elabradio入门第八讲——帧同步技术

一、帧同步的相关知识

数字通信中，  为了使接收到的码元能够被理解，需要知道其如何分组。一般说来，接收端需要利用帧同步码去划分接收码元序列。将标志码组开始位置的帧同步码插入于一个码组的前面，如图所示。

这里的帧同步码是一组符合特殊规律的码元，它出现在信息码元序列中的可能性非常小。接收端一旦检测到这个特定的帧同步码组就马上知道了这组信息码元的“头”。为了长时间地保持同步，则需要周期性地将这个特定码组插入于每组信息码元之前。在接收端，帧同步数据跟输入数据（帧同步数据和业务数据）进行相关运算，根据峰值的位置，确定帧同步数据的起始位置，从而提取完整的业务数据。

目前帧同步的实现方法主要有两类，一类是使用一些特殊码组作为每帧的开始和结束信息，接收端通过对这些特殊码组进行识别和定位来实现帧同步，这类方法包含有连贯式插入法和间隔式插入法。

另一类方法是类似于载波同步和帧同步里的直接提取法，这种方法不需要再信息中额外添加特殊码组，而是可以直接利用数据码组之间彼此不同的特性来实现帧同步。

目前工程实践中第一类方法占据主流，以下主要介绍插入码组的方法：

（1）连贯式插入法

连贯式插入法又被称为集中插入法，即在每帧的开发集中插入用于帧同步的特殊码组。插入的码组应该遵循以下原则：

该码组应在信息吗中很少出现，即使出现也不能按照帧同步的规律周期出现，以避免误将信息码识别为同步码；

为了方便对该码组进行检测，其应该具备尖锐单峰的自相关特性；

用于同步的码组是不含有任何信息的，故为了保证传输效率，避免占用过多的通信资源，该码组的长度也应该适中。

符合上述要求的特殊码组有：巴克码、电话基群帧同步码0011011、小m序列，其中巴克码是最常见的。

（2）间隔式插入法

j间隔式插入法是将帧同步码组分散插入到信息码流中，即每隔一定数量的信息码插入一位帧同步码元，故间隔插入法又称为分散插入法。因分散插入是在一定数量的信息码之间只插入一位同步码元，故同步码基本不占用时间间隙，每帧的传输效率较高，但是也正因如此，在确认是否同步时需要连续的多个帧，只有连续的多个帧中所插入的码元都符合同步码规律时，才能确认同步状态，因此同步捕获所需要的时间比较长，相比于断续发送信号的通信系统，间隔式插入法更适合于连续发送信号的通信系统。

一般采用1、0交替码型作为帧同步码间隔插入的方法。
一帧插入“1”，下一帧插入“0”，交替插入，在同步捕获时需
连续检测数十帧，若每帧都符合1、0交替规律时，才确认同步。 

二、elabradio仿真

 帧同步插入模块

帧同步插入模块：帧同步数据：选择序列01110010作为帧同步码；帧同步格式：Bit（可以设置为Bit/Byte，Bit：输入为数字序列；Byte：输入为符号数据）；插入间隔：8（帧同步数据之间输入数据的长度，帧同步为等间隔插入）。

 示波器1的两个通道是原信号和帧同步插入之后的信号

示波器2的两个通道是原信号和经过帧同步和帧提取后接收端的信号