Скремблирование

Скремблирование цифрового сигнала. Во многих цифровых системах передачи используют скремблеры для рандомизации последовательностей цифровых сигналов в линиях. Хотя эти скремблеры и аналогичны используемым для засекречивания, их основной задачей является предотвращение передачи повторяющихся последовательностей, а не засекречивание обмена. Повторяющиеся последовательности создают линейчатый спектр сигнала, который приводит к большим искажениям, чем непрерывный спектр, соответствующий случайной цифровой последовательности. Так, например, можно допустить работу модемов в каналах тональных частот с повышенными уровнями мощности, если они содержат скремблеры для рандомизации данных. Федеральная комиссия по связи США также требует, чтобы в цифровых радиосистемах не передавался линейчатый спектр, что, по существу, означает необходимость исключения повторяющихся цифровых последовательностей.

Даже когда это и не требуется, скремблеры цифровых сигналов полезны при преобразовании цифровых последовательностей с низкими плотностями переходов в последовательности со значительными хронирующими составляющими. Скремблирование не используется в низкоскоростных системах передачи типа Т (Т1 и Т2), но применяется в коаксиальных линиях передачи типа Т4М со скоростью передачи 274 Мбит/с фирмы Bell System [5].

Скремблеры цифровых сигналов (с равными скоростями передачи на входе и выходе) в абсолютном смысле не предотвращают появления длинных последовательностей нулей. Они попросту гарантируют, что относительно короткие повторяющиеся комбинации будут преобразованы к рандомизированному сигналу с минимальной плотностью переходов. Если скремблированию подвергается чисто случайный цифровой сигнал, то выходной сигнал также является чисто случайным и, следовательно, имеется определенная статистическая вероятность появления последовательности нулей любой произвольной длины. Однако вероятность такого случайного события является приемлемой, если сопоставить ее с вероятностью появления неслучайных последовательностей, соответствующих паузам речи или состоянию покоя в терминалах данных. Для определения того, какая из цифровых последовательностей, кажущаяся случайной, создает одни нули на выходе скремблера, подайте все нули на вход соответствующего дескремблера.

В коаксиальной системе передачи типа Т4М используется скремблер цифрового сигнала как основное средство получения достаточной хронирующей информации. Эта система может допустить существенно более длинные последовательности нулей, поскольку в цепях восстановления хронирующего сигнала в регенераторах используются схемы с фазовой автоподстройкой, что поддерживает хронирование в течение относительно длинных периодов времени. В отличие от этого, в системе типа Т1 хронирующий сигнал выделяется с помощью резонансных контуров, резонанс в которых возникает при возбуждении их принимаемыми импульсами на требуемой тактовой частоте для передачи со скоростью 1,544 Мбит/с. Поскольку резонансные контуры имеют меньшую эффективную добротность, чем цепь с фазовой автоподстройкой, частота колебаний может уйти от требуемого значения, а колебания быстрее затухают. Вследствие этого для приемника системы типа Т1 недопустимы последовательности нулей такой же длины, как для приемников системы типа Т4М.

Преднамеренное введение ошибок. Пятый метод поддерживания достаточной хронирующей информации в линейных сигналах состоит в преднамеренном введении время от времени ошибки в передающем оконечном устройстве для того, чтобы прервать длительную, не содержащую переходов последовательность цифрового сигнала. Если достаточно длинные последовательности без переходов являются и достаточно редкими, то преднамеренные ошибки могут быть более редкими, чем случайные ошибки в цифровой линии передачи. Следовательно, преднамеренные ошибки могут не вносить значительного дополнительного ухудшения. Тем не менее введение преднамеренных ошибок как часть процедуры преобразования к коду передачи обычно не рекомендуется и упоминается для полноты изложения.

Как уже упоминалось, в каналообразующих блоках, применяемых в странах Северной Америки, при передаче кодовой комбинации из одних нулей умышленно вводится ошибка в предпоследний по значению разряд, чтобы гарантировать достаточное число переходов в сигнале. Важным аспектом этой процедуры является то, что она осуществляется в источнике сигнала, где значение ошибки известно. Если бы ошибки возникали в самой линии передачи, эффект был бы неуправляемым, особенно когда линия предоставляется для передачи различных видов сигналов.

При преднамеренном введении ошибок возникает и более тонкая проблема, если цифровая линия передачи используется для передачи данных с автоматическим перезапросом. Линия передачи данных с автоматическим перезапросом рассчитана на обеспечение безошибочной, несмотря на случайные ошибки в канале, передачи за счет введения избыточности в поток данных и проверки принятых данных на отсутствие ошибок. При обнаружении ошибки требуется повторная передача. Если ошибки являются не случайными, а умышленно введенными в линию передачи, то система с автоматическим перезапросом перестанет работать, если когда-либо встретится последовательность (как бы маловероятно это ни было), на передачу которой наложены ограничения. И еще раз: если используются преднамеренные ошибки, их следует вводить не в линии передачи, а в источники как один из видов ограничений, налагаемых на цифровой сигнал источника.

Дата добавления: 2014-10-22