計(jì)算機(jī)通信技術(shù)第6章 同步技術(shù)

1、6.1 同步的作用及分類6.2 載波同步6.3 位同步6.4 群同步6.5 網(wǎng)同步第6章 同步技術(shù)6.1 同步的作用及分類發(fā)端收端（協(xié)調(diào)一致）節(jié)拍載波信號一致在通信系統(tǒng)中，特別是在數(shù)字通信系統(tǒng)中，同步是一個非常重要的問題。由于收發(fā)雙方往往不在同一地，要使它們能步調(diào)一致的協(xié)調(diào)工作，必須要有同步系統(tǒng)作為保障。同步系統(tǒng)性能的好壞將直接影響通信質(zhì)量的好壞。本章主要介紹同步的基本原理、實(shí)現(xiàn)方法以及其性能指標(biāo)6.1.1 按照同步的功能分為： 載波同步 位同步 幀(群)同步 網(wǎng)同步(1) 載波同步載波同步是在相干解調(diào)時，接收端需要一個和接收信號的載波同頻同相的本地載波，以便解調(diào)器進(jìn)行相干解調(diào)。我們把本地載波

2、的獲取稱作為載波提取或載波同步。(2) 位同步（碼元同步）位同步又稱碼元同步，這是數(shù)字通信系統(tǒng)特有的一種同步。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于傳送的信號是由“0”和“1”組成的碼元序列，當(dāng)發(fā)送端每發(fā)送一個碼元，接收端就需要接收對應(yīng)的碼元，這就必須要求收發(fā)兩端必須保持步調(diào)一致。(3)群（幀）同步 群同步也稱幀同步。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信息是按照一定數(shù)據(jù)格式傳送的，接收端要正確區(qū)分出各幀并根據(jù)發(fā)送端各幀的規(guī)律進(jìn)行正確分幀，就必須知道這些字、句及其幀的開始和結(jié)束，產(chǎn)生與此起、止時刻相一致的定時脈沖序列，我們把它們分別稱為字同步、句同步及其幀同步。在一個通信網(wǎng)中相互通信的設(shè)備較多，而這些設(shè)備之間傳送的信息流各不相

3、同。當(dāng)這些信息進(jìn)行交換、復(fù)接時，需要網(wǎng)同步系統(tǒng)對其進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，使整個網(wǎng)絡(luò)能夠有條不紊地工作。(4) 網(wǎng)同步 6.1.2 按實(shí)現(xiàn)方式 外同步法 自同步法（1）外同步法由發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息（導(dǎo)頻），接收端把這個導(dǎo)頻提取出來作為同步信號的方法。（2）自同步法發(fā)送端不需要發(fā)送專門的同步導(dǎo)頻，接收端從接收到的信息中直接提取同步信息的方法，稱為自同步法。6.2 載波同步載波同步的目的：接收機(jī)提取相干解調(diào)的本地載波載波同步的方法:發(fā)信號+導(dǎo)頻收外同步 插入導(dǎo)頻法發(fā)信號收內(nèi)（自）同步 直接法平方變換法、平方環(huán)法、同相正交環(huán)法6.2.1 自同步法 也稱直接法。它是一種直接從接收信號中提取載波同步信息的方

4、法。它主要研究消息信號中不直接包含載頻成分的情況，如DSB信號、PSK信號等。雖然這些信號本身不包含載波，但可通過對其進(jìn)行非線性變換后從中設(shè)法提取出載波。常見的方法主要有平方變換法、平方環(huán)法、同相正交環(huán)法等直接法舉例（以調(diào)相信號為例）： 平方變換法 平方環(huán)法 同相正交環(huán)法（1）平方變換法平方變換法提取同步載波的工作原理如圖所示：設(shè)輸入的信號為2PSK,即已調(diào)信號為：（2）平方環(huán)法其中，x(t)為雙極性信號， 為載波頻率。由于 中不含直流成分，致使已調(diào)信號中不包含載波成分，故無法從已調(diào)信號中直接提取載波。設(shè)高斯白噪聲經(jīng)帶通濾波器后被濾除，信號 經(jīng)過平方律部件后的輸出信號為： 平方環(huán)法提取載波工作

