книги из ГПНТБ / Гуревич В.Э. Импульсно-кодовая модуляция в многоканальной телефонной связи

но введенной неинформационной избыточностью) и с использо­ ванием статистических свойств передаваемого сигнала (с естест­ венной информационной избыточностью).

В системах ВД-ИКМ основное применение нашли устройства синхронизации с использованием синхросигнала.

—время вхождения в синхронизм при первоначальном вклю­ чении аппаратуры в работу и время восстановления синхронизма после перерыва связи должно быть минимально возможным1 );

—состояние синхронизма при работе аппаратуры должно под­ держиваться непрерывно и автоматически;

—объем служебной синхроинформации в цикле передачи прл заданном времени восстановления синхронизма должен быть ми­ нимальным;

—приемник синхросигнала должен быть помехоустойчивым; среднее время между сбоями синхронизма должно быть по воз­ можности большим.

Выполнение указанных выше требований должно сочетаться с простотой технической реализации, экономичностью и надежно­ стью аппаратуры.

Приведенные требования в известной мере противоречивы. Действительно, синхросигнал, выполняющий в системе связи слу­

В первом случае увеличивается полоса передаваемых по линии частот, а во втором —уменьшается емкость системы связи или ухудшается качество передачи информации по каналам. Уменьше­ ние объема синхроинформации в цикле передачи приводит, одна­ ко, к увеличению времени восстановления синхронизма в системе, потерянного, например, в результате воздействия помех. Время восстановления синхронизма относится к числу основных пара­

еще не установлены. Принято считать, что среднее значение вре­ мени восстановления синхронизма в системе, равное нескольким десяткам миллисекунд, при передаче телефонных сообщений яв­ ляется приемлемым, так как абонент практически не замечает та­ кие перерывы связи. Однако при сбоях синхронизма блокируются приборы АТС, что может привести к разъединению абонентов. Е связи с этим время восстановления синхронизма в системе дол­

хронизма».

241

Указанные требования оказываются приемлемыми при работе систем связи по принципу «точка с точкой». При иерархической структуре построения сети цифровой связи, основанной на прин­ ципе объединения и разделения цифровых потоков (юм. гл. 9), а также при передаче данных, эти требования могут быть еще более жесткими.

Выбор способа синхронизации — достаточно сложная техниче­ ская задача, от решения которой зависит выполнение требований по быстродействию, надежности и экономичности системы. Это обстоятельство привело к разработке большого числа способов синхронизации, отличающихся друг от друга как принципом дей­

синхросигнала и способах ввода его в групповой сигнал.

8.2. Отличительные признаки синхросигнала

Синхросигнал, определяющий начало каждого цикла, фор­ мируется на передающей станции и ш е с т е с сигналами информа­ ции передается по линейному тракту системы связи с ИКМ. Для выделения синхросигнала на приемной станции его необходимо отличить от информационного сигнала.

Прежде всего отметим, что отличительные признаки синхросиг­

Периодический,

синхросигнал

242

и тех же позициях в каждом цикле или в группе циклов переда­ чи. Очевидно, что групповой импульоно-ікодовый сигнал в силу случайного характера абонентских сигналов свойством периодич­ ности не обладает.

Кодовые группы синхросигнала (синхрогруппы) различают по числу символов (многосимвольные и односимвольные), но структу­ ре (характеру чередования импульсов и пробелов) и по распре­ делению символов в цикле передачи (сосредоточенные и рассредо­ точенные). Классификация типов синхросигнала представлена на рис. 8.1. Выбор числа символов в синхрогруппе в основном опре­ деляется компромиссом между требуемым временем восстановле­ ния синхронизма и эффективной емкостью системы связи, а выбор

-. Рассредоточенная синхрогруппа

ПППППІПППППІІ

Сосредоточенная

синхрогруппа.

лпппппппппппппппрміппппп

Цикл Рис. 8.2. Распределение символов синхрогрупп в цикле передачи

ее структуры — требованием обеспечения малой вероятности фор­

хрогруппы изображены на рис. 8.2. В частном случае в качестве

243

генерируется кодовая группа типа 111...0. Изменяя число ячеек регистра и порядок подключения ключей, можно сформировать кодовую группу произвольной структуры. Периодичность включе­ ния формирователя определяет сигнал, поступающий от генера­ торного оборудования.

8.3. Классификация приемников синхросигнала

Назначение приемника синхросигнала состоит в установ­ лении синхронизма после включения аппаратуры в работу, в конт­ роле за синхронным состоянием аппаратуры в рабочем режиме, в обнаружении асинхронного состояния аппаратуры (сбоя синхро­ низма), в восстановлении синхронизма после каждого сбоя.

Бели в моменты поступления синхросигнала на вход приемной станции осуществлять запуск импульсных устройств генераторно­ го оборудования, обеспечивающих правильное декодирование и распределение принятой информации, то синхронизм в системе бу­ дет обеспечен.

