時(shí)分復(fù)用及幀同步

1、幀頭PCM8bitCVSD時(shí)分復(fù)用及幀同步2.1.1時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用（TDM）實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握時(shí)分多路復(fù)用的概念2. 了解本實(shí)驗(yàn)中時(shí)分復(fù)用的組成結(jié)構(gòu)二、實(shí)驗(yàn)儀器1. RZ9681實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)K：主控模塊 基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生與碼型變換-A2 信源編碼與時(shí)分復(fù)用模塊-A3 信源譯碼與時(shí)分解復(fù)用模塊 -A63. 100M雙通道示波器4. 信號(hào)連接線5. PC機(jī)（二次開(kāi)發(fā)）三、實(shí)驗(yàn)原理時(shí)分復(fù)用是將整個(gè)信道傳輸信息的時(shí)間劃分成不同時(shí)隙，利用不同的時(shí)隙來(lái)傳輸不同信號(hào)，以擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率。3.1數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接技術(shù)是把兩個(gè)或兩個(gè)以上的低速信號(hào)按照時(shí)分復(fù)用的方式合并成一個(gè)高速信 號(hào)。按幀

2、復(fù)接是指將每一路并行數(shù)據(jù)的每一幀按照信道的順序循環(huán)逐一排列，得到一路的串行數(shù)據(jù)。按照按幀復(fù)接的方式，每次復(fù)接一路信號(hào)的一幀數(shù)據(jù)，因此復(fù)接時(shí)不會(huì)破壞原來(lái)各個(gè)幀的自身內(nèi)部的順序，有利于交換。準(zhǔn)同步復(fù)接指各并行信道使用各自的時(shí)鐘，但各支路的時(shí)鐘被限制在一定的容差范圍內(nèi)。這種復(fù)接方式在復(fù)接前必須將各支路的碼速都調(diào)整到統(tǒng)一的規(guī)定值后才能復(fù)接。在這種復(fù)接方式中需要進(jìn)行碼速調(diào)整。本實(shí)驗(yàn)中數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖，如下圖所示：圖1時(shí)分復(fù)用解復(fù)用方框圖本實(shí)驗(yàn)中同步復(fù)接的幀結(jié)構(gòu)如下圖所示:0 1111110XXX XXXXXX X X X X X X XX X X X X X X X125us幀4路數(shù)據(jù)圖2時(shí)分復(fù)用幀結(jié)

3、構(gòu)在本實(shí)驗(yàn)中，一幀分為四個(gè)時(shí)隙， 第一個(gè)時(shí)隙傳輸一個(gè) 8bit的幀頭，用于同步以及確定 每一幀的起始點(diǎn)；第二個(gè)時(shí)隙傳輸PCM的8bit的量化信號(hào)，第四個(gè)時(shí)隙傳輸CVSD的量化信號(hào)，但由于采樣值不是固定的，因此每一幀傳送的 PCM和CVSD的信號(hào)都是不同的； 第三個(gè)時(shí)隙傳輸一個(gè) 8bit的自定的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)解復(fù)用模塊A6的8個(gè)LED的亮滅來(lái)觀察。一幀高速串行數(shù)據(jù)的傳輸速率為 256 ?由于在一幀中有4個(gè)時(shí)隙，因此每一路低速并行數(shù)據(jù)的傳輸速率為 256 ?k 4= 64 ?3.2數(shù)字分接（解復(fù)用）數(shù)字分解是指將一路高速串行輸入信號(hào)按照一定的順序，將復(fù)接信號(hào)分離出多路低速并行同步輸出信號(hào)。一般情況

4、下，幀同步提取有時(shí)會(huì)出現(xiàn)漏同步和假同步現(xiàn)象。四、實(shí)驗(yàn)框圖及測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明4.1實(shí)驗(yàn)框圖說(shuō)明圖3時(shí)分復(fù)用原理框圖框圖說(shuō)明：本實(shí)驗(yàn)中需要用到以下功能單元：由信源編碼與復(fù)用模塊 （A3）完成時(shí)分復(fù)用功能；由信源譯碼與解復(fù)用模塊 （A6）完成 解復(fù)用功能。時(shí)分復(fù)用時(shí)接入四路信號(hào)，分別是幀頭、PCM、8bit設(shè)置數(shù)據(jù)、CVSD數(shù)據(jù)，PCM和CVSD是信源編碼數(shù)據(jù)，由模塊A3的處理器和FPGA分別對(duì)3P1和3P2輸入的數(shù)據(jù)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、 PCM和CVSD編碼，之后由FPGA同時(shí)將幀頭、PCM數(shù)據(jù)、8位設(shè)置數(shù)據(jù)、CVSD數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用；在圖中，3P1和3P2均連接了 DDS1，但實(shí)際使用時(shí)，兩個(gè)編碼輸入端可以

