下载文档原格式
一、实验目的1. 理解同步载波在通信系统中的作用和重要性。
2. 掌握同步载波同步原理和实现方法。
3. 通过实验验证同步载波同步方法的有效性和可行性。
二、实验原理1. 同步载波的定义：同步载波是指接收端与发射端的载波相位保持一致，从而实现信号的正确接收和解调。
2. 同步载波同步原理：同步载波同步是通过调整接收端载波与发射端载波的相位差，使两者保持一致，从而实现信号的正确接收。
3. 同步载波同步方法：主要有插入导频法、相位锁定环法、频率锁定环法等。
三、实验设备与仪器1. 发射端：正弦波发生器、调制器、放大器、天线；2. 接收端：低通滤波器、解调器、示波器、频谱分析仪；3. 实验平台：通信实验箱、计算机。
四、实验步骤1. 设置发射端参数：正弦波发生器输出载波信号，频率为10MHz，幅度为1V。
2. 设置接收端参数：低通滤波器截止频率为10MHz，解调器为相干解调器。
3. 插入导频法同步载波实验：（1）将正弦波发生器输出信号作为导频信号，通过放大器放大后，与发射端载波信号叠加，形成导频信号。
（2）将导频信号传输到接收端，经过低通滤波器、解调器后，得到同步载波信号。
（3）使用示波器观察接收端同步载波信号的波形，并与发射端载波信号进行比较，验证同步效果。
4. 相位锁定环法同步载波实验：（1）将发射端载波信号作为相位参考信号，通过解调器解调后，得到相位信号。
（2）将相位信号与接收端载波信号进行比较，通过相位锁定环调整接收端载波相位，使其与发射端载波相位保持一致。
（3）使用示波器观察接收端同步载波信号的波形，并与发射端载波信号进行比较，验证同步效果。
5. 频率锁定环法同步载波实验：（1）将发射端载波信号作为频率参考信号，通过解调器解调后，得到频率信号。
（2）将频率信号与接收端载波信号进行比较，通过频率锁定环调整接收端载波频率，使其与发射端载波频率保持一致。
（3）使用示波器观察接收端同步载波信号的波形，并与发射端载波信号进行比较，验证同步效果。
实验十位同步信号提取实验一、实验目的1、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理与实现方法。
2、了解位同步系统的性能分析。
二、实验内容1、观察数字锁相环提取位同步信号的过程。
2、提取信号源模块NRZ码的位同步信号。
三、实验仪器1、信号源模块一块2、基带同步提取模块一块3、频带同步提取模块一块4、20M双踪示波器一台四、实验原理实验中基于闭环同步法的原理，设计数字锁相环，提取位同步信号，如下图26-1所示。
图26-1 数字锁相环提取位同步信号原理框图数字锁相环是由高稳定度振荡器（晶振或钟振）、分频器、相位比较器和控制器组成。
其中，控制器包括上图中的扣除门、添加门和或门。
设要提取的位同步信号的频率为f，则要求振荡器的振荡频率为M f赫兹，其中M为分频器的分频系数。
窄脉冲形成器的作用是将振荡波形变成两个脉冲，分别送给添加门和扣除门。
要求这两个脉冲相位刚好相差180°。
添加门为常闭门，在没有滞后脉冲控制时，这里的滞后脉冲和超前脉冲由相位比较器比较后产生，此门始终关闭，输出低电平；扣除门为常开门，在没有超前脉冲控制时，来自振荡器的窄脉冲信号顺利通过扣除门。
振荡器窄脉冲经或门送入M次分频器中分频，输出频率为f赫兹的脉冲信号。
该信号再经过脉冲形成电路，输出规则的位同步信号。
相位比相器反映接收码元与M次分频器的输出信号，即本地时钟信号，之间的相位关系。
如本地时钟信号超前于接收码元的相位，则比相器输出一个超前脉冲，加到扣除门，扣除一个振荡脉冲，这样分频器的输出脉冲的相位就滞后了1/M周期。
如本地时钟信号滞后于接收码元的相位，则比相器输出一个滞后脉冲，加到添加门，控制添加门打开，加入一个振荡脉冲到或门。
由于加到添加门的与加到扣除门的两个振荡脉冲信号的相位相差180°，即这两个信号在时间上是错开的，因此当从添加门加入一个窄脉冲到或门时，相当于在扣除门输出的振荡信号中间插入了一个窄脉冲，也就使分频器输入端添加了一个脉冲，这样分频器输出相位就提前了1/M周期。
一、实习目的通过对专业基础课与专业理论课的学习后，以及同学们都具备了一些有关模拟电路及数字电路分析、设计、调试能力。
本次实习主要是针对整个通信系统而言的。
1.掌握通信系统的整体概念及组成模块。
