Тема 8. Системы синхронизации (Материалы лекций), страница 3

10.8). Последние позволяют получать высокую точность слежения и могут быть реализованы на современной злементной базе с цифровыми методами обработки сигналов. Принцип работы УТС с дискретным управлением основан на смещении фазы сигнала, формируемого управляемым делителем частоты УДЧ при добавлении или исключении одного импульса на его входе.

Точность управления фазой (шаг подстройки) определяется козффициентом деления К . В качестве 277 фильтра в цепи обратной связи используется интегратор, выполненный на основе реверсивного счетчика. В реверсивном счетчике подсчитывается разность числа импульсов, поступивших с выходов ВД 1 и 2. Если она превышает емкость счетчика М „то на соответствующем выходе формируется команда, которая в УДЧ приводит к смещению фазы опорного сигнала в требуемую сторону. Емкость реверсивного счетчика И определяет число импульсов, по которому выносится оценка о знаке рассогласования, и соответственно помехоустойчивость УТС. Рис. 10.8. Структурная схема устройства тактовой синхронизации с дискретным управлением При проектировании дискретного УТС важно правильно выбрать значения лГ и К„ .

Зная К„ и длительность посылки Т„ можно определить шаг подстройки Ж = Т~Кхи,. Время, через которое произойдет коррекция фазы опорного сигнала, Т„= 21т Т„ где коэффициент 2 учитывает случайный характер появления импульсов на входе ВД. Устойчивую работу УТС можно обеспечить только тогда, когда шаг подстройки Т достаточен дпя компенсации временной расстройки ЬТ, возникающей за время между двумя подстройками. Причиной появления этой расстройки Ы, ЛТ является нестабильность тактовой частоты К, = †' = — . Ко- Гт Тс эффициент К,характеризует скорость «скольжения» частот. Следовательно, предельное значение допустимой относительной нестабильности частот Кгя ЬФТ„.

Это неравенство является условием синхронизма и позволяет связать основные параметры УТС между собой 2 2М Кг < к „и~ т.и~' 278 Важный параметр УТС вЂ” время ввода в синхронизм Т, поскольку оно определяет длительность вхождения в связь. При расчете Т будем считать, что Кг = О, а временной сдвиг наибольший и равен Т,/2. Тогда получим Т Тсх ~к )гдвпй:чТс 261 10.5. Цикловая синхронизация Устройства цикповой.синхронизации (УЦС) предназначены для определения начала кодовых слов. Поскольку при передаче сообщения безызбыточным кодом последовательность символов случайна и информации о начале и конце кодовых слов нв несет, то предпринимают специальные меры для внесения втой информации. Цикловую синхронизацию обеспечивают либо с помощью специальных синхросигналов, либо с помощью внутренней избыточности кодовых слов.

В обоих случаях цикловая синхронизация реализуется за счет снижения скорости передачи информации. В качестве цикпового синхросигнала можно использовать периодически повторяющиеся от слова к слову сосредоточенные или распределенные синхрогруппы. На приемной стороне синхросигнал,генерируемый местным генератором, сравнивается со входной последовательностью символов при различных взаимных временных положениях.

Совпадение символов принимаемого и опорного сигналов фиксируется как режим синхронизма. Этот режим можно обнаружить, просматривая все временные позиции одновременно или последовательно. Выбор того или иного метода передачи и обработки цикловой синхроинформации при реализации УЦС определяется необходимостью быстрого обеспечения синхронизма, высокой помехоустойчивости, минимального объема синхроинформации в цикле, а также простоты реализации УЦС. Наиболее просто реализуется ЦС при передаче односимвольного синхросигнала в начале каждого кодового слова или группы кодовых слов (рис.

10.9). Импульсы с частотой ~, (частотой следования слов), формируемые с помощью счетчика Сч, подаются на схемы совпадения СС, на другие входы которых поступают кодовые символы с выхода регенератора посылок. В зависимости от знака зтих символов на рееерсивный счетчик РСч поступают импульсы по одному из двух входов. Счетчик импульсов 279 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 запрета СЗ вычеркивается один из подаваемых на счетчик тактовых импульсов (частоты 9 и точка анализа синхронизации е кодовом слове смещается на один символ.

хох Рис. 10.9. Структурная схема устройства циклоеой синхронизации, реализукнцего шагоеый поиск односимеольного синхросигнала Таким образом, в зависимости от принимаемого решения устройство цикловой синхронизации находится либо в режиме поиска синхронизации, либо в установившемся режиме контроля за появлением символов синхросигнала на синхропозиции цикла. Важной характеристикой УЦС является среднее время установления синхронизма Т„(время поиска).

