第五章

數(shù)字復(fù)接與同步技術(shù)為了提高信道的利用率，使多路信號互不干擾地在同一條信道上傳輸，這種方式叫做多路復(fù)用。目前應(yīng)用最廣泛的方法是頻分多路復(fù)用（FDM）和時分多路復(fù)用（TDM）。頻分復(fù)用（FDM）：在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況下，可將物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同（或略寬）的子信道，每個子信道傳輸一路信號。原信號通過調(diào)制進行頻譜搬移，將各路信號調(diào)制到不同的頻段，這樣各路信號在相同時間內(nèi)占用不同的頻段，互不重疊。5.1時分多路復(fù)用技術(shù)5.1.1多路復(fù)用技術(shù)在接收端利用不同中心頻率的濾波器將它們分別濾出來，然后分別解調(diào)接收就可以恢復(fù)出原來的信號。注意：頻分復(fù)用時，各路載頻的間隔除考慮頻譜不重疊外，還要考慮鄰路之間的相互干擾以及帶通濾波器制作上的困難。因此，在保證各路信號的帶寬外，載頻與載頻還應(yīng)留有一定的防護帶。時分復(fù)用（TDM）：將一條物理信道按時間分成若干個時間片輪流地分配給多個信號使用。而將發(fā)送的信號在時間上離散化，相當(dāng)于在時域上進行分割。其實質(zhì)就是多個發(fā)送端輪流使用信道，感覺上多個發(fā)送端在同時發(fā)送數(shù)據(jù)，但實際上每一時刻，只有一個發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)。如圖5.2所示。圖5.1采用TDM技術(shù)傳輸?shù)挠嬎銠C網(wǎng)絡(luò)按照時間分配方式的不同，時分復(fù)用又可以分為：1．同步時分復(fù)用（ATDM）：在ATDM系統(tǒng)中，時間片是預(yù)先分配好的，而且是固定不變的，即每個時間片與一個信號源對應(yīng)，而不管此時是否有信息發(fā)送，在接收端，根據(jù)時間片序號可判斷出是哪一路信號，該復(fù)用方法實現(xiàn)簡單，但容易造成資源的浪費，其原理如圖5.2所示。圖5.2同步時分復(fù)用原理圖2．異步時分復(fù)用（STDM）：又被稱為統(tǒng)計時分復(fù)用或智能時分復(fù)用（ITDM），允許動態(tài)分配信道的時間片，以實現(xiàn)按需分配。如果某路信號源沒有信息發(fā)送，則允許其他信號源占用這個時間片，這樣可大大提高信道的利用率，但控制復(fù)雜。其原理如圖5.3所示。圖5.3異步時分復(fù)用原理圖同步時分復(fù)用和異步時分復(fù)用有一個共同的特點就是在某一瞬時，線路上至多有一路傳輸信號。1．基本概念在語音信號的PCM通信系統(tǒng)中，國際上有兩種PCM復(fù)用系列：一種是一次群為PCM30/32路系統(tǒng)（我國與歐洲采用這種方式）；另一種是一次群為PCM24路系統(tǒng)（美國與日本采用這種方式）。在具體學(xué)習(xí)PCM30/32路系統(tǒng)之前，先學(xué)習(xí)幾個基本概念。（1）基群：采用TDM的數(shù)字通信系統(tǒng)，由一定路數(shù)的電話復(fù)合成的一個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流。（2）基群幀：將基群數(shù)據(jù)流按時間分割成若干路時隙，每一路信號分配一個時隙，幀同步碼和其他業(yè)務(wù)信號、信令信號再分配一個或兩個時隙，這種按時隙分配的重復(fù)性圖案就是我們所說的基群幀結(jié)構(gòu)。5.1.2PCM30/32路系統(tǒng)（3）幀周期：對時分復(fù)用的每路信號抽樣一次所需的時間。（4）PCM復(fù)用：將多路模擬信號按幀周期分別進行抽樣，再合在一起統(tǒng)一進行PCM編碼，然后再形成時分多路信號的過程。2．PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)如圖5.4所示，一幀共有32個時間間隔，稱為32個時隙。各個時隙從0到31順序編號，分別記作TS0，TS1，TS2，…，TS31，共由32路組成，其中30路用來傳輸用戶話音，剩余兩路用來傳輸勤務(wù)碼。每路語音信號抽樣速率為8000Hz，即對應(yīng)的每幀時間間隔為125μs。圖5.4PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)（1）幀結(jié)構(gòu)1)幀周期：125

s為1個抽樣周期。2）32個時隙，幀長為32×8＝256bit。3)每時隙8bit，時隙的時間寬度為125÷32＝3.9

s。4)每比特時長為125÷256＝0.488

s。圖6.5PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)5)PCM30/32路系統(tǒng)一次群的總的碼速率為fb=8