2.理解每个模块的原理及实现的功能。
3.根据自己所完成的模块载波同步模块：1. 掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。
2. 掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。
3. 了解相干载波相位模糊现象产生的原因。
二、实习要求在本实习我主要负责完成载波同步单元，该单元采用平方环从2DPSK信号中提取相干载波。
1. 观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。
2. 观察环路的捕捉带和同步带。
3. 用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。
三、实习内容（1）实习题目: 数字通信系统---载波同步（2）原理介绍:通信是通过某种媒体进行的信息传递。
在古代，人们通过驿站、飞鸽传书、烽火报警等方式进行信息传递。
到了今天，随着科学水平的飞速发展，相继出现了无线电，固定电话，移动电话，互联网甚至可视电话等各种通信方式。
通信技术拉近了人与人之间的距离，提高了经济的效率，深刻的改变了人类的生活方式和社会面貌。
:通信系统的一般模型如下在本次实验中, 通过动手焊接部分模块最后通过联试来完成整个通信系统的过程.主要目的是让大家更深刻的理解通信系统的整体概念及基本理论。
1.整个系统试验框图如下：TX-3 ͨÐÅÔÀí½ÌѧʳÑéϳͱ °¼¾ÖʾÒâͼ通信系统中常用平方环或同相正交环（科斯塔斯环）从2DPSK信号中提取相干载波。
载波同步提取方法载波同步提取方法是数字通信中非常重要的一部分，它主要用于接收端对于发送端发出的信号进行恢复。
在数字通信中，载波同步提取方法是非常必要的，因为发送端的信号往往会受到频率偏移、相位噪声等各种干扰，使得接收端很难对信号进行准确的解调和恢复。
因此，载波同步提取方法的研究和应用对于数字通信系统的性能至关重要。
载波同步提取方法主要包括信号检测、频率估计和相位同步三个方面。
首先，信号检测是通过接收端对接收到的信号进行初步处理，识别出信号的存在和基本特征。
接着，频率估计是对信号的频率进行估计和补偿，以纠正由于频率偏移而引起的信号失真。
最后，相位同步是对信号的相位进行调整，以使得接收端的信号与发送端的同步，从而实现准确的解调和信号恢复。
在实际的数字通信系统中，载波同步提取方法有多种实现方式，下面将介绍一些常见的方法：1. 相关估计法：这是一种基于相关函数的频率估计方法。
它通过计算接收信号和本地参考信号的相关函数来估计两者之间的相位差和频率偏移，从而实现相位同步和频率校正。
2. Costas环路：这是一种常用的数字调制解调中采用的相位同步方法。
它通过在接收端引入一个Costas环路来实现相位同步，从而可以在有载波情况下对QAM、PSK等调制信号进行解调。
3. PLL环路：PLL（Phase-Locked Loop）是一种广泛应用于载波同步提取的方法。
它通过不断调整本地振荡器的相位和频率，使得其与接收信号的相位和频率保持同步，从而实现信号的准确解调。
除了上述方法，还有很多其他的载波同步提取方法，如最大似然估计法、瞬时频率估计法、均值估计法等。
这些方法各有特点，可以根据具体的通信系统要求和环境来选择合适的方法。
总的来说，载波同步提取方法是数字通信系统中不可或缺的一部分，它对于系统的性能和可靠性有着重要的影响。
因此，在设计和实现数字通信系统时，需要认真考虑载波同步提取方法的选择和优化，以确保系统能够在各种复杂的通信环境下都能够实现稳定、准确的信号恢复和解调。
实验11 位同步提取实验通信1301王少丹201308030104 一、实验目的1．掌握数字基带信号的传输过程；2．熟悉位定时产生与提取位同步信号的方法。
二、实验仪器1．复接/解复接、同步技术模块，位号I2．时钟与基带数据发生模块，位号：G3．信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制，位号：A、B位4．PSK QPSK解调模块，位号C5．100M双踪示波器1台三、实验原理数字通信系统能否有效地工作，在相当大的程度上依赖于发端和收端正确地同步。
同步的不良将会导致通信质量的下降，甚至完全不能工作。
