一、 引言

在数字通信网中，为了扩大传输容量和传输效率，通常会把若干个低速数字信号合并成为一个高速数字信号，然后通过高速信道传输。数字复接就是实现这种数字信号合并的专门技术。系统框图如下图所示：

数字通信时，一般以一定数目的码元组成一个个“字”或“句”，即组成一个个“帧”进行传输。为了保证接收端分接系统能正确的恢复出信号，需要对接收到的信息进行帧同步。帧同步信号的频率很容易由位同步信号分频得到，但每个帧的开头和末尾时刻却无法由分频器的输出决定。帧同步的任务就是要给出这个“开头”和“末尾”的时刻。

二、帧同步的基本原理

实现帧同步的基本方法是在发送端预先规定的时隙插入一组特殊码型的帧同步码组，在接收端由帧同步检测电路检测该码组以保证收发帧同步。要求插入的码组具有尖锐的自相关函数，并与信息码的差别大，以便接收端正确识别和减少伪同步的概率。帧同步码组可以集中插入在每帧的开头位置，称为帧同步码集中插入法，也可以分散插入在各个支路的前面，称为帧同步码分散插入法。

2.1巴克码简介

目性能较好且广泛应用的一种同步码就是巴克（Barker）码。它是一种具有特殊规律的二进制码组，并且是一种非周期序列。一个n位的巴克码组位{x1,x2,x3…xn}，xn取值为+1或-1。其局部自相关函数为：

用matlab代码可以仿真出其局部自相关函数，7位巴克码组仿真结果如下图：

从其局部自相关函数图中可以看出，当接收到的帧头同本地巴克码组完全对齐时，其自相关函数具有峰值。可通过设定判决门限，将该码组识别出来。
目前能找到的巴克码组如下表所示：

下图所示为13位巴克码识别器的原理图：

当输入码元加到移位寄存器时，如果移位寄存器的某位进入的是1码，则移位寄存器该位的1端输出为+1,0端输出为-1；反之，当进入的是0码时，移位寄存器该位1端输出为-1,0端输出为+1。实际上该搜索电路是对输入的巴克码进行相关运算，当一帧到来时，首先进入搜索电路的是帧同步码组，只有当13位巴克码在某一时刻正好全部进入13位寄存器时，13位移位寄存器输出端都输出+1，相加后最大值输出为+13，其余情况都小于+13.

2.2关键技术

电路只有进入同步态，才能提供正常的服务。但在传输过程中，由于干扰和环境影响会使帧同步码组中码元发生错误，乃至失锁，电路就难以保证服务质量，有必要对电路采取同步状态保护措施。同时由于信息码是随机的，完全可能出现与帧同步码相同结构的码组而造成接收端的假同步。在采取了同步状态保护之后，必须在随后的规定时刻上至少M次不再出现伪同步码组，才能向下一个码组搜索。这明显拉长了同步搜索的时间，有必要采取相应的搜索校核措施。
下图所示为同步电路状态机的状态转换图：

状态机共设计了三个状态搜索态、校核态、同步态。

2.2.1搜索态

开始时，在数据接收的起始时刻或帧未同步时，帧同步电路进入搜索态。在数据流中搜索帧同步码，接收码流逐比特进入同步检测电路，当数据流与帧同步码相同时，表明已经搜索到一个同步帧头，可进入帧同步校核态。即开始时，只要检测到一个帧同步码组就进入校核态。

2.2.2校核态

为了防止信号中出现虚假同步，找到第一组同步码后跳过1帧长度必须再次确认帧同步码。若连续经过M帧同步码确认均同步正确，则系统立即转入同步态。连续同步次数小于M或有一帧未同步，系统都将返回搜索态。由首次搜索到帧同步码到进入同步态的M帧时间叫后方保护时间。

2.2.3 同步态

帧同步处于同步状态时，若连续N帧帧同步码正确则仍保持在同步状态。考虑到接收数据流的帧同步码可能受外界干扰而存在误码，在同步状态中只有连续N帧丢失同步码，才进入失步状态，并返回搜索态。其中N帧的时间叫前方保护时间。**即在同步状态下，并不是帧同步码一出现误码，就意味着系统失步，而返回搜索态。**只有连续N帧丢失同步码，才意味着系统失步，重新返回搜索态。