5、分別接 入不同的模擬信號(hào)，如 P02的電話(huà)語(yǔ)音信號(hào)。時(shí)分解復(fù)用由模塊 A6完成，A6模塊中的FPGA主要完成位同步、幀同步、數(shù)據(jù)分接、信源譯碼等，信源譯碼后的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)在6P2輸出PCM譯碼數(shù)據(jù)，在6P4輸出CVSD數(shù)據(jù)。4.2各模塊測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明（1）信源編碼與復(fù)用模塊-A33P1： PCM編碼模擬信號(hào)輸入3P2： CVSD編碼模擬信號(hào)輸入3P7：復(fù)用幀同步輸出3P8：復(fù)用數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸出，速率256K3P9：復(fù)用數(shù)據(jù)輸出（2）信源譯碼與解復(fù)用模塊 -A66P8：解復(fù)據(jù)輸入6P4： CVSD譯碼輸出（模擬）6P2： PCM譯碼輸出（模擬）6P6：幀同步脈沖輸出五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟5.1時(shí)分

6、復(fù)接觀測(cè)（1）同步幀脈沖及復(fù)接時(shí)鐘觀測(cè)圖4同步幀脈沖及復(fù)接時(shí)鐘觀測(cè)（1）圖5同步幀脈沖及復(fù)接時(shí)鐘觀測(cè)（2）圖6同步幀脈沖及復(fù)接時(shí)鐘觀測(cè)（3）由圖4，通過(guò)示波器的 Cursor功能，可以讀出幀脈沖寬度為4?圖5我們看出復(fù)接后的時(shí)鐘速率為256?通過(guò)圖6可以數(shù)出一幀數(shù)據(jù)中大約有32個(gè)復(fù)接時(shí)鐘脈沖。（2）復(fù)接后幀頭觀測(cè)用示波器一個(gè)通道測(cè) 3TP7幀脈沖，并作同步；另一個(gè)通道測(cè)3TP9,觀測(cè)幀頭數(shù)據(jù)，分析幀頭的起始位置；單擊復(fù)接模塊“幀頭”按鈕，嘗試改變幀頭數(shù)據(jù)，觀察幀頭起始位置和幀同步的關(guān)系?？梢試L試修改一些比較特殊的幀頭，例如：“ 01111110（ 0x7E）” ，“ 11100100（7 巴克

7、碼 +1bit 0） ”。圖 7 復(fù)用數(shù)據(jù)輸出（幀頭“ 01111110”，8bit “ 00011101 ”）圖 8 復(fù)用數(shù)據(jù)輸出（幀頭“ 11100100”，8bit “ 00011101 ”）耳：丁行厶小廠類(lèi)型. *上圖7 , 8紅框中框出了 8bit的幀頭。(3) 復(fù)接后8bit數(shù)據(jù)觀測(cè)用示波器一個(gè)通道測(cè) 3TP7幀脈沖，并作同步；另一個(gè)通道測(cè)3TP9,觀察復(fù)用信道時(shí)隙關(guān)系，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理所述，定位到3時(shí)隙8bit數(shù)據(jù)位置，單擊“8bit ”按鈕，嘗試修改8bit編碼開(kāi)關(guān)，觀測(cè)3TP9的數(shù)據(jù)變化情況。圖 9 復(fù)用數(shù)據(jù)輸出（幀頭“ 11100100”，8bit “ 01100110 ”）