5、原理（3）同相正交環(huán)法 （科斯塔斯環(huán)，Costas）其原理如圖所示： 經(jīng)低通濾波器之后分別可得：V5和V6經(jīng)過乘法器后可得：6.2.2 外同步法在某些信號中不包含載頻成分,為了用相干接收法接收這種信號，可以在發(fā)送信號中另外加入一個或幾個導(dǎo)頻信號。在接收端可以用窄帶濾波器將其從中提取并產(chǎn)生本地載波。我們將這種方法稱為插入導(dǎo)頻法。常見的插入導(dǎo)頻法主要有頻率正交插入導(dǎo)頻法和時域插入導(dǎo)頻法。外同步法中對于導(dǎo)頻的要求： 導(dǎo)頻必須插在信號頻譜為零的位置。這是為了避免信號與導(dǎo)頻間的相互干擾；應(yīng)避免插入的導(dǎo)頻對信號解調(diào)產(chǎn)生影響，例如常采用正交插入導(dǎo)頻方式。插入導(dǎo)頻時還應(yīng)考慮能很方便地提取 的信息。 1 頻率正

6、交插入導(dǎo)頻法插入導(dǎo)頻的位置應(yīng)該在信號頻譜為0的位置，否則導(dǎo)頻與信號頻譜成分重疊在一起，接收時不易提取。插入導(dǎo)頻法的發(fā)送端系統(tǒng)方框圖如下圖所示：發(fā)送端發(fā)送的信號，經(jīng)信道傳輸后由接收端用相干解調(diào)器接收，插入導(dǎo)頻法的接收端系統(tǒng)方框圖如下圖所示：假設(shè)接收端接收到的信號為 ， 中的導(dǎo)頻經(jīng)過 窄帶濾波器濾出來，再經(jīng)移相 后可得到載波信號 。 與 經(jīng)過乘法器后得到 ，即：經(jīng)過低通濾波器后得到 ，即：再經(jīng)相關(guān)譯碼器譯碼后可得到發(fā)送端發(fā)送的信號 。因此可見，采用正交插入導(dǎo)頻法可消除直流干擾。2 時域插入導(dǎo)頻法除了可在頻域中插入導(dǎo)頻外，還可以在時域中插入導(dǎo)頻以傳送和提取同步載波，即時域插入法。時域插入法是指導(dǎo)頻在

7、時間上是斷續(xù)傳送的，即只在某些固定的時隙傳送導(dǎo)頻，其它時隙則傳送信息。由于導(dǎo)頻與信息在傳送時間上是不同的，因而不會造成相互干擾。時域插入導(dǎo)頻法的時間分配關(guān)系見下圖所示：在每一幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，除了有一定位數(shù)的數(shù)字信息外，還要傳送位同步信號、幀同步信號和載波同步信號。這種時域插入導(dǎo)頻法只是在每幀的一小段時間內(nèi)才作為載頻標(biāo)準(zhǔn)，其余時間是沒有載頻標(biāo)準(zhǔn)的。在接收端用相應(yīng)的控制信號將載頻標(biāo)準(zhǔn)取出以形成解調(diào)用的同步載波。但由于發(fā)送端發(fā)送的載波標(biāo)準(zhǔn)是不連續(xù)的，在一幀內(nèi)只有很少一部分時間存在，因此，如果用窄帶濾波器來提取載波那么在實(shí)際中是不能用的。對于這種時域插入導(dǎo)頻法常常采用鎖相環(huán)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其原理框圖如下圖