000×[(30+2)×8]=2.048Mbit/s。6)TS0：幀同步碼、監(jiān)視碼時隙，接收端在識別出幀同步碼組后，即可建立正確的路序。偶數(shù)幀TS0：用于傳送幀同步碼，碼型為0011011；奇數(shù)幀TS0：第2位碼固定發(fā)送“1”，作為監(jiān)視碼，監(jiān)測出現(xiàn)假同步碼組；第3位碼為失步告警用，以A1表示；第4～8位碼為國內(nèi)通信用，暫時定為“1”。每一幀TS0的第1位留給國際通信用也可用于CRC校驗碼，不用時固定發(fā)“1”。7)TSl6：信令與復(fù)幀同步時隙，用于傳送話路信令，如呼叫、應(yīng)答等，在復(fù)幀結(jié)構(gòu)下分配使用。8)TS1～TS15和TS17～TS31：共30個時隙，傳送30路話音或數(shù)據(jù)信號的8位二進制編碼碼組。（2）復(fù)幀結(jié)構(gòu)1)由16個幀組成，幀周期2ms。2)采用共路信令方式，將16個幀的TS16集中起來傳送信令，本路信令與本路語音不在一個時隙里傳送。3)設(shè)復(fù)幀中包含F(xiàn)0，F(xiàn)1，…F15共16個幀，則：F0的TS16前4位發(fā)復(fù)幀同步碼“0000”，第6位A2為復(fù)幀失步告警碼，其余位碼備用，可暫發(fā)“1”；F1～F15的TS16前4位碼用來依次傳送1～15話路的信令碼，后4位則依次傳送16～30話路的信令碼。3.PCM30/32路系統(tǒng)應(yīng)用在后續(xù)的程控交換課程中，我們將學(xué)到的許多內(nèi)容都與PCM30/32路系統(tǒng)有著密切的聯(lián)系。例如，在程控交換機中，通常用到中繼，而中繼的概念是連接交換機與交換機之間的接口，用于傳輸信息和信令。通常一個中繼電路就是64kbit/s的速率，這個速率就是PCM30/32路系統(tǒng)的一個時隙的傳輸速率。DTI板是數(shù)字中繼接口板，如圖6.6所示，用于局間數(shù)字中繼，是數(shù)字交換系統(tǒng)間、數(shù)字交換系統(tǒng)與數(shù)字傳輸系統(tǒng)間的接口單元，提供ISDN基群速率接口（PRA），以及多模塊內(nèi)部的互連鏈路；每個單板提供4路2Mbit/s的PCM鏈路。擴大數(shù)字通信容量主要有兩種方法：一種方法是采用PCM30/32系統(tǒng)(又稱基群或一次群)形成的復(fù)用方法，這種將多路信息信號直接采樣、量化、編碼復(fù)用的方法就是PCM復(fù)用。另一種方法是將幾個經(jīng)PCM復(fù)用后的數(shù)字信號（例如4個PCM30/32基群系統(tǒng)）再進行時分復(fù)用，稱為數(shù)字復(fù)用，由于數(shù)字復(fù)用是采用數(shù)字復(fù)接的方法來實現(xiàn)的，又稱數(shù)字復(fù)接技術(shù)。也就是說，數(shù)字復(fù)接是將兩個或兩個以上的支路數(shù)字信號按時分復(fù)用的方法匯接成一個單一的復(fù)合數(shù)字信號的過程，能完成數(shù)字復(fù)接功能的設(shè)備稱為數(shù)字復(fù)接器。在接收端，需要將復(fù)合數(shù)字信號分離成各支路信號，該過程稱為數(shù)字分接，能完成數(shù)字分接功能的設(shè)備稱為數(shù)字分接器。5.2數(shù)字復(fù)接技術(shù)數(shù)字復(fù)接實質(zhì)上就是對數(shù)字信號的時分多路復(fù)用。對于數(shù)字復(fù)接設(shè)備，處理前和處理后的信號都是數(shù)字的，數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)組成原理如圖5.5所示。數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)由數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器組成，數(shù)字復(fù)接器的功能是把若干個支路的低次群數(shù)字信號按時分復(fù)用的方式合并為一個高次群數(shù)字信號，它是由定時、碼速調(diào)整和復(fù)接單元等組成。數(shù)字分接器的功能是把已合路的高次群數(shù)字信號分解成原來低次群數(shù)字信號，它是由同步、定時、分接和碼速恢復(fù)等單元組成。