8、上圖8和上圖9中的黃色框中即為 8bit數(shù)據(jù)。（4）修改各路數(shù)據(jù)觀測(cè)復(fù)接變化用示波器一個(gè)通道測(cè) 3TP7幀脈沖，并作同步；另一個(gè)通道測(cè)3TP9,觀察復(fù)用信道時(shí)隙2的PCM編碼數(shù)據(jù)和時(shí)隙4的CVSD數(shù)據(jù)；可以嘗試修改或拔掉 3P1和3P2上的信號(hào)，觀察 兩路復(fù)接數(shù)據(jù)是否變化。由于PCM和CVSD數(shù)據(jù)一直變化，因此不太容易觀察， 需要仔細(xì)對(duì)比。圖10復(fù)用數(shù)據(jù)輸出圖11復(fù)用數(shù)據(jù)輸出（拔掉PCM通道）圖12復(fù)用數(shù)據(jù)輸出（拔掉 CVSD通道）圖13復(fù)用數(shù)據(jù)輸出（拔掉 PCM和CVSD通道）當(dāng)拔掉了 PCM或者CVSD通道，在理想狀況下，一幀數(shù)據(jù)的第二時(shí)隙（PCM幀）和第四時(shí)隙（CVSD幀）應(yīng)該均為0。然

9、而，觀察圖11 13,第二時(shí)隙和第四時(shí)隙均仍然存在數(shù) 據(jù)的傳送，因?yàn)殡m然沒(méi)有了輸入信號(hào)，但是信道中仍然存在著信道噪聲。通過(guò)解復(fù)用之后的信號(hào)我們可以看出第二時(shí)隙和第四時(shí)隙的信號(hào)近似為白噪聲。5.2時(shí)分解復(fù)用觀測(cè)（1）解復(fù)用同步幀脈沖觀測(cè)單擊解復(fù)用“幀頭”按鈕，將其修改為和復(fù)用端一樣的幀頭數(shù)據(jù)。用示波器一個(gè)通道測(cè) 3TP7幀脈沖，并作同步；另一個(gè)通道測(cè)6TP6,觀察解復(fù)用端提取的幀同步脈沖，并分析其是否同步。同時(shí)可以觀測(cè) A6模塊上“ FS'指示燈狀態(tài)，常亮狀態(tài)為同步狀態(tài)，常滅狀態(tài)為 非同步狀態(tài)圖14 幀脈沖和幀同步脈沖圖15 A6模塊FS指示燈狀態(tài)在圖14中使用Cursor測(cè)量出幀同步脈

10、沖和幀脈沖的延時(shí)， 幀的時(shí)間為125?,?分為4個(gè)時(shí)隙之后，每個(gè)時(shí)隙的時(shí)間長(zhǎng)度為 是說(shuō)，當(dāng)解復(fù)用端接收到幀頭之后經(jīng)過(guò)確認(rèn)后，給出了幀同步信號(hào)。 即為“ FS'指示燈，在示波器上能夠觀察到幀同步脈沖的時(shí)候，延時(shí)約為34?我們知道一125? 4= 31.25?也就 上圖15中的紅色框中“ FS'指示燈也是常亮的。嘗試拔掉6P8接口上的復(fù)接數(shù)據(jù)，觀測(cè) 6TP6是否還有幀同步脈沖，以及“FS'指示燈是否常亮，思考其原因。圖16 A6模塊FS指示燈狀態(tài)（拔掉 6P8后）當(dāng)6P8的解復(fù)用數(shù)據(jù)輸入被拔掉后，解復(fù)用模塊沒(méi)有接收到高速串行數(shù)據(jù)流，也就是說(shuō)沒(méi)有接收到8bit的幀頭。因此也不

11、會(huì)有幀同步脈沖，因此“FS'指示燈為常滅狀態(tài)，即為非同步狀態(tài)。但是沒(méi)有幀同步信號(hào)，解復(fù)用模塊上的8bit LED燈也應(yīng)該處于長(zhǎng)滅狀態(tài)，而且8bit數(shù)據(jù)流也沒(méi)有信號(hào)輸入，因此 8bit LED燈不應(yīng)該有亮燈狀態(tài)，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)觀察中，8bitLED燈沒(méi)有刷新，保持著原來(lái)的8bit數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)。當(dāng)我們多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)8bit LED燈 處于亂閃狀態(tài)。嘗試修改解復(fù)用“幀頭”數(shù)據(jù)，將其修改為和復(fù)用端不同的幀頭數(shù)據(jù)，觀測(cè)6TP6是否還有幀同步脈沖，以及“ FS'指示燈是否常亮，思考其原因。圖17 幀脈沖和幀同步脈沖圖18 A6模塊FS指示燈狀態(tài)（修改幀頭后）修改發(fā)送端幀頭為“ 0110

