帧同步、帧识别实验报告
帧同步实验报告
帧同步实验报告
实验目的：
本次实验旨在掌握帧同步原理、实现帧同步并进行数据解码。
实验原理：
帧同步是在数据传输中保证数据包在接收端的正确性和完整性的一项重要技术。
帧同步技术的实现需要采用同步信号来保证接收端与发送端的时间同步，从而使接收端能够将数据包正确地区分开来。
实验步骤：
1.配置实验环境：使用Verilog HDL进行代码编写，ModelSim 进行仿真。
2.编写帧同步模块：根据实验原理编写帧同步模块，实现同步信号的产生、时钟与数据同步。
3.编写数据解码模块：根据实验要求编写数据解码模块，将接收到的数据进行解码并显示在屏幕上。
4.进行仿真实验：使用ModelSim进行仿真实验并进行数据观察与分析。
实验结果：
经过本次实验，我们成功实现了帧同步技术，并且实现了接收到数据的解码与显示。
通过观察数据我们可以发现，在同步信号的作用下，数据包能够正确地区分开来，并且数据的完整性得到了保障。
从而验证了帧同步技术的重要性和实用性。
实验总结：
帧同步技术在现代通信和网络传输中有着广泛的应用。
通过本次实验我们深刻地掌握了帧同步技术的原理和实现方法，并且通过仿真实验验证了帧同步技术的可行性和实用性。
这对我们今后的学习和工作都将有着重要的启示作用。
帧同步提取实验报告
帧同步提取实验报告一、实验背景哎呀，在这个信息爆炸的时代呢，各种信号的处理可是超级重要的。
帧同步提取呢，就像是在一堆乱码里找到那把正确的钥匙，打开有序信息的大门。
咱在学习通信相关知识的时候，这帧同步提取就是一个必须要攻克的小堡垒，它对于保证数据准确传输啥的可有着大作用呢。
二、实验目的咱做这个实验呀，就是想搞清楚帧同步提取到底是咋回事儿呗。
想知道怎么从复杂的信号流里把帧同步信号准确地找出来，还有就是想了解这个过程里用到的那些个原理和方法。
就像探索一个神秘的宝藏，想把里面的宝贝都挖出来看看。
三、实验设备和材料咱用到的设备可不少呢。
有信号发生器，这家伙就像是一个信号的源头，不断地给咱提供信号。
还有示波器，这就像是一双敏锐的眼睛，可以让咱看到信号的波形啥的。
然后就是各种连接线啦，就像桥梁一样把各个设备连接起来。
四、实验步骤1. 首先得把设备连接好呀。
把信号发生器和示波器用那些连接线连起来，这可不能马虎，就像搭积木一样，每一块都得放对位置。
要是连错了，后面的实验就全乱套了。
2. 然后调整信号发生器的参数。
设置合适的频率、幅度啥的，就像给它下命令一样，让它产生咱们需要的信号。
这个过程得小心翼翼的，就像走钢丝一样，参数稍微不对，那出来的信号就不是咱想要的了。
3. 接着呢，在示波器上观察信号的波形。
这时候就像是在看一幅神秘的画，要从那些弯弯曲曲的线条里找到帧同步信号的特征。
有时候可能看半天都看不出来，得有点耐心呢。
4. 再根据观察到的波形，运用咱们学过的算法和原理来提取帧同步信号。
这就像是解谜一样，要把那些隐藏在波形里的信息找出来。
5. 最后呢，对提取出来的帧同步信号进行验证。
看看是不是真的准确提取到了，要是不准确，就得回头检查是哪一步出了问题。
五、实验结果经过一番折腾，咱还真的成功提取出了帧同步信号呢。
在示波器上看到那个清晰的帧同步信号波形的时候，心里可高兴了，就像打游戏通关了一样。
不过呢，这个结果也不是十全十美的，在提取过程中还是存在一些小误差的。
实验十一 帧同步信号提取实验
实验十一帧同步信号提取实验一、实验目的1、掌握用集中插入法提取帧同步信号的原理与实现方法。
2、了解帧同步系统的性能分析。
二、实验内容1、提取复用模块时分复用数据的帧同步信号。
2、提取信号源模块NRZ码的帧同步信号。
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、复用模块一块5、20M双踪示波器一台四、实验原理基带同步提取模块和频带同步提取模块均采用集中插入法提取帧同步信号。
接收端收到NRZ码数据后，已知同步码组，从接收NRZ码中检测到这个特定的同步码组后，产生一个窄脉冲输出。
基带同步提取模块提取时分复用数据的帧同步信号，时分复用数据32位一帧，每帧的24位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“01110010”（巴克码1110010前面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组的第一位“0”。
频带同步提取模块提取NRZ码的帧同步信号，NRZ码要求24位一帧，每帧的16位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“11100100”（巴克码1110010后面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组后的第一位数据。