數(shù)字信號的復(fù)接圖5.5數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)組成原理在數(shù)字復(fù)接器中，碼速調(diào)整單元就是完成對輸入各支路信號的速率和相位進行必要的調(diào)整，形成與本機定時信號完全同步的數(shù)字信號，使輸入到復(fù)接單元的各支路信號是同步的。定時單元受內(nèi)部時鐘或外部時鐘控制，產(chǎn)生復(fù)接需要的各種定時控制信號。調(diào)整單元及復(fù)接單元受定時單元控制。在分接器中，合路數(shù)字信號和相應(yīng)的時鐘同時送給分接器。分接器的定時單元受合路時鐘控制，因此它的工作節(jié)拍與復(fù)接器定時單元同步。同步單元從合路信號中提出幀同步信號，用它再去控制分接器定時單元。恢復(fù)單元把分解出的數(shù)字信號恢復(fù)出來。按參與復(fù)接的各支路信號每次交織插入的碼字結(jié)構(gòu)情況，數(shù)字復(fù)接的方式可分為：按位復(fù)接、按字復(fù)接和按幀復(fù)接，如圖6.8所示。圖5.6復(fù)接示意圖1．按位復(fù)接（又稱比特單位復(fù)接）每次復(fù)接時取一位碼，各支路輪流被復(fù)接。特點：按位復(fù)接設(shè)備簡單，只需容量很小的緩存器，較易實現(xiàn)，是目前應(yīng)用得最多的復(fù)接方式。2．按字復(fù)接每次復(fù)接取一個支路的8位碼，各個支路輪流被復(fù)接。特點：保持了單路碼字的完整性，有利于多路合成處理，將會有更多的應(yīng)用。3．按幀復(fù)接對各個復(fù)接支路每次復(fù)接一幀。特點：該方式不破壞原支路的幀結(jié)構(gòu)，有利于交換，但要求有大容量的存儲器，設(shè)備較復(fù)雜。但隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用將越來越廣泛。1.同步復(fù)接的基本原理由于被復(fù)接的支路信號并非來自同一地方，即各支路信號的傳輸距離是不相同的，各支路信號到達復(fù)接設(shè)備時，其相位不能保持一致。為了能按要求的時間排列各支路信號，在復(fù)接之前設(shè)置緩沖存儲器，以便調(diào)整各支路信號的相位；另外，為了接收端能正常接收各支路信號以及分接的需要，各支路在復(fù)接時還應(yīng)插入一定數(shù)量的幀同步碼、告警碼和業(yè)務(wù)碼。這樣復(fù)接后的速碼率就不是原來的4個支路合起來的速碼率之和，所以每個支路在同步復(fù)接前先進行正碼速率調(diào)整，調(diào)整到較高的同一速碼率再進行同步復(fù)接。例如，圖5.9所示的PCM二次群同步復(fù)接框圖，總時鐘產(chǎn)生頻率為8448kbit/s的時鐘信號。由圖5.7可以看出，同步復(fù)接器主要由4個部分組成。5.2.1同步復(fù)接圖5.7二次群同步復(fù)接器、分接器方框圖（1）定時時鐘部分：它產(chǎn)生收、發(fā)端所需要的時鐘及其他定時脈沖，使設(shè)備按一定時序工作。（2）碼速調(diào)整和恢復(fù)部分：收、發(fā)兩端各由4個緩沖存儲器完成碼速調(diào)整功能，在發(fā)端把2.048Mbit/s的基群信碼調(diào)整為2.112Mbit/s的信碼，在收端把2.112Mbit/s的信碼恢復(fù)成2.048Mbit/s的基群信碼，原理如圖5.7所示。（3）幀同步部分：它的作用是保證收、發(fā)兩端保持幀同步，使分接端能正確分接。（4）業(yè)務(wù)碼產(chǎn)生、插入和檢出部分：用于業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)和監(jiān)測，以保證發(fā)端插入調(diào)整碼，接收端消插的正常進行。4個一次群經(jīng)過復(fù)接后，之所以速率不是2.048×4＝8.192kbit/s，是因為在對基群進行復(fù)接的過程中加入了一些調(diào)整碼，使得基群的速率由2.048kbit/s變?yōu)?.112kbit/s，故復(fù)接后的速率變成了2.112×4＝8.448kbit/s4個一次群經(jīng)過復(fù)接后，之所以速率不是2.048×4＝8.192kbit/s，是因為在對基群進行復(fù)接的過程中加入了一些調(diào)整碼，使得基群的速率由2.048kbit/s變?yōu)?.112kbit/s，故復(fù)接后的速率變成了2.112×4＝8.448kbit/s。圖5.8同步復(fù)接碼速調(diào)整及恢復(fù)原理圖5.2.2．異步復(fù)接4個支路（PCM一次群）進行復(fù)接時，由于4個支路有各自的時鐘，雖然它們的標(biāo)稱速碼率都是2.048Mbit/s，但他們的瞬時速碼率為2.048Mbit/s±100bit/s。對這樣異源基群信號進行復(fù)接叫做異步復(fù)接。同步復(fù)接的復(fù)用效率高，插入的備用碼都配有用途，而且復(fù)接中幾乎不存在相位抖動等復(fù)接損傷，但是同步復(fù)接需要采用網(wǎng)同步技術(shù)，短期內(nèi)建立網(wǎng)同步并非輕而易舉；而異步復(fù)接允許參與復(fù)接的各支路具有標(biāo)稱速率相同、速率的變化限制在規(guī)定范圍內(nèi)的獨立時鐘信號，因此在遠程傳輸數(shù)字通信網(wǎng)中，特別是在高次群復(fù)接中，異步復(fù)接得到廣泛應(yīng)用。圖5.9所示為異步復(fù)接原理框圖。在發(fā)送端，首先必須分別對各輸入支路的異步數(shù)字流進行碼速調(diào)整，變成相互同步的數(shù)字流，然后進行同步復(fù)接；在接收端，首先進行同步分離，然后把各同步數(shù)字流分別進行碼速恢復(fù)，復(fù)原為異步數(shù)字流。異步復(fù)接與同步復(fù)接的區(qū)別在于：前者各低次群的時鐘速率不一定相等，因而在復(fù)接時先要進行碼速調(diào)整，使各低次群同步后再復(fù)接；后者先要進行相位調(diào)整，復(fù)接時還要加入幀同步碼、對端告警碼等碼元，這樣數(shù)碼率就要增加也需要碼速變換。前者經(jīng)碼速調(diào)整后的復(fù)接就變?yōu)橥綇?fù)接了。其碼速調(diào)整過程如圖5.10所示。圖5.9異步復(fù)接原理框圖3.碼速調(diào)整（1）正碼速調(diào)整所謂正碼速調(diào)整，就是將被復(fù)接的低次群的碼速都調(diào)高，使其同步到某一規(guī)定的較高的碼速上。其調(diào)整過程如圖5.11所示。圖5.10異步復(fù)接碼速調(diào)整及恢復(fù)原理圖發(fā)送端：①支路信號碼流以fL速率寫入緩存器，以f'm速率讀出，當(dāng)f'm＞fL時為正碼速調(diào)整，因為讀快于寫，所以存在取空現(xiàn)象；②一旦緩存器的存儲量減小到門限值，插入一個非信息碼元；③各支路的速率均調(diào)整到指定的速率，達到各支路同步，然后再進行復(fù)接。圖5.11碼速調(diào)整原理圖接收端：①通過碼流提取時鐘信號；②由插入脈沖檢出電路測出插入脈沖后，發(fā)出去插命令，使寫入時鐘停止輸出一次；③恢復(fù)原來支路信號的速率。（2）負碼速調(diào)整負碼速調(diào)整與正碼速調(diào)整的基本原理是一樣的，不同點僅為同步復(fù)接時鐘f'm取值不同。由于同步復(fù)接時鐘的標(biāo)稱值f'm小于支路時鐘的標(biāo)稱值fL，這時寫入速率大于讀出速率，如果不采取措施，緩沖器中存儲的信息將越來越多，最后發(fā)生“溢出”現(xiàn)象，從而丟失信息。為保證正常傳輸，就必須提供額外的通道把多余的信息送到接收端，也就是要在適當(dāng)?shù)臅r候多讀一位，這與正碼速調(diào)整剛好相反，故稱為負碼速調(diào)整同步是指通信系統(tǒng)的收、發(fā)雙方在時間上步調(diào)一致，又稱定時。由于通信的目的就是使不在同一地點的各方之間能夠通信聯(lián)絡(luò)，故在通信系統(tǒng)尤其是數(shù)字通信系統(tǒng)以及采用相干解調(diào)的模擬通信系統(tǒng)中，同步是一個十分重要的問題。只有收、發(fā)兩端協(xié)調(diào)工作，系統(tǒng)才有可能真正實現(xiàn)通信功能?？梢哉f，整個通信系統(tǒng)工作正常的前提就是同步系統(tǒng)正常，同步質(zhì)量的好壞對通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)起著至關(guān)重要的作用。同步的種類很多，按照同步的功用來分，數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步分為載波同步、位同步（碼元同步）、幀同步和網(wǎng)同步（數(shù)字通信網(wǎng)中用）四種，下面分別加以說明。1.載波同步當(dāng)采用同步解調(diào)或者相干檢測時，接收端需要提供一個與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波，而這個相干載波的獲取就稱為載波同步（載波提?。?。5.3同步控制技術(shù)2.位同步位同步又稱為碼元同步。不論是基帶傳輸，還是頻帶傳輸，都需要位同步。因為在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信息是一串相繼的信號碼元的序列，解調(diào)時常需要知道每個碼元的起止時刻，以便判決。例如用取樣判決器對信號進行取樣判決時，均應(yīng)對準(zhǔn)每個碼元最大值的位置。因此，需要在接收端產(chǎn)生一個“碼元定時脈沖序列”，這個定時脈沖序列的重復(fù)頻率要與發(fā)送端的碼元速率相同，相位（位置）要對準(zhǔn)最佳取樣判決位置（時刻）。這樣的一個碼元定時脈沖序列就被稱為“位同步脈沖”（或“碼元同步脈沖”），而把位同步脈沖的獲取稱為位同步提取。3.幀同步數(shù)字通信中的信息數(shù)字流，總是用若干碼元組成一個“字”，又用若干“字”組成一“句”。因此，在接收這些數(shù)字流時，同樣也必須知道這些“字”、“句”的起止時刻。而在接收端產(chǎn)生與“字”、“句”起止時刻相一致的定時脈沖序列，就被稱為“字”同步和“句”同步，統(tǒng)稱為幀同步。4.網(wǎng)同步現(xiàn)代通信需要在多點之間相互連接構(gòu)成通信網(wǎng)。在一個通信網(wǎng)中，往往需要把各個方向傳來的信息，按不同目的進行分路、合路和交換。為了有效地完成這些功能，必須實現(xiàn)網(wǎng)同步。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，特別是計算機通信的發(fā)展，多點（或多用戶）之間的通信和數(shù)據(jù)交換構(gòu)成了數(shù)字通信網(wǎng)。為了保證數(shù)字通信網(wǎng)穩(wěn)定可靠地進行通信和交換，整個數(shù)字通信網(wǎng)內(nèi)必須有一個統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)，即整個網(wǎng)絡(luò)必須同步地工作，這就是網(wǎng)同步需要討論的問題。除了按照功用來區(qū)分同步外，還可以按照傳輸同步信息方式的不同，把同步分為外同步法（插入導(dǎo)頻法）和自同步法兩種。外同步法是指發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息，接收端把這個專門的同步信息檢測出來作為同步信號的方法；自同步法是指發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，而在接收端設(shè)法從接收到的信號中提取同步信息的方法。提取載波的方法一般分為兩類：一類是不專門發(fā)送導(dǎo)頻，而在接收端直接從發(fā)送信號中提取載波，這類方法稱為自同步法；另一類是在發(fā)送有用信號的同時，在適當(dāng)?shù)念l率位置上，插入一個（或多個）稱做導(dǎo)頻（專門設(shè)置含有載波信息的單頻信號）的正弦波，在接收端就可以利用導(dǎo)頻提取出載波，這類方法稱為插入導(dǎo)頻法（或外同步法）。載波同步的實現(xiàn)方案與采用的數(shù)字調(diào)制方式有一定的關(guān)系。1.插入導(dǎo)頻法（外同步法）