8、所示：在圖中，接收端把載波標(biāo)準(zhǔn)提取出來，同本地振蕩器進(jìn)行比較，若二者相位不同，則產(chǎn)生誤差電壓，并用它來調(diào)整本地振蕩信號的相位，使本振的信號和收到的載波同相。由于載波標(biāo)準(zhǔn)信號是斷續(xù)的，因此調(diào)整也是斷續(xù)的。所以，可以用調(diào)整過的本地振蕩信號作為載波去解調(diào)接收信號。6.2.3載波同步的性能載波同步系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)： 高效率高精度高效率：在獲得載波信號時，盡量少消耗發(fā)送功率（直接 法優(yōu)于插入導(dǎo)頻法）高精度指的是接收端提取的載波應(yīng)是相位誤差盡量小的相干載波。1相位誤差載波同步的相位誤差分為穩(wěn)態(tài)相差和隨機(jī)相差。穩(wěn)態(tài)相位誤差與提取電路密切相關(guān)，而隨機(jī)相差則由噪聲所引起。（1）穩(wěn)態(tài)相差穩(wěn)態(tài)相差主要是指載波信號

9、通過同步信號提取電路以后，在穩(wěn)態(tài)下所引起的相位誤差。對于不同的同步提取法，其穩(wěn)態(tài)相差的計(jì)算方法也不同。在實(shí)際系統(tǒng)中，我們期望穩(wěn)態(tài)相差越小越好。若采用窄帶濾波器提取，則由窄帶濾波器特性決定。若用單諧振電路作為窄帶濾波器，則穩(wěn)態(tài)相差和該諧振電路中心頻率的準(zhǔn)確度及回路的品質(zhì)因素有關(guān)。根據(jù)單諧振電路知識，單諧振電路穩(wěn)態(tài)相差為：式中，Q為回路品質(zhì)因數(shù)； 為回路自然諧振頻率； 為頻率偏移，即 其中， 為載波頻率。由上式可見，電路的Q值越大，附加相移也成比例地增大。若Q值恒定，則此附加相移也是恒定的。若用鎖相環(huán)路提取載波，則穩(wěn)態(tài)相差即為鎖相環(huán)的剩余相差，即式中， 為鎖相環(huán)路直流增益； 為壓控振蕩器中心頻率與

10、載波頻率之差。（2）隨機(jī)相差隨機(jī)相差 是由于隨機(jī)噪聲的影響而引起的同步信號的相位誤差，它隨噪聲的起伏不斷變化。在大信噪比的情況下，隨機(jī)相差的方差 與信噪比成反比，即：其中，r為信噪比通常情況下，也用隨機(jī)相差的標(biāo)準(zhǔn)偏差來描述隨機(jī)相差的大小，我們稱這個標(biāo)準(zhǔn)偏差為相位抖動，記為 。隨機(jī)相差由濾波器特性或鎖相環(huán)路特性來決定。一般而言，r 與信號功率、濾波器特性或環(huán)路等效噪聲帶寬及輸入噪聲噪聲功率譜密度等有關(guān)。對于給定的噪聲功率譜密度，窄帶濾波器的通頻帶越窄，通過的噪聲功率就越小，則信噪比就越大，那么此時所對應(yīng)的隨機(jī)相差就越小。另一方面，通頻帶越窄，要求濾波器的Q值就越大，那么此時所對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)相差 就越

11、大?？梢姡€(wěn)態(tài)相差和隨機(jī)相差對于Q值的要求是矛盾的。所以我們在選擇載波提取電路時，要合理地選擇參數(shù)，照顧主要因素，使相位誤差減小到盡可能小的程度，以確保載波同步的高精度。(3) 載波同步誤差對2PSK信號誤碼率的影響由于載波提取系統(tǒng)的相位誤差包括穩(wěn)態(tài)相差和隨機(jī)相差，即以PSK為例來分析相位誤差對解調(diào)性能的影響。設(shè)已調(diào)的PSK信號為接收端所獲得的相干載波為其中， 為相差。為了簡化，假設(shè) A=1，則經(jīng)乘法器后的輸出信號 為經(jīng)低通濾波器后，第二項(xiàng)被濾出，所以低通濾波器后的輸出信號為顯然，當(dāng) 時， ，解調(diào)后幅度最大；當(dāng) 時， ，解調(diào)后幅度下降。這將影響信噪比 r，使信噪比 下降 倍，則由上式可見，相位