通常有三种同步方式：即载波同步、位同步和群同步。
在本实验中主要分析位同步。
实现位同步的方法有多种，但可分为两大类型：一类是外同步法；另一类是自同步法。
所谓外同步法，就是在发端除了要发送有用的数字信息外，还要专门传送位同步信号,到了接收端得用窄带滤波器或锁相环进行滤波提取出该信号作为位同步之用。
所谓自同步法，就是在发端不专门向收端发送位同步信号，而收端所需要的码元同步信号是设法从接收信号中或从解调后的数字基带信号中提取出来。
这种方法大致可分为滤波法和锁相法。
滤波法是利用窄带滤波器对含定时信息的归零二进制序列（通常占空比为50%）进行滤波，从中滤出所要的位同步分量，并整形、移相等处理，即可得到规则的位同步脉冲信号，但对于无定时信息的非归零二进制序列，则先要进行微分和整流等变换，使之含有定时信息后，才能用窄带滤波器实施滤波。
锁相法是指利用锁相环来提取位同步信号的方法，本实验平台选用锁相法进行位同步提取的。
锁相法的基本原理是，在接收端采用鉴相器比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位，如两者相位不一致，则鉴相器输出误差信号去控制本地位同步信号的相位，直至本地的位同步信号的相位与接收信号的相位一致为止。
数字锁相环是一个相位反馈控制系统，在数字锁相环中，由于误差控制信号是离散的数字信号不是模拟信号，因而受控的输出相位的改变是离散的而不是连续的；常用的数字锁相环的原理方框图如图11-1所示。
同步载波提取实验一、实验目的1．掌握用科斯塔斯（Costas）环提取相干载波的原理与实现方法。
2．了解相干载波相位模糊现象的产生原因。
二、实验内容1．观察科斯塔斯环提取相干载波的过程。
2．观察科斯塔斯环提取的相干载波，并做分析。
三、实验器材1．信号源模块2．同步信号提取模块3．数字调制模块4．20M双踪示波器一台四、实验原理1．科斯塔斯环法本实验是采用科斯塔斯环法提取同步载波的。
科斯塔斯环又称同相正交环，其原理框图如下：图14-3 科斯塔斯环原理框图注意，本实验模块只能从PSK调制信号中提取频率为62.5KHz的载波。
五、实验步骤1．将信号源模块、同步信号提取模块、数字调制模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2．插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下三个模块中的开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED001、LED002发光，按一下信号源模块的复位键，三个模块均开始工作。
（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）3．合理设置并连接信号源模块与数字调制模块，使数字调制模块的信号输出点“PSK调制输出”能输出正确的PSK调制信号（关于数字调制模块请参考2PSK实验）。
4．将数字调制模块信号输出点“调制输出”输出的PSK（或DPSK）调制信号送入同步信号提取模块的信号输入点“S-IN”，按一下同步信号提取模块的复位键，以数字调制模块信号输入点“PSK载波输入”点的波形为内触发源，用示波器双踪同时观察数字调制模块信号输入点“PSK载波输入”与同步信号提取模块的信号输出点“载波输出”的输出波形。
调节标号为“频率调节”的电位器，使“载波输出”点输出清楚的正弦波。
此时“载波输出”点输出的信号就是从输入的PSK调制信号中提取出来的载波，再用示波器观察信号输出点“Sin-OUT”、“Cos-OUT”, “V3”, “V5”, “V7”各点波形。
《通信原理》实验报告实验十：载波同步提取试验系别：信息科学与工程学院专业班级：通信1003学生姓名：揭芳学号：同组学生：杨亦奥成绩：指导教师：惠龙飞（实验时间：20 12 年12 月28 日——20 12 年12 月28 日）华中科技大学武昌分校一、实验目的1、 掌握用科斯塔斯（Costas ）环提取相干载波的原理与实现方法。
2、 了解相干载波相位模糊现象的产生原因。
二、实验内容1、 观察科斯塔斯环提取相干载波的过程。
2、 观察科斯塔斯环提取的相干载波，并做分析。