插入導(dǎo)頻法分為兩種：一種是在發(fā)送信息的頻譜中或頻帶外插入相關(guān)的導(dǎo)頻信號，稱為頻域插入導(dǎo)頻法；另外一種是在一定時間段上傳送載波信息，稱為時域?qū)ьl法5.3.1載波同步（1）頻域?qū)ьl法

抑制載波的通信系統(tǒng)無法從接收信號直接提取載波，例如DSB信號、2PSK信號、VSB信號和SSB信號等。這些信號本身不含載頻或含有載頻不易取出，對于這些信號可以用插入導(dǎo)頻法。插入導(dǎo)頻是在已調(diào)信號的頻譜中再加入一個低功率信號的頻譜(其對應(yīng)的正弦波即為導(dǎo)頻信號)。在接收端可以利用窄帶濾波器把它提取出來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚硇纬山邮斩说南喔奢d波。插入導(dǎo)頻的方法很多，但基本原理都是相似的。插入導(dǎo)頻的位置應(yīng)該在信號頻譜為零，否則導(dǎo)頻與信號頻譜成分重疊，接收時不易取出。下面分兩種情況討論。a.模擬調(diào)制信號對于DSB和SSB這樣的模擬調(diào)制信號，在載頻fc附近信號頻譜為0，就可以插入導(dǎo)頻，這時插入的導(dǎo)頻對信號的影響最小。b.數(shù)字調(diào)制信號對于2PSK和2DPSK等數(shù)字調(diào)制信號，在載波fc附近的頻譜不但有，而且比較大，對于這樣的信號，在調(diào)制之前先對基帶信號進行相關(guān)編碼，經(jīng)雙邊帶調(diào)制后，在fc附近的頻譜分量很小，且沒有離散譜，這樣可以在fc處插入頻率為fc的導(dǎo)頻，如圖5.12所示。圖5.12數(shù)字信號的導(dǎo)頻插入方式（只考慮正向頻譜）由圖5.15可以看出，插入的導(dǎo)頻與傳輸?shù)纳舷逻厧Р皇侵丿B的，接收端易通過窄帶濾波器提取導(dǎo)頻作為相干載波。插入的導(dǎo)頻并不是加在調(diào)制器的那個載波，而是將該載波移相900后的“正交載波”，其波形如圖5.13(a)所示，插入導(dǎo)頻的發(fā)端、收端方框圖如圖5.13（b）（c）所示。（a）（b）圖5.13導(dǎo)頻插入與發(fā)送端、接收端框圖圖5.13導(dǎo)頻插入與發(fā)送端、接收端框圖（c）（2）時域插入導(dǎo)頻法除了在頻域插入導(dǎo)頻的方法以外，還可以在時域插入導(dǎo)頻以傳送和提取同步載波。時域插入導(dǎo)頻法中對被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號在時間上加以區(qū)別，具體分配情況如圖5.14(a)所示。在每一幀中，除了包含一定數(shù)目的數(shù)字信息外，在t0～t1的時隙內(nèi)傳送位同步信號，在t1～t2的時隙內(nèi)傳送幀同步信號，在t2～t3的時隙內(nèi)傳送載波同步信號，而在t3～t4時間內(nèi)才傳送數(shù)字信息。這種時域插入導(dǎo)頻方式，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。但是由于發(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取出這個間斷的載波是不能應(yīng)用的。對于這種時域插入導(dǎo)頻方式的載波提取往往采用鎖相環(huán)路，其方框圖如圖5.14(b)所示。在鎖相環(huán)中，壓控振蕩器的自由振蕩頻率應(yīng)盡量和載波標(biāo)準(zhǔn)頻率相等，而且要有足夠的頻率穩(wěn)定度，鑒相器每隔一幀時間與由門控信號取出的載波標(biāo)準(zhǔn)比較一次，并通過它去控制壓控振蕩器。當(dāng)載頻標(biāo)準(zhǔn)消失后，壓控振蕩器具有足夠的同步保持時間，直到下一幀載波標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)時再進行比較和調(diào)整。適當(dāng)?shù)卦O(shè)計鎖相環(huán)，就可以使恢復(fù)的同步載波的頻率和相位的變化控制在允許的范圍以內(nèi)。(a)(b)圖5.14時域插入導(dǎo)頻法2.自同步法有些信號（抑制載波的雙邊帶信號等）雖然本身不包含載波分量，但對該信號進行某些非線性變換以后，就可以直接從中提取出載波分量來，這就是自同步法提取同步載波的方法。3.載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)載波同步系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)包括：效率、精度（相位誤差）、同步建立時間和同步保持時間。（1）效率為獲得同步，載波信號應(yīng)盡量少占用發(fā)送功率，在這方面直接法由于不需要專門發(fā)送導(dǎo)頻，因此是高效率的，而插入導(dǎo)頻法由于插入導(dǎo)頻要消耗一部分發(fā)送功率，因此效率要低一些。（2）精度（相位誤差）精度是指提取的同步載波與載波標(biāo)準(zhǔn)比較，他們之間的相位誤差大小。例如需要的同步載波為cosωct，提取的同步載波為cos(ωct+Δφ)，Δφ就是相位誤差，Δφ應(yīng)盡量小。通常習(xí)慣地將這種誤差分為穩(wěn)態(tài)相位誤差和隨機相位誤差。（3）同步建立時間ts