五、实验步骤1、将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，再分别按下四个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，四个模块均开始工作。
（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、实验连线如下：信号源模块复用模块2048K——————————2048K64K——————————位同步（时分复用输入）8K ——————————帧同步（时分复用输入）复用模块基带同步提取模块数据（时分复用输出）————NRZ输入（帧同步提取）位同步（时分复用输出）————BS输入（帧同步提取）4、时分复用数据帧同步提取（1）复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关任意设置。
实验十三--帧同步信号提取实验
实验十三 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。
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、实验仪器1、信号源模块2、同步信号提取模块3、20M 双踪示波器 一台4、频率计（选用） 一台5、连接线 若干四、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”。
在时分复用通信系统中，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)( （13－1）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 x j R j n i j i i 00100)(1或 （13－2） 目前已找到的所有巴克码组如表13-1所列。
帧同步电路实验报告
帧同步电路实验报告一、实验目的本次实验旨在理解帧同步的原理以及如何设计和实现一个简单的帧同步电路。
二、实验原理帧同步是指在数据传输过程中，接收方能够准确识别出每一个帧的起始点和终止点，确保数据的传输正确和完整。
帧同步电路一般由以下几个部分组成：1. 帧起始检测：通过检测数据信号的起始标志位，判断帧的开始位置。
2. 帧结束检测：通过判断数据信号的终止标志位，确定帧的结束位置。
3. 数据缓存：用于存储接收到的数据，以便后续的处理。
4. 同步信号生成：根据接收到的帧同步信号，生成同步信号，确保数据的同步传输。
三、实验器材1. FPGA开发板2. 电脑3. JTAG下载线四、实验步骤1. 首先，根据实验原理，设计帧同步电路的框图。
确定所需的功能模块和信号连接方式。
2. 在FPGA开发板上搭建电路，连接各个功能模块和信号线。
3. 使用Verilog HDL或者VHDL语言编写帧同步电路的代码，并进行仿真验证。
4. 将代码下载到FPGA开发板上，并进行实际测试。
五、实验结果与分析经过实验，我们成功实现了一个简单的帧同步电路。
通过测试，我们发现帧同步电路能够准确识别每一个帧的起始和终止位置，并将数据正确地传输到后续的处理模块。
同时，我们还注意到帧同步电路的设计需要考虑以下几个方面：1. 起始和终止标志位的选择：在设计帧同步电路时，需要选择适合具体应用场景的起始和终止标志位，以确保准确识别。
2. 帧同步信号的生成：帧同步电路需要根据接收到的帧同步信号生成同步信号，确保数据的同步传输。
生成同步信号需要考虑时序问题，以确保正确性和稳定性。
3. 数据缓存：帧同步电路需要使用缓存存储接收到的数据。
缓存的设计需要考虑数据的容量和访问速度，以满足实际需求。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了帧同步电路的原理和设计方法。
帧同步电路在数据传输中起着重要的作用，能够确保数据的正确和完整。
在实际应用中，帧同步电路的设计需要根据具体需求进行调整和优化，以提高数据传输的效率和可靠性。
实验十五 帧同步信号提取实验
实验十五帧同步信号提取实验实验十五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。
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2．同步信号提取模块3．20M双踪示波器4．频率计一台一台四、实验原理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。
