群同步的优化方法

为了实现群同步通常有两类方法：一类是在数字信息流中加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，利用各数据码组彼此不同的特性来实现自同步。本节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。在介绍这两种方法之前，先介绍一种首先在电传打字机中广泛使用的起止式群同步法。

1.起止式群同步法

电传打字机的一个字由7.5个码元组成，如图5-14所示。每个字开头，先发一个码元的起脉冲（负值），中间5个码元是消息，字的末尾是1.5码元宽度的止脉冲（正值），收端根据正电平第一次转到负电平这一特殊规律，确定一个字的起始位，因而就实现了群同步。由于这种方式的止脉冲宽度与码元宽度不一致，就会给同步数字传输带来不便。另外，在这种同步方式中，7.5个码元中只有5个码元用于传递消息，因此效率较低。

图5-14 起止式同步的信号波形

2.连贯式插入法

连贯式插入法就是在每群的开头集中插入群同步码组的方法。作群同步码组用的特殊码组首先应该是具有尖锐单峰特性的局部自相关函数。由于这个特殊码组{x₁，x₂，x₃，…x_n}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时，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，其表达式为

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可能简单。目前，一种常用的群同步码组是巴克码。

巴克码是一种非周期序列。一个n位的巴克码组为{x₁，x₂，x₃，…，x_n}，其中，xi取值为+1或-1，它的局部自相关函数为

目前所找到的所有巴克码组列于表5-1中。

表5-1 所有巴克码组

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以7位巴克码组{+++--+-}为例，求出它的自相关函数如下：

当j=0时，

当j=1时，

按式（5-20）可求出j=2，3，4，5，6，7时的R（j）值分别为-1，0，-1，0，-1，0；再求出j为负值时的自相关函数值，两者一起画在图5-15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，这里以7位巴克码为例，使用7级移位寄存器、相加器和判决器来实现，如图5-16所示。

图5-15 7位巴克码的自相关函数

图5-16 7位巴克码识别器

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7位巴克码在图5-17a中的t₁时刻正好全部进入了7级移位寄存器时，7个移位寄存器的输出端都输出+1，相加后最大输出为+7；若判决器的判决门限电平为+6，那么就在7位巴克码的最后一位“0”进入识别器时，识别器输出一同步脉冲表示一群的开头，如图5-17所示。

图5-17 识别器的输出波形

帧同步或称群同步是在调制解调器输出的二进制比特流基础上的同步。这与调制解调器的工作场合、系统的要求有很大的关系。其关键是设计出一套高效、易于实现的方案。帧同步的实现需要在调制前对原始信息进行编码并输出二进制比特流；在解调后再对二进制比特流进行解码并输出原始信息。因此本节分为帧同步的编码与解码两部分来介绍。