對ts的要求是越短越好，這樣同步建立得快。（4）同步保持時間tc對tc的要求是越長越好，這樣一旦建立同步以后可以保持較長的時間。4.兩種載波同步方法的比較（1）直接法的優(yōu)缺點a．不占用導(dǎo)頻功率，信噪比可以大一些。b．可以防止插入導(dǎo)頻法中導(dǎo)頻和信號間由于濾波不好而引起的相互干擾，也可以防止信道不理想引起導(dǎo)頻相位的誤差。c．有的調(diào)制系統(tǒng)不能用直接法（如SSB系統(tǒng)）。（2）插入導(dǎo)頻法的優(yōu)缺點a．有單獨的導(dǎo)頻信號，一方面可以提取同步載波，另外一方面可以利用它作為自動增益控制。b．有些不能用直接法提取同步載波的調(diào)制系統(tǒng)只能用插入導(dǎo)頻法。c．插入導(dǎo)頻法要多消耗一部分不帶信息的功率。與直接法比較，在總功率相同的條件下實際信噪比要小一些。位同步是指在接收端的基帶信號中提取碼元定時的過程。它與載波同步有一定的相似和區(qū)別。載波同步是相干解調(diào)的基礎(chǔ)，不論模擬通信還是數(shù)字通信只要是采用相干解調(diào)都需要載波同步，而基帶傳輸時沒有載波同步問題；所提取的載波同步信息是載頻為fc的正弦波，要求它與接收信號的載波同頻同相。實現(xiàn)方法有插入導(dǎo)頻法和直接法。位同步是正確取樣判決的基礎(chǔ)，只有數(shù)字通信才需要，并且不論基帶傳輸還是頻帶傳輸都需要位同步；所提取的位同步信息是頻率等于碼速率的定時脈沖，相位則根據(jù)判決時信號波形決定，可能在碼元中間，也可能在碼元終止時刻或其他時刻。實現(xiàn)方法也有插入導(dǎo)頻法和直接法。5.3.2位同步1.插入導(dǎo)頻法這種方法與載波同步時的插入導(dǎo)頻法類似，也是在基帶信號頻譜的零點處插入所需的位定時導(dǎo)頻信號，如圖5-15所示。其中，圖(a)為常見的雙極性不歸零基帶信號的功率譜，插入導(dǎo)頻的位置是1/Tb；圖(b)表示經(jīng)某種相關(guān)變換的基帶信號，其譜的第一個零點為

，插入導(dǎo)頻應(yīng)在1/2Tb處。在接收端，對圖5.15（a）的情況，經(jīng)中心頻率為1/Tb的窄帶濾波器，就可從解調(diào)后的基帶信號中提取出位同步所需的信號，這時，位同步脈沖的周期與插入導(dǎo)頻的周期一致；對圖5.15（b）的情況,窄帶濾波器的中心頻率應(yīng)為1/2Tb，所提取的導(dǎo)頻需經(jīng)倍頻后，才得所需的位同步脈沖。

圖5.15插入導(dǎo)頻法頻譜圖圖5.16畫出了插入位定時導(dǎo)頻的系統(tǒng)框圖，它對應(yīng)于圖5.15（b）所示譜的情況。發(fā)端插入的導(dǎo)頻為1/2Tb，接收端在解調(diào)后設(shè)置了1/2Tb窄帶濾波器，其作用是取出位定時導(dǎo)頻。移相、倒相和相加電路是為了從信號中消去插入導(dǎo)頻，使進入取樣判決器的基帶信號沒有插入導(dǎo)頻。這樣做是為了避免插入導(dǎo)頻對取樣判決的影響。與插入載波導(dǎo)頻法相比，它們消除插入導(dǎo)頻影響的方法各不相同，載波同步中采用正交插入，而位同步中采用反向相消的辦法。這是因為載波同步在接收端進行相干解調(diào)時，相干解調(diào)器有很好的抑制正交載波的能力，它不需另加電路就能抑制正交載波，因此載波同步采用正交插入。而位定時導(dǎo)頻是在基帶加入，它沒有相干解調(diào)器，故不能采用正交插入。為了消除導(dǎo)頻對基帶信號取樣判決的影響，位同步采用了反相相消。圖5.16插入位定時導(dǎo)頻系統(tǒng)框圖此外，由于窄帶濾波器取出的導(dǎo)頻為1/2Tb，圖中微分全波整流起到了倍頻的作用，產(chǎn)生與碼元速率相同的位定時信號1/Tb。圖中兩個移相器都是用來消除窄帶濾波器等引起的相移，這兩個移相器可以合用。另一種導(dǎo)頻插入的方法是包絡(luò)調(diào)制法。這種方法是用位同步信號的某種波形對移相鍵控或移頻鍵控這樣的恒包絡(luò)數(shù)字已調(diào)信號進行附加的幅度調(diào)制，使其包絡(luò)隨著位同步信號波形變化。在接收端只要進行包絡(luò)檢波，就可以形成位同步信號。設(shè)移相鍵控的表達式為利用含有位同步信號的某種波形對進行幅度調(diào)制，S1(t)若這種波形為升余弦波形，則其表示式為式中的ω=2π/Tb，Tb為碼元寬度。幅度調(diào)制后的信號為接收端對S2(t)進行包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波器的輸出為