于这些特殊码组{x1,x2,x3,?,xn}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R(j)??xixi?j i?1n?j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15－1 R(j)??xixi?ji?1n?j?n???0或?1?0?j?00?j?n j?n目前已找到的所有巴克码组如表15-1所列。
(精编)哈工大通信原理实验报告
(精编)哈工大通信原理实验报告H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y通信原理实验报告课程名称：通信原理院系：电子与信息工程学院班级：姓名：学号：指导教师：倪洁实验时间：2015年12月哈尔滨工业大学实验二帧同步信号提取实验一、实验目的1.了解帧同步的提取过程。
2.了解同步保护原理。
3.掌握假同步，漏同步，捕捉动态和维持态的概念。
二、实验原理时分复用通信系统，为了正确的传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，帧同步码应具有良好的识别特性。
本实验系统帧长为24比特，划分三个时隙，每个时隙长度8比特，在每帧的第一时隙的第2至第8码元插入七位巴克码作为同步吗。
第9至24比特传输两路数据脉冲。
帧结构为：X11100101010101011001100，首位为无定义位。
本实验模块由信号源，巴克码识别器和帧同步保护电路三部分构成，信号源提供时钟脉冲和数字基带脉冲，巴克码识别器包裹移位寄存器、相加器和判决器。
其余部分完成同步保护功能。
三、实验内容1.观察帧同步码无错误时帧同步器的维持状态。
2.观察帧同步码有一位错误时帧同步器的维持态和捕捉态3.观察帧同步器假同步现象和同步保护器。
四、实验步骤1.开关K301接2.3脚。
K302接1.2脚。
2.接通电源，按下按键K1，K2，K300，使电路工作。
3.观察同步器的同步状态将信号源中的SW001，SW002，SW003设置为11110010,10101010,11001100（其中第2-8位为帧同步码），SW301设置为1110，示波器1通道接TP303,2通道接TP302，TP304,TP305,TP306,观察上述信号波形，使帧同步码（SW001的2-8位）措一位，重新做上述观察，此时除了TP303外，个点波形不变，说明同步状态仍在维持。
4.观察同步器的失步状态。
关闭电源，断开K302，在开电源（三个发光二极管全亮）。
ASIC实验报告-帧同步检测解析
目录1. 前言 (2)2. 实验目的 (2)3. 实验任务 (2)4. 帧同步系统实现原理 (2)4.1帧结构 (2)4.2帧同步的原理 (4)5. 帧同步电路模块设计 (5)5.1模块外部管脚 (5)5.2设计思路 (5)6. 帧同步检测模块设计 (6)7.仿真、测试、综合与分析 (8)8.实验总结与心得 (11)9. Verilog代码 (13)9.1主模块代码 (13)9.2测试模块代码 (15)1．前言两个工作站之间以报文分组为单位传输信息时，必须将线路上的数据流划分成报文分组规程的帧，以帧的格式进行传送。
帧的帧标识位用来标识帧的开始和结束。
通信开通时，当检测到帧标识，即认为是帧的开始，然后在数据传输过程中一旦检测到帧标识F即表示帧结束。
之所以要把比特组合成以帧为单位传送，是为了在出错时，可只将有错的帧重发，而不必将全部数据重新发送，从而提高了效率。
帧同步指的是接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始与终止。
本文中在linux操作系统下，用具有强大的行为描述能力和丰富的仿真语句的verilog HDL语言来描述PCM帧同步检测及告警系统，并用大型EDA软件cadence对其进行仿真、综合和逻辑验证。
2．实验目的1.掌握利用Verilog进行专用集成电路设计的流程和方法。
2.学习用cadence软件进行EDA设计综合的方法。
3.提高用书本知识解决实际问题的能力。
3．实验任务1.画出电路实现帧同步、失步的检测流程。
2.用verilog HDL 进行frame电路的描述。
3.写出正确的测试文件,测试文件必须包括从“帧同步”到“帧同步”再到“帧同步”的状态转变过程。
4.在linux环境下使用Verilog XL模拟器进行verilog语言文件进行仿真测试，测试无误后进行电路综合。
4．帧同步系统实现原理4.1 帧结构编码数字信号是一个无头无尾的数码流，尽管其中含有大量的信息，但若不能分辨一个样值所对应的码子，将无法进行正确的译码。
帧同步提取试验