12、1110”，由圖17和圖18我們可以看到，無(wú)幀同步脈沖且“FS' 指示燈處于長(zhǎng)滅狀態(tài)。 由于解復(fù)用端在接收信號(hào)的數(shù)據(jù)流中找不到匹配的幀頭，因此解復(fù)用模塊無(wú)法找到幀起始的位置，所以也就沒(méi)有幀同步脈沖發(fā)出，也因此“FS'指示燈長(zhǎng)滅。結(jié)束該步驟時(shí)，恢復(fù)幀頭同步狀態(tài)，繼續(xù)完成下面步驟（2）解復(fù)用后8bit數(shù)據(jù)觀測(cè)鼠標(biāo)點(diǎn)擊“ 8-LED'按鈕，選擇“ 8-bits ”，如右圖所示，此時(shí) A6模塊中部8個(gè)LED小燈圖19 8bit數(shù)據(jù)觀測(cè)（3）解復(fù)用后PCM譯碼觀測(cè)和 CVSD譯碼觀測(cè)用示波器分別觀測(cè) 3P1（ PCM編碼前），6P2（解復(fù)用后PCM譯碼數(shù)據(jù)），觀測(cè)波形是否 相同；

13、修改3P1輸入信號(hào)，觀測(cè)6P2變化；用示波器分別觀測(cè) 3P2（ CVSD編碼前），6P4 （解 復(fù)用后CVSD譯碼數(shù)據(jù)），觀測(cè)波形是否相同；修改 3P2輸入信號(hào)，觀測(cè)6P4變化圖20 編碼前PCM和譯碼后PCM（ 2KHz, 2Vpp）（ddAS 'ZH乙）GS/VO 旦咸題吐GSAO 照咸膨 7Z ®(ddAS 4ZH>ie) lAIOd 旦咸題吐lAIOd照咸膨 比國(guó)圖23 編碼前CVSD和譯碼后CVSD( 3KHz, 2Vpp)對(duì)比觀察圖20和圖21以及圖22和圖23,我們可以發(fā)現(xiàn)，改變?cè)夹盘?hào)頻率，譯碼后 的輸出信號(hào)頻率都與原始信號(hào)近似相同，但是輸入輸出信號(hào)的峰

14、峰值相差較大。但是對(duì)比圖20和圖21以及圖22和圖23的輸出信號(hào)，可以發(fā)現(xiàn)，峰峰值都近似不變。結(jié)合PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)和CVSD編譯碼實(shí)驗(yàn)中的輸出頻率響應(yīng)圖像，峰峰值不變可能是由于輸入信號(hào)的頻率處于輸出頻響圖像的平頂位置。對(duì)比圖20、21和圖22、23,可以發(fā)現(xiàn)，在相同情況下，PCM的譯碼輸出比 CVSD的譯碼輸出的波形好。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率增加到 35003600Hz以上時(shí)，輸出波形出現(xiàn)明顯失真?？梢酝ㄟ^(guò)這個(gè) 特性推算出AD采樣速率。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 敘述時(shí)分復(fù)用信號(hào)處理流程，從3P9測(cè)試點(diǎn)波形分析數(shù)據(jù)發(fā)送順序。下圖24展示了時(shí)分復(fù)用信號(hào)處理流程。4路并行信號(hào)先傳輸 8bit數(shù)據(jù)（一路信號(hào)的一

15、幀），被鎖存器鎖存之后，經(jīng)過(guò)4選1多路選擇器，依次將 8bit幀頭、PCM、8bit自定信號(hào)和送入輸出端，再次鎖存之后，繼續(xù)重復(fù) 上述輸出過(guò)程。CV5D2軸頭2-Jjj, d -IPCM2flbi說(shuō)1宜-I: 幀頭PCM18UtlCVSD1幀先2PCI2CVSD2圖24時(shí)分復(fù)用信號(hào)處理流程2.敘述時(shí)分解復(fù)用信號(hào)處理流程，說(shuō)明幀頭作用。呱決2CVSD2 ，（:旳D1PCM2' 1 1 '1檢頭1MM18bitlCV5D1幀頭2PCM28bit2CV5D2後臨恥序圖25 時(shí)分解復(fù)用信號(hào)處理流程當(dāng)解復(fù)用的裝置接收并檢測(cè)到幀頭時(shí)，知道接收到一幀的數(shù)據(jù)，因此每接收8bit鎖存一次，分別按

