4.4. Цикловая и кадровая синхронизации

Устройство цикловой синхронизации предназначено для определения начала и конца кодового слова (кодовой комбинации) синхронизации. Цикловая синхронизация обеспечивается либо с помощью специальных сигналов, либо с помощью внутренней избыточности кодовых слов. В обоих случаях цикловая синхронизация реализуется за счет понижения скорости передачи информации.

В качестве циклового синхросигнала можно использовать периодически повторяющиеся от слова к слову сосредоточенные или распределенные синхрогруппы. На приемной стороне синхросигнал, генерируемый местным генератором (МГ), сравнивается с входной последовательностью элементов при различных взаимных временных положениях. Совпадение элементов принимаемого и опорного сигналов во времени фиксируется как режим синхронизма. Наиболее просто реализуется цикловая синхронизация при передаче одноэлементного синхросигнала в начале кодового слова или группы кодовых слов. Структурная схема устройства цикловой синхронизации, реализующего шаговый поиск одноэлементного синхросигнала, приведена на рис.4.12.

Импульсы с частотой f_ц (частотой следования слов), формируемые с помощью делителя частоты (ДЧ) и схемы исключения импульса (СИИ) из тактовой частотыf_т, подаются на схемы совпадения (СС1 и СС2), на другие входы которых поступают элементы передаваемой последовательности. В зависимости от знака этих элементов на реверсивный счетчик (РСч) поступают импульсы по одному из двух входов: суммирующему +1, если знак совпадает со знаком синхроэлемента и вычитающему-1, если знак не совпадает. Счетчик импульсов интервала анализа (СчИИА) определяет отрезок времени длиной в несколько слов, через который число, записанное в реверсивный счетчик, сравнивается с порогом в решающей схеме (РС). Если порог не превышен, то в решающей схеме формируется строб, которым с помощью схемы исключения импульса вычеркивается один из подаваемых на (ДЧ) тактовых импульсов и точка анализа синхронизации в кодовом слове смещается на один символ.

Рис.4.12. Структурная схема устройства цикловой синхронизации,

реализующего шаговый поиск одноэлементного синхросигнала

Устройства цикловой синхронизации могут находиться либо в режиме поиска синхронизации (входа в синхронизм), либо в установившемся режиме контроля за появлением элементов синхросигнала.

Важной характеристикой устройства цикловой синхронизации является среднее время установления синхронизма Т_п (время поиска). Процесс поиска позиции, на которой передается синхросигнал, продолжается до тех пор, пока единица не повторится на проверяемой позиции требуемое число разlна интервале анализа вgциклов (рис.4.13).

Рис.4.13. Процесс поиска позиции, на которой передается синхроэлемент

Величины l иg, по которым принимается решение о наличии циклового синхронизма, зависят от вероятности ложного синхронизмаp_лси пропуска синхронизма p_пс. Для равновероятного появления единичных и нулевых элементов на информационных позициях цикла

(4.13)

При nбольше 30

(4.14)

то есть вероятность ложного синхронизма при больших nот длины кодовой комбинации, практически не зависит.

Выражение для вероятности пропуска синхронизма p_пс имеет вид

(4.15)

где Р_е- вероятность ошибки при приеме синхроэлемента.

Если значения p_лс иp_пс заданы, то можно определить минимальное значение g_min, а затем вычислить время поиска

T_п=(n+1)Тg_min. (4.16)

Основой для построения устройств цикловой синхронизации, использующих синхронизирующие свойства кодов, является то, что при отсутствии цикловой синхронизации вероятность появления обнаруживаемой избыточным кодом ошибки значительно больше, чем при синфазной работе. Если на приемной стороне системы передачи информации декодер, установит, что число искаженных кодовых слов превысит пороговое значение, то устройство цикловой синхронизации переключится в режим поиска циклового синхронизма. В этом режиме дискретно (на один такт за каждый цикл) изменяется момент начала записи в декодер принятого кодового слова. Как только слово будет записано правильно (от начала до конца), обнаружение ошибок прекращается и на выходе декодера сформируется импульс, блокирующий работу управляющего устройства. Если число правильно принятых слов превысит соответствующее пороговое значение, то УЦС выйдет из режима поиска. В дальнейшем наличие цикловой синхронизации будет проверяться по правильности приема информации.

Подобный способ фазирования можно реализовать в системах передачи информации, где для обнаружения ошибок используется код, пригодный для синхронизации. Пригодным кодом для синхронизации считается такой, у которого вероятность появления разрешенной комбинации в последовательности из символов, входящих в два соседних кодовых слова (пересечения двух слов), очень мала. Например, при передаче сообщения, приведенного на рис.4.14,

θ₁⁽ⁱ⁾,θ₂⁽ⁱ⁾,...,θ_j⁽ⁱ⁾,.. . ,θ_n⁽ⁱ⁾, θ₁⁽ⁱ⁺¹⁾,θ₂⁽ⁱ⁺¹⁾,...,θ_j⁽ⁱ⁺¹⁾,...,θ_n⁽ⁱ⁺¹⁾

Рис.4.14.Последовательность из символов, входящих в два соседних кодовых слова

вероятность появления разрешенной комбинации в последовательности символов

θ_j⁽ⁱ⁾,.. . , θ_n⁽ⁱ⁾, θ₁⁽ⁱ⁺¹⁾, θ₂⁽ⁱ⁺¹⁾,..., θ_j⁽ⁱ⁺¹⁾

должна быть очень малой. Код, у которого эта вероятность равна нулю, называется кодом «без запятой». Ограничения при использовании рассмотренного метода цикловой синхронизации связаны с большой избыточностью самосинхронизирующихся кодов.

Кадровая (групповая) синхронизация необходима в системах передачи информации с временным уплотнением каналов и отвечает за правильность распределения кодовых слов по адресатам. Каждый кадр начинается с кадрового слова, которое по своей структуре должно существенно отличаться от всех возможных кодовых комбинаций, образуемых при передаче дискретной информации, и обеспечивать наилучшие условия его поиска и обнаружения в информационной последовательности символов даже при наличии искажений принимаемых посылок. Используя повторяемость импульсов синхронизации кадров, можно, накапливая их, увеличить помехоустойчивость устройства кадровой синхронизации.

. Перспективным методом кадровой синхронизации является метод, при котором специальные кодовые группы используются для синхронизации, как кадров, так и слов. Однако требования к длине и, главным образом, к структуре кадрового синхрослова существенно повышаются. Действительно, в рассматриваемой ситуации устройство кадровой синхронизации должно выделить кадровое синхрослово на основе анализа всей поступающей на его вход последовательности символов, в которой теперь уже не известны границы отдельных кодовых слов.

Для уменьшения времени установления кадровой (и одновременно цикловой) синхронизации необходимо, чтобы вероятность ложного появления кадрового синхрослова в принимаемой последовательности посылок была минимальна. Вероятность ложного фазирования определяется длиной (числом разрядов) и структурой кадрового синхросигнала, а также числом информационных посылок в переданном сообщении.

В ряде систем передачи информации цикловую и кадровую синхронизацию обеспечивают передачей в начале сообщения специального синхросигнала, называемого командой фазового пуска. Такой режим оправдан, когда длительность передаваемых сообщений ограничена, и потеря даже части сообщения недопустима