三、实验器材1、 信号源模块 一块2、 ③号模块 一块3、 ⑦号模块 一块4、 60M 双踪示波器 一台四、实验原理（一）基本原理同步是通信系统中一个重要的实际问题。
当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。
这个相干载波的获取方法就称为载波提取，或称为载波同步。
提取载波的方法一般分为两类：一类是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称为导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为导频插入法；另一类就是不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法。
下面就重点介绍直接法的两种方法。
1、 平方变换法和平方环法设调制信号为()m t ，()m t 中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为接收端将该信号进行平方变换，即经过一个平方律部件后就得到由式（17-1）看出，虽然前面假设了()m t 中无直流分量，但2()m t 中却有直流分量，而()e t 表示式的第二项中包含有2ωc 频率的分量。
若用一窄带滤波器将2ωc 频率分量滤出，再进行二分频，就获得所需的载波。
根据这种分析所得出的平方变换法提取载波的方框图如图17-1所示。
若调制信号()m t ＝±1，该抑制载波的双边带信号就成为二相移相信号，这时t t t m t e c c ωω2cos 2121]cos )([)(2+== （17-2） 图17-1 平方变换提取载波因而，用图17-1所示的方框图同样可以提取出载波。
载波、位时钟提取与提纯实验一、实验目的1.了解用直接法从接收信号中提取同步载波的方法和原理。
2.了解从信码中提取位同步时钟的方法和原理。
3.掌握用平方环电路从2DPSK信号里提取载波的方法和电路工作原理。
4.了解载波和位时钟的提纯方法和电路原理二、实验内容1、观察2DPSK信号经过平方率器件后的波形特点以及滤波后的波形。
2、观察用锁相环提纯后的载波和位同步时钟，与锁相前的波形进行比较。
3、观察码元经过整流以后的波形特点。
三、预习要求：1. 复习教材有关同步原理的内容。
2. 认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。
3. 对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。
四、实验仪器和设备1、四路稳压电源一台2、双踪示波器一台3、数字调制模块一块4、载波提取与提纯模块一块五、实验原理在相位调制的通信系统中，由于传输的信号中只有载频的相位变化，而没有传输相关的同步信息，如载波同步信号、位时钟同步信号等。
因此，要获得这些同步信号，就必需是从载波中或者从解调出来的信码当中提取出来。
本实验就是完成从相位调制波中提取出载波同步信号以及从信码中提取位同步信号，实验的电路方框图见后面的附图1，电路原理图见附图2。
1. 载波提取和提纯原理从调相波中提取载波的方法有两类，一类是插人导频法，另外一类是直接法。
插人导频法要求发射系统在适当的频率上插人一个载波信号，以便于接收系统提取载波，这样就会浪费一部分的频带资源。
直接法就是直接从调相信号中提取载波信息，这种方法在数字通信系统里是最常用的方法。
本次实验也就是采用直接法进行提取载波的。
设无直流成份的调相信号为e(t)，它可以表示为其中，Am为调相信号的幅度，ωc为载波频率，K=1时表示码元为1，K=0时表示码元为0。
从上面的表达式里可以看出，e(t)里没有含有载波信号。
但是如果将e(t)信号作一个平方的非线性变换，情况就会不一样了，就有由于K=±1，所以上式可以简化为由上式可以看出，经过平方后的调相波里不仅含有了直流成份，而且还含有两倍的载波频率，因此，若将平方后的调相信号去掉直流成份，再经过一个中心频率为2ωc的带通滤波器和一个二分频电路就可以将我们所需要的载波频率提取出来了，这种提取载波的方法叫做平方变换法，其方框图见图1。
实验三：模拟锁相环与载波同步一、实验目的1.模拟锁相环工作原理以及环路锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。
