巴克码

4.3.1帧同步帧同步的概念比较简单，但又十分重要，在一般的移动通信系统中采用集中插入同步法，集中插入方式的帧同步码，要求在接收端进行同步识别时出现伪同步的可能性尽量小，并要求此码组具有尖锐的自相关函数，以便识别。另外，识别器也要尽量简单，目前用得最广泛的是性能良好的“巴克码”(Barker)。巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组。它是一个非周期序列，一个n位的巴克码{X1，X2，X3，···Xn。)，每个码元只可能取值十1或一1，它的局部自相关函数为:目前已找到的只有7个：n巴克码组2＋＋3＋＋－4＋＋＋－，＋＋－＋n巴克码组5＋＋＋－＋7＋＋＋－－＋－11＋＋＋－－－＋－－＋－13＋＋＋＋＋－－＋＋－＋－＋表中“＋”表示Xi取值为十l，“－”表示Xi取值为－l，以七位巴克码组{+++--+-}为例，求出它的自相关函数如下：同样可以求出j＝2，3，4，5，6，7时R(j)的值分别为－l，0，－l，0，－l，O。另外，再求出j为负值的自相关函数，两者一起画出的七位巴克码的R(j)与j的关系曲线如图4.6所示。由图可见，自相关函数在j＝0时具有尖锐的峰值。图4.6巴克码的自相关函数产生巴克码的方法常用移位寄存器，七位巴克码产生器如图4.7。图4.7巴克码产生器图4.7(a)是串行式产生器，移位寄存器的长度等于巴克码组的长度。七位巴克码由七级移位寄存器单元组成，各寄存器单元的初始状态由预置线预置成巴克码组相应的数字。七位巴克码的二进制数为lll00lO，移位寄存器的输出端反馈至输入端的第一级，因此，七位巴克码输出后，寄存器各单元均保持原预置状态。移位寄存器的级数等于巴克码的位数。另一种是采用反馈式产生器，同样也可以产生七位巴克码，如图4.7(b)所示，这种方法也叫逻辑综合法，此结构节省部件。巴克码的识别仍以七位巴克码为例，用七级移位寄存器、相加器和判决器就可以组成一个巴克码识别器，如图4.8所示，各移位寄存器输出端的接法和巴克码的规律一致，即与巴克码产生器的预置状态相同。图4.8巴克码判决当输入数据中的1进入移位寄存器时，输出电平为＋l，而0进入移位寄存器时，输出电平为－l，识别器实际是对输入的巴克码进行相关运算。当七位巴克码在图4.9(a)中的tl时刻已全部进入了七级移位寄存器时，七个移位寄存器输出端都输出+l，相加后得最大输出+7、若判决器的判决电平定为+6，那么，就在七位巴克码的最后一位“0”进入识别器后，识别器输出一个帧同步脉冲表示一帧数字信号的开头，如图4.9所示。图4.9巴克码用于帧同步4.3.1帧同步帧同步的概念比较简单，但又十分重要，在一般的移动通信系统中采用集中插入同步法，集中插入方式的帧同步码，要求在接收端进行同步识别时出现伪同步的可能性尽量小，并要求此码组具有尖锐的自相关函数，以便识别。另外，识别器也要尽量简单，目前用得最广泛的是性能良好的“巴克码”(Barker)。巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组。它是一个非周期序列，一个n位的巴克码{X1，X2，X3，···Xn。)，每个码元只可能取值十1或一1，它的局部自相关函数为:目前已找到的只有7个：n巴克码组2＋＋3＋＋－4＋＋＋－，＋＋－＋n巴克码组5＋＋＋－＋7＋＋＋－－＋－11＋＋＋－－－＋－－＋－13＋＋＋＋＋－－＋＋－＋－＋表中“＋”表示Xi取值为十l，“－”表示Xi取值为－l，以七位巴克码组{+++--+-}为例，求出它的自相关函数如下：同样可以求出j＝2，3，4，5，6，7时R(j)的值分别为－l，0，－l，0，－l，O。另外，再求出j为负值的自相关函数，两者一起画出的七位巴克码的R(j)与j的关系曲线如图4.6所示。由图可见，自相关函数在j＝0时具有尖锐的峰值。图4.6巴克码的自相关函数产生巴克码的方法常用移位寄存器，七位巴克码产生器如图4.7。图4.7巴克码产生器图4.7(a)是串行式产生器，移位寄存器的长度等于巴克码组的长度。七位巴克码由七级移位寄存器单元组成，各寄存器单元的初始状态由预置线预置成巴克码组相应的数字。七位巴克码的二进制数为lll00lO，移位寄存器的输出端反馈至输入端的第一级，因此，七位巴克码输出后，寄存器各单元均保持原预置状态。移位寄存器的级数等于巴克码的位数。另一种是采用反馈式产生器，同样也可以产生七位巴克码，如图4.7(b)所示，这种方法也叫逻辑综合法，此结构节省部件。巴克码的识别仍以七位巴克码为例，用七级移位寄存器、相加器和判决器就可以组成一个巴克码识别器，如图4.8所示，各移位寄存器输出端的接法和巴克码的规律一致，即与巴克码产生器的预置状态相同。图4.8巴克码判决当输入数据中的1进入移位寄存器时，输出电平为＋l，而0进入移位寄存器时，输出电平为－l，识别器实际是对输入的巴克码进行相关运算。当七位巴克码在图4.9(a)中的tl时刻已全部进入了七级移位寄存器时，七个移位寄存器输出端都输出+l，相加后得最大输出+7、若判决器的判决电平定为+6，那么，就在七位巴克码的最后一位“0”进入识别器后，识别器输出一个帧同步脉冲表示一帧数字信号的开头，如图4.9所示。图4.9巴克码用于帧同步帧同步与巴克码在数字通信系统中，实现帧同步的方法通常有两种：起止式同步法和集中式插入同步法。起止式同步比较简单，一般是在数据码元的开始和结束位置加入特定的起始和停止脉冲来表示数据帧的开始和结束。该方法在电传机中广泛使用，其中由1.5个码元宽度的高电平转换到1个码元宽度的低电平表示数据帧的开始；由1个码元宽带的低电平转换为1.5个码元宽度的7.5个码元宽度的高电平表示结束。电报码占5个码元宽度。另外在计算机RS232串口通信中通常也使用类似方法。本节主要对集中式插入同步法有关的内容进行讨论和仿真。集中插入式同步法中插入的同步码要求在接收端进行同步识别时出现伪同步的概率尽可能小，并且要求该码组具有尖锐的自相关函数以便于识别。同时接收机端的同步码识别器要尽量简单。目前用得比较广泛的是性能良好的巴克码（Barker）。码组如表11.1所示：以7位巴克码组为例，其自相关函数值R(j)在j＝0，1，2，3，4，5，6，7时分别为7，0，－1，0，－1，0，－1，0，－1，0。在j＝0时存在尖锐单峰值7。7位巴克码组的识别器比较容易实现，如图11.15所示，由7级移位寄存器组成。n巴克码组2＋＋3＋＋—4＋＋＋—；＋＋—＋5＋＋＋—＋7＋＋＋——＋—11＋＋＋———＋——＋—13＋＋＋＋＋——＋＋—＋—＋