16、順序送入 PCM, 8bit和CVSD通路，從而每一路可以按順序恢復(fù)出原始信號(hào)。七、思考題如果希望時(shí)分復(fù)用 8路數(shù)據(jù)，一個(gè)時(shí)隙作幀頭，基它七個(gè)時(shí)隙用于傳 PCM數(shù)據(jù)，推出復(fù) 用數(shù)據(jù)速率？復(fù)用數(shù)據(jù)速率=8個(gè)時(shí)隙 X PCM傳輸速率 =8 X 64?= 512?2.1.2 幀同步實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握巴克碼識(shí)別原理2. 掌握同步保護(hù)原理3. 掌握假同步、漏同步、捕捉態(tài)、維持態(tài)的概念二、實(shí)驗(yàn)儀器1. RZ9681 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)K：主控模塊信源編碼與時(shí)分復(fù)用模塊 -A3 信源譯碼與時(shí)分解復(fù)用模塊 -A63. 100M 雙通道示波器4. 信號(hào)連接線5. PC機(jī)（二次開(kāi)發(fā)）三、實(shí)驗(yàn)原理3.1

17、幀同步概念數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖且粋€(gè)接一個(gè)按節(jié)拍傳送的數(shù)字信號(hào)單元， 即碼元， 因而在接收端 必須按與發(fā)送端相同的節(jié)拍進(jìn)行接收， 否則， 會(huì)因收發(fā)節(jié)拍不一致而導(dǎo)致接收性能變差。 此 外，為了表述消息的內(nèi)容，基帶信號(hào)都是按消息內(nèi)容進(jìn)行編組的， 因此，編組的規(guī)律在收發(fā) 之間也必須一致。在數(shù)字通信中，稱(chēng)節(jié)拍一致為“位同步” ，稱(chēng)編組一致為“幀同步” 。在我們這次的實(shí)驗(yàn)中 ，由于 PCM 的編碼方式，需要確定 PCM 傳輸?shù)膸钠鹗嘉恢茫?從而能夠準(zhǔn)確判斷出一個(gè)采樣值的極性和絕對(duì)值。而對(duì)于CVSD而言，由于它只是表示一個(gè)相對(duì)值，因此不需要知道每一幀具體的起始位置，只需要對(duì)準(zhǔn)每一個(gè)bit 的位置就可以了。

18、也就是說(shuō)，對(duì)于 PCM需要滿(mǎn)足幀同步，對(duì)于 CVSD只需要滿(mǎn)足位同步就可以了，但是由于 PCM和CVSD是在一路高速串行信號(hào)中傳輸接收的，因此對(duì)于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)必須要滿(mǎn)足幀同步才能保證每一路信號(hào)都能夠完整正確的恢復(fù)出原始信號(hào)。為了能實(shí)現(xiàn)幀同步， 則我們需要在每一幀傳輸幀的起始位置加一段特定的同步碼，當(dāng)解復(fù)用端識(shí)別到這段特定的碼元序列時(shí)，即可知道接收到一幀的起始位置，從而實(shí)現(xiàn)幀同步。3.2 幀同步碼組幀同步碼組的要求是它們的自相關(guān)函數(shù)盡可能尖銳， 便于從隨機(jī)數(shù)字信息序列中識(shí)別出 這些幀同步碼組。但是由于增加了幀頭，相當(dāng)于減小了傳輸效率，因此在選擇幀頭的時(shí)候， 希望盡可能使用長(zhǎng)度較短的幀頭碼組。四、實(shí)驗(yàn)

19、框圖及測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明4.1 實(shí)驗(yàn)框圖說(shuō)明下圖為幀同步原理的實(shí)驗(yàn)框圖：圖26 幀同步原理實(shí)驗(yàn)框圖框圖說(shuō)明：本實(shí)驗(yàn)中需要用到以下功能單元：由信源編碼與復(fù)用模塊（A3）完成時(shí)分復(fù)用功能；由信源譯碼與解復(fù)用模塊（A6）完成幀同步提取及時(shí)分解復(fù)用功能。4.2各模塊測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明（1）.信源編碼與復(fù)用模塊-A33P1： PCM編碼模擬信號(hào)輸入；3P2： CVSD編碼模擬信號(hào)輸入；3P7：復(fù)用幀同步輸出；3P8：復(fù)用數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸出，速率256K;3P9：復(fù)用數(shù)據(jù)輸出；（2）.信源譯碼與解復(fù)用模塊-A66P8：解復(fù)用數(shù)據(jù)輸入；6P4： CVSD譯碼輸出（模擬）；6P2： PCM譯碼輸出（模擬）；6P6：幀同步脈沖輸出。