12、誤差致使系統(tǒng)的誤碼率增大，所以在數(shù)字通信中應(yīng)盡可能的減小 。2 載波同步建立時間從開始接收到信號（或從系統(tǒng)失步狀態(tài)）至提取出穩(wěn)定的載波所需要的時間稱為載波同步建立時間。若用單諧振電路作為窄帶濾波器提取載波時，根據(jù)單諧振電路特性，當(dāng) 時，頻率為 的高頻振蕩電流作用于單諧振電路，其輸出電壓表示式為式中， 是穩(wěn)定后電壓的幅度。通常電壓幅度為 時，認(rèn)為同步電壓已建立。K 為某確定的系數(shù)，此時對應(yīng)的時間為同步建立時間 ，即 （6.20）3 保持時間從開始失去信號到失去載頻同步的時間稱為同步保持時間。若仍然用單諧振電路作為窄帶濾波器提取載波，在調(diào)頻振蕩電壓穩(wěn)定之后，當(dāng) 時，高頻振蕩電流與單諧振電路切斷，由

13、于回路儲能元件的作用，回路輸出信號保持過程的電壓為 （6.21）同樣，當(dāng)幅度下降為 時，認(rèn)為高頻振蕩已經(jīng)消失，此時對應(yīng)的時間為保持時間 ，即 ，則可得（6.22）(6.22)式為單調(diào)諧電路載波同步保持時間由式（6.20）和（6.22）可見， 和 與K 和Q 有關(guān)，通常取 。 和 隨Q 值得增加而增大。但在實(shí)際中，我們希望 小， 而 大。因此在選取 Q值時， 和 是矛盾的，Q 值只能折衷選取。也可用建立時間和保持時間內(nèi)的載波周期數(shù) 和 來表示建立時間和保持時間。則由式（6.20）和（6.22）可得（6.23）（6.24）當(dāng)取 時，可得:6.3 位同步在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)端按照確定的時間順序，逐個

14、傳輸數(shù)碼脈沖序列中的每個碼元。而在接收端必須有準(zhǔn)確的抽樣判決時刻才能正確判決所發(fā)送的碼元，因此，接收端必須提供一個確定抽樣判決時刻的定時脈沖序列。這個定時脈沖序列的重復(fù)頻率必須與發(fā)送的數(shù)碼脈沖序列一致，同時在最佳判決時刻（或稱為最佳相位時刻）對接收碼元進(jìn)行抽樣判決?？梢园言诮邮斩水a(chǎn)生這樣的定時脈沖序列稱為碼元同步，或稱位同步。濾波法鎖相法插入導(dǎo)頻法直接法位同步實(shí)現(xiàn)方法一、插入導(dǎo)頻法 盡量少影響原始信號。在此處頻譜分量為0，即無 信號。 易于濾出導(dǎo)頻信息。導(dǎo)頻附近頻譜分量很小。 插在基帶信號頻譜的零點(diǎn)處 利用調(diào)制的方法插入 利用獨(dú)立信道傳送位定時信號1、導(dǎo)頻插入在基帶信號頻譜的零點(diǎn)處導(dǎo)頻插入方法

