Способ установки фазы приемного распределителя путем сдвига

Назначение и классификация способов цикловой синхронизации

ТЕМА10. Цикловая синхронизация

При использовании равномерных кодов передаваемые сообщения состоят из комбинаций, содержащих одинаковое число элементов. Для правильного декодирования комбинаций необходимо знать начало и конец каждой из них. Другими словами, важнейшим условием правильного декодирования принимаемых сообщений является правильное разделение в приемнике двоичной последовательности, поступающей от передатчика на кодовые комбинации. Эта задача решается устройствами цикловой синхронизации (УЦС), при помощи которых обеспечивается согласованная по фазе работа приемного и передающего распределителей. Цикловая синхронизация происходит путем установки фазы приемного распределителя, которая может производиться одним из следующих способов.

Способ установки фазы путем сдвига. При данном способе двоичная последовательность элементов, поступающая от передатчика, должна иметь определенную структуру, необходимую для выявления рассогласования фаз между приемным и передающим распределителем. Структурная схема реализации способа показана на рис. 14.1а. Рассогласование фаз обнаруживается в устройстве выявления рассогласования фаз. Для уменьшения вероятности ложного выявления рассогласования фаз применено усредняющее устройство. По сигналам выхода этого устройства при помощи формирователя сигналов сдвига осуществляются сдвиги фазы приемного распределителя до тех пор, пока не будет достигнута синфазность приемного распределителя по отношению к передающему.

Способ мгновенной установки фазы по комбинации фазового запуска. При этом способе от передатчика передается специальная комбинация, называемая комбинацией фазового запуска (КФЗ). При приеме этой комбинации на выходе устройства выделения сигнала фазового запуска (рис. 14.1б) появляется сигнал, осуществляющий запуск приемного распределителя. После этого передающий и приемный распределители работают синфазно. Синфазность в процессе работы обеспечивается нормальным функционированием устройства синхронизации по посылкам.

Способ установки фазы с использованием обратного канала. Если передатчик и приемник аппаратуры передачи дискретных сообщений соединены каналами двух направлений, то использование обратного канала позволяет существенно улучшить характеристики способа фазирования. Реализация способа установки фазы с использованием обратного канала показана на структурной схеме (рис. 14.1в). При отсутствии синфазности от приемника по обратному каналу передается сигнал «Нет фазы». При приеме этого сигнала от передатчика АПД передается комбинация фазового запуска. Данная комбинация поступает в устройство выделения сигнала фазового запуска, сигналом с выхода которого запускается приемный распределитель. При установлении синфазности передача сигнала «Нет фазы» прекращается и от передатчика начинает передаваться информация.

Обратный канал может применяться и при использовании способа установки фазы путем сдвига в случае, если процедура фазирования производится по специальной двоичной последовательности, отличающейся от последовательности при передаче информации и передаваемой от передатчика по сигналу «Нет фазы».

Рис.10.1

К устройствам цикловой синхронизации в современной аппаратуре передачи информации предъявляются следующие требования:

1. Автоматизация процессов цикловой синхронизации, т. е. фаза приемного распределителя должна устанавливаться без участия оператора при включении аппаратуры и автоматически восстанавливаться при ее потере в процессе передачи информации.

2. Незначительное время установления синфазности.

3. Минимальная избыточность, затрачиваемая на цикловую синхронизацию.

4. Высокая помехоустойчивость, обеспечивающая минимально возможную вероятность потери синфазности при работе и вероятность ложного фазирования при вхождении в связь.

5. Высокая надежность устройства и простота его реализации.

Выявление рассогласования фаз возможно, если передаваемая двоичная последовательность обладает одним из следующих структурных признаков:

1. Состоит из специальных комбинаций, передаваемых во время фазирования. Структура этих комбинаций известна в приемнике. Например, могут применяться комбинации, первый элемент которых является единицей, а остальные элементы нули, т. е. для для фазирования передается последовательность

… 10 … 00 10 … 00 10 … 00 …

2. Содержит на заранее обусловленных позициях комбинации определенные элементы. Например, в стартстопно-синхронной аппаратуре каждая комбинация содержит пять информационных элементов и два элемента 01, по которым выявляется рассогласование фаз. Таким образом, последовательность имеет следующую структуру:

… 0101 …

Здесь - произвольные информационные элементы.

3. Состоит из комбинаций корректирующего кода, позволяющего выявлять рассогласование фаз.

В устройствах цикловой синхронизации, использующих способ установки фазы путем сдвига (рис. 10.1а), могут применяться следующие разновидности устройств выявления рассогласования фаз:

1. Устройства, позволяющие выявить только факт рассогласования фаз. При использовании подобных устройств сдвиг фазы приемного распределителя производится всегда в одном заранее заданном направлении до получения синфазности.

2. Устройства, позволяющие выявить направление рассогласования фаз (опережение или отставание). Сдвиг фазы в этом случае производиться в направлении, обеспечивающем наиболее быстрое установление синфазности.

3. Устройства, позволяющие выявить не только направление, но и величину рассогласования фаз. Это позволяет практически мгновенно устанавливать фазу приемного распределителя соответствующим сдвигом.

Рассмотрим примеры реализации устройств выявления рассогласования фаз для случая, когда фазирующая последовательность состоит из семиэлементных комбинаций, содержащих единицу на первом месте, а на остальных местах - нули.

На рис. 10.2,а показана структурная схема устройства выявления рассогласования фаз, в котором сигнал «Нет фазы» появляется на выходе схемы «И» при приеме единицы а любой позиции, кроме первой. Для уменьшения вероятности появления ложных сигналов вследствие воздействия помех применено усредняющее устройство в виде счетчика. Сигнал на выходе этого счетчика появляется лишь в случае, если комбинаций подряд содержат единицы на местах нулей. При установлении синфазности, т. е. при наличии одних нулей на местах комбинации со 2-го по 7-е, счетчик устанавливается в исходное состояние (происходит «сброс» счетчика). Максимальное время установления синфазности при использовании этого устройства , так как максимальный сдвиг фазы равен шести разрядам при отсутствии помех.