帧同步提取系统实验一．实验目的1、了解帧同步的机理2、熟悉帧同步的性能3、熟悉帧失步对数据业务的影响二．实验内容1、帧同步过程观察；2、误码环境下的帧同步性能测试；3、帧失步下对接受帧内的数据信号传输的定性观测。
三．实验仪器1、JH5001通信原理综合实验系统一台2、20MHz双踪示波器一台四．原理与电路在TDM复接系统中，要保证接收端分路系统和发送端一致，必须要有一个同步系统，以实现发送端和接收端同步。
帧定位同步系统是复接/解复接设备中最重要的部分。
在帧定位系统中要解决的设计问题有：1）同步搜索方法；2）帧定位码型设计；3）帧长度的确定；4）帧定位码的码长选择；5）帧定位保护方法；6）帧定位保护参数的选择；等等。
这些设计完成后就确定了复接系统的下列技术性能：1）平均同步搜捕时间；2）平均发现帧时间；3）平均确认同步时间；4）平均发生失帧的时间间隔；5）平均同步持续时间；6）失帧引入的平均误码率，等等。
通常帧定位同步方法有两种：逐码移位同步搜索法和置位同步搜索法。
通信原理综合实验系统中的解复接同步搜索方法采用逐码移位同步法。
逐码移位同步搜索法的基本工作原理是调整收端本地帧定位码的相位，使之与收到的总码流中的帧定位码对准。
同步后用收端各分路定时脉冲就可以对接收到的码流进行正确的分路。
如果本地帧同步码的相位没有对准码流接收信号码流的帧定位码位，则检测电路将输出一个一定宽度的扣脉冲，将接收时钟扣除一个，这等效将数据码流后移一位码元时间，使帧定位检测电路检测下一位信码。
如果下一位检测结果仍不一致，则再扣除一位时钟，这过程称“同步搜索”。
搜索直至检测到帧定位码为止。
因接收码流除有帧定位码型外，随机的数字码流也可能存在与帧定位码完全相同的码型。
因此，只有在同一位置，多次连续出现帧定位码型，方可算达到并进入同步。
这一部分功能由帧定位检测电路内的校核电路完成。
无论多么可靠的同步电路，由于各种因素（例如强干扰、短促线路故障等），总会破坏同步工作状态，使帧失步。
实验十三 帧同步信号提取实验
实验十三 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。
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、实验仪器1、信号源模块2、同步信号提取模块3、20M 双踪示波器 一台4、频率计（选用） 一台5、连接线 若干四、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”。
在时分复用通信系统中，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)( （13－1）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 x j R j n i ji i 00100)(1或 （13－2） 目前已找到的所有巴克码组如表13-1所列。
通信原理帧实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解通信系统中帧的概念和作用。
2. 掌握帧的组成和格式。
3. 学习帧同步和错误检测的方法。
4. 通过实验加深对帧同步和错误检测的理解。
二、实验器材1. 实验箱2. 信号发生器3. 示波器4. 计算机及通信原理实验软件三、实验原理帧是通信系统中的一种基本数据传输单位，由多个数据位组成。
帧的格式通常包括同步头、地址域、控制域、信息域和校验域等部分。
帧同步是指接收端能够正确识别每个帧的开始和结束，以保证数据的正确传输。
错误检测则用于检测传输过程中可能出现的错误，以保证数据的完整性。
四、实验步骤1. 帧格式设置- 在通信原理实验软件中设置帧的格式，包括同步头、地址域、控制域、信息域和校验域的长度和格式。
2. 帧发送- 使用信号发生器生成待发送的帧，并通过实验箱发送到接收端。
3. 帧接收- 接收端通过实验箱接收发送端发送的帧，并使用示波器观察接收到的信号。
4. 帧同步- 在接收端使用帧同步方法（如循环冗余校验CRC）检测接收到的帧是否同步。
5. 错误检测- 在接收端使用错误检测方法（如奇偶校验、海明码等）检测接收到的帧是否出现错误。
6. 结果分析- 分析帧同步和错误检测的结果，验证帧的完整性和正确性。
五、实验结果与分析1. 帧同步- 通过实验，发现使用循环冗余校验CRC方法可以有效地实现帧同步。
当接收到的帧的CRC校验码与发送端的校验码一致时，认为帧同步成功。
2. 错误检测- 通过实验，发现使用奇偶校验方法可以检测出传输过程中的一些错误。
当接收到的帧的奇偶校验位与发送端的奇偶校验位不一致时，认为帧出现错误。
3. 帧格式对同步和错误检测的影响- 通过实验，发现帧格式对同步和错误检测的影响较大。