2.掌握用平方法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。
3.了解相干载波相位模糊现象产生的原因。
二、实验内容1. 观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。
2. 观察环路的捕捉带和同步带。
3. 用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。
三、实验步骤本实验使用数字信源单元、数字调制单元和载波同步单元。
1.熟悉载波同步单元的工作原理。
接好电源线，打开实验箱电源开关。
2.检查要用到的数字信源单元和数字调制单元是否工作正常（用示波器观察信源NRZ-OUT(AK)和调制2DPSK信号有无，两者逻辑关系正确与否）。
3. 用示波器观察载波同步模块锁相环的锁定状态、失锁状态，测量环路的同步带、捕捉带。
环路锁定时ud为直流、环路输入信号频率等于反馈信号频率（此锁相环中即等于VCO信号频率）。
环路失锁时ud为差拍电压，环路输入信号频率与反馈信号频率不相等。
本环路输入信号频率等于2DPSK载频的两倍，即等于调制单元CAR信号频率的两倍。
环路锁定时VCO信号频率等于CAR-OUT信号频率的两倍。
所以环路锁定时调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT频率完全相等。
根据上述特点可判断环路的工作状态，具体实验步骤如下：（1）观察锁定状态与失锁状态打开电源后用示波器观察ud ，若ud为直流，则调节载波同步模块上的可变电容C34，ud随C34减小而减小，随C34增大而增大（为什么？请思考），这说明环路处于锁定状态。
用示波器同时观察调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT，可以看到两个信号频率相等。
若有频率计则可分别测量CAR和CAR-OUT频率。
在锁定状态下，向某一方向变化C34，可使ud由直流变为交流，CAR和CAR-OUT频率不再相等，环路由锁定状态变为失锁。
实验十 载波同步提取实验一、 实验目的1、掌握用科斯塔斯（Costas ）环提取相干载波的原理与实现方法。
2、了解相干载波相位模糊现象的产生原因。
二、 实验内容1、观察科斯塔斯环提取相干载波的过程。
2、观察科斯塔斯环提取的相干载波，并做分析。
三、 实验器材1、信号源模块 一块2、 ③号模块 一块3、 ⑦号模块 一块4、 60M 双踪示波器 一台 四、 实验原理提取载波的方法一般分为两类：一类是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称为导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为导频插入法；另一类就是不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法。
下面就重点介绍直接法的两种方法。
1、平方变换法和平方环法设调制信号为()m t ，()m t 中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为t t m t s c ωcos )()(=接收端将该信号进行平方变换，即经过一个平方律部件后就得到tt m t m t t m t e c c ωω2cos )(212)(cos )()(2222+==由式看出，虽然前面假设了()m t 中无直流分量，但2()m t 中却有直流分量，而()e t 表示式的第二项中包含有2ωc 频率的分量。
若用一窄带滤波器将2ωc 频率分量滤出，再进行二分频，就获得所需的载波。
根据这种分析所得出的平方变换法提取载波的方框图如图10-1所示。
若调制信号()m t ＝±1，该抑制载波的双边带信号就成为二相移相信号，这时可得到下式，因而，用图10-1所示的方框图同样可以提取出载波。
tt t m t e c c ωω2cos 2121]cos )([)(2+==图10-1 平方变换提取载波由于提取载波的方框图中用了一个二分频电路，故提取出的载波存在180°的相位模糊问题。
对移相信号而言，解决这个问题的常用方法是采用相对移相。
