAax第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 2. 在殘留邊帶信號中插入導頻在殘留邊帶信號中插入導頻(1) 殘留邊帶頻譜的特點殘留邊帶頻譜的特點 圖圖 9-7 殘留邊帶頻譜殘留邊帶頻譜 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) (2) 插入導頻插入導頻f1，f2的選擇的選擇?？梢栽跉埩暨厧ьl譜。可以在殘留邊帶頻譜的兩側插入的兩側插入f1和和f2; f

16、1和和f2不能與不能與(fc-fm)和和(fc+fr)靠得太靠得太近，太近不易濾出近，太近不易濾出f1和和f2，但也不能太遠，太遠占用，但也不能太遠，太遠占用過多頻帶。假設過多頻帶。假設 其中其中fr是殘留邊帶信號形成濾波器滾降部分占用是殘留邊帶信號形成濾波器滾降部分占用帶寬的一半，帶寬的一半， 而而fm為基帶信為基帶信號的最高頻率。號的最高頻率。 2211)()(ffffffffrcmc第 6 章 同 步 系 統(tǒng) (3) 載波信號的提取載波信號的提取。在插入導頻的。在插入導頻的VSB信號中信號中提取載波的方框圖如圖提取載波的方框圖如圖 9 - 12 所示。接收的信號中所示。接收的信號中包含有

17、包含有VSB信號和信號和f1, f2兩個導頻。假設接收信號中兩個導頻。假設接收信號中兩個導頻是兩個導頻是)cos()cos(2211tt1為第一個導頻的初相為第一個導頻的初相 2為第二個導頻的初相為第二個導頻的初相 發(fā)送端的載波為發(fā)送端的載波為cos(ct +c)，收端提取的同步，收端提取的同步載波也應該是載波也應該是cos(ct +c)。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 圖圖 9-8 插入導頻的插入導頻的VSB信號的載波提取信號的載波提取 帶通低通f1窄帶濾波f2窄帶濾波(f2f1)低通q次分頻fc窄帶濾波移相v6v5v4v3v2v1接收信號VSB信號和f1 、f2兩個導頻讓VSB信號通過，濾除

18、 f1 、f2第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 3. 在時域中插入導頻法在時域中插入導頻法 圖圖 9-9 時域插入導頻法時域插入導頻法 位同步幀同步載波同步信息位同步幀同步載波同步信息第一幀第二幀t0t1t2t3t4(a)帶通解調(diào)線性門鑒相器環(huán) 路濾波器壓 控振蕩器鎖相環(huán)門控信號接收信號(b)第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 4、插入導頻法的特點插入導頻法的特點 1）有單獨導頻信號，一方面可以提取同步載）有單獨導頻信號，一方面可以提取同步載波，另一方面可以利用它作為自動增益控制。波，另一方面可以利用它作為自動增益控制。 2）有些不能用直接法提取同步載波的調(diào)制系）有些不能用直接法提取同步載波的調(diào)制系統(tǒng)只能用

19、插入導頻法統(tǒng)只能用插入導頻法 3）插入導頻法要多消耗一部分不帶住處的功）插入導頻法要多消耗一部分不帶住處的功率，與直接法相比，在總功率相同的條件下信口率，與直接法相比，在總功率相同的條件下信口功率比要小些。功率比要小些。第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.2.4 載波同步系統(tǒng)的性能指標載波同步系統(tǒng)的性能指標 (1)效率效率：載波信號應盡量少地消耗功率。：載波信號應盡量少地消耗功率。 (2) 精度精度：提取的同步載波與需要的載波標準比：提取的同步載波與需要的載波標準比較，應該有盡量小的相位誤差。較，應該有盡量小的相位誤差。 (3) 同步建立時間同步建立時間ts ：從開機或失步到同步所需：從開機或失步

20、到同步所需要的時間，越短越好。要的時間，越短越好。 (4) 同步保持時間同步保持時間tc ：同步建立后，系統(tǒng)能維持：同步建立后，系統(tǒng)能維持的同步時間，越長越好。的同步時間，越長越好。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.3 位位 同同 步步 技技 術術 9.3.1 位同步的概念位同步的概念 1、位同步與載波同步的區(qū)別、位同步與載波同步的區(qū)別 1） 載波同步載波同步：用于模擬通信中的同步解調(diào)和：用于模擬通信中的同步解調(diào)和數(shù)字頻帶傳輸中的相干解調(diào)；數(shù)字頻帶傳輸中的相干解調(diào)； 2）位同步位同步：一般用于數(shù)字基帶傳輸中。：一般用于數(shù)字基帶傳輸中。 2、對位同步信號的要求、對位同步信號的要求 3、位同步方法