15、：在接收端，由窄帶濾波器就可以從基帶信號中提取位同步信號。一般基帶信號的第一零點(diǎn)在f=1/T處。如果信號經(jīng)過某種相關(guān)編碼，其頻譜的第一零點(diǎn)在f=1/2T處位同步插入導(dǎo)頻法框圖（對應(yīng)于b)由窄帶濾波器取出導(dǎo)頻的另一路經(jīng)過移相和放大限幅、微分全波整流、整形等電路，產(chǎn)生位定時脈沖，微分全波整流電路起到倍頻器的作用，因此雖然導(dǎo)頻是 fb /2，但定時脈沖的重復(fù)頻率變?yōu)榕c碼元速率fb相同。為減小導(dǎo)頻對信號的影響，應(yīng)從接收的總信號中減去導(dǎo)頻信號。由窄帶濾波器取出的導(dǎo)頻（fb/2）經(jīng)過移相和倒相后，再經(jīng)過相加器把基帶數(shù)字信號中的導(dǎo)頻成分抵消。圖中兩個移相器都是用來消除由窄帶濾波器等引起的相移，這兩個移相器可

16、以合用。2、包絡(luò)調(diào)制法所謂的包絡(luò)調(diào)制法就是用位同步信號的某種波形（通常采用升余弦脈沖波形）對已調(diào)相載波進(jìn)行附加的幅度調(diào)制，使其包絡(luò)隨位同步波形而變化。接收端再利用包絡(luò)檢波器和窄帶濾波器就可以分離出位同步信號。適用于FSK、PSK中。都是包絡(luò)不變的等幅波，因此，可將位同步導(dǎo)頻信號調(diào)制在它們的包絡(luò)上。以2PSK信號為例來介紹包絡(luò)調(diào)制法的原理,其原理圖如下：設(shè)已調(diào)的PSK信號為對它進(jìn)行附加調(diào)幅后，可得信號為接收端對接收到的 進(jìn)行包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波器的輸出信號為 ，除去直流分量后，就可以獲得位同步信號 。3、時域插入導(dǎo)頻法插入位同步信息的方法有多種。從時域考慮，可以連續(xù)插入并隨信號碼元同時傳輸；也可以

17、在每組信號碼元之前增加一個“位同步頭”，由它在接收端建立位同步，并用鎖相環(huán)使同步狀態(tài)在相鄰兩個“位同步頭”之間得以保持。插入導(dǎo)頻法的優(yōu)點(diǎn)是接收端提取位同步的電路簡單；缺點(diǎn)是需要占用一定的頻帶帶寬和發(fā)送功率，降低了傳輸?shù)男旁氡?，減弱了抗干擾能力6.3.2 直接法不發(fā)送導(dǎo)頻，直接從數(shù)字信號中提取位同步信號的方法 濾波法 包絡(luò)“陷落”法 鎖相法1、濾波法 對于不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列，不能直接從中濾出位同步信號，但對該信號進(jìn)行某種變換，變成歸零脈沖，就會包含位同步分量，然后用窄帶濾波器或鎖相環(huán)可提取位同步信號.濾波法原理圖特點(diǎn)就是：先形成含有同步信息的信號再用濾波器濾波微分整流法各點(diǎn)波形2 包絡(luò)“陷落

18、”法在某些數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)中,經(jīng)常在中頻上用對頻帶受限的2PSK信號進(jìn)行包絡(luò)檢波的方法來提取位同步信號，圖6所示為其原理框圖。包絡(luò)檢波法各點(diǎn)波形圖3、鎖相法與載波同步的提取方法相類似，把采用鎖相環(huán)來提取位同步信號的方法稱為鎖相法。鎖相法的基本原理是在接收端利用一個相位比較器，比較接收碼元與本地碼元定時（位定時）脈沖的相位，若二者相位不一致（超前或滯后），就會產(chǎn)生一個誤差信號，通過定時電路去調(diào)整定時脈沖的相位，直至獲得精確的同步為止。在數(shù)字通信中，這種鎖相電路常采用數(shù)字鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)。采用數(shù)字鎖相法提取位同步原理方框圖如圖6.3.3 位同步系統(tǒng)性能與載波同步系統(tǒng)相似，位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有

