程控-3章--帧同步专题
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§3.2 帧同步
F14 F15 F0
F1 帧F2
……
F15 F0
帧话 同路 步1
TS0 TS1
…… ……
时隙
偶帧 1 0 0 1 1 0 1 1 帧同步码
保留给国际用
奇帧 1 1 A 1 1 1 1 1
保留给国内用 帧失步对告
奇帧监视码
话 路
15
信 令
话 路
16
TS15 TS16 TS17
…… ……
A=TS0·D8 进入后方保 护计时
CP
NRZ
识别门出
TS0
识别门
同步码检出
·· ··· ·
250s
PCM码流
时钟提取
2048kb
位脉冲发生器
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
S
路时钟形成
路脉冲发生器
TS0 TS1 ··· TS30 TS31 ·
S
D13 Q13
_
Q13
CP
D14 Q14
连续3或 4帧
1
1111010000 连续4帧
3
1111010000 连续4帧
3
111110100000 连续4帧
3
§3.2 帧同步
§3.2.2 帧同步系统前后方保护时间
250s
250s
250s
10011011
前方保护计数 (连续3帧丢失同步码）
同步状态
10011011
11A11111
125s
125s
表5-3
序 号
名称
1
PCM30/32路 基群设备
2
二次群设备 （120路）
3
三次群设备 （480路）
4
四次群设备 （1920路）
码速率 2048 8448 34368 139264
帧长 (bit) 512 848 1536 2928
同步 码位 数
7
10
10
12
同步码型 0011011
前方保 后方保 护时间 护时间 (同步帧) (同步帧)
§5.2.4 帧同步系统的典型电路
PCM码流 （NRZ)
帧同步码检出
A
前后方保护计数
收定时系统
S B
时标发生器
奇帧监视 码检出
C
S=1时收定时系统开始工作，
S=1时
产生位定时和路定时信号。 产生帧定时信
失步时S=0,收定时停止工作。 号A、B、C
A为帧定时信号 S=0时A=1, S=1时A=TS0·D8
_
Q10
10 D11 Q11
_
Q11
T5
T6
S =10
T8
T7
后方保护计数
同步 失步
“1” “0”
同步指令
01
S＝Q9·Q10·Q11。失步时S＝０。
前方保护计数
只要检出一个同步码，S＝1。若N＋ 1帧的奇帧监视码为1，N＋2帧再次 检出同步码，进入同步状态。
S＝Q9·Q10·Q11 。同步时S＝ 1，只有当Q9·Q10·Q11＝1时，即连 续3个偶帧均未检出同步码时，S
1 1 1 -01 -01 1 -01 c(0)=7
c(j)
7
1 1 -1 1 -1 -1 c(1)=0
1 -1 -1 -1 1 c(2)=-1
-1 -1 1 1
c(3)=0
-1 1 -1
c(4)=-1
1 -1
c(5)=0
-1
c(6)=-1
-5 -3 -1 -1
1 35
j
250s
覆盖区
随机信息区
覆盖区
·
第
第
2
24
路
路
PCM-24制式 每路码速率：64kbit/s 基群码速率： 1544kbit/s
PCM-24路 数字复接结构
§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 • 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
§3.2.1 帧同步码的插入方式
0或 1
0
j0 0 jl
jl
巴克码码型
码长 l 2 3 4 5 7 11
13
+1,-1表示法 ++ ++﹣ + + +﹣ , + +﹣+ + + +﹣+ + + + ﹣﹣ +﹣ + + +﹣﹣﹣+﹣﹣+﹣
+ + + + +﹣﹣+ +﹣+﹣+
二进制表示法 11 110 1110, 1101 11101 1110010 11100010010 111110011010 1
N+2
信息码
x0011011
帧同步码
x1xxxxxx
x0011011
帧同步码
PCM30/32路集群集中插入方式
x1xxxxxx
N帧
1
N+1
×
N+2
0
N+3
×
N+4
1
192bit信息码
复帧同步码 1bit同步码
1bit同步码
PCM24路集群分散插入方式
§3.2 帧同步
§3.2.1 帧同步码的插入方式
_
Q14
CP S
Q13 Q14 Q15 Q16 S Q13 Q14 Q15 Q16 S Q13 Q14 Q15 Q16
TS1
D1 D2
D15 Q15
_
Q15
TS2
D16 Q16
_
Q16
TS3
失步时 检出同步码时
S=0 S S=1
TS0 D8
T9
T10
置1
A A=1 A= TS0·D8
B
T11
T13
B=CP B=偶帧
TS16 CP
DQ
_
Q
T12
T14 C C=0 C=奇帧