21、的分類、位同步方法的分類 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.3.2 插入導頻法插入導頻法(外同步法外同步法) 圖圖 9-10 雙極性碼的功率譜密度雙極性碼的功率譜密度(a)相關編碼前相關編碼前 (b)相關編碼后相關編碼后第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 圖圖 9-11插入提取位定時導頻的方框圖插入提取位定時導頻的方框圖 (a) 發(fā)送端；發(fā)送端； (b)接收端接收端 相關編碼器調(diào)制x (t)x(t)信道相加cosct位定時導頻fb2(a)fc輸入信號帶通相乘低通相加波形反變換取樣判決同步載波提取窄帶濾波移相倒相移相放大限幅微分全波整流整形fb2fb2fb(b)第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 運用同步提取電路

22、完成同步信號的提取。電路運用同步提取電路完成同步信號的提取。電路一般由兩部分組成：一是一般由兩部分組成：一是非線性變換處理電路非線性變換處理電路；另；另一部分是一部分是窄帶濾波或鎖相環(huán)路窄帶濾波或鎖相環(huán)路。 1. 從基帶數(shù)字信號中提取同步信息從基帶數(shù)字信號中提取同步信息 (1) 微分、微分、 全波整流全波整流濾波法。濾波法。 9.3.2 自同步法自同步法第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 圖圖 9-12 微分、全波整流微分、全波整流濾波法方框圖及各點波形圖濾波法方框圖及各點波形圖(a) 方框圖；方框圖； (b) 波形圖波形圖 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 圖圖 9-13 從延遲解調(diào)的從延遲解調(diào)的基帶信號

23、中濾取基帶信號中濾取位同步分量位同步分量(a) 方框圖；方框圖；(b) 波形圖波形圖 (2) 從延遲解調(diào)的從延遲解調(diào)的 基帶信號中濾取基帶信號中濾取 位同步分量。位同步分量。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) (3) 延遲相乘延遲相乘濾波法。濾波法。 圖圖 9-14 延遲相乘延遲相乘濾波法濾波法(a) 方框圖；方框圖； (b) 波形圖波形圖 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 2. 從已調(diào)信號中提取位同步信息從已調(diào)信號中提取位同步信息 1) 包絡檢波包絡檢波濾波法濾波法 (1) 采用包絡檢波采用包絡檢波濾波法從頻帶受限的中頻濾波法從頻帶受限的中頻PSK信號提取同步信息。信號提取同步信息。由于頻帶受限的中頻由

24、于頻帶受限的中頻PSK信信號在相位反轉(zhuǎn)點處形成幅度的號在相位反轉(zhuǎn)點處形成幅度的“陷落陷落”，所以可以，所以可以采用包絡檢波采用包絡檢波濾波濾波法來提取位同步信息。法來提取位同步信息。 這種方法這種方法的方框圖和波形圖如圖的方框圖和波形圖如圖 9 - 19 所示。所示。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 圖圖 9-15 從中頻從中頻PSK信號中提取位同步信息信號中提取位同步信息(a) 方框圖；方框圖； (b) 波形圖波形圖 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) (2) 采用包絡檢波采用包絡檢波濾波法從濾波法從報頭中提取位同步報頭中提取位同步信息。信息。 圖圖 9-16 從報頭中提取位同步信息從報頭中提取位同步信

25、息 報頭信息報頭信息(a)包絡檢測過零檢測沖擊激勵振蕩器限幅調(diào)諧放大器(b)輸出e(t)PSK第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 2) 延遲相干延遲相干濾波法濾波法 圖圖 9-17 延遲相干延遲相干濾波法濾波法(a) 方框圖；方框圖； (b) 波形圖波形圖 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 3. 鎖相法提取位同步信號鎖相法提取位同步信號 圖圖 9-18 數(shù)字鎖相原理方框圖數(shù)字鎖相原理方框圖 放大限幅比相器n次分頻1常開門常閉門(扣除門)(附加門)形成網(wǎng)絡標準振蕩位脈沖輸出超前脈沖滯后脈沖自解調(diào)輸出信號u1u2第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.3.3 位同步系統(tǒng)的位同步系統(tǒng)的性能指標性能指標 1. 相位誤差相位