平方交换法提取载波方框图中的2c f 窄带滤波器若用锁相环代替，构成如图10-2所示的方框图，就称为平方环法提取载波。
由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能。
因此，平方环法提取载波应用较为广泛。
图10-2 平方环法提取载波2、科斯塔斯环法科斯塔斯环又称同相正交环，其原理框图如下：图10-3 科斯塔斯环原理框图在科斯塔斯环环路中，误差信号V 7是由低通滤波器及两路相乘提供的。
压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的则是压控振荡器输出经90o 移相后的信号。
两路相乘器的输出均包含有调制信号，两者相乘以后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压，从而准确地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。
现在从理论上对科斯塔斯环的工作过程加以说明。
设输入调制信号为：()cos c m t tω，则)]2cos()[cos (21)cos(cos )(v 3θωθθωω++=+=t t m t t t m c c c ；)]2sin()[sin (21)sin(cos )(v 4θωθθωω++=+=t t m t t t m c c c经低通滤波器后的输出分别为：θcos )(21v 5t m =；θsin )(21v 6t m =将v 5和v 6在相乘器中相乘，得，θ2sin )(81v v v 2657t m ==上式中θ是压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差，当θ较小时，θ)(41v 27t m ≈该式中的v 7大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。
用v 7去调整压控振荡器输出信号的相位，最后使稳定相位误差减小到很小的数值。
这样压控振荡器的输出就是所需提取的载波。
本实验是采用科斯塔斯环法提取同步载波的。
五、实验步骤1、将信号源模块和模块3、7固定在主机箱上。
双踪示波器，设置CH1通道为同步源。
2、将信号源模块上S4拨为“1010”，将模块3上开关K3拨到“PSK ”端。
3、在电源关闭的状态下，按照下表进行实验连线：打开电源， 观察PSK 调制源状态。
图10-1 128K 同步正弦波图10-2 PSK调制信号（CH1是32 kb/s PN基带信号，CH2是PSK调制信号）5、观察提取过程。
观察并记录“PN”（信号源）与“TH5”（PSK调制信号和π/2相载波相乘滤波后的波形）的波形。
用示波器CH1接信号源“PN”，CH2接模块7“TH5”。
调节电位器W1，使“TH5”点输出清楚稳定的波形。
如果示波器两路信号反向，按模块7上的复位开关S1使其同相。
图10-3 “TH5”点输出清楚稳定的波形CH1是32 kb/s PN基带信号，CH2是PSK调制信号和π/2相载波相乘滤波后的波形。
继续按表中顺序观察解调过程，“载波输出”点输出的信号就是从输入的PSK调制信号中提取出来的0相载波，率为128KHz。
图10-4 0相鉴相输出波形图10-5 误差电压CH1是32 kb/s PN基带信号，CH2是PSK调制信号和0相载波相乘滤波后的波形。
图10-6 16.384MHz振荡输出图10-7 0相载波（载波输出端）和π/2相载波（正交载波端）CH1是128K 的“0”相载波， CH2是128K的“π/2”相载波。
实验十二帧同步提取实验一、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。
二、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。
三、实验器材1、信号源模块一块2、⑦号模块一块3、60M双踪示波器一台四、实验原理数字通信时，一般总是以一定数目的码元组成一个个的“字”或“句”，即组成一个个的“群”进行传输，因此群同步信号的频率很容易由于位同步信号经分频而得出，但是每群的开头和末尾时刻却无法由分频器的输出决定。
