Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003), страница 125

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 2-е слово 1-е слово Ьгд Ьъо Ьгд Ь(О Ь1т1) Ь1т1) Ь1 +1) Ь1 е1) 1 ' 2 '"'~ 2 '"'~ н ' 1 2 '"' ) '"' н пересечение двух слов вероятность появления разрешенной комбинации в последовательности символов ап), ..., ае), Ь1'"'), Ь2О"),..., Ь1") 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. 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 (2)ногда 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 синхронизма 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 634 9.7. Синхронизация в системах нередачи дискретной информации 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 кодом 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 заменой 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 этом случае для синхронизации СПИ тратится наименьшее 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.

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

Определим основные требования к длине и структуре КСС, если цикловой синхронизации нет. Предположим, что КСС состоит из н разрядов ап аь ..., а„. Тогда анализируемая кодовая комбинация будет иметь вид а а ... а, ЪШ Ьпг,... Ьцг ЬП'П ЬП"и,. а1аг,,а„, ~ г - к~~ г где Ь)'~ и Ь~~" ~ — информационные разряды 1- н (г + 1)-й кодовых комбинаций. В процессе скользящего посимвольного поиска ложное вьшеление КСС может быть как из информационной последовательности Ь|пг, Ьг1'~, „., Ь~л, так и из последовательности, полученной на пересечении КСС и информационного слова а„а,,ь ..., Ьцг, Ьг'~, ..., Ь('~. Вероятность ложного выделения КСС из последовательности информационных посылок определяется длиной КСС и числом информационных посылок, а вероятность ложного выделения КСС из последовательности, получаемой на пересечении КСС и информационно- 635 9.

Радиотехнические системы передачи информации го слова, зависит также и от структуры КСС. Специальным выбором структуры КСС можно добиться того, чтобы эта вероятность была достаточно малой. Кодовые последовательности, удовлетворяющие этому требованию, должны иметь корреляционные функции с низким уровнем боковых выбросов.

В качестве КСС в настоящее время широко используются М-последовательности, формируемые генераторами, включающими в себя сдвигающие регистры, охваченные логической обратной связью. Как было сказано, вероятность выделения КСС из информационной последовательности определяется числом посылок в п КСС и числом слов в кадре к . Определим требуемую длину и КСС в зависимости от Ф при использовании в качестве обнаружнтеля дешифратора. Поскольку вероятность появления О и 1 на любой позиции одинакова и равна 0,5, то при длине КСС в п посылок вероятность ложного синхронизма по кадрам при одном анализе определяется следующим образом: Р„,(1) = 1/2". Вероятность ложной синхронизации и вероятность пропуска синхросигнала при просмотре кадра определяются соотношениями Р„=1 — (1 — Р„,(1)) м lс,„ l2", Р„,=1 — (1 — Р, )"=пР, .

Ложное фазирование приводит к ошибочному приему всей информации, поэтому с точки зрения уменьшения вероятности ошибки за счет фазирования значение и должно быть как можно больше. Однако при длинном КСС увеличивается избыточность кадра, а следовательно, ухудшается использование пропускной способности СПИ. Поэтому необходимое значение и следует выбирать с учетом двух важных характеристик: требуемой достоверности и эффективности использования пропускной способности системы. При достаточной длине КСС, когда требуемая вероятность Р„обеспечивается с запасом, можно снизить порог 1 в решающей схеме, т. е. отказаться от дешифратора.

В этом случае характеристики обнаружения можно рассчитать по формулам, аналогичным (9.31) и (9.32): л 2";, Р, =1-,'Г С„'(1- Р.)' Р".-'. При больших значениях п пользоваться этими формулами трудно. Поэтому, переходя при и — о от биномиального закона к гауссовскому, можно записать 636 9. 7.

Синхронизация в системах передачи дискретной информации В ряде СПИ цикловую и кадровую синхронизацию обеспечивают передачей в начале сообщения специального синхросигнала, называемого командой фазового пуска. Такой режим оправдан, когда длительность передаваемого сообщения ограничена и потеря даже части сообщения недопустима. Поскольку в точке приема сведения о начале сообщения могут быть весьма ограниченными, то для его надежного определения команда фазового пуска должна быть достаточно продолжительной. Это требование противоречит простоте реализации устройства обработки сигнала фазового пуска, память которого не может быть, по крайней мере, меньше числа символов сигнала.

Выход здесь находят в использовании специальных сигналов и устройств их обработки. Если каждый символ команды фазового пуска связан с группой предыдущих рекуррентным правилом, то, приняв правильно группу символов, можно воссоздать весь сигнал и определить его начало и конец. Генерируя таким образом сигнал, на приемной стороне с помощью корреляционного приемника можно с высокой достоверностью определить его совпадение по фазе с принимаемым сигналом и тем самым перепроверить первоначально принятое по группе символов решение. В качестве рекуррентных последовательностей применяют М-последовательности, а сам метод назван методом последовательной оценки.

9.7.5. Синхронизации модемов с широкополосными сигналами Оптимальный алгоритм обработки широкополосных сигналов (ШПС) при синхронизации не имеет каких-то принципиальных отличий от алгоритма обработки простых сигналов. Для оценки времени запаздывания следует использовать метод максимального правдоподобия.

Если помеха представляет собой гауссовский случайный процесс с равномерной спектральной плотностью, то л1аксимум функции правдоподобия совпадает с максимумом модуля взаимной корреляционной функции принимаемого и опорного сигналов Я(т). Если для передачи символов сообщения используют сигналы разной формы, то число каналов вычисления взаимной корреляционной функции должно быть равно основанию кода. При наличия помех положение максимума ВКФ становится случайным и его определение сопровождается ошибками. Ошибки могут быть двух видов: нормальными, когда нх значение не превышает ширины пика 637 9, Радиотехнические системы передачи информации взаимной корреляционной функции, и аномальными в случае превышения, Аномальные ошибки, при которых прием информации корреляционным приемником ШПС вообще невозможен, обусловливают принципиальные отличия характеристик и алгоритма рис.