26、誤差 ：位同步信號的平均相位和最佳取樣點：位同步信號的平均相位和最佳取樣點的相位之間的偏差。的相位之間的偏差。 相位差相位差 Te=T/n T為碼元周期；為碼元周期； n為分頻器的分頻次數(shù)為分頻器的分頻次數(shù)2. 同步建立時間同步建立時間ts：失步后重建同步所需的最長時間。：失步后重建同步所需的最長時間。 ts=2TN=nT N=n/2 為最大調(diào)整次數(shù)為最大調(diào)整次數(shù)第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 3. 同步保持時間同步保持時間tc ：同步建立后到失步的時間。：同步建立后到失步的時間。 K為常數(shù)，為常數(shù)， ， ，f 和和f1為收、為收、發(fā)雙方固的位定時重復頻率。發(fā)雙方固的位定時重復頻率。4. 同步帶寬

27、同步帶寬 ：輸入信號碼元周期與收端固有定位脈：輸入信號碼元周期與收端固有定位脈沖的周期之差的倒數(shù)。同步帶寬越小越好。沖的周期之差的倒數(shù)。同步帶寬越小越好。002/21ffKftc10ffffff1nfnfff220020第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.4 群同步群同步(幀同步幀同步)技術技術 9.4.1對對群同步系統(tǒng)的群同步系統(tǒng)的基本要求基本要求： (1) 正確建立同步的概率要大，正確建立同步的概率要大， 即漏同步概率要即漏同步概率要小，小， 錯誤同步或假同步的概率要小。錯誤同步或假同步的概率要小。 (2) 捕獲時間要短，捕獲時間要短， 即同步建立的時間要短。即同步建立的時間要短。 (3) 穩(wěn)

28、定地保持同步。穩(wěn)定地保持同步。 采取保持措施，采取保持措施， 使同步使同步保持時間持久穩(wěn)定。保持時間持久穩(wěn)定。 (4) 在滿足群同步性能要求條件下，群同步碼的在滿足群同步性能要求條件下，群同步碼的長度應盡可能短些，這樣可以提高信息傳長度應盡可能短些，這樣可以提高信息傳輸效率。輸效率。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.4.2 起止式同步法起止式同步法 圖圖 9-19 電傳機編碼波形電傳機編碼波形 止起止7.5個碼元5個碼元(信息)第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.4.3 連貫式插入法連貫式插入法 1. 巴克碼巴克碼 巴克碼是一種具有特殊規(guī)律的二進制碼組，是有巴克碼是一種具有特殊規(guī)律的二進制碼組，是

29、有限長的非周期序列。它的特殊規(guī)律是：若一個限長的非周期序列。它的特殊規(guī)律是：若一個n位的位的巴克碼巴克碼x1,x2,x3,xn，每個碼元，每個碼元 xi 只可能取值只可能取值+1 或或 -1，則它必然滿足條件則它必然滿足條件 1, 1, 0)(1nxxjRjnijiinjj00當當?shù)?6 章 同 步 系 統(tǒng) 表表 9-1 巴巴 克克 碼碼 組組 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 612611712. 111111)(1; 0111111)(1; 71111111)(0iiiiiiiixxjRjxxjRjxjRj時當時當時當以以n=7為例，它的局部自相關函數(shù)如下：為例，它的局部自相關函數(shù)如下： 第 6

30、 章 同 步 系 統(tǒng) 同樣可以求出同樣可以求出j=3,4,5,6,7 以及以及j=-1,-2,-3,-4,-5,-6,-7 時時R(j)的值為的值為 j j =0, R(j) =7 =7j j= =1,1,3,3,5,5,7 7， R(j)=0 j j = =2,2,4,4,6, 6, R(j) =-1 =-1 根據(jù)這些值，可以作出根據(jù)這些值，可以作出 7 位巴克碼的位巴克碼的R(j)與與j的關的關系曲線，見圖系曲線，見圖 9-20。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 圖圖 9-20 7 位巴克碼的自相關函數(shù)位巴克碼的自相關函數(shù) R(j)765432101234567-1-2-3-4-5-6-7j1

31、第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 2. 巴克碼識別器巴克碼識別器 圖圖 9-25 7位巴克碼識別器位巴克碼識別器 判決相 加0 1(7)0 1(6)0 1(5)0 1(4)0 1(3)0 1(2)0 1(1)輸入碼元移位方向第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.4.4 間歇式插入法間歇式插入法 圖圖 9-26 間歇插入群同步方式間歇插入群同步方式 間歇插入法間歇插入法又稱為分散插入法，它是將群同步碼又稱為分散插入法，它是將群同步碼以分散的形式插入信息碼流中的。多用于多路數(shù)字以分散的形式插入信息碼流中的。多用于多路數(shù)字電路系統(tǒng)中。電路系統(tǒng)中。缺點缺點：1、當失步時，同步恢復時間較長；、當失步時，同步恢復時間