CP
125s A
TS16 Q
B C
失步时,识别门 输出高电平 检S＝出1一时个同步码
失步时 B=CP S＝1时B=偶帧
250s
奇帧监视码检出（×1A11111）
识别门出
10
D9 Q9
_
Q9 B
置1端 10
D10 Q10
14 11100110100000
15 111011001010000
§5.2 帧同步
§5.2.4 帧同步系统的典型电路
PCM
不一 致门
同步为“0” 失步为“1”
前后方保护
时间计数
○
本地帧同步 码发生器
展宽 收定时系统 CP'
移位脉冲 位定时CP
CP 移位脉冲
CP‘ 帧同步码定时
PCM码流
§5.2 帧同步
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。
C为奇帧定时信号 S=0时C=0, S=1时C=TS0·D8·奇帧
B为偶帧定时信号 S=0时B=CP, S=1时B=TS0·D8·偶帧
PCM码流
1
D1 Q1
_
Q1
1
D2 Q2
_
Q2
0
1
D3 Q3
D4 Q4
_
_
Q3
Q4
1
D5 Q5
_
Q5
0
D6 Q6
_
Q6
0
D7 Q7
_
Q7
CP
D8 Q8
_
Q8
A
失步时A=1, 捕获同步码后
×××××× 0 0 1 1 0 1 1 ××××××
×××××× 0 ××××× 0 0 ×××× 0 0 1 ××× 0 0 1 1 ×× 0 0 1 1 0 ×0 0 1 1 0 1
覆盖区出现 假同步概率 最小的码型
····
×××××× 0 0
··
最佳同步码码型
码长 l 最佳同步码
7
1011000
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）
§3.2 帧同步
§3.2.2 帧同步系统前后方保护时间
前方保护时间 防止漏同步
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 防止假同步
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。
＝0。进入失步状态。
Q7 01
T4
10
01 T2
S 01
T3
10 奇帧监视码
T1 01
捕获的是假真同步码
捕获状态
C T0S0·D8·奇帧
S= 0，C=0，T3 =1， T1 =1
捕获到同步码
S=1， C=TS0·D8·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
NO
K=?
YES
J=0
失步态
捕捉到同步码吗？ NO
YES 后方保护计数 J=J+1
NO
J=?
YES
§5.2 帧同步
§5.2.6 帧同步系统的主要性能指标
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。
2. 假同步概率P假
信息码中ห้องสมุดไป่ตู้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。
帧周期 125s (256bit)
PCM-30/32制式 每路码速率：64kbit/s 基群码速率： 2048kbit/s
话 路 30 TS31
t
PCM-30/32路 数字复接结构
§3.2 帧同步
F第
比 特
1 路
帧周期 125s (193bit)
·····
·
第
第F 第
2 路
24 路
比 特
1 路
·····
同步状态
S= 1，C= TS0·D8·奇帧， 若Q7=1，T2 =1， T3 =0， T1 =1； 若Q7=0，T2 =1， T3 =0， T1 =1。
§5.2 帧同步
§5.2.5 帧同步系统的工作流程图
CCITT G·732建议
开始 K=0
同步态
检测到同步码吗？ YES
NO
K=K+1 前方保护计数
8
10111000
9
101110000
0011011 0 1 1 0 1 1× 1 1 0 1 1 ×× 1 0 1 1 ××× 0 1 1 ×××× 1 1 ××××× 1 ××××××
10
1101110000
11
10110111000
12 110101100000
13 1110101100000
帧同步码
信息码
帧
集中插入方式
帧同步码 信息码
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。
子帧 帧
分散插入方式
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。
§3.2 帧同步
§3.2.1 帧同步码的插入方式
N帧
N+1
10011011 125s
N
捕捉状态
N+1
后方保护计数
失步状态
N+2 进入同步
判为失步
§3.2 帧同步
§3.2.3 帧同步码的选择
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。
