程控3章帧同步专题

3.2 帧同步时隙时隙帧帧同同步步TS1TS0TS15TS16TS17TS31 话话路路1话话路路15 话话路路16话话路路30 信信令令11011001t帧帧F0F1F2F15F15F0F14 偶帧偶帧帧同步码帧同步码保留给国内用保留给国内用帧失步对告帧失步对告保留给国际用保留给国际用11111A11奇帧奇帧奇帧监视码奇帧监视码PCM-30/32路路数字复接结构数字复接结构PCM-30/32制式每路码速率：64kbit/s基群码速率：2048kbit/s帧周期帧周期 125 s(256bit)PCM-24路路数字复接结构数字复接结构PCM-24制式每路码速率：64kbit/s基群码速率：1544kbit/s帧周期帧周期 125 s(193bit)第第1路路第第2路路第第24路路F比比特特第第1路路第第2路路第第24路路F比比特特3.2 帧同步 在时分多路复用技术中，为了能准确分离各路信号，采用了分帧传送的方式，如按率编码PCM-24路和按A率编码PCM-30/32路复接方案。如图所示。3.2 帧同步 在数字通信中，尤其是网络通信中，为了提高信道利用率，常采用多路复用或称为信息复接技术。即将多个用户的信息用某种方式连接在一起，用同一信道传输。前面第二章介绍过，多路复用的方法是有频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)和近几年发展起来的码分多路复用(CDM)(码分多址CDMA)。时分多路复用:各路信号同时在同一信道传输时占用不同的时间间隔。具体说，就是把时间分成均匀的时间间隔(称为时隙)，每路信号分配在不同的时间间隔内传送，已达到相互分开的目的。如图所示。帧同步是插入信息流中，作为帧起始的标志码。帧同步问题实质上是一个对帧同步信号进行检测的问题。对帧同步系统的基本要求：正确建立同步的概率大，错误同步的概率小 捕捉时间要短 能稳定的保持同步 帧同步码的长度应尽可能短3.2 帧同步对帧同步系统的基本要求：正确建立同步的概率大，错误同步的概率小 捕捉时间要短。从失步状态进入同步状态的时间要短。数字电话系统应小于100ms，数字传输系统则要求更短些。能稳定的保持同步，为了防止信道干扰引起的误码破坏同步状态，要采取保护措施，例如连续几帧都检测不到同步码时才认为真正失步，重新进入捕捉状态。帧同步码的长度应尽可能短。3.2.1 帧同步码的插入方式3.2 帧同步分散插入方式特点：同步码不占用信息时隙，传输效率高。同步系统电路较为简单，但同步引入时间长。集中插入方式特点：同步码要占用信息时隙，降低了传输效率，但同步引入时间长较短。帧同步码帧集中插入方式信息码帧同步码帧分散插入方式子帧信息码1bit同步码N+1PCM24路集群分散插入方式N帧N+2N+3101N+4192bit信息码1bit同步码复帧同步码x0011011x1xxxxxxx0011011N帧N+1帧同步码信息码帧同步码PCM30/32路集群集中插入方式N+2x1xxxxxx3.2.1 帧同步码的插入方式3.2 帧同步3.2.1 帧同步码的插入方式3.2 帧同步考虑同步方式的主要依据是：传输效率（一帧中信息比特数与总比特数之比）同步引入时间 可靠系数（真同步概率与假同步概率之比）集中插入方式：将帧同步码以集中的方式插入信息码流中，在接收端只要检测出同步码的位置，就可以识别出帧的开头。从而确定各路信息码组的位置。这种方法的优点是能较迅速的建立帧同步。分散插入方式：将帧同步码分散插入信息码流中，帧同步码可以时1、0交替码或其它码型。在接收端需要逐位比较，才能检出同步码，建立帧同步。这种方法的优点同步码不占用信息时隙，传输效率高，同步系统电路较为简单。但建立帧同步时间长。考虑同步方式的主要依据是：传输效率(一帧中信息比特数与总比特数之比)。如PCM30/32的传输效率为=248/256=0.96875，如PCM24的传输效率为=192/193=0.9948。