实验3.帧同步信号提取实验一.实验目的1.掌握巴克码识别原理.2.掌握同步保护原理.3.掌握假同步,漏同步,捕捉态,维持态的概念.一、实验内容1.观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态.2.观察帧同步器的假同步现象,漏识别现象和同步保护现象.二、实验器材信号源模块同步信号提取模块20M双踪示波器一台频率计(选用)一台三、实验原理由于数字通信系统传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元,即码元,因而在接收端必须按与发送端相同的节拍进行接收,否则,会因收发节拍不一致而导致接收性能变差.此外,为了表述消息的内容,基带信号都是按消息内容进行编组的,因此,编组的规律在收发之间也必须一致.在数字通信中,称节拍一致为位同步,称编组一致为帧同步.在时分复用通信体统中,为了正确地传输信息,必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码,它可以是一组特定的码组,也可以是特定宽度的脉冲,可以集中插入,也可以分散插入.集中式插入法也称为连贯式插入法,即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不难看出,若信息数据中含有与帧同步码完全相同的码元序列,则系统将进入错误的同步维持状态,由于在这里是连续传输以24位为周期的周期信号,所以此状态将维持下去.但在实际的信息传输中不会连续传输这种周期信号,因此连续几帧都输出假识别信号的概率极小,所以这种错误的同步维持状态存在的时间是短暂的.在本实验中,帧同步识别器第一次识别到的与帧同步码相同的码元序列被认为一定就是正确的帧同步码而不会是与帧同步码完全相同的数据(因为当各模块上电复位后NRZ码是从第一位开始输入帧同步识别电路的,而帧同步集中插入在NRZ码的第二位至第八位,所以帧同步识别电路第一次识别到的与帧同步码相同的码元序列一定就是正确的帧同步码).此后只要识别器输出一致脉冲信号,就将该信号延迟24位以后再与第一次识别到的帧同步信号比较,若相位相同,则输出正确的帧同步信号,若相位不同,则判断为假识别信号,给予滤除.图13-5帧同步电路原理图四、实验步骤将信号源模块,同步信号提取模块小心地固定在主机箱中,确保电源接触良好.插上电源线,打开主机箱右侧的交流开关,再分别按下两个模块中的开关POWER1,POWER2,对应的发光二极管LED001,LED002,D500,D501发光,按一下信号源模块的复位键,两个模块均开始工作.(注意,此处只是验证通电是否成功,在实验中均是先连线,后打开电源做实验,不要带电连线)将信号源模块输出的NRZ码设置为011100101010101010101010,将信号源位同步信号的频率设置为15.625KHz,将同步信号提取模块的拨码开关SW501的第一位拨上,即将数字锁相环的本振频率设置为15.625KHz.将信号源模块产生的NRZ码送入同步信号提取模块的信号输入点NRZ1-IN,用示波器双踪同时观察信号输出点帧同步输出的波形与送入的NRZ码的波形.将信号源输出的NRZ码设置为011100101010101001110010,用示波器双踪同时观察信号输出点帧同步输出与假识别输出的波形,比较两个波形的差异.(应可以看到,信号输出点假识别输出输出的信号中包含了两个脉冲,这是因为数据信号中包含了与帧同步码相同的码组,所以帧同步提取电路提取出了两个脉冲,但经过假识别保护电路后,从信号输出点帧同步输出输出的信号中就只包含正确的帧同步信号了).NRZ1-IN:NRZ码输入点.输出点参考说明帧同步输出:提取的帧同步信号输出点.假识别输出:当数据信号中含有与帧同步码相同的码组时,假帧同步信号输出点.拨码开关SW501的1,2,3,4位分别对应数字锁相环的15.625KHz,10KHz,8KHz,4KHz四种本振频率.五、实验数据NRZ码帧同步输出假识别输出六、实验数据分析1、假识别保护电路是如何使假识别信号不形成假同步信号的?答:首先,识别器先找到和帧同步码一致的信码码位,然后对帧逐个进行比较,如果接收端的本地同步码相位与信码码型不同,那么是假识别信号,否则是帧同步信号。2、假识别保护电路是如何保护识别器避免假识别正确的帧同步信号?答:首先,识别器先找到和帧同步码一致的信码码位,然后对帧逐个进行比较。若发现本地同步码相位与信码码型相同,那么是正确的帧同步码,不是假识别码,所以假识别保护电路能保护识别器避免假识别正确的帧同步信号。七、参考文献《现代通信技术》《电子信息专业实验教程》八、实验体会通过这次试验,我掌握巴克码识别原理、同步保护原理、假同步,漏同步,捕捉态,维持态的概念。通过观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态和帧同步器的假同步现象,漏识别现象和同步保护现象,是我对帧同步信号提取有了全面的认识。