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

вероятностей:

г-1

^ р ( л [ . л / л г ) - . . . + ( - і Г 1 ,

280

Расчет среднего времени восстановления синхронизма

На этапе восстановления состояния синхронизма система производит контрольные испытания групп символов линейного сиг­ нала в зоне случайного сигнала и в зоне перекрытия (рис. 8.13, 8.15). Для упрощения на первом этапе расчета пренебрегаем влия­ нием зоны перекрытия, считая все і/Ѵо—1 позиций цикла передачи зоной случайного сигнала.

поразрядного анализа импульсных позиций цикла передачи и вре­ менем пребывания системы в состоянии ложного синхронизма. Та­ ким образом,

где Яд— среднее число дополнительных циклов, формируемых при ложной синхронизации оборудования.

В процессе поиска состояния синхронизма первая ложная син­ хронизация сформируется в среднем через Е(\г) импульсных пози­ ций от начала цикла. После этого начинается проверка периодич­ ности повторения синхрогрупп на тех же импульсных позициях следующих циклов передачи, и при фиксации ошибки поиск про­ должается. Аналогичным образом через Е(г) импульсных позиций вновь формируется ложная синхрогруппа, вновь производится про­ верка на периодичность и так далее вплоть до обнаружения со­ стояния синхронизма. Таким образом, среднее число Ri первичных ложных синхрогрупп, формируемых при контрольных испытаниях

импульсных позиций одного цикла передачи, равно —— . После

і +2І(РѴ)'В Х

кодовой синхрогруппы заданной структуры, р q — вероятность формирования вторичной ложной синхрогруппы, где Ьг и ст — чис­ ло («единиц» и «нулей» в заданной синхрогруппе соответственно, причем bT+cr=ir.

281

групп типа 111...1 и ООО...0, содержащих г критических точек, вели­ чина среднего времени восстановления синхронизма минимальна и составляет

a для кодовых групп с одной критической точкой эта величина максимальна и составляет

(8.43)

SUSR3 цикл

Ш Iiмс

Рис. 8.17. Зависимость среднего времени восстановления син­ хронизма от числа каналов в системе, структуры и числа сим­ волов кодовой синхрогруппы (без учета влияния зоны пере­ крытия)

{пунктир) соответствует использованию кодовых синхрогрупп од­ нородной структуры 1.11...1 или ООО...0, а правая — использованию произвольных по структуре кодовых посылок с одной критической

282

Теперь воспользуемся ф-лами (8.42) и (8.43) для определения зависимости TJT (среднее время восстановления синхронизма, вы­ раженное в символах) от числа символов в цикле передачи JV0 ,

используя коэффициент hr— — • 100% = const в качестве параметра

(рис. 8.18). Этот коэффициент определяет соотношение между чис­ лом служебных и информационных символов в цикле передачи (неинформационную избыточность цикла передачи). Кривые, оп­ ределяющие время вхождения в синхронизм, заключены в зону,

ствия формирования ложных синхрогрупп в процессе скользящего

зованию кодовых синхрогрупп однородной структуры (111...1 или 000...0).

Анализ графиков, приве­ денных на рис. 8.18, позволяет сделать ряд выводов. Во-пер­ вых, время восстановления синхронизма уменьшается с ростом пт при фиксированной длине цикла передачи. Во-вто­ рых, при /zr =const время вос­ становления синхронизма за­ висит от числа символов в цикле передачи, причем при малых hr эта зависимость вы­ ражена резче. В-третьих, для каждого hr существует мини­ мум Тв, который соответствует

Теперь учтем влияние зоны перекрытия на время восстановле­ ния синхронизма. Естественно, что формирование ложного син~

283

хросигнала в зоне перекрытия зависит от структуры синхрогруппы, причем для кодовых групп однородной структуры влияние симво­ лов синхрогруппы будет максимальным, а для кодовых групп с одной критической точкой это влияние отсутствует.

Пусть для синхрогруппы типа 1111 первое контрольное испыта­

то

перекрытия ложный синхронизм фиксироваться не будет. При по­

В дальнейшем процесс формирования ложных синхрогрупп пов­ торяется до появления первого нуля. Среднее число ложных син-

284

групп произвольного типа Rn лежит в пределах 0-НІ. С учетом влия­ ния зоны перекрытия ф-ла і(8.42) преобразуется к виду

Соотношения (8.41)—і(8.45), устанавливают принципиальную связь между временем восстановления синхронизма, числом симво­ лов цикла передачи, структурой и длиной синхрогруппы.