20、五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟5.1幀同步提取觀測(cè)及分析（1）假同步測(cè)試假同步指，在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中檢測(cè)到和幀頭完全相同的碼元序列，系統(tǒng)誤以為檢測(cè)到了幀頭進(jìn)行了同步，但實(shí)際上數(shù)據(jù)是錯(cuò)位的。設(shè)置復(fù)接發(fā)送端8bit數(shù)據(jù)，使其和“幀頭”數(shù)據(jù)相同，多次重復(fù)完成3P9和6P8信號(hào)線的斷開(kāi)/連接操作。用示波器同時(shí)觀測(cè)3TP7和6TP6,觀察6TP6是否每次都可以輸出幀同步脈沖？用示波器觀測(cè)原始信號(hào)3P1和復(fù)接-譯碼恢復(fù)信號(hào)6P2,是否每次都相同？如不相同，分析其原因。圖27 幀脈沖和幀同步脈沖（1）圖28 幀脈沖和幀同步脈沖（2）通過(guò)觀察幀脈沖和幀同步脈沖中間的延時(shí)我們可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)地把原本的幀頭或者自己設(shè)置的

21、8bit數(shù)據(jù)識(shí)別做幀頭。圖29 編碼前PCM和譯碼后PCM （把8bit識(shí)別為幀頭）圖30編碼前CVSD和譯碼后CVSD （把8bit識(shí)別為幀頭）當(dāng)系統(tǒng)把8bit識(shí)別為幀頭時(shí)，把輸入端的 CVSD數(shù)據(jù)送到了解復(fù)用端的 PCM端，把輸 入端的PCM數(shù)據(jù)送到了解復(fù)用端的 CVSD端,因此，這兩個(gè)數(shù)據(jù)流都不能正確的譯碼， 導(dǎo)致 輸出的模擬信號(hào)的波形恢復(fù)不出原始的輸入信號(hào)。（2）后方保護(hù)測(cè)試（捕捉態(tài)）在幀同步提取中，為了減少系統(tǒng)的假同步的量，系統(tǒng)增加了后方保護(hù)。 只有當(dāng)系統(tǒng)連續(xù)捕獲到n （n為后方保護(hù)計(jì)數(shù)）次幀同步碼后，才能認(rèn)為系統(tǒng)已真正進(jìn)入到了同步狀態(tài)。圖31 3bit正確幀頭個(gè)數(shù)圖32 4bit正

22、確幀頭個(gè)數(shù)圖33 libit正確幀頭個(gè)數(shù)UXIOOsI T-" TT TUS:J.OfJtHr|叫i璉打昨L圖34 12bit正確幀頭個(gè)數(shù)圖35 15bit正確幀頭個(gè)數(shù) PCM譯碼信號(hào)圖36 16bit正確幀頭個(gè)數(shù) PCM譯碼信號(hào)通過(guò)上圖31 圖36可以看出，當(dāng)正確幀頭個(gè)數(shù)為3bit時(shí)，“FS'指示燈常亮，但是在示波器上觀察不到幀同步脈沖，可能是由于能檢查到的同步的次數(shù)過(guò)少，所以示波器上很難觀測(cè)到。但是當(dāng)正確幀頭個(gè)數(shù)增加到4bit時(shí)，示波器上出現(xiàn)了周期性的幀同步信號(hào)（圖32），但是沒(méi)有和幀脈沖數(shù)完全對(duì)應(yīng)。當(dāng)正確幀頭數(shù)增加到12個(gè)時(shí)，通過(guò)示波器觀察到幀同步脈沖和幀脈沖能夠完全對(duì)

23、應(yīng)，但是只有當(dāng)16bit的幀頭全部都正確時(shí)，恢復(fù)出的譯碼信號(hào)才是i .理 廠- 孵 :他俳r幄對(duì)闡2 -1.4SV j CH?Jrw1i伍期譬皿制；|Hi iWV CH2 yoftv M MibjacH2?1CTB.WikHz?i cwr1 嶂對(duì)卿i 理I g 呵 I '752" 惟執(zhí)翔 CHIJ糰牽¥ Ctfi d'J j jxwv i與發(fā)送的輸入信號(hào)波形失真最小的，因?yàn)橹灰袔^有錯(cuò)誤時(shí)，就會(huì)存在某些幀的PCM的數(shù)據(jù)無(wú)法正確被接收，對(duì)于PCM的恢復(fù)信號(hào)，只要在接收的信號(hào)中出現(xiàn)了一幀的錯(cuò)誤或者順序的錯(cuò)誤，都會(huì)使 PCM無(wú)法正確恢復(fù)信號(hào)。后方保護(hù)時(shí)間是指：從