当帧格式不合理时，可能会导致同步失败或错误检测不准确。
六、实验总结本次实验通过实验箱和通信原理实验软件，实现了帧的发送、接收、同步和错误检测。
通过实验，加深了对通信系统中帧的概念、作用、格式以及帧同步和错误检测方法的理解。
位同步帧同步
武汉大学教学实验报告电子信息学院 电子信息工程 专业 2018 年 12 月 13 日实验名称 位同步与帧同步 指导教师 陈泽宗姓名 董一展 年级 16 学号 2016301200254 成绩一、预习部分1.实验目的2.实验基本原理3.主要仪器设备1.实验目的利用MATLAB仿真位同步与帧同步2.实验原理（1）位同步插入导频法和直接法是位同步的两种基本实现方法。
直接法有滤波法和锁相法两种实现方式。
滤波法得到位同步信号有两种方法：一是对信号进行某种变化后滤出位同步信号，二是包络检波法，利用中频信号的包络上有些起伏或是陷进从而提取位同步信号。
由于不归零的二进制码元序列的起始和结束时刻不是很清楚，而归零码由于它的脉冲较窄、序列中含有位同步分量的特点，故可以将不归零进行某种变换变成归零后通过一个可将位同步分量过滤出来的窄带滤波器然后再经过移相器后，就可以得到位同步信号。
最常用的位同步是由鉴相器PD、控制器、和数字压控振荡器DCO组成的数字锁相环来实现的，它是通过鉴相器比较接收码元和晶振分频产生的位同步信号是否一致来进行判决的，如果不一致，鉴相器就通过产生超前或是滞后信号去调整相位直到得到相位完全一致的位同步信号。
在数字通信中我们通常使用超前滞后型数字锁相环来实现位同步。
鉴相器即为图中的相位比较器，控制器由图中的扣除门、附加门和或门组成，由于位同步脉冲频率需要与接收码元频率相同均为f，频率为N f Hz的晶振通过N分频器出来得到位同步，如果分频器出来的码元不能和接收码元同频同相，就要让相位比较器输出的超前脉冲和滞后脉冲返回到控制单元进行负反馈，当为超前脉冲时，即输出脉冲相位提前于接收码元时，将其加到扣除门，与a路相与得到准确的位同步；若为滞后脉冲，即输出脉冲相位滞后于接收码元时，与b相与后通过或门，加到a路脉冲，使分频器的输出添加一个脉冲得到信号。
（2）帧同步帧同步指在进行数据流传输时判断出数据流起止时刻并产生与之一致的定时脉冲序列。
通信原理软件实验7帧同步
武汉大学教学实验报告电子信息学院通信工程专业时间2015/12/22实验名称位同步信号的提取指导教师吴静姓名莫帮杰年级2013级学号2013301200227一、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、维持态概念二、实验内容1.根据原理设计帧同步系统，使系统可以正常工作。
2.通过波形来加深理解帧同步原理三、基本原理在时分复用系统中，为了正确的传输信息，必须在信息码流屮插入一定数量的帧同步码，可以集屮插入也可以分散插入。
本实验主要对集中插入同步法进行分析。
在集中插入法中，要求插入的同步码在接收端进行同步识别时出现的伪同步的概率尽可能的小，并且要求该码组有尖锐的自相关函数，以便于识别，同时要求接收机端的同步码识别器要尽量简单。
目前用的比较广泛的是性能良好的巴克码，七位巴克码是1110010。
帧同步系统基本结构如图所示，该系统可以分为两个部分：巴克码识别器和同步保护。
巴克码识别器包括移位寄存器、相加器和判决器，其余部分完成保护功能。
当基带信号里的帧同步码输入时，识别器就会发出判别信号P。
P的上升沿与最后一位帧同步码的结束时刻对齐。
24电路是将位同步信号进行24分频得到的，其周期与输入信号的周期一样，但相位不一定相同。
当识别器输出一个P信号时(即捕获到一组正确的帧同步码），在P信号和同步保护器作用下，24电路清零，使输出的24电路输出信号下降沿与P信号上升沿对齐，该信号驱动一个单稳态电路，单稳态电路设置为下降沿触发，其输出信号上升沿比+24电路输出信号下降沿稍有滞后。
同步器最终输出帧同步信号FS-OUT是由同步保护器中的与门3对单稳输出的信号及状态触发器的Q端输出信号进行“与”运算得到的。
电路中同步保护器的作用是减小假同步和漏同步。
当帧同步码没有到达时，识别器输出为0,与门1关闭，与门2打开，单稳态信号通过与门2后输入到3电路，3电路的输出信号使状态触发器置0，从而关闭与门3,同步器无输出信号，此时Q*的高电平把判决器的门限变为7,且关闭或门、打开与门1，同步起处于捕捉状态。
通信原理 位同步提取实验与帧同步提取实验
实验三位同步提取实验与帧同步提取实验一、实验目的1、掌握用滤波法提取位同步信号的原理及其对信息代码的要求。
2、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理及其对信息代码的要求。