На рис. 8.20 представлены графики зависимости Тв/Т от N0 для различных hr = const, подсчитанные по ф-лам (8.43), (8.44) и (8.45). Сплошные линии соответствуют кодовым группам с одной крити­ ческой точкой, пунктирные — кодовым группам однородной струк­ туры. Штрих-пунктирная линия на этом рисунке делит графики на две зоны; левая зона определяет область предпочтительного ис­ пользования синхрогрупп однородной структуры, правая — область предпочтительного использования синхрогрупп с одной критиче­ ской точкой. Отметим специально, что для каждого /îr = const ми­ нимальную величину TJT обеспечивают кодовые группы с одной критической точкой.

На рис. 8.21 представлены графики зависимости среднего вре­ мени восстановления синхронизма с учетом зон перекрытия (при

Рис. 8.21. Зависимости среднего времени восстановления синхро­ низма от числа каналов в системе, структуры и числа символов кодовой синхрогруппы (с учетом влияния зоны перекрытия)

285

тех же условиях, что и графики рис. 8.17) от числа каналов си­ стемы JVK И числа синхросимволов г.

Здесь левая от штрих-пунктирной линии зона определяет об­ ласть предпочтительного использования кодовых групп с одной

больше, чем влияние зоны перекрытия, так как число формируе­

что вероятность искажения синхросигнала в процессе поиска со­ стояния синхронизма равна нулю. Допустим теперь, что в резуль-

286

тате воздействия помех прием синхрогруппы не был зафиксирован. Тогда поиск будет продолжен в следующем цикле и так далее до тех пор, пока на вход опознавателя не поступит неискаженная синхрогруппа. Если вероятность правильного приема синхросиг­ нала равна рпгі('о, 0), то среднее число дополнительных циклов поиска, вызванных воздействием помех, составит

со

Применение приемников со скользящим поиском в аппаратуре с ИКМ

Приемники синхросигнала со скользящим поиском нашли широкое применение в аппаратуре ИКМ, разработанной в послед­ нее время, поскольку они позволяют существенно ускорить процесс восстановления синхронизма. Примером может служить аппарату­ ра ИКМ-30, рекомендации по применению которой приняты МККТТ [24]. В перспективных системах с ИКМ более высокого

из них 30 отводится для передачи кодированных сигналов телефо­ нии, один •— для передачи циклового синхросигнала и один — для сигналов управления и взаимодействия. Номинальная длитель­ ность цикла передачи — 125 мкс; общее число символов, переда­ ваемых за это время, равно 256. Синхрогруппа — семиразрядная, передается один раз в два цикла. Восьмая позиция кодовой груп­ пы синхросигнала также может использоваться для целей синхро­ низации или же для передачи дискретной информации.

При заданных величинах г=7 и 2Л/0 = 512 среднее время вос­ становления синхронизма в этой системе, вычисленное по ф-лам (8^43) и (8.44), примерно одинаково и составляет Г в » 1 , 2 5 мс. Од­ нако использование синхрогрупп с одной критической точкой пред­ ставляется более целесообразным, чем синхрогрупп однородной •структуры, так как по своим структурным свойствам они удовлет­ воряют требованиям минимизации вероятности ложной синхрони­ зации в зоне перекрытия.

287

Приемники скользящего поиска нашли применение также в си­ стемах ВД-ИКМ с рассредоточенным и односимвольным синхро­ сигналом. ;В приемниках рассредоточенного синхросигнала с по­ мощью опознавателя контролируют г равномерно распределенных по времени позиций каждого цикла (цикл разбит на г подциклов). Принцип действия этих приемников аналогичен принципу дейст­ вия приемников скользящего поиска для сосредоточенных синхро­ групп. Отличие состоит лишь в том, что здесь на каждом этапе контролируются независимые символы информации, не участво­ вавшие в испытании на предыдущем этапе контроля. ,В худшем случае, как и ранее, поиск охватывает No—1 импульсных позиций цикла передачи.

