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。从帧失步到重新获得同步的这段时间（亦称同步时间）将使通信中断。误码也将会造成帧失步。因此，从同步到下一次失步的时间因尽量长一些，否则将不断的中断通信。这一时间的长短表示TDM同步系统的抗干扰能力。抗误码造成的帧失步主要由帧定位检测电路内的保护记数电路完成，只有当在一定的时间内在帧定位码位置多次检测不到帧定位码，才可判定为帧失步，需重新进入同步搜索状态。逐码移位同步搜索法系统组成框图见图1所示。

语音信号的中断时间短于100ms，将不易被人耳分辨出来。但对某些数据终端传输却是不允许的。为能让学生能深入了解在有误码的环境下帧失步、同步和抗误码性能，在复接模块内专门设计了一个错码产生器（3种类型误码），通过错码设置跳线开关SWB02（E_SEL0，E_SEL1）选择不同的信道误码率（分别约为4×10—3、1.6×10—2和1×10—1）。学生能够观测到复接/解复接具有抗误码性能，即在小误码时帧同步锁定状态，加大误码帧帧失步，进入帧同步搜索（扫描）状态；另可测试不同误码和帧失步对话音业务的影响和观测对数据业务的影响。

五．实验步骤

准备工作：首先将解复接模块内的输入信号和时钟选择跳线开关KB01、KB02设置LOOP（自环）位置，使复接模块和解复接模块连接成自环测试方式；将复接模块内的工作状态选择跳线开关SBW02的m序列选择跳线开关M_SEL1、M_SEL2拔下，使m序列发生器产生全0码，将错码选择跳线开关E_SEL0、E_SEL1拔下，不在传输帧中插入误码。

图1 逐码移位同步法电路组成框图

帧同步过程观察

用示波器同时观测复接模块帧同步指示测试点TPB07与解复接模块帧同步指示测试点TPB06波形。观测时用TPB07同步，调整示波器使观测信号同步。

将解复接模块内的输入数据选择跳线开关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，记录测试结果。

误码环境下的帧同步性能测试

用示波器同时观测复接模块帧同步指示测试点TPB07与解复接模块帧同步指示测试点TPB06波形。观测时用TPB07同步，调整示波器使观测信号同步。

将复接模块内的错码选择跳线开关SWB02的E_SEL0、E_SEL1短路器插入，使传输信道中加入错码，此时信道误码率Pe≈1×10—1。观测接收帧同步信号是否与发端同步，记录测试结果。

将复接模块内的错码选择跳线开关SWB02的E_SEL1短路器插入、E_SEL0拔除，减小传输信道中误码（Pe≈1.6×10—2）。观测接收帧同步信号是否与发端同步，记录测试结果。

将复接模块内的错码选择跳线开关SWB02的E_SEL0短路器插入、E_SEL1拔除，进一步减小传输信道中误码（Pe≈4×10—3）。观测接收帧同步信号是否与发端同步，记录测试结果。

思考：何为接收帧同步的搜索（扫描）过程？

帧失步下对接收帧内数据信号传输的定性观测

将复接模块内的错码选择跳线开关SWB02的E_SEL0、E_SEL1短路器拔除（无误码），

此时复接/解复接系统处于正常通信状态，解复接模块内的开关信号指示发光二极管指示灯（DB01～DB08）与发端复接模块内跳线开关SWB01的LED0～LED8状态一致。随意改变WB01的LED7～LED0短路器，DB01～DB08指示灯随之变化。

设置复接模块内的错码选择跳线开关SWB02的E_SEL0、E_SEL0在不同状态，改变传输信道误码率，定性观测解复接模块内的开关信号指示发光二极管指示灯（DB01～DB08）的变化态，记录测试结果。

思考：从发光二极管指示灯（DB01～DB08）能定性的观测到误码和失步状态吗？六．实验报告

分析总结实验测试结果；

分析：将复接模块内开关信号跳线开关SWB01中LED7～LED0为11100100码型，使其与帧定位信号一致，对解复接模块会造成什么影响？