19、相位誤差、同步建立時間、同步保持時間、同步帶寬等，下面結(jié)合數(shù)字鎖相環(huán)來介紹這些指標(biāo)，并討論相位誤差對誤碼性能的影響。1 相位誤差利用數(shù)字鎖相環(huán)法提取位同步信號時，相位比較器比較出誤差以后，立即加以調(diào)整，在一個碼元周期 內(nèi)加一個或扣除一個脈沖（相當(dāng)于 相位內(nèi)）。一個碼元周期內(nèi)由晶振及整形電路來的脈沖數(shù)為 n個，因此，最大調(diào)整相位為2 同步建立時間與載波同步相似，同步建立時間是指失去同步后重建同步所需要的最長時間，記為 。為了求得這個可能出現(xiàn)的最長時間，令位同步脈沖的相位與輸出信號碼元的相位誤差為 , ，而鎖相環(huán)每調(diào)整一步僅能調(diào)整 ,故所需的最大調(diào)整次數(shù)為由于數(shù)字信息是一個隨機(jī)脈沖序列，可近似認(rèn)為

20、兩相鄰碼元中出現(xiàn)01、10、11和00的概率相等，其中有過零點(diǎn)的情況占一半。而數(shù)字鎖相環(huán)法都是從數(shù)據(jù)過零點(diǎn)中提取標(biāo)準(zhǔn)脈沖，因此平均來說，每 可調(diào)整一次相位，故同步建立時間為上式可見同步建立時間和相位誤差對n值的要求是矛盾的 3 同步保持時間同步建立之后，一旦輸入信號中斷，或者遇到長連0碼，長連1碼時，由于接收的碼元沒有過零脈沖，鎖相系統(tǒng)就因?yàn)闆]有輸入相位基準(zhǔn)而起不到作用。另外，收發(fā)雙方的固有位定時重復(fù)頻率之間總是存在頻差 ，接收端位同步信號的相位就會逐漸發(fā)生漂移，時間越長，相位漂移量就越大，直至漂移量達(dá)到某一準(zhǔn)許的最大值，就算失步了.設(shè)收發(fā)兩端固有的碼元周期分別 為 和 ，則式 中， 為收發(fā)兩

21、端固有碼元重復(fù)頻率的幾何平均值，而且有這樣（6.31）式可變?yōu)?（6.32） （6.31） 由上式可見，當(dāng)收發(fā)兩端存在頻差 時，每經(jīng)過時間 收發(fā)兩端就會產(chǎn)生 的時間漂移。反過來，若規(guī)定兩端容許的最大時間漂移為 秒（K為常數(shù)），達(dá)到此值所需要的時間就是同步保持時間 。即解得上式可得（6.33）（6.34） 若同步保持時間的指標(biāo)給定，也可由（6.34）式求得對收發(fā)兩端振蕩器頻率穩(wěn)定度的要 求為 ，由于頻率誤差是由收發(fā)兩端振蕩器所引起。若假設(shè)兩個振蕩器的頻率穩(wěn)定度相同，則要求每個振蕩器的頻率穩(wěn)定度不能低于顯然，要想延長同步保持時間，需要提高接收、發(fā)送兩端振蕩器的頻率穩(wěn)定度。 4 同步帶寬同步帶寬是指

22、允許的收、發(fā)振蕩器最大頻差。由（6.31）式可見，若輸入信號碼元的重復(fù)頻率和接收端固有位定時脈沖的重復(fù)頻率不相等時，每經(jīng)過 時間，該頻差會引起 的時間漂移。根據(jù)鎖相環(huán)的工作原理，鎖相環(huán)每次所能調(diào)整的時間為 （ ）.如果對隨機(jī)數(shù)字信號來說，平均每兩個碼元周期才能調(diào)整一次，那么平均一個碼元周期內(nèi)，鎖相環(huán)能調(diào)整的時間只有 ，顯然，如果輸入信號碼元的周期與接收端固有位定時脈沖的周期之差為（6.37）則鎖相環(huán)將無法使接收端位同步脈沖的相位與輸入信號的相位同步，這時，由頻差所造成的相位差就會逐漸積累而使系統(tǒng)失去同步。因此，我們根據(jù) 可求得， 所以可得同步帶寬表達(dá)式為5 位同步誤差對性能的影響位同步相位誤差