3、掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念。
4、掌握巴克码识别原理。
5、掌握同步保护原理。
6、掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。
二、实验内容1、观察滤波法提取位同步信号各观测点波形。
2、观察数字锁相环的失锁状态和锁定状态。
3、观察数字锁相环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固有频差的关系。
4、观察数字锁相环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。
5、观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。
6、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、20M双踪示波器一台4、频率计（选用）一台四、实验原理1、位同步提取实验实验原理数字通信中，除了有载波同步的问题外，还有位同步的问题。
因为消息是一串相继的信号码元的序列，解调时常需要知道每个码元的起止时刻。
在最佳接收机结构中，需要对积分器或匹配滤波器的输出进行抽样判决。
抽样判决的时刻应位于每个码元的终止时刻，因此，接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对齐。
我们把接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步，而称这个定时脉冲序列为码元同步脉冲或位同步脉冲。
实现位同步的方法也和载波同步类似，可分插入导频法和直接法两类。
这两类方法有时也分别称为外同步法和自同步法。
数字通信中经常采用直接法，这种方法是发端不专门发送导频信号，而直接从数字信号中提取位同步信号的方法。
下面我们着重介绍自同步法。
采用自同步法实现位同步首先会涉及两个问题：（1）如果数字基带信号中确实含有位同步信息，即信号功率谱中含有位同步离散谱，就可以直接用基本锁相环提取出位同步信号，供抽样判决使用；（2）如果数字基带信号功率谱中并不含有位定时离散谱，怎样才能获得位同步信号。
通信原理实验 帧形成帧同步 波形图
实验目的：
1. 了解帧的概念和基本特性 2.了解帧的结构、帧组成过程 3. 熟悉帧信号的观测方法
返回
发送传输帧结构观察
实验步骤：
观测TPB07与TPB03的波形，用TPB07同步。掌握 帧结构的观测方法。
返回
帧定位信号测量
实验步骤：
观测TPB07与TPB03的波形，用TPB07同步。仔 细调整示波器同步，找到并读出帧定位信号码格式， 记录测试结果。
准备工作：
首 先 将 KB01 、 KB02 设 置 LOOP 位 置，SBW02中M_SEL1、M_SEL2都拔 下，m序列为1，将E_SEL0、E_SEL1 都拔下，不在传输帧中插入误码。
返回
帧同步过程观察
实验步骤：
1. 观测TPB07与TPB06波形，用TPB07同步。 2. 将KB01的短路器拔除，使传输信道中断，观测 解复接模块帧同步失步情况。反复插入和拔除 KB01的短路器，观测同步和失步状态。
第五部分
数字复接技术
实验一 帧成形及其传输实验 实验二 帧同步提取系统实验
返回
实验一 帧成形及其传输实验
实验内容：
1.发送传输帧结构观察 2.帧定位信号测量 3.帧内话音数据观察 4.帧内开关信号观测 5.帧内m序列数据观测 4.熟悉接收端帧的同步过程和 扫描状态 6.解复接帧同步信号指示观测 7.解复接开关信号输出指示观测 8.解复接m序列数据输出测量
返回
帧内m序列数据观测
m序列为全0
m序列为全1
m序列为7位信号
m序列为15位
同步指示高电平时所对应的帧结构示意图下第二组8个码元就是m序 列数据，7位和15位m序列因为不是8bit的整数倍，所以看不清楚。
实验八帧同步信号恢复实验
实验八帧同步信号恢复实验一、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.观察帧同步码有一位错误时帧同步器的维持态和捕捉态。
3.观察同步器的假同步现象和同步保护作用。
三、基本原理（A）原理说明一、帧同步码插入方式及码型1．集中插入（连贯插入）在一帧开始的n位集中插入n比特帧同步码，PDH中的A律PCM基群、二次群、三次、四次群，μ律PCM二次群、三次群、四次群以及SDH中各个等级的同步传输模块都采用集中插入式。
2．分散插入式（间隔插入式）n比特帧同步码分散地插入到n帧内，每帧插入1比持，μ律PCM基群及△M系统采用分散插入式。
分散插入式无国际标准，集中插入式有国际标准。