Установлению состояния циклового синхронизма в системе свя­ зи предшествует режим его поиска. Поиск состояния синхрониз­ ма — это процесс контроля импульсных позиций линейного сигна­ ла с целью обнаружения синхросигнала. По результатам каждого контрольного испытания принимается решение о соответствии или несоответствии символов линейного сигнала синхросигналу, а сле­ довательно, о необходимости продолжения или прекращения поис­ ка. Состояние циклового синхронизма в системе связи обычно счи­ тается достигнутым при обнаружении кодовых групп синхросигна­ ла определенное число раз подряд, хотя возможны и другие кри­ терии фиксации состояния синхронизма.

Приемники синхросигнала, используемые в настоящее время, можно классифицировать по ряду признаков. В зависимости от характера используемых элементов различают приемники анало­ гового и дискретного типа.

•Первые варианты приемников строились по аналоговому прин­ ципу выделения синхросигнала с помощью фильтров и в настоя­ щее время представляют лишь исторический интерес [1]. Замена фильтров в цепях поиска логическими дискретными элементами позволила существенно ускорить процесс восстановления синхро­ низма. Это ускорение обусловлено, в первую очередь, возможно­ стью быстрой оценки соответствия контролируемых символов ли­ нейного сигнала синхронизирующему сигналу. Устройства синхро­ низации этого типа реализованы во всех современных системах связи.

•Параметры систем цикловой синхронизации в значительной ме­ ре зависят от принципа действия приемников синхросигнала. При идентичной структуре и числе символов синхросигнала (сосредо­ точенного или рассредоточенного) статистические характеристики

244

времени воастановлѳния синхронизма могут быть существенно различными.

Дискретные приемники синхросигнала классифицируют по ал­ горитму поиска состояния синхронизма, по числу тактов сдвига ів процессе поиска и по типу принимаемых синхрогрупп (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Классификация приемников синхросигнала

В зависимости от способа осуществления контрольных ишы>- таний в процессе поиска (алгоритма поиска) различают приемни­ ки с задержкой контроля и приемники со скользящим контролем? (поиском). В приемниках первого типа каждый последующий этап контроля осуществляется через определенный отрезок време­ ни, например через цикл. В приемниках со скользящим поиском эта задержка исключается. В зависимости от числа тактов сдвига при фиксации ошибки в процессе поиска различают приемники с многоразрядным и одноразрядным сдвигам. В приемниках сколь­ зящего поиска осуществляется одноразрядный и многоразрядный: сдвиг, в приемниках с задержкой контроля осуществляется много­ разрядный сдвиг только при наличии группы параллельно работа­ ющих устройств контроля (пунктир на рис. 8.4).

В зависимости от типа принимаемых синхрогрупп различают приемники сосредоточенного, рассредоточенного и односимволь^ ного синхросигнала.

245

Принцип действия рассмотренных выше приемников синхросиг­ нала основан на выявлении различия статистических свойств ин­ формационных и синхронизирующих сигналов при их срав­ нении.

Отдельную группу составляют приемники, принцип действия которых основан на выявлении статистических закономерностей, присущих собственно информационному сигналу. Так, например, при кодировании многоканального телефонного сигнала с нормаль­

дируемого сигнала и типом применяемого кода, позволило пред­ ложить [2, 3] способ синхронизации ЧД-ИКМ систем, исключаю­ щий необходимость ввода специальных синхросимволов на пере­ даче. В этом случае система поиска путем последовательного конт­

следования «единиц». Фиксация статистически устойчивых пара­ метров импульсных сигналов на определенных позициях в кодовых группах позволяет использовать их в качестве опорных сигналов при построении систем синхронизации. Все остальные импулысные последовательности, обеспечивающие нормальную работу прием­ ной станции, могут быть получены с помощью простых операций деления тактовой частоты и временного сдвига относительно опорных.

Принцип действия приемников некоторых систем передачи дис­ кретных сообщений [4] основан на параллельном сравнении ин­ формации разных циклов передачи, включая символы синхросиг­ нала, передача которого в этом случае обязательна. Один из спо­ собов реализации этого принципа связан с записью всей инфор­ мации, содержащейся в цикле передачи, в устройство памяти и последующего поразрядного сравнения ее по модулю 2 с инфор­ мацией, содержащейся в следующем цикле. В отличие от струк­ туры канальных сигналов, появление импульсов и пробелов кото­ рых на определенных позициях цикла случайно и зависит от ста­ тистической структуры кодируемых сообщений, структура синхро­ сигнала строго определена и неизменна в каждом цикле переда­ чи. Это и дает возможность выявить синхросигнал при параллель­ ном сравнении информации, содержащейся в нескольких циклах передачи.

В системах ВД-ИКМ основное применение нашли приемники синхросигнала с одноразрядным сдвигом (с задержкой контроля или со скользящим поиском). Поэтому в дальнейшем анализу этих приемников уделено основное внимание.