С целью уменьшения времени вхождения в синхронизм был предложен метод [25], основанный на фиксации синхронизма при обнаружении не начала кодовой синхрогруппы, а любого из ее символов. При этом время поиска определяется числом позиций в подцикле, а не в цикле. После обнаружения синхрогруппы произ­ водится подстройка «скачком», причем величина скачка опреде­ ляется в зависимости от обнаруженного циклического сдвига син­ хрогруппы.

При использовании рассматриваемого приемника контролиру­ ется не более ,N0jr групп по г символов. Так как на каждом этапе контролируется г независимых символов информации, среднее вре­

обнаружения ложной синхрогруппы определяется, исходя из поис­ ка любого циклического .сдвига по подциклам. При использовании группы опознавателен [12], контролирующих смежные позиции цикла передачи, время вхождения в синхронизм может быть умень­ шено еще в большей степени.

Среди устройств с односимвольным синхросигналом различают приемники, предусматривающие контроль двоичного видеосигнала, преобразованного двоичного видеосигнала и линейного (квази­ троичного) сигнала.

Приемники первого типа осуществляют проверку на соответст­ вие синхросигналу только импульсов (пробелов) поступающего сигнала, пропуская пробелы (импульсы). Если допустить, что ве­ роятность появления импульса или пробела на любой позиции цикла передачи равна 0,5, то в соеднем контролируется только по­ ловина импульсных позиций цикла. Если импульсы синхросигнала передаются в каждом цикле, то в худшем случае контролю на сов­

импульсов и пробелов (защита от ложного синхронизма в режиме «молчания» каналов) выигрыша по времени восстановления син­ хронизма по сравнению с системами с задержкой контроля не

288

произойдет, так как период следования импульсов синхросигнала увеличивается вдвое. В связи с этим возникла идея преобразования двоичного видеосигнала.

Очевидно, что в простейшем виде преобразование видеосигнала должно сводиться к исключению периодичности повторения сим­ волов кодовых групп каналов в режиме «молчания». В этом случае синхросигнал можно передавать в виде последовательности им­ пульсов (без чередования с пробелами) в начале каждого цикла передачи, при этом время вхождения в синхронизм уменьшается в два раза. Периодичность повторения информационных символов нарушается с помощью специальных кодопреобразователей [26].

Кардинальное решение вопроса об уменьшении времени восста­ новления состояния синхронизма при односимвольном синхросиг­ нале — организация поиска синхросигнала на приеме непосред­ ственно в линейном сигнале, до преобразования символов квази­ троичного кода в последовательность двоичных видеосимволов [27]

Как известно, при реализации простейшего квазитроичного сиг­ нала два любых смежных импульса имеют противоположную по­ лярность. Используя эту особенность, синхросигнал можно «отме­ тить» следующим образом: полярность его импульсов должна сов­ падать с полярностью предыдущих информационных импульсов. Поиск состояния синхронизма в такой системе осуществляют путем выявления периодически повторяющихся, совпадающих по поляр­ ности смежных импульсов линейного сигнала.

Очевидно, что при работе такой системы со скользящим поис­ ком на линии без помех максимальное время восстановления син­ хронизма не превышает длительности одного цикла.

Таким образом, с точки зрения времени восстановления син­ хронизма система относится к числу наиболее скоростных. Одна­ ко, имеется существенный недостаток, связанный с принятым принципом передачи синхроимпульсов в квазитроичном сигнале. Прежде всего синхроинформация теряется при переходе к однополярной форме сигнала. В связи с этим трудно поддерживать син­ хронизм на коммутируемых сетях, предполагающих переход от од­ ной формы линейного сигнала к другой. Описанный способ син­ хронизации таким образом ограничивает систему связи в смысле выбора типа линейного сигнала и не является универсальным.

Разновидность этого способа синхронизации предусматривает устранение «мешающих» информационных сигналов на время поис­ ка состояния синхронизма. В этом случае от приемной станции, зафиксировавшей сбой синхронизма, по обратному тракту систе­ мы связи передается команда на передающую станцию о необхо­ димости запрета информационных сигналов. Процесс восстанов­ ления синхронизма при этом существенно ускоряется (исключает­ ся возможность ложного синхронизма), однако полная зависимость параметров системы синхронизации от состояния обратного на­ правления передачи ограничивает широкое распространение этого способа.