帧同步码出现的周期为帧周期的整数信，即在每N帧（N≥1）的相同位置插入帧同步码。
3．帧同步码码型选择原则（1）假同步概率小（2）有尖锐的自相关特性，以减小漏同步概率如A律PCM基群的帧同步码为001101，设“1”对应正电平1，“0”码对应负电平-1，则此帧同步码的自相关特性如下图所示R(j)33-6-5-1-4-3-5-57-2-1-1012-1-534-53356j-1二、帧同步码识别介绍常用的集中插入帧同步码的识别方法。
设帧同码为0011011，当帧同步码全部进入移位寄存器时它的7个门限4输出端全为高电平，相加器3个输2u0比较器L1出端全为高电平，表示ui=1+2+4=7。
门限L由3个输入电平决定，它们124ui的权值分别为1，2，4。
PCM码流移位寄存器比较器的功能为uo1,uiL0,uiL据此可得以下波形：PCM码流某0011011数据码某0011011数据码t此脉冲对齐第一位数据u0t三、识别器性能设误码率为Pe，n帧码位，L=n-m，（即允许帧同步码错m位），求漏识别概率P1和假识别概率P2以及同步识别时间t。
帧同步、帧识别实验报告
P9漏同步监测
T9码元
入
T1判决出
置“0”
图7-1 帧同步模块原理框图
图7-1中各功能部分在图7-2中所对应元器件关系如下：
1.分频器：U3(74LS161)、U4(4075)、U2(74LS74)、U5(74H04)
2.串/并变换器：U9(74LS164)
3.识别器：U7(2764)
4.判决器：U10(74LS85)
帧同步实验报告
帧同步实验报告实验八帧同步信号恢复实验一、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. 观察帧同步码有一位错误时帧同步器的维持态和捕捉态。
3. 观察同步器的假同步现象和同步保护作用。
三、基本原理（a）原理说明一、帧同步码插入方式及码型 1．集中插入（连贯插入）在一帧开始的n位集中插入n比特帧同步码，pdh中的a律pcm 基群、二次群、三次、四次群，μ律pcm二次群、三次群、四次群以及sdh中各个等级的同步传输模块都采用集中插入式。
2．分散插入式（间隔插入式）n比特帧同步码分散地插入到n帧内，每帧插入1比持，μ律pcm 基群及△m系统采用分散插入式。
分散插入式无国际标准，集中插入式有国际标准。
帧同步码出现的周期为帧周期的整数信，即在每n帧（n≥1）的相同位置插入帧同步码。
3．帧同步码码型选择原则（1）假同步概率小（2）有尖锐的自相关特性，以减小漏同步概率如a律pcm基群的帧同步码为001101，设“1”对应正电平1，“0”码对应负电平-1，则此帧同步码的自相关特性如下图所示r(j)3 -1-4 -3 -5-57 -10 -1-534-53j-1二、帧同步码识别介绍常用的集中插入帧同步码的识别方法。
设帧同码为0011011，当帧同步码全部进入移位寄存器时它的7个输出端全为高电平，相加器3个输u0 l 出端全为高电平，表示ui=1+2+4=7。
门限l由3个输入电平决定，它们的权值分别为1，2，4。
移位寄存器i比较器的功能为uo??据此可得以下波形：0,u?li?1,u?lpcm码流u0 三、识别器性能设误码率为pe，n帧码位，l=n-m，（即允许帧同步码错m位），求漏识别概率p1和假识别概率p2以及同步识别时间ts。
1．漏识别概率正确识别概率为?cnpe(1?pe)n??，故mp1?1?(n?p?(1?p)??eemn??，m=0时p1?npe门限l越低，pe越小，则漏识别概率越小。
实验十五 帧同步信号提取实验
实验十五 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。
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2． 同步信号提取模块3． 20M 双踪示波器一台 4． 频率计（选用） 一台四、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)( （15－1）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 x j R j n i j i i 00100)(1或 （15－2） 目前已找到的所有巴克码组如表15-1所列。
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识别器U7为EPROM器件，在U7中将串/并变换的输出信号与1110010码进行相关运算，使U7的数据输出端的D3D2D1D0有对应的相关输出。如当U7的A6A5A4A3A2A1A0=1110010时，则对应的D3D2D1D0=0111时(十进制数为7)，若A6A5A4A3A2A1A0=1110011（与巴克码错一位）时，则对应的D3D2D1D0=0110(十进制数为6)