同步引入时间 可靠系数（真同步概率与假同步概率之比）。3.2.2 帧同步系统前后方保护时间3.2 帧同步前方保护时间从第一个码同步丢失起到同步系统进入捕捉状态为止的这段时间。后方保护时间从同步系统捕捉到第一个真同步码到进入同步状态之间的这段时间。表5-3序号名称 码速率帧长(bit)同步码位数同步码型前方保护时间(同步帧)后方保护时间(同步帧)1PCM30/32路基群设备204851270011011连续3或4帧12二次群设备（120路）8448848101111010000连续4帧33三次群设备（480路）343681536101111010000连续4帧34四次群设备（1920路）139264292812111110100000连续4帧3防止漏同步防止假同步 前方保护时间 从第一个码同步丢失起到同步系统进入捕捉状态为止的这段时间。后方保护时间 从同步系统捕捉到第一个真同步码到进入同步状态之间的这段时间。系统在同步工作时，由于信道噪声和突发性干扰的影响，会造成信息误码，也会造成同步码的丢失，由这类误码造成同步码的丢失称为漏同步。希望同步系统此时不要动作。若同步系统连续检测不出同步码一段时间后，才认为处于失步状态，系统进入捕捉状态。系统在捕捉状态工作时，要从信息码流中检出同步码，不管选择那种同步码型，信息码流中都可能出现与同步码型相同的码组，造成假同步。为了防止假同步，须连续检出同步码后才进入同步状态。PCM30/32系统前、后方保护时间如表所示250 s 250 s 250 s 10011011判为失步判为失步 前方前方保护计数保护计数(连续连续3帧丢失同步码）帧丢失同步码）同步状态同步状态125 s 125 s 125 s 10011011进入同步进入同步 后方后方保护计数保护计数失步状态失步状态11A1111110011011NN+1N+2捕捉状态捕捉状态3.2.2 帧同步系统前后方保护时间3.2 帧同步 从前面分析可知，PCM30/32系统的前方保护时间为500750s，前方保护时间为250s。3.2.3 帧同步码的选择3.2 帧同步帧同步码的选择应满足(1)能快速住准确识别；(2)假同步和漏同步的概率越小越好；(3)同步码的长度应尽量短。码长 l+1,-1表示法二进制表示法2+113+1104+,+1110,11015+111017+111001011+1110001001013+11111001101011110010c(0)=7111-1-11-111-11-1-1c(1)=01-1-1c(2)=-11-1-1-111c(3)=0-11-1c(4)=-11-1c(5)=0c(6)=-1-1 ljlj0jlxxiljii 0010jc1i或或巴克码自相关函数巴克码自相关函数巴克码码型巴克码码型 1 3 5-5 -3 -17-1c(j)j1 11 00 1 0 0 0010 1 00 1 01 00 1 011 00 1 01 11 00 101 11 00 11 11 011 11 01 101 11覆盖区覆盖区随机信息区随机信息区250 s 0 0覆盖区覆盖区码长 l最佳同步码710110008101110009101110000101101110000111011011100012110101100000131110101100000141110011010000015111011001010000最佳同步码码型覆盖区出现假同步概率最小的码型 帧同步码的选择应满足(1)能快速住准确识别；(2)假同步和漏同步的概率越小越好；(3)同步码的长度应尽量短。在研究帧同步码型时着重考虑假同步概率小。ljlj0jlxxiljii0010jc1i或巴克码自相关函数1.巴克码 实验证明，在l12100范围内除了表中所列(表中的镜像也是)，不存在其它巴克码。2.最佳同步码 覆盖区出现假同步概率最小的码型，从表中可以看出具有下列特征：“1”和“0”的个数基本相同；从“1”变为“0”和从“0”变为“1”的个数基本相同；码首位的个数相异。