23、主要造成位同步脈沖的位移位同步脈沖的位移對接收性能的影響分為兩種情況： 當(dāng)信息無變化時，即0、1碼之間沒有轉(zhuǎn)換，此時如有位移，對取樣判決不會產(chǎn)生影響。 當(dāng)信息交替時，則位移可能會產(chǎn)生影響。是否產(chǎn)生影響，還要看信號波形及取樣判決的方式。如在最佳接收時，則會產(chǎn)生影響。因?yàn)樽罴呀邮杖优袥Q的參數(shù)為碼元能量，而位定時位移影響碼元的能量。6.4 群同步 數(shù)字通信中，一般總以一定數(shù)目的碼元組成一個個字進(jìn)行傳輸，稱之為一幀。幀同步信號的頻率可很容易由位同步信號經(jīng)分頻得到，但每幀的開頭和結(jié)尾卻無法由分頻器決定。幀同步的任務(wù)就是給出這個“開頭”和“結(jié)尾”的時刻。對群同步系統(tǒng)的基本要求是： 正確建立同步的概率要大

24、，即漏同步概率要小，錯誤同步或假同步的概率要小。 捕獲時間要短，即同步建立的時間要短； 穩(wěn)定地保持同步。采取保持措施，使同步保持時間持久穩(wěn)定； 在滿足群同步性能要求的條件下，群同步碼的長度應(yīng)盡可能的短些，這樣可以提高信息傳輸效率。實(shí)現(xiàn)方法有兩種：1)起止式同步法：在數(shù)字信息流中插入一些特殊碼組作為頭尾標(biāo)記，接收端根據(jù)這些特殊碼組的位置實(shí)現(xiàn)幀同步。插入法又分為連貫式(集中）插入法和間隔式（分散）插入法。2)連貫插入法：連貫插入法又稱集中插入法。它是指在每一信息群的開頭集中插入作為群同步碼組的特殊碼組，該碼組應(yīng)在信息碼中很少出現(xiàn)，即使偶爾出現(xiàn)，也不可能依照群的規(guī)律周期出現(xiàn)。接收端按群的周期連續(xù)數(shù)次

25、檢測該特殊碼組，這樣便獲得群同步信息。集中插入法的關(guān)鍵是尋找實(shí)現(xiàn)群同步的特殊碼組。6.4.1 起止式同步法 電傳機(jī)傳輸?shù)男畔⒋a字由7.5個碼元組成，一個碼元的負(fù)脈沖，五個碼元的信息，最后是1.5個碼元的正脈沖作為結(jié)束位。接收端根據(jù)1.5碼元正電平轉(zhuǎn)到一個負(fù)電平的特殊規(guī)律確定起始位置，實(shí)現(xiàn)幀同步。這種方式傳輸不便，效率低。6.4.2連貫插入法 這種方法就是在每幀的開頭集中插入幀同步碼組的方法。作為幀同步碼組的特殊碼組 首先應(yīng)具有尖銳單峰特性的局部自相關(guān)函數(shù)。局部自相關(guān)函數(shù)按下式計(jì)算：對同步碼組另外一個要求是識別器應(yīng)該盡量簡單常用的幀同步碼組是巴克碼。巴克碼具有很理想的局部自相關(guān)函數(shù)：7位的巴克碼

26、組為 自相關(guān)函數(shù)在j0時具有尖銳的單峰特性。以7位巴克碼為例。識別器用7級移位寄存器、相加器和判決器就組成，具體結(jié)構(gòu)如圖所示。 各移位寄存器輸出端的接法與巴克碼一致。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的“1”存入移位寄存器時，“1”端的輸出電平為+1，而“0”端的輸出電平為-1；反之，存入數(shù)據(jù)“0”時，“0”端的輸出電平為+1，“1”端的電平為-1。 如果輸入移位寄存器的數(shù)字有一位或多位與巴克碼不一致，則相加器輸出就一定小于7；只有輸入為巴克碼時，相加器輸出才為7。將判決器的判決門限電平定為+6，當(dāng)在t1時刻7位巴克碼全部進(jìn)入移位寄存器，識別器輸出一個幀同步脈沖。 輸出的兩個脈沖之間的數(shù)據(jù)，稱為一幀數(shù)據(jù)或稱為一群數(shù)據(jù)