С помощью устройства, показанного на рис. 10.2б, можно уменьшить время установления синфазности до величины , благодаря тому, что в этом устройтсве определятеся не только факт рассогласования фаз, но и направление рассогласования. Это уменьшает максимальный сдвиг фазы до трех разрядов.

Наименьшее время установления синфазности, равное , можно получить с помощью устройства, схема которого показана на рис. 10.2в. Данное устройство позволяет выявить не только направлении, но и величину рассогласования фаз, равное разрядов. Поэтому можно сразу же установить синфазность соответствующим сдвигом.

На рис. 10.2г показана структурная схема устройства, позволяющего выявлять рассогласование фаз при передаче для целей фазирования в качестве первого и второго элементов семиэлементной комбинации сочетания 01. при этом остальные пять элементов используются для передачи информации. При приеме в качестве первого и второго разрядов сочетаний 00, 11 и 10 на входе счетчика появляется «1». Если эти сочетания принимаются в комбинациях, то на выходе счетчика появляется сигнал «Нет фазы». Следует заметить, что и при отсутствии синфазности возможно появление сочетания 01с вероятностью , так как информации соответствует случайная последовательность с равной вероятностью появления нулей и единиц.

Рис. 10.2

Поэтому вывод о наличии синфазности, сделанный по одной комбинации, будет ошибочным с вероятностью 0,25. если же вывод делается по комбинациям, т.е если отсутствует сигнал «Нет фазы» на выходе счетчика на разрядов, то вероятность ложного вывода о наличии фазы . Эта вероятность может быть сделана произвольно малой выбором величины .

Если передаваемая двоичная последовательность состоит из комбинаций корректирующего (n, k)-кода, то при определенных условиях в качестве устройства выявления рассогласования фаз можно использовать устройство обнаружения ошибок этого кода. Рассмотрим подробнее эту возможность. Пусть от передатчика АПД передаются n-элементные комбинации , и некоторого (n,k)-кода. Тогда в приемник будет поступать последовательность

… ...

При синфазной работе приемного распределителя по отношению к передающему приведенная последовательность будет разделяться снова на комбинации A, B и C. Если вместо комбинации B и в приемнике выделяется комбинация , то наблюдается опережение фазы приемника на i элементов, а если выделяется комбинация ,то получается отставание фазы на i элементов (). Прием информации после рассогласования фаз невозможен. Более того, если комбинация или окажутся разрешенными кодовыми комбинациями, то они могут быть выданы в приемник информации. Так как комбинации и отличаются от переданной комбинации B, то их прием равносилен приему комбинаций с необнаруженными ошибками.

Для того чтобы использовать устройство обнаружения ошибок одновременно и как устройство выявления рассогласования фаз, необходимо применять корректирующие коды, обладающие синхронизирующими свойствами, т. е. коды, для которых комбинации и являются запрещенными комбинациями. Применение таких кодов позволяет исключить выдачу в приемнике информации комбинаций и , обеспечить быстрое обнаружение рассогласования фаз и его устранение. Наиболее распространенные в настоящее время циклические коды не обладают синхронизирующими свойствами. Действительно, если является комбинацией циклического кода, то комбинация , по определению, также является кодовой. Следовательно, комбинация будет кодовой при , т. е. с вероятностью 0,5 при передаче случайного текста, так как .

Однако из циклического кода легко может быть получен код, называемый смежно-групповым и обладающий синхронизирующими свойствами. Комбинации этого кода образуют из комбинаций циклического кода путем инвертирования некоторых элементов при передаче. В приемнике перед декодированием производится обратное инвертирование соответствующих элементов.

Рассмотрим в качестве примера смежно-групповой код, получаемый из циклического инвертированием последнего элемента в каждой комбинации. Пусть A, B и C – комбинации циклического кода. Обозначим через , и инвертированные элементы данных комбинаций. При использовании смежно-группового кода от передатчика будет передаваться последовательность элементов

В приемнике производится инвертирование последних элементов комбинаций и лишь затем они проверяются на принадлежность к коду путем вычисления синдромов. Если имеется синфазность по циклу, то после инвертирования последних элементов получают исходные комбинации A, B и C. При рассогласовании фаз (например, при опережении фазы на один элемент) будет принята комбинация , которая после инвертирования последнего элемента превратится в комбинацию . Эта комбинация всегда отличается одним элементом от ближайшей кодовой комбинации , а с вероятностью 0,5 – двумя элементами, так как .

Следовательно, устройство обнаружения ошибок корректирующего (n, k) – кода, если этот код имеет минимальное кодовое расстояние d>2, при отсутствии обычных ошибок обнаружит рассогласование фаз. Однако, при однократном обнаружении рассогласования фаз нельзя сделать однозначный вывод о том, что существует рассогласование фаз, так как реакция устройства обнаружения ошибок в этом случае такая же, как и при обнаружении обычных ошибок. Поэтому вывод о рассогласовании фаз делают лишь после приема подряд комбинаций с обнаруженными ошибками, т.е. применяют в качестве усредняющего устройства счетчик на разрядов. При >5 вероятность ложного вывода о рассогласовании фаз будет достаточно мала.

После выявления рассогласования фаз на приемный распределитель с помощью формирователя сигнала сдвига фазы осуществляется воздействие, восстанавливающее синфазность. Восстановление синфазности осуществляется методами добавления и вычитания импульсов, аналогично тому, как это делается в ФАПЧ.

Дата добавления: 2014-01-14