P9漏同步监测
T9码元
入
T1判决出
置“0”
图7-1 帧同步模块原理框图
图7-1中各功能部分在图7-2中所对应元器件关系如下：
1.分频器：U3(74LS161)、U4(4075)、U2(74LS74)、U5(74H04)
2.串/并变换器：U9(74LS164)
3.识别器：U7(2764)
4.判决器：U10(74LS85)
2.观察帧同步码元无误码时，帧同步电路的维持态（同步态）
将数字信源模块的巴克码置于Xll10010，第一、二、三路码置于任意状态（注意小ห้องสมุดไป่ตู้置于是1110010序列）。示波器CHl接T8。CH2分别接Tl、T2、T3，使信源巴克码再错一位，重作上述实验。此时，同步器应转入捕捉态。
3.观察同步器失步态
先断开P8信号，然后使信源的巴克码错一位，（无1110010序列）然后接通P8，则同步器处于失步态。示波器CH1接T8，CH2分别按T1、T2、T3、P12。观察并记录上述信号波形。使帧同步码恢复为1110010，观察÷32信号相对于P8信号的相位，分析同步器从失步态转为同步态的过程。
比较判决器Ul0(74LS85)有两组输入数据，一组来自帧头识别器，另一组来白人工与白动门限选择器U13。U10的曲组输入数据A3A2A1A0与B3B2B1B0进行比较。只当A3A2A1A0大于或等于B3B2B1B0时U10的输出为“1”，其余输出为：“0”。因此，U10端不仅与来自识别器的数据有关。还与判决门限数据B3B3B1B0有关，还与判决门限数据B3B2B1B0有关。
4.观察识别器假识别现象及同步保护器的作用
当信源的巴克码置于Xll10010，第一、二、三路码不出现1110010，同步处于同步状态后，再使第一、二、三路码出现1110010状态，示波器CH1接T8，CH2分别接T1和P12。观察识别器的假识别现象及保护电路的保护作用。
五、实验仪器
双踪示波器一台
数字信源模块一块
帧同步模块一块
六、实验报告要求
1.据实验结果，画出同步状态F的码元输入信号T9、帧同步信号T12、
÷32分频信号、判决输出Tl的波形。
2.据实验结果，画出捕捉态下的以上各点波形。
3.据实验结果，画出假识别时，同步电路的以上各点波形。
4.分析出现假同步信号的原因及同步电路消除假识别的原理。
实验结果：
实验电路
在维持状态下，识别比较器也可能出现漏同步。但由于漏同步概率比较小，只要识别比较器小连续出现五次漏同步，则÷5电路就小输出信号，使维持状态小变。若识别器连续出现五交漏同步，则÷5电路输出要一个脉冲信号使维持态为捕捉态，重新捕捉帧同步码。（同步指示灯亮，表示同步态；同步指示灯灭表示捕捉态）
四、实验步骤
1.熟悉帧同步模块的原理，连接数字信源，并接通电源（外电源+12V，-12V）
同步态 ÷32信号时
2．帧同步信号的捕捉与同步保护
本模块是在捕捉态时，Ul0的B3B2B1B0=0111（十进制数为7)；另一种是在同步态时，U10的B3B2B1B0=O110（十进制数为6)。在捕捉态时，只有当巴克码到来时（1110010），U10的A3A2A1A0=01111（十进制为7），满足A3A2A1A0A大于或等于B3B2B1B0的条件，才有判决脉冲输出。
2、观察帧同步有一位错码时，帧同步的维持态和捕捉态；
3、观察同步电路的假同步现象和同步保护作用；
4、修改本模块中EPROM的参数即改变比较器的设置，完成相同的电路功能。（选做）
三、基本原理
（一）帧同步模块的原理框图及电原理图分别如图7-1和图7-2所示。
P8 T8P12、T12
时钟
置“0”帧同步输出
帧同步识别、保护、提取实验
一、实验目的
1.掌握巴克码识别电路原理；
2.掌握同步保护电路原理；
3.掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态等概念；
4.通过设计性实验，培养学生用EPROM器件写入软件和利用应用手册，完成该模块中识别、比较器的软、硬件的设计能力。
二、实验内容：
1、观察帧同步码元无误码时帧同步电路的维持态；
5.人工与门限选择器：U13(74LS157)
6.自动门限：U14(74LS157)
7.人工门限：S1
8.人工门限显示：U16(74247)、U12(LCD)
（二）电路基本原理
1.帧同步信号的识别与判决
串/并变换器U9将串行码变成并行码，并完成移位功能，当七位巴克码全部进入U9时，U9的输出端Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0=1110010，并送入U7(2764)帧头识别器。