表中列出的最佳同步码型的反码和镜像码型也是最佳同步码。5.2.4 帧同步系统的典型电路5.2 帧同步 移位脉冲CPCP帧同步码定时PCM码流不一致门前后方保护时间计数展宽本地帧同步码发生器位定时CP收定时系统PCM同步为“0”失步为“1”CP 移位脉冲A为帧定时信号S=0时A=1,S=1时A=TS0D8S=1时收定时系统开始工作，产生和信号。失步时S=0,收定时停止工作。S=1时产生信号A、B、C帧同步码检出前后方保护计数时标发生器收定时系统SAPCM码流（NRZ)奇帧监视码检出BCB为偶帧定时信号S=0时B=CP,S=1时B=TS0D8偶帧5.2.4 帧同步系统的典型电路5.2 帧同步帧同步码检出前后方保护计数时标发生器收定时系统奇帧监视码检出C为奇帧定时信号S=0时C=0,S=1时C=TS0D8奇帧系统介绍帧同步码检出收定时系统时标发生器前后方保护计数奇帧监视码检出PCM30/32 路集群设备的同步系统D1 Q1 Q1_D2 Q2 Q2_D3 Q3 Q3_D4 Q4 Q4_D5 Q5 Q5_D6 Q6 Q6_D7 Q7 Q7_D8 Q8 Q8_识别门ACP同步码检出PCM码流1 1 0 1 1 0 0失步时A=1,捕获同步码后 A=TS0D8 进入后方保护计时CPNRZ识别门出250 s TS0时钟提取路时钟形成SPCM码流路脉冲发生器D1D2D3D5D4D6D7D8TS0TS1TS30TS312048kb位脉冲发生器SD14 Q14 Q14_CPD13 Q13 Q13_D15 Q15 Q15_D16 Q16 Q16_CPSQ13Q14Q15Q16TS1TS2TS316151413QQQQS 16151413QQQQS D1D2S=0B=偶帧C=奇帧S=1检出同步码时A=TS0D8CPBCTS16A=1C=0B=CP失步时T10T9T11T13D Q Q_T12T14CPTS0TS16D8S置1ABCQ125s A1 11 11 1前方保护计数 SQ9Q10Q11。同步时S1，只有当Q9Q10Q111时，即连续3个偶帧均未检出同步码时，S0。进入失步状态。后方保护计数 SQ9Q10Q11。失步时S。只要检出一个同步码，S1。若N1帧的奇帧监视码为1，N2帧再次检出同步码，进入同步状态。S1时B=偶帧失步时 B=CP失步时,识别门 输出高电平=0=0检出一个同步码S1时250s 0 0=1=10 00 01 10 01 11 11 1=0=00 0D9 Q9 Q9_D10 Q10 Q10_D11 Q11 Q11_BS识别门出 奇帧监视码检出（1A11111）T5T6T7T8同步指令 同步“1”失步“0”置1端捕获状态 S=0，C=0，T3=1，T1=1捕获到同步码 S=1，C=TS0D8奇帧 若Q7=0，T2=0，T3=1，T1=0；捕获到的是假同步码 若Q7=1，T2=1，T3=0，T1=1；捕获到的是真同步码同步状态 S=1，C=TS0D8奇帧，若Q7=1，T2=1，T3=0，T1=1；若Q7=0，T2=1，T3=0，T1=1。01011TS0D8奇帧奇帧01010捕获的是假同步码10101捕获的是真同步码1010101101T4C ST2T3T1奇帧监视码Q75.2.5 帧同步系统的工作流程图5.2 帧同步CCITT G732建议同步态前方保护计数后方保护计数失步态NOYES开始K=0检测到同步码吗？K=K+1K=?J=0捕捉到同步码吗？J=J+1J=?YESYESNONONOYES2.假同步概率P假 信息码中出现与帧同步相同的码组，把它当作帧同步码识别，称为假同步。出现这种情况的可能性称为假同步概率P假。3.平均同步建立时间TS 从捕捉同步码开始，进入同步态为止这段时间的平均值，称为帧同步建立时间。5.2.6 帧同步系统的主要性能指标5.2 帧同步1.漏同步概率P漏码同步组产生误码使帧同步信息丢失，造成加失步现象，称为漏同步。出现这种情况的可能性称为漏同步概率P漏。