Процесс поиска позиции, на которой передается синхросигнал, продолжается до тех пор, пока единица не повторится на проверяемой позиции требуемое число раз ! на интервале анализа в д циклов. Величины г' и д, ло которым принимается решение о наличии циклового синхронизма, зависят от вероятности появления символа 1 на информационных позициях цикла, вероятности искажения синхросимволов р „ и заданных характеристик принятия решения. Используя известные формулы для обнаружения двоичных сигналов, можно определять вероятности ложного синхронизма р и пропуска синхронизма р,„: д =л~~~Сз!р!Я-рЯ~ ', г=! а.

=1- 1С,'(1- р..1 р.'.'. г=! (10.5) (10.6) где и — число символов в кодовом слове. Для равновероятного появления единичных и нулевых символов на информационных позициях цикла р = — ~,С . Если п,к, м=гл2 д. >=! значения р и р заданы, то, решая систему уравнений, можно определить минимальное зйачение д и соответствующий ему оптимальный порог ( „а затем вычислить среднее время поиска т„=(" ') т,д. (10.7) Систему уравнений (10.5) и (10.6) можно решить только численными методами. Определение характеристик УЦС существенно упрощается, если заданы Т„и р . Тогда по формулам (10.7) и (10.5) можно определить требуемый объем выборки д и порог !, а затем из формулы (10.6) найти вероятность пропуска синхронизма р .

Основой для построения УЦС, использующих синхронизирующие свойства кодов, является то, что при отсутствии цикловой синхронизации вероятность появления обнаруживаемой избыточным (помехоустойчивым) кодом ошибки значительно больше, чем при синфазной работе. Если на приемной стороне СПИ декодер, проверяя правильность поступающих на него кодовых слов, установит, что число искаженных кодовых слов превысит пороговое значение, то управляющее устройство УЦС переключится в режим поиска циклового синхронизма. В атом режиме управляющее устройство дискретно (на один такт за каждый цикл) изменяет 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 цикповой синхронизации будет проверяться по правильности приема информации.

281 Подобный способ фазирования можно реализовать в СПИ, 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 (пересечение двух слов), очень мала.

Например, при передаче сообщений вида 1-е слово 2-е слово Ь, ..., Ь„ пересечение двух слов вероятность появления разрешенной комбинации в последовательности символов Ь ", ..., Ь„'", Ь,'"", (~~ь", ..., Ь "" 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. 10.6. Кадровая синхронизация В многоканальных РСПИ с временным уплотнением каналов необходимо передавать информацию о начале и конце кадра. Это обеспечивается устройством кадровой синхронизации (УКС). При наличии цикловой синхронизации для синхронизации кадров используется одно определенное кодовое слово, передаваемое в начале кадра.

Кадровое синхрослово (КСС) 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. Если цикловой синхронизации нет, то неопределенность возрастает и тогда для обеспечения этого условия под КСС должна выделяться довольно значительная часть кадра (иногда до десяти и более процентов от общего числа символов в кадре).

Это объясняется тем, что к помехоустойчивости кадровой синхронизации многоканальных СПИ предъявляются высокие требования, так как нарушение син- 282 хронизма по кадрам влечет за собой потерю связи во всех каналах системы. Для выделения КСС в приемнике СПИ используется дискретный согласованный фильтр (ДСФ), настроенный на КСС.

В него поочередно записываются принимаемые кодовые слова и в момент превышения выходным напряжением порога выделяется импульс кадровой синхронизации. Используя повторяемость импульсов синхронизации кадров, можно, накапливая их, увеличить помехоустойчивость УКС. Во избежание ложного выделения КСС из информационной последовательности посылок необходимо предъявлять определенные требования к структуре и регулярности его повторения. Желательно, чтобы КСС или вообще в информационном сигнале не встречалось, или его появление в нем было маловероятным. Если информационный сигнал кодируется безызбыточным«одом и источник информации может выдавать все кодовые слова с равной вероятностью, то единственным отличием КСС от информационного кодового слова может быть регулярность его появления на одних и тех же позициях кадра.

Когда повторение одних и тех же кодовых слов в информационном сигнале имеет высокую вероятность, синхросигнал образуют путем передачи двух чередующихся КСС. Например, в одном кадре посылается заданное КСС, а во втором инверсное ему, в третьем кадре снова повторяется первоначальное КСС и т. д. Инверсное КСС образуется путем замены всех единиц нулями, а нулей единицами. Перспективным методом кадровой синхронизации является метод, при котором специальные кодовые группы используются для синхронизации как кадров, так и слов. В атом случае для синхронизации СПИ тратится меньшее число посылок в кадре. Однако требования к длине и, главным образом, к структуре КСС существенно ужесточаются. Действительно, в рассматриваемой ситуации УКС должно выделить КСС на основе анализа всей поступающей на его вход последовательности символов, в которой теперь уже не известны границы отдельных кодовых слов.