32、較長； 2、設備復雜。、設備復雜。第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.4.4 群同步的保護群同步的保護 圖圖 9-27 連貫式插入法群同步保護原理圖連貫式插入法群同步保護原理圖 分頻器n&3置“1”1&1識別器位同步收碼調(diào)判決門限&4n2&2群同步輸出置“0”S 狀態(tài) QR QC第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 9.4.5 群同步系統(tǒng)的群同步系統(tǒng)的性能指標性能指標 1. 群同步可靠性群同步可靠性 群同步可靠性受兩個因素的影響。群同步可靠性受兩個因素的影響。 1、由于干擾的存在，接收的同步碼組中可能、由于干擾的存在，接收的同步碼組中可能出現(xiàn)一些錯誤碼元，從而使識別器漏識別已

33、發(fā)出的出現(xiàn)一些錯誤碼元，從而使識別器漏識別已發(fā)出的同步碼組，出現(xiàn)這種情況的概率稱為同步碼組，出現(xiàn)這種情況的概率稱為漏同步概率漏同步概率，記為記為P1。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 2、在接收的數(shù)字信號序列中，也可能在表示、在接收的數(shù)字信號序列中，也可能在表示信息的碼元中出現(xiàn)與同步碼組相同的碼組，它被信息的碼元中出現(xiàn)與同步碼組相同的碼組，它被識別器識別出來誤認為是同步碼組而形成假同步識別器識別出來誤認為是同步碼組而形成假同步信號。出現(xiàn)這種情況的概率稱為信號。出現(xiàn)這種情況的概率稱為假同步概率假同步概率，記，記為為P2。 這兩種概率就是衡量群同步可靠性的主要指這兩種概率就是衡量群同步可靠性的主要指標

34、。標。 第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 設設Pe為碼元錯誤概率，為碼元錯誤概率，n為同步碼組的碼組元數(shù)，為同步碼組的碼組元數(shù)，m為判決器容許碼組中的錯誤碼元最大數(shù)，則同步碼為判決器容許碼組中的錯誤碼元最大數(shù)，則同步碼組碼元組碼元n中所有不超過中所有不超過m個錯誤碼元的碼組都能被識個錯誤碼元的碼組都能被識別器識別，因而，別器識別，因而，未漏同步概率為未漏同步概率為 mrrnerernPPC0)1 (故得故得漏同步同步概率漏同步同步概率為為 mrrnerernPPCP01)1 (1第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 假同步概率假同步概率P2的計算就是計算信息碼元中能被判的計算就是計算信息碼元中能被判為同步碼組

35、的組合數(shù)與所有可能的碼組數(shù)之比。為同步碼組的組合數(shù)與所有可能的碼組數(shù)之比。 設 二 進 制 信 息 碼 中設 二 進 制 信 息 碼 中 1 、 0 碼 等 概 率 出 現(xiàn) ，碼 等 概 率 出 現(xiàn) ，P(1)=P(0)=0.5，則由該二進制碼元組成，則由該二進制碼元組成n位碼組的所位碼組的所有可能的碼組數(shù)為有可能的碼組數(shù)為2n個，而其中能被判為同步碼組的個，而其中能被判為同步碼組的組合數(shù)也與組合數(shù)也與m有關，若有關，若m=0，只有，只有C0n個碼組能識別；個碼組能識別；若若m=1，則有，則有 個碼組能識，個碼組能識，其余類推。寫成其余類推。寫成普遍式，信息碼中可被判為同步碼組的組合數(shù)為普遍式

36、，信息碼中可被判為同步碼組的組合數(shù)為 10nnCC mrrnC0第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 由此可得由此可得假同步概率假同步概率的普遍式為的普遍式為 mrrnnCP0221第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 例題：設群同步碼組中的碼元數(shù)例題：設群同步碼組中的碼元數(shù)n=7，系統(tǒng)的誤碼，系統(tǒng)的誤碼率率Pe=10-3，當最大錯碼數(shù)，當最大錯碼數(shù)m=1 時，試求其可靠性指標。時，試求其可靠性指標。解：解：漏同步概率漏同步概率 5333731037371101 . 210)101 (710)101 (110)101 (1rrrCP假同步概率假同步概率1027772103 . 6)71 (2121rrCP第 6 章 同 步 系 統(tǒng) 2. 平均同步建立時間平均同步建立時間ts 對于連貫式插入法，假設漏同步和假同步都不對于連貫式插入法，假設漏同步和假同步都不出現(xiàn)，在最不利的情況下，實現(xiàn)幀同步最多需要一出現(xiàn)，在最不利的情況下，實現(xiàn)幀同步最多需要一幀時間，設每幀的碼元數(shù)為幀時間，