24、捕捉到第一個(gè)同步碼到系統(tǒng)進(jìn)入同步狀態(tài)這段時(shí)間稱(chēng)為后方保護(hù)時(shí)間，可表示為 Td;嘗試分析后方保護(hù)時(shí)間Td?通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到當(dāng)正確幀頭數(shù)為3時(shí)，系統(tǒng)即可進(jìn)入同步狀態(tài)。則后方保護(hù)時(shí)間為3 X125?= 375?（3）前向保護(hù)測(cè)試（維持態(tài)）當(dāng)同步系統(tǒng)檢測(cè)不到同步碼時(shí)，并不立即進(jìn)入捕捉態(tài)，而是當(dāng)連續(xù)m次（m稱(chēng)為前方保護(hù)計(jì)數(shù)）檢測(cè)不到同步碼后， 才判為系統(tǒng)真正失步，然后進(jìn)入捕捉狀態(tài)， 重新開(kāi)始捕捉同 步碼。圖37錯(cuò)誤幀頭數(shù)為9bit幀脈沖和幀同步脈沖圖38錯(cuò)誤幀頭數(shù)為13bit幀脈沖和幀同步脈沖M Pot U.CiV.s頻戰(zhàn)了4阪T&-(Kt To J -圖39 2bit錯(cuò)誤幀頭個(gè)數(shù) PCM譯碼信號(hào)

25、lek JuHWd咆業(yè)坐圖40 14bit錯(cuò)誤幀頭個(gè)數(shù) PCM譯碼信號(hào)通過(guò)圖37圖40,我們可以觀察到當(dāng)錯(cuò)誤幀頭個(gè)數(shù)為9bit時(shí)，幀同步脈沖和幀脈沖不能穩(wěn)定的一一對(duì)應(yīng)的同步，當(dāng)錯(cuò)誤幀頭個(gè)數(shù)為13bit時(shí)，在示波器上無(wú)法觀測(cè)到幀同步脈沖，但是“ FS'指示燈常亮，也就是雖然同步的概率很小但是系統(tǒng)仍然能檢測(cè)到同步幀頭。當(dāng)錯(cuò) 誤幀頭個(gè)數(shù)為14bit時(shí)，“FS'指示燈不亮，說(shuō)明已經(jīng)完全不能同步。正如前文所述，只要有一幀的錯(cuò)誤，PCM就無(wú)法正確恢復(fù)。因此當(dāng)錯(cuò)誤幀頭個(gè)數(shù)為 2bit 時(shí)（圖39），PCM譯碼信號(hào)即有大幅的失真情況。當(dāng)錯(cuò)誤幀頭個(gè)數(shù)為14時(shí)（圖40），由于PCM譯碼信號(hào)完全觀察

26、不到輸入信號(hào)系統(tǒng)完全無(wú)法同步，因此圖41 開(kāi)關(guān)位置為（0001000100010001 ）幀脈沖和幀同步脈沖圖42 開(kāi)關(guān)位置為(0001000100010001 ) PCM譯碼信號(hào)圖43 開(kāi)關(guān)位置為(0010010110010011 )幀脈沖和幀同步脈沖圖44 開(kāi)關(guān)位置為(0010010110010011 ) PCM譯碼信號(hào)當(dāng)開(kāi)關(guān)位置為“0001000100010001 ”時(shí)，幀頭發(fā)生周期性重復(fù)， 因此接收端能夠正確的 識(shí)別出幀頭。并且由于每隔3幀加錯(cuò)一幀的幀頭，意味著在接收端接受到的米樣值與正確的 發(fā)送端的采樣值相比，每隔3個(gè)采樣值，會(huì)少一個(gè)采樣值點(diǎn)。當(dāng)在發(fā)送端之前的抽樣頻率足 夠高，也就是