巴克码自相关函数
li
cj xi xi j i1
l
F14 F15 F0
F1 帧F2
……
F15 F0
帧话 同路 步1
TS0 TS1
…… ……
时隙
偶帧 1 0 0 1 1 0 1 1 帧同步码
保留给国际用
奇帧 1 1 A 1 1 1 1 1
保留给国内用 帧失步对告
奇帧监视码
话 路
15
信 令
话 路
16
TS15 TS16 TS17
…… ……
A=TS0·D8 进入后方保 护计时
CP
NRZ
识别门出
TS0
识别门
同步码检出
·· ··· ·
250s
PCM码流
时钟提取
2048kb
位脉冲发生器
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
S
路时钟形成
路脉冲发生器
TS0 TS1 ··· TS30 TS31 ·
S
D13 Q13
_
Q13
CP
D14 Q14
连续3或 4帧
1
1111010000 连续4帧
3
1111010000 连续4帧
3
111110100000 连续4帧
3
§3.2 帧同步
§3.2.2 帧同步系统前后方保护时间
250s
250s
250s
10011011
前方保护计数 (连续3帧丢失同步码）
同步状态
10011011
11A11111
125s
125s
表5-3
序 号
名称
1
PCM30/32路 基群设备
2
二次群设备 （120路）
3
三次群设备 （480路）
4
四次群设备 （1920路）
码速率 2048 8448 34368 139264
帧长 (bit) 512 848 1536 2928
同步 码位 数
7
10
10
12
同步码型 0011011
前方保 后方保 护时间 护时间 (同步帧) (同步帧)
§5.2.4 帧同步系统的典型电路
PCM码流 （NRZ)
帧同步码检出
A
前后方保护计数
收定时系统
S B
时标发生器
奇帧监视 码检出
C
S=1时收定时系统开始工作，
S=1时
产生位定时和路定时信号。 产生帧定时信
失步时S=0,收定时停止工作。 号A、B、C
A为帧定时信号 S=0时A=1, S=1时A=TS0·D8
_
Q10
10 D11 Q11
_
Q11
T5
T6
S =10
T8
T7
后方保护计数
同步 失步
“1” “0”
同步指令
01
S＝Q9·Q10·Q11。失步时S＝０。
前方保护计数
只要检出一个同步码，S＝1。若N＋ 1帧的奇帧监视码为1，N＋2帧再次 检出同步码，进入同步状态。
S＝Q9·Q10·Q11 。同步时S＝ 1，只有当Q9·Q10·Q11＝1时，即连 续3个偶帧均未检出同步码时，S
1 1 1 -01 -01 1 -01 c(0)=7
c(j)
7
1 1 -1 1 -1 -1 c(1)=0
1 -1 -1 -1 1 c(2)=-1
-1 -1 1 1
c(3)=0
-1 1 -1
c(4)=-1
1 -1
c(5)=0
-1
c(6)=-1
-5 -3 -1 -1
1 35
j
250s
覆盖区
随机信息区
覆盖区
·
第
第
2
24
路
路
PCM-24制式 每路码速率：64kbit/s 基群码速率： 1544kbit/s
PCM-24路 数字复接结构
§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 • 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
§3.2.1 帧同步码的插入方式
0或 1
0
j0 0 jl
jl
巴克码码型
码长 l 2 3 4 5 7 11
13
+1,-1表示法 ++ ++﹣ + + +﹣ , + +﹣+ + + +﹣+ + + + ﹣﹣ +﹣ + + +﹣﹣﹣+﹣﹣+﹣
+ + + + +﹣﹣+ +﹣+﹣+
二进制表示法 11 110 1110, 1101 11101 1110010 11100010010 111110011010 1
N+2
信息码
x0011011
帧同步码
x1xxxxxx
x0011011
帧同步码
PCM30/32路集群集中插入方式
x1xxxxxx
N帧
1
N+1
×
N+2
0
N+3
×
N+4
1
192bit信息码
复帧同步码 1bit同步码
1bit同步码
PCM24路集群分散插入方式
§3.2 帧同步
§3.2.1 帧同步码的插入方式
_
Q14
CP S
Q13 Q14 Q15 Q16 S Q13 Q14 Q15 Q16 S Q13 Q14 Q15 Q16
TS1
D1 D2
D15 Q15
_
Q15
TS2
D16 Q16
_
Q16
TS3
失步时 检出同步码时
S=0 S S=1
TS0 D8
T9
T10
置1
A A=1 A= TS0·D8
B
T11
T13
B=CP B=偶帧
TS16 CP
DQ
_
Q
T12
T14 C C=0 C=奇帧
CP
125s A
TS16 Q
B C