27、。 6.4.3 分散插入法 此種方法是將幀同步碼分散地插入到信息碼元中，即每隔一定數(shù)量的信息碼插入一個幀同步碼元。為了便于提取，幀同步碼選擇原則是：便于收端識別，要求碼組具有特定的規(guī)律性碼型與信息碼能區(qū)別開。分散插入的示意圖如圖所示這種方式比較多的用在多路數(shù)字通信系統(tǒng)中，如PCM 24路基群設(shè)備以及一些簡單的M系統(tǒng)中，一般都采用1、0交替碼型作為幀同步碼間隔插入的方法。即一幀插入“1”碼，下一幀插入“0”碼，如此交替插入。由于每幀只插一位碼，那么它與信碼混淆的概率則為1/2，這樣似乎無法識別同步碼，但是這種插入方式在同步捕獲時我們不是檢測一幀兩幀，而是連續(xù)檢測數(shù)十幀，每幀都符合“1”、“0”交

28、替的規(guī)律才確認(rèn)同步。分散插入法的缺點(diǎn)是當(dāng)失步時，同步恢復(fù)時間較長，設(shè)備較復(fù)雜6.4.4 群同步系統(tǒng)的性能群同步系統(tǒng)的主要指標(biāo)是同步可靠性（包括漏同步概率 和 假同步概率 ）及同步建立時間。1、漏同步概率數(shù)字信號在傳輸過程中由于干擾的影響使接收的同步碼組產(chǎn)生誤碼，從而使群同步信息丟失，造成假失步現(xiàn)象，通常稱為漏同步。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能性稱為漏同步概率漏同步的概率2 假同步概率被傳輸?shù)男畔⒋a元是隨機(jī)的，完全可能出現(xiàn)與幀同步相同的碼組，這時識別器會把它當(dāng)作幀同步碼組來識別而造成假同步（或稱為偽同步）。出現(xiàn)這種情況的可能性成為假同步概率假同步的總概率為 3 同步建立時間所謂建立時間是指從在捕捉態(tài)開始捕

29、捉轉(zhuǎn)變到保持態(tài)所需的時間。在計(jì)算機(jī)通信中改善同步字符的識別特性常采用的有效措施有：(1)為了降低漏同步概率，連續(xù)用24個同步字符放在碼組前面。當(dāng)?shù)谝粋€SYN由于錯碼沒有識別出來時，還可以識別第二個SYN如果有4個SYN規(guī)定須連續(xù)識別2個SYN才算獲得了群同步。(2)為了降低假同步概率，在通信控制器處于尋找同步時，使識別器中的移位寄存器清零.(3)采用譯碼器或比較器作識別電路，取 ，就不易造成假同步，使假同步概率得到改善。6.4.5 群同步的保護(hù)對幀同步系統(tǒng)常采用的保護(hù)措施是將幀同步的工作狀態(tài)劃分為兩種狀態(tài)，即捕捉態(tài)和維持態(tài)。即在系統(tǒng)開始時或處于捕捉態(tài)(搜索態(tài)，也叫失步態(tài))時，通過一定規(guī)律多次檢測到幀同步信號時，系統(tǒng)才由捕捉態(tài)轉(zhuǎn)換到維持態(tài)(同步態(tài))；在維持態(tài)時，系統(tǒng)不會因一次偶然的無幀同步信號而轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)，而是經(jīng)過多次按規(guī)律的檢測，的確發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)已經(jīng)失步才轉(zhuǎn)換到捕捉態(tài)，重新