群同步的任务就是要给出这个“开头”和“末尾”的时刻。
群同步有时也称为帧同步。
为了实现群同步，通常有两类方法：一类是在数字信息流中插入一些特殊码组作为每群的头尾标记，接收端根据这些特殊码组的位置就可以实现群同步；另一类方法不需要外加的特殊码组，它类似于载波同步和位同步中的直接法，利用数据码组本身之间彼此不同的特性来实现同步。
我们将主要讨论用插入特殊码组实现群同步的方法。
插入特殊码组实现群同步的方法有两种，即连贯式插入法和间隔式插入法。
1、连贯式插入法连贯式插入法就是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123{,,,,}n x x x x 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∑-=+=jn i j i i x x j R 1)(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{x 1，x 2，x 3，…，x n }，其中x i 取值为＋1或－1，它的局部自相关函数为⎪⎩⎪⎨⎧≥<<±===∑-=+nj n j j n x xj R jn i ji i00100)(1或 （1目前已找到的所有巴克码组如表12-1所列。
表12-1 巴克码组当j ＝0时 71111111=++++++==∑=71i 2ixj R )(当j ＝1时 0111111=--+-+==+=∑xx 1i 71i ij R )(按式（19-1）可求出j ＝2、3、4、5、6、7时的R （j ）值分别为－1、0、－1、0、－1、0；另外，再求出j 为负值时的自相关函数值，两者一起画在图19-1中。
由图可见，其自相关函数在j ＝0时出现尖锐的单峰。
巴克码识别器是比较容易实现的，这里也以七位巴克码为例，用7级移位寄存器、相加器和判决器就可以组成一识别器，如图19-2所示。
当输入数据的“1”存入移位寄存器时，“1”端的输出电平为＋1，而“0”端的输出电平为－1；反之，存入数据“0”时，“0”端的输出电平为＋1，“1”端的输出电平为－1。
各移位寄存器输出端的接法和巴克码的规律一致，这样识别器实际上就是对输入的巴克码进行相关运算。
当七位巴克码在图19-3（a ）中的t 1时刻正好已全部进入了7级移位寄存器时，7级移位寄存器输出端都输出＋1，相加后得最大输出＋7；若判别器的判决门限电平定为＋6，那么就在七位巴克码的最后一位“0”进入识别器时，识别器输出一群同步脉冲表示一群的开头，如图19-3（b ）所示。
图19-1 七位巴克码的自相关函数图19-2 七位巴克码识别器图19-3 识别器的输出波形帧同步系统要求建立时间很短，并且在帧同步建立后应有较强的抗干扰能力。
通常用漏同步概率P1、假同步概率P2来衡量这些性能。
这里，主要是分析集中插入法的性能。
①漏同步概率P1由于干扰的影响会引起同步码组中的一些码元发生错误，从而使识别器漏识别已发出的同步码组。
出现这种情况的概率就称为漏同步概率P1。
例如图19-2识别器的判决门限电平为＋6，若由于干扰，七位巴克码有一位错误，这时相加输出为＋5，小于判决门限，识别器漏识别了帧同步码组；若在这种情况下，将判决门限电平降为＋4，识别器就不会漏识别，这时判决器容许七位同步码组中有一个错误码元。
现在就来计算漏同步概率：设p 为码元错误概率，n 为同步码组的码元数，m 为判决器容许码组中的错误码元最大数，则同步码组码元n 中所有不超过m 个错误码元的码组都能被识别器识别，因而，未漏概率为∑=--mr rn r r np p C)1(故得漏同步概率为∑=---=mr rn r r np p CP 01)1(1②假同步概率P 2在消息码元中，也可能出现与所要识别的同步码组相同的码组，这时会被识别器误认为是同步码组而实现假同步，出现这种情况的可能性就称为假同步概率P 2。
因此，计算假同步概率P 2就是计算信息码元中能被判为同步码组的组合数与所有可能的码组数之比。
设二进制信息码元出现“0”和“1”的概率相等，都为1/2，则由该二进制码元组成n 位码组的所有可能码组数为2n个，而其中能被判为同步码组的组合数显然也与m 有关。
若m ＝0，只有一个（C n 0）码组能被识别；若m ＝1，即与原同步码组差一位的码组都能被识别，共有C n 1个码组。