246

8.4. Приемники синхросигнала с задержкой контроля и одноразрядным сдвигом

Основные узлы схемы

Вариант структурной схемы приемника с задержкой конт­ роля на цикл и одноразрядным сдвигом приведен на рис. 8.5. Ос­ новными узлами структурной схемы являются опознаватель син­ хрогрупп, анализатор и решающее устройство. Выделитель коле-

ВТч щознрбатель

H узлам приемной части аппаратуры

Рас. 8.5. .Структурная схема приемника с задержкой контроля и одноразрядным сдвигом

баний тактовой частоты ВТЧ с формирователем импульсов на вы­ ходе, делители частоты и распределители разрядных и канальных импульсов (ДЧ-РИ), а также ячейка управления (элемент запрета ЭЗ) относятся к генераторному оборудованию системы.

Опознаватель синхрогрупп. Опознаватель предназначен для выделения синхрогрупп при их поступлении на вход приемной стан­ ции. В качестве опознавателей обычно используются регистры сдвига, к отводам которых непосредственно или через инверторы подключен многовходовой элемент И; порядок подключения инвер­ торов определяется полярностью посылок кодовой группы. В те­ чение каждого тактового интервала в регистр сдвига записывает­ ся один символ принимаемого сигнала, причем с приходом очѳред-

247

наго символа предыдущий продвигается в следующую ячейку ре­ гистра. Таким образом, за г тактовых интервалов в регистр запи­

сывается r-символьная кодовая комбинация. Далее производится сравнение структуры каждой принимаемой последовательности из г символов с «копией» синхрогруппы, записанной в опознавателе. Результаты сравнения фиксируются на выходе опознавателя в ви­ де последовательности единиц (опознание синхрогруппы) и нулей (отсутствие синхрогруппы) в соответствии с исходом каждого ис­ пытания (рис. 8.6а).

Опознаватели синхрогрупп могут быть также реализованы на линии задержки, выходные сигналы с отводов которой .в соответ­ ствующей полярности через повторители и инверторы подаются на суммирующее устройство. При поступлении кодовой группы задан­ ной структуры суммарное напряжение достигает максимального значения, что фиксируется пороговым устройством ПУ (рис. 8.66).

Функции, выполняемые схемами на рис. 8.6, идентичны. При

П...010...О

К анализатору

1 1

1

Л.

Суммирующее

ycmpoùcmao

\ПУ 0...0І0...0 -Щ:0,7,0,...0,-І Канализатору

Рис. 8.6. Олознаіватели синхрогрупп

поступлении символов кодовой оинхрогруппы (на рис. 8.6 в каче­

стве примера взята группа типа 1110010) на выходе опознавателя будет зафиксирован прием синхросигнала, во всех остальных слу­ чаях — при приеме кодовых групп другой структуры — прием синхросигнала фиксироваться не будет.

248

Таким образом, решение о соответствии синхросигналу олознаватель принимает по группе контролируемых символов ИКМ сиг­ нала. На выходе опознавателя формируется импульсная последо­ вательность, вид которой зависит от структуры контролируемых символов цикла передачи.

Анализатор. На вход анализатора поступают две импульсные последовательности. Одна из них формируется на выходе опозна­ вателя. Вторая импульсная последовательность формируется ге­ нераторным оборудованием приемной станции, частота следования импульсов в общем случае кратна частоте повторения цикла, т. е. соответствует периодичности передачи синхросигнала. Анализатор в процессе каждого испытания принимает решение о соответствии выходного сигнала опознавателя синхросигналу по периоду следо­ вания и времени появления импульсов. Обычно эту задачу выпол­ няет сумматор по модулю 2. Логические операции, выполняемые

ется в виде импульсов ошибки. Отсутствие импульсов ошибки на выходе анализатора свидетельствует о совпадении сравниваемых сигналов по периоду следования импульсов и времени их появ­ ления.

В том же частном случае, когда синхрогруппа передается в каждом цикле передачи, на анализатор подается регулярная мест­ ная импульсная последовательность. Тогда схема анализатора упрощается; в простейшем случае роль анализатора может вы­ полнять элемент И или элемент запрета в зависимости от того,, какой из сигналов («синхронизм» или «ошибка») желательно по­ лучить на выходе. В некоторых случаях, в зависимости от способа построения решающего устройства, с выхода анализатора снимают оба указанных сигнала.

выполняется в два этапа. На первом этапе поступившая в опозна-

втором этапе сигналы сравниваются по периоду следования и вре­ мени их появления. Выходной сигнал анализіатора отражает об­ щую оценку сравнения по всей совокупности параметров (по числу символов, структуре, периоду следования и времени появления импульсов).

Решающее устройство. Между анализатором и ячейкой управ­ ления (рис. 8.5) включено решающее, устройство. Это устройства производит оценку выходного сигнала анализатора по определен­ ному критерию и на основе этой оценки принимает решение о со­ стоянии системы (синхронизм или отсутствие синхронизма).

Так, например, если в режиме синхронизма число импульеоз ошибки, поступивших в решающее устройство за фиксированный отрезок времени (время принятия решения), меньше апределен-

249