27、抽樣頻率遠(yuǎn)大于信號(hào)的最高頻率時(shí)，即發(fā)生了過(guò)采樣，這樣即使在接收端漏掉部分的采樣值，由于其他的采樣值的前后順序是正確的，因此接收端恢復(fù)出的信號(hào)與幀頭完全不加錯(cuò)時(shí)恢復(fù)出的信號(hào)是可能相同的。發(fā)生失真的原因可能是由于量化噪聲及信道噪聲所導(dǎo)致的。但是，當(dāng)采樣頻率沒(méi)有遠(yuǎn)大于發(fā)送信號(hào)的最高頻率時(shí)，由于漏掉了一部分的量化值，所以也可能會(huì)導(dǎo)致恢復(fù)出的信號(hào)發(fā)生失真。但是由圖42可以觀察到，恢復(fù)出的信號(hào)沒(méi)有發(fā)生過(guò)多的失真，因此推斷出可能抽樣脈沖的頻率還是比較高的。但是當(dāng)開(kāi)關(guān)位置為 “0010010110010011 ”時(shí)，幀頭的加錯(cuò)不是周期性變化的并且在相鄰 的16幀中內(nèi)沒(méi)有構(gòu)成重復(fù)，因此，對(duì)于接受端由于前向保護(hù)機(jī)

28、制，由于加錯(cuò)的幀頭數(shù)過(guò)多 且集中，可能會(huì)使接收端由同步的狀態(tài)轉(zhuǎn)為失步狀態(tài)，從而使一部分正確的幀頭沒(méi)有被捕捉到。通過(guò)觀察圖43可以發(fā)現(xiàn)，在16幀中，只有一幀出現(xiàn)了幀同步信號(hào)，也就是說(shuō)剩下的15幀由于連續(xù)或者間斷連續(xù)的錯(cuò)誤的幀頭使得系統(tǒng)進(jìn)入了失步狀態(tài)，而從失步狀態(tài)需要連續(xù)捕捉到n幀正確的幀頭，系統(tǒng)才會(huì)重新進(jìn)入同步狀態(tài)，而從失步狀態(tài)到重新同步這段期間即使 有正確的幀頭也不會(huì)被捕捉到。也就是說(shuō)，在接收端接收到的量化信號(hào)的個(gè)數(shù)是發(fā)送端量化信號(hào)數(shù)的1/16，相當(dāng)于進(jìn)行了一個(gè)大幅度的下采樣。而由于原始的抽樣脈沖的頻率在經(jīng)過(guò) 下采樣的轉(zhuǎn)化之后，雖然能夠提高信噪比，但是可能不滿(mǎn)足大于輸入信號(hào)2倍的要求，原始信號(hào)

29、所攜帶的信息在這個(gè)下采樣過(guò)程中被大幅丟失了，導(dǎo)致恢復(fù)出的信號(hào)發(fā)生了明顯的失 真。前向保護(hù)時(shí)間：從第一個(gè)幀同步碼丟失起到幀同步系統(tǒng)進(jìn)入捕捉狀態(tài)為止的這段時(shí)間稱(chēng) 為前方保護(hù)時(shí)間，可表示為：?嘗試分析前向保護(hù)時(shí)間 ?通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)連續(xù)14幀的幀頭出錯(cuò)時(shí)，“FS'指示燈不亮，也就是意味著系統(tǒng)進(jìn)入了捕捉態(tài)。(14 - 1) X125?= 1625?所以前向保護(hù)時(shí)間為？?= 1625?(4)非同步狀態(tài)下解復(fù)用數(shù)據(jù)觀測(cè)1)修改8bit數(shù)據(jù)圖45 設(shè)置8bits “ 01011111 ”和解復(fù)用模塊上 8bitLED圖46設(shè)置8bits “ 01011001 ”和解復(fù)用模塊上 8bitLED通過(guò)圖45, 46可以觀察到，當(dāng)我們?cè)谥骺啬K上修改8bit數(shù)據(jù)時(shí)，由于系統(tǒng)非同步，接收端接受不到正確的幀頭，因此接收端接受不到幀的數(shù)據(jù)，因此8bit LED不隨我們修改的8bit數(shù)據(jù)的變化而變化。2)PCM編碼數(shù)據(jù)M Pok (J.OOOs社Th弾9kHz-cfii'頻率x VW?鎮(zhèn)軍醴刪；叩 nil-02 現(xiàn)I圖47 PCM編碼前和解復(fù)用后 PCM譯碼數(shù)據(jù)波形(2000Hz, 2Vpp)圖48 PCM編碼前