失步时,识别门 输出高电平 检S＝出1一时个同步码
失步时 B=CP S＝1时B=偶帧
250s
奇帧监视码检出（×1A11111）
识别门出
10
D9 Q9
_
Q9 B
置1端 10
D10 Q10
14 11100110100000
15 111011001010000
§5.2 帧同步
§5.2.4 帧同步系统的典型电路
PCM
不一 致门
同步为“0” 失步为“1”
前后方保护
时间计数
○
本地帧同步 码发生器
展宽 收定时系统 CP'
移位脉冲 位定时CP
CP 移位脉冲
CP‘ 帧同步码定时
PCM码流
§5.2 帧同步
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。
C为奇帧定时信号 S=0时C=0, S=1时C=TS0·D8·奇帧
B为偶帧定时信号 S=0时B=CP, S=1时B=TS0·D8·偶帧
PCM码流
1
D1 Q1
_
Q1
1
D2 Q2
_
Q2
0
1
D3 Q3
D4 Q4
_
_
Q3
Q4
1
D5 Q5
_
Q5
0
D6 Q6
_
Q6
0
D7 Q7
_
Q7
CP
D8 Q8
_
Q8
A
失步时A=1, 捕获同步码后
×××××× 0 0 1 1 0 1 1 ××××××
×××××× 0 ××××× 0 0 ×××× 0 0 1 ××× 0 0 1 1 ×× 0 0 1 1 0 ×0 0 1 1 0 1
覆盖区出现 假同步概率 最小的码型
····
×××××× 0 0
··
最佳同步码码型
码长 l 最佳同步码
7
1011000
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）
§3.2 帧同步
§3.2.2 帧同步系统前后方保护时间
前方保护时间 防止漏同步
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 防止假同步
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。
＝0。进入失步状态。
Q7 01
T4
10
01 T2
S 01
T3
10 奇帧监视码
T1 01
捕获的是假真同步码
捕获状态
C T0S0·D8·奇帧
S= 0，C=0，T3 =1， T1 =1
捕获到同步码
S=1， C=TS0·D8·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
NO
K=?
YES
J=0
失步态
捕捉到同步码吗？ NO
YES 后方保护计数 J=J+1
NO
J=?
YES
§5.2 帧同步
§5.2.6 帧同步系统的主要性能指标
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。
2. 假同步概率P假
信息码中ห้องสมุดไป่ตู้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。
帧周期 125s (256bit)
PCM-30/32制式 每路码速率：64kbit/s 基群码速率： 2048kbit/s
话 路 30 TS31
t
PCM-30/32路 数字复接结构
§3.2 帧同步
F第
比 特
1 路
帧周期 125s (193bit)
·····
·
第
第F 第
2 路
24 路
比 特
1 路
·····
同步状态
S= 1，C= TS0·D8·奇帧， 若Q7=1，T2 =1， T3 =0， T1 =1； 若Q7=0，T2 =1， T3 =0， T1 =1。
§5.2 帧同步
§5.2.5 帧同步系统的工作流程图
CCITT G·732建议
开始 K=0
同步态
检测到同步码吗？ YES
NO
K=K+1 前方保护计数
8
10111000
9
101110000
0011011 0 1 1 0 1 1× 1 1 0 1 1 ×× 1 0 1 1 ××× 0 1 1 ×××× 1 1 ××××× 1 ××××××
10
1101110000
11
10110111000
12 110101100000
13 1110101100000
帧同步码
信息码
帧
集中插入方式
帧同步码 信息码
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。
子帧 帧
分散插入方式
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。
§3.2 帧同步
§3.2.1 帧同步码的插入方式
N帧
N+1
10011011 125s
N
捕捉状态
N+1
后方保护计数
失步状态
N+2 进入同步
判为失步
§3.2 帧同步
§3.2.3 帧同步码的选择
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。
巴克码自相关函数
li
cj xi xi j i1
l