，除去直流分量后，就可獲得位同步信號

。除了以上兩種在頻域內(nèi)插入位同步導(dǎo)頻之外，還可以在時域內(nèi)插入，其原理與載波時域插入方法類似。2.自同步法當(dāng)系統(tǒng)的位同步采用自同步方法時，發(fā)端不需要專門發(fā)生導(dǎo)頻信號，而直接從數(shù)字信號中提取位同步信號，這種方法在數(shù)字通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用，而自同步法具體又可以分為濾波法和鎖相法。(1)濾波法a.波形變換-濾波法不歸零的隨機二進制序列，不論是單極性還是雙極性的，當(dāng)P(0)=P(1)=1/2時，都沒有fb=1/Tb、2/Tb等線譜，因而不能直接濾出fb=1/Tb的位同步信號分量。但是，若對該信號進行某種變換，例如，變成歸零的單極性脈沖，其譜中含有fb=1/Tb的分量，然后用窄帶濾波器取出該分量，再經(jīng)移相調(diào)整后就可形成位定時脈沖。這種方法的原理框圖如圖5.17所示。它的特點是先形成含有位同步信息的信號，再用濾波器將其取出。圖中的波形變換電路可以用微分、整流來實現(xiàn)。圖5.17濾波法原理圖b．包絡(luò)檢波-濾波法這是一種從頻帶受限的中頻PSK信號中提取位同步信息的方法，其波形圖如圖5.18所示。當(dāng)接收端帶通濾波器的帶寬小于信號帶寬時，使頻帶受限的2PSK信號在相鄰碼元相位反轉(zhuǎn)點處形成幅度的“陷落”。經(jīng)包絡(luò)檢波后得到圖5.18(b)所示的波形，它可看成是一直流與圖5.18(c)所示的波形相減，而圖(c)波形是具有一定脈沖形狀的歸零脈沖序列，含有位同步的線譜分量，可用窄帶濾波器取出。圖5.18從2PSK信號中提取位同步信息（2）鎖相法位同步鎖相法的基本原理與載波同步的類似，在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產(chǎn)生誤差信號去調(diào)整位同步信號的相位，直至獲得準(zhǔn)確的位同步信號為止。。我們把采用鎖相環(huán)來提取位同步信號的方法稱為鎖相法。通常分兩類：一類是環(huán)路中誤差信號去連續(xù)地調(diào)整位同步信號的相位，這一類屬于模擬鎖相法；另有一類鎖相環(huán)位同步法是采用高穩(wěn)定度的振蕩器（信號鐘），從鑒相器所獲得的與同步誤差成比例的誤差信號不是直接用于調(diào)整振蕩器，而是通過一個控制器在信號鐘輸出的脈沖序列中附加或扣除一個或幾個脈沖，這樣同樣可以調(diào)整加到鑒相器上的位同步脈沖序列的相位，達到同步的目的。這種電路可以完全用數(shù)字電路構(gòu)成全數(shù)字鎖相環(huán)路。由于這種環(huán)路對位同步信號相位的調(diào)整不是連續(xù)的，而是存在一個最小的調(diào)整單位，也就是說對位同步信號相位進行量化調(diào)整，故這種位同步環(huán)又稱為量化同步器。這種構(gòu)成量化同步器的全數(shù)字環(huán)是數(shù)字鎖相環(huán)的一種典型應(yīng)用。用于位同步的全數(shù)字鎖相環(huán)的原理框圖如圖5-19所示，它由信號鐘、控制器、分頻器、相位比較器等組成。其中：信號鐘包括一個高穩(wěn)定度的振蕩器（晶體）和整形電路。若接收碼元的速率為F=1/Tb，那么振蕩器頻率設(shè)定在nF，經(jīng)整形電路之后，輸出周期性脈沖序列，其周期T0=1/(nF)=Tb/n?？刂破?包括圖中的扣除門（常開）、附加門（常閉）和“或門”，它根據(jù)比相器輸出的控制脈沖（“超前脈沖”或“滯后脈沖”）對信號鐘輸出的序列實施扣除（或添加）脈沖。分頻器-是一個計數(shù)器，每當(dāng)控制器輸出n個脈沖時，它就輸出一個脈沖。控制器與分頻器的共同作用的結(jié)果就調(diào)整了加至比相器的位同步信號的相位。這種相位前、后移的調(diào)整量取決于信號鐘的周期，每次的時間階躍量為

，相應(yīng)的相位最小調(diào)整量為

。圖5.19數(shù)字鎖相原理框圖相位比較器將接收脈沖序列與位同步信號進行相位比較，以判別位同步信號究竟是超前還是滯后，若超前就輸出超前脈沖，若滯后就輸出滯后脈沖。位同步數(shù)字環(huán)的工作過程簡述如下：由高穩(wěn)定晶體振蕩器產(chǎn)生的信號，經(jīng)整形后得到周期為T0和相位差T0/2的兩個脈沖序列，如圖5.20(a)、(b)所示。脈沖序列(a)通過常開門、或門并經(jīng)n次分頻后，輸出本地位同步信號，如圖5.20(c)。圖5.20位同步脈沖的相位調(diào)整為了與發(fā)端時鐘同步，分頻器輸出與接收到的碼元序列同時加到相位比較器進行比相。如果兩者完全同步，此時相位比較器沒有誤差信號，本地位同步信號作為同步時鐘。如果本地位同步信號相位超前于接收碼元序列時，相位比較器輸出一個超前脈沖加到常開門（扣除門）的禁止端將其關(guān)閉，扣除一個(a)路脈沖(圖5.20(d))，使分頻器輸出脈沖的相位滯后1/n周期（360°/n），如圖5.20(e)所示。如果本地同步脈沖相位滯后于接收碼元脈沖時，比相器輸出一個滯后脈沖去打開“常閉門（附加門）”，使脈沖序列(b)中的一個脈沖能通過此門及或門。正因為兩脈沖序列(a)和(b)相差半個周期，所以脈沖序列(b)中的一個脈沖能插到“常開門”輸出脈沖序列(a)中(圖5.20(f))，使分頻器輸入端附加了一個脈沖，于是分頻器的輸出相位就提前1/n周期，如圖5.20(g)所示。經(jīng)過若干次調(diào)整后，使分頻器輸出的脈沖序列與接收碼元序列達到同步的目的，即實現(xiàn)了位同步。根據(jù)接收碼元基準(zhǔn)相位的獲得方法和相位比較器的結(jié)構(gòu)不同，位同步數(shù)字鎖相環(huán)又分微分整流型數(shù)字鎖相環(huán)和同相正交積分型數(shù)字鎖相環(huán)兩種。這兩種環(huán)路的區(qū)別僅僅是基準(zhǔn)相位的獲得方法和鑒相器的結(jié)構(gòu)不同，其他部分工作原理相同。下面我們重點介紹鑒相器的具體構(gòu)成及工作情況。a．微分整流型鑒相器微分型鑒相器如圖5.21（a）所示，假設(shè)接收信號為不歸零脈沖（波形a）。我們將每個碼元的寬度分為兩個區(qū)，前半碼元稱為“滯后區(qū)”，即若位同步脈沖（波形b′）落入此區(qū)，表示位同步脈沖的相位滯后于接收碼元的相位；同樣，后半碼元稱為“超前區(qū)”。接收碼元經(jīng)過零檢測（微分、整流）后，輸出一窄脈沖序列（波形d）。分頻器輸出兩列相差180°的矩形脈沖b和c。當(dāng)位同步脈沖波形b′它是由n次分頻器b端的輸出，取其上升沿而形成的脈沖）位于超前區(qū)時，波形d和b使與門A產(chǎn)生一超前脈沖（波形e），與此同時，與門B關(guān)閉，無脈沖輸出。位同步脈沖超前的情況如圖5.21（b）所示。同理，位同步脈沖滯后的情況如圖5.21（c）所示。b.同相正交積分型數(shù)字鎖相環(huán)同相正交積分型鑒相器采用微分整流型鑒相器的數(shù)字鎖相環(huán)，是從基帶信號的過零點中提取位同步信息的。當(dāng)信噪比較低時，過零點位置受干擾很大，不太可靠。這種方案就是采用同相正交積分型鑒相器的數(shù)字鎖相環(huán)。圖5.22(a)示出了積分型鑒相器的原理框圖。設(shè)接收的雙極性不歸零碼元為圖中波形a所示的波形，送入兩個并聯(lián)的積分器。積分器的積分時間都為碼元周期Tb，但加入這兩個積分器作猝息用的定時脈沖的相位相差Tb/2。這樣，同相積分器的積分區(qū)間與位同步脈沖的區(qū)間重合，而正交積分器的積分區(qū)間正好跨在兩相鄰位同步脈沖的中點之間（這里的正交就是指兩積分器的積分起止時刻相差半個碼元寬度）。在考慮了猝息作用后，兩個積分器的輸出如波形b和c所示。如果應(yīng)用匹配濾波的原理，先對輸入的基帶信號進行最佳接收，然后提取同步信號，可減少噪聲干擾的影響，使位同步性能有所改善。圖5.22同相正交積分型鑒相器圖5.22同相正交積分型鑒相器兩個積分器的輸出電壓加于取樣保持電路，它是對臨猝息前的積分結(jié)果的極性進行取樣，并保持一碼元寬度時間T，分別得到波形d和e。波形d實際上就是由匹配濾波法檢測所輸出的信號波形。雖然輸入的信號波形a可能由于受干擾影響變得不太規(guī)整，但原理圖中d點的波形卻是將干擾的影響大大減弱的規(guī)整信號。這正是同相正交積分型數(shù)字鎖相優(yōu)于微分整流型數(shù)字鎖相的原因所在。d點的波形極性取決于碼元極性，與同步的超前或滯后無關(guān)，將它進行過零檢測后，就可獲得反映碼元轉(zhuǎn)換與否的信號i。而正交積分保持輸出e的極性，則不僅與碼元轉(zhuǎn)換的方向有關(guān)，還與同步的超前或滯后有關(guān)。對于同一種碼元轉(zhuǎn)換方向而言，同步超前與同步滯后時，e的極性是不同的。因此，將兩個積分清除電路的輸出，經(jīng)保持和硬限幅（保持極性）之和模2相加，可以得到判別同步信號是超前還是滯后的信號h。此信號h加至與門A和B，可控制碼元轉(zhuǎn)換信號從哪一路輸出。在該電路中，在位同步信號超前的情況下，當(dāng)i脈沖到達時信號h為正極性，將與門A開啟，送出超前脈沖，如圖中(b)所示。在位同步信號滯后的情況下，當(dāng)i脈沖到達時h為負極性，反相后加至與門B，使之開啟，送出滯后脈沖，如圖中(c)所示。積分型鑒相器由于采用了積分猝息電路以及保持電路，它既充分利用了碼元的能量，又有效地抑制了信道的高斯噪聲，因而可在較低的信噪比條件下工作，性能上優(yōu)于微分型鑒相器。3.位同步系統(tǒng)的性能及其相位誤差對性能的影響與載波同步系統(tǒng)相似，位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有相位誤差、同步建立時間、同步保持時間及同步帶寬等。下面結(jié)合數(shù)字鎖相環(huán)介紹這些指標(biāo)，并討論相位誤差對誤碼率的影響。（1）位同步系統(tǒng)的性能a.相位誤差θe位同步信號的平均相位和最佳相位之間的偏差稱為靜態(tài)相差。對于數(shù)字鎖相法提取位同步信號而言，相位誤差主要是由于位同步脈沖的相位在跳變地調(diào)整所引起的。每調(diào)整一步，相位改變2π/n（對應(yīng)時間Tb/n），n是分頻器的分頻次數(shù)，故最大的相位誤差為若用時間差Te來表示相位誤差，因每碼元的周期為Tb，故得

b．同步建立時間ts同步建立時間是指開機或失去同步后重新建立同步所需的最長時間。由前面分析可知，當(dāng)位同步脈沖相位與接收基準(zhǔn)相位差π（對應(yīng)時間Tb/2）時，調(diào)整時間最長。這時所需的最大調(diào)整次數(shù)為由于接收碼元是隨機的，對二進制碼而言，相鄰兩個碼元（01、10、11、00）中，有或無過零點的情況各占一半。我們在前面所討論的兩種數(shù)字鎖相法中都是從數(shù)據(jù)過零點中提取作比相用的基準(zhǔn)脈沖的，因此平均來說，每兩個脈沖周期（2Tb）可能有一次調(diào)整，所以同步建立時間為ts=2Tb·N=nTbc．同步保持時間tc當(dāng)同步建立后，一旦輸入信號中斷，或出現(xiàn)長連“0”、連“1”碼時，鎖相環(huán)就失去調(diào)整作用。由于收發(fā)雙方位定時脈沖的固有重復(fù)頻率之間總存在頻差ΔF，收端同步信號的相位就會逐漸發(fā)生漂移，時間越長，相位漂移量越大，直至漂移量達到某一準(zhǔn)許的最大值，就算失去同步了。由同步到失步所需要的時間，稱為同步保持時間。d.同步帶寬同步帶寬是指位同步頻率與碼元速率之差。若這個頻差超過一定的范圍，就無法使接收端位同步脈沖的相位與輸入信號的相位同步，從對系統(tǒng)性能要求來說，同步帶寬越小越好。數(shù)字通信中，一般總是以若干個碼元組成一個字，若干個字組成一個句，即組成一個個的“幀”進行傳輸。幀同步的任務(wù)就是在位同步的基礎(chǔ)上識別出這些數(shù)字信息群（字、句、幀“開頭”和“結(jié)尾”的時刻，使接收設(shè)備的幀定時與接收到的信號中的幀定時處于同步狀態(tài)。實現(xiàn)幀同步，通常采用的方法是起止式同步法和插入特殊同步碼組的同步法。而插入特殊同步碼組的方法有兩種：一種為連貫插入法，另一種為間隔插入法。1.起止式同步法數(shù)字電傳機中廣泛使用的是起止式同步法。在電傳機中，常用的是五單位碼。為標(biāo)志每個字的開頭和結(jié)尾，在五單位碼的前后分別加上1個單位的起碼（低電平）和1.5個單位的止碼（高電平），共7.5個碼元組成一個字，如圖5.23所示。收端根據(jù)高電平第一次轉(zhuǎn)到低電平這一特殊標(biāo)志來確定一個字的起始位置，從而實現(xiàn)字同步。6.3.4幀同步這種7.5單位碼（碼元的非整數(shù)倍）給數(shù)字通信的同步傳輸帶來一定困難。另外，在這種同步方式中，7.5個碼元中只有5個碼元用于傳遞消息，因此傳輸效率較低。圖5.23起止式同步波形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)次檢測該特殊碼組，這樣便獲得群同步信息。連貫插入法的關(guān)鍵是尋找實現(xiàn)幀同步的特殊碼組。對該碼組的基本要求是：具有尖銳單峰特性的自相關(guān)函數(shù)；便于與信息碼區(qū)別；碼長適當(dāng)，以保證傳輸效率。符合上述要求的特殊碼組有：全0碼、全1碼、1與0交替碼、巴克碼、電話基群幀同步碼0011011。目前常用的幀同步碼組是巴克碼。(1)巴克碼巴克碼是一種有限長的非周期序列。它的定義如下：一個n位長的碼組{x1,x2,x3，…，xn}，其中xi的取值為+1或－1，若它的局部相關(guān)函數(shù)則稱這種碼組為巴克碼，其中j表示錯開的位數(shù)。目前已找到的所有巴克碼組如表6.1所示。其中的＋、－號表示xi的取值為+1、-1，分別對應(yīng)二進制碼的“1”或“0”。表5.1巴克碼組以7位巴克碼組{+++--+-}為例，它的局部自相關(guān)函數(shù)如下：當(dāng)j=0時，同樣可求出j=3，5，7時R（j）=0；j=2，4，6時R（j）=-1。根據(jù)這些值，利用偶函數(shù)性質(zhì)，可以作出7位巴克碼的R（j）與j的關(guān)系曲線，如圖5.32所示。由圖可見，其自相關(guān)函數(shù)在j=0時具有尖銳的單峰特性。這一特性正是連貫式插入群同步碼組的主要要求之一。當(dāng)j=1時，圖5.247位巴克碼的自相關(guān)函數(shù)（2）巴克碼識別器仍以7位巴克碼為例。用7級移位寄存器、相加器和判決器就可以組成一個巴克碼識別器，如圖5.25所示。當(dāng)輸入碼元的“1”進入某移位寄存器時，該移位寄存器的1端輸出電平為+1，0端輸出電平為-1。反之，進入“0”碼時，該移位寄存器的0端輸出電平為+1，1端輸出電平為-1。各移位寄存器輸出端的接法與巴克碼的規(guī)律一致,這樣識別器實際上是對輸入的巴克碼進行相關(guān)運算。當(dāng)一幀信號到來時，首先進入識別器的是群同步碼組，只有當(dāng)7位巴克碼在某一時刻（如圖5.26(a)中的t1）正好已全部進入7位寄存器時，7位移位寄存器輸出端都輸出+1，相加后得最大輸出+7，其余情況相加結(jié)果均小于+7。若判別器的判決門限電平定為+6，那么就在7位巴克碼的最后一位0進入識別器時，識別器輸出一個同步脈沖表示一群的開頭，如圖5.26(b)所示。圖5.25巴克碼識別器圖5.26識別器的輸出波形巴克碼用于群同步是常見的，但并不是惟一的，只要具有良好特性的碼組均可用于群同步，例如PCM30/32路電話基群的連貫隔幀插入的幀同步碼為0011011。3.間隔插入法間隔插入法又稱為分散插入法，它是將群同步碼以分散的形式均勻插入信息碼流中。這種方式比較多地用在多路數(shù)字電路系統(tǒng)中，如PCM24路基群設(shè)備以及一些簡單的ΔM系統(tǒng)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”交替的規(guī)律才確認同步。分散插入的最大特點是同步碼不占用信息時隙，每幀的傳輸效率較高，但是同步捕獲時間較長，它較適合于連續(xù)發(fā)送信號的通信系統(tǒng)，若是斷續(xù)發(fā)送信號，每次捕獲同步需要較長的時間，反而降低效率。分散插入常用滑動同步檢測電路。所謂滑動檢測，它的基本原理是接收電路開機時處于捕捉態(tài)，當(dāng)收到第一個與同步碼相同的碼元，先暫認為它就是群同步碼，按碼同步周期檢測下一幀相應(yīng)位碼元，如果也符合插入的同步碼規(guī)律，則再檢測第三幀相應(yīng)位碼元，如果連續(xù)檢測M幀（M為數(shù)十幀），每幀均符合同步碼規(guī)律，則同步碼已找到，電路進入同步狀態(tài)。如果在捕捉態(tài)接收到的某個碼元不符合同步碼規(guī)律，則碼元滑動一位，仍按上述規(guī)律周期性地檢測，看它是否符合同步碼規(guī)律，一旦檢測不符合，又滑動一位……如此反復(fù)進行下去。若一幀共有N個碼元，則最多滑動（N-1）位，一定能把同步碼找到?；瑒油綑z測可用軟件實現(xiàn)，也可用硬件實現(xiàn)。軟件流程圖如圖5.27所示。圖5.28所示為硬件實現(xiàn)滑動檢測的方框圖，假設(shè)幀同步碼每幀均為“1”碼，N為每幀的碼元個數(shù)，M為確認同步時需檢測幀的個數(shù)。圖5.28中“1”碼檢測器是在本地幀同步碼到來時檢測信碼，若信碼為“1”則輸出正脈沖，信碼為“0”則輸出負脈沖。如果本地幀碼與收碼中幀同步碼對齊，則“1”碼檢測器將連續(xù)輸出正脈沖，計數(shù)器計滿M個正脈沖后輸出高電位并鎖定，它使與門3打開，本地幀碼輸出，系統(tǒng)處于同步態(tài)。如果本地幀碼與收信碼中幀同步尚未對齊，“1”碼檢測器只要檢測到信碼中的“0”碼，便輸出負脈沖，該負脈沖經(jīng)非門2使計數(shù)器M復(fù)位，從而與門