Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 151
Текст из файла (страница 151)
По крайнем мере, теоретически эти компоненты можно отделить и отследить. Даже если спектральные линии недоступны, но можно отделить спектр, кратный истинному спектру сигнала, то дпя оценки частоты, кратной скорости передачи символов, могут применяться методы фильтрации краев полосы пропускания (описанные в разделе 10.2.1.9). Фазовый член Охз также можно отделить. При использовании данной процелуры возникает несколько практических проблем. Период передачи символов будет иметь (/ч/Ь)-альтернативную неопределенность, а оценка фазы — 1,-альтернативную неопределенность, которые нужно как-то разрешить.
В зависимости от природы я(г), Фурье-компоненты могут быть достаточно слабыми и могут быль расположены близко друг к другу, по затрудняет их обособление. И последнее, как и для всех степенных методов, шум приемника растет непропорционально, возможно, снижая эффективное отношение сигнал/шум детектора до непригодного лля использования уровня. Зтот метод не имеет такого преимушества, как возможность использования какого-либо интуитивного решения. Он предлагает прямое соединение с методами спектральных линий, рассмотренными ранее. В данных методах для восстановления чистой спектральной линии на интересующей часготе или на известной частоте, кратной несущей, применяются нелинейности — обычно степенные устройства.
Тот же подход использован и здесь. Предполагаемая рациональная природа коэффициента модуляции й используется для создания спектральных линий на частотах, кратных скорости передачи символов и несущей частоте. Данные линии могут применяться для получения и поддержания символьной синхронизации, а также для сопровождения частоты и фазы несущей.
10.2.4. Кадровая синхронизация Практически все потоки цифровых данных имеют некоторую кадровую структуру. Другими словами, поток данных разбит на равные группы бит. Если поток данных— это оцифрованный телесигнал, каждый пиксель в нем представляется словом из нескольких бит, которые группируются в горизонтальные растровые развертки, а затем в вертикальные растровые развертки. Компьютерные данные обычно разбиваются на слова, состоящие из некоторого числа 8-битовых байт, которые, в свою очередь, группируются в образы перфокарт, пакеты, кадры или файлы. Любая система, использующая кодирование с защитой от блочных ошибок, в качестве основы кадра должна брать длину кодового слова.
Оцифрованная речь обычно передается пакетами или кадрами, неотличимыми от других цифровых данных. Чтобы входной поток данных имел смысл для приемника, приемник должен синхронизироваться с кадровой структурой потока данных. Кадровая синхронизация обычно выполняется с помощью некоторой специальной процедуры передатчика. Данная процедура может быть как простой, так и довольно сложной, в зависимости от среды, в которой должна функционировать система.
Вероятно, простейшим методом, используемым для облегчения кадровой синхронизации, является введение маркера (рис. 10.17). Маркер кадра — это отдельный бит или краткая последовательность бит, периодически вводимая передатчиком в поток данных. Приемник должен знать эту последовательность и период ее введения. Приемник, достигший синхронизации данных, сопоставляет (проверяет корреляцию) эту известную последовательность с потоком поступающих данных в течение известного периода введения. Если приемник не синхронизирован с кадровой последовательностью, корреляция будет слабой. При синхронизации приемника с кадровой структурой, корреляция будет практически идеальной, повредить которую может только случайная ошибка детектирования.
Преимуществом маркера кадра является его простота, Для маркера может быть достаточно даже одного бита, если перел принятием решения, находится ли система в состоянии калровой синхронизации, было выполнено достаточное число корреляций. Основной недостаток состоит в том, что данное достаточное число может быть очень большим; следовательно, большим может быль и время, требуемое для доспскения синхронизации. Таким обРазом, наибольшую попьзу маркеры кадров представляют в системах, непрерывно З 0.2.
Синкооннэааня понимннкн передающих данные, подобно многим телефонным и компьютерным каналам связи, и не подходят для систем, передающих отдельные пакеты, или систем, требующих быстрого получения кадровой синхронизации. Еше одним недостатком маркера кадра является то, по введенный бит (биты) может повысить громоздкость структуры потока данных. и бит и бит обит и бит Потокленнмк и бит поит и бит обит — ЛЛ ЛЛ - ЛЛ Приемник генерирует тонную копию маркера Рав.
10И7. Ивааввзованае маркера кадра В качестве примера можно привести линию Т1, разработанную Вей 1.аЬз и широко используемую в североамериканских телефонных системах. Структура Т1 включает использование маркера кадра размером ! бит, вводимого после каждого набора из 24 8-битовых байт (каждый байт представляет один из 24 возможных потоков речевой информации). При таком подходе возникает информационная структура, кратная 193 бит, — неудобное число с точки зрения большинства интегральных схем. В системах с неустойчивыми или пульсирующими передачами либо в системах с необходимостью быстрого получения синхронизации рекомендуется использовать синхронизируюшие кодовые слова. Обычно такие кодовые слова передаются как часть заголовка сообщения. Приемник должен знать кодовое слово и постоянно искать его в потоке данных, возможно, используя для этого коррелятор на согласованных фильтрах.
Детектирование кодового слова укажет известную позицию (обычно — начало) информационного кадра. Преимушеством подобной системы является то, что кадровая синхронизация может достигаться практически мгновенно. Единственная задержка — отслеживание кодового слова. Недостаток — кодовое слово, выбираемое для сохранения низкой вероятности ложного детектирования, может быть длинным, по сравнению с маркером кадра. Здесь стоит отметить, что сложность определения корреляции пропорциональна длине последовательности, поэтому при использовании кодового слова коррелятор может быть относительно сложным.
Хорошим синхронизируюшим кодовым словом является то, которое имеет малое абсо- лютное значение "побочных максимумов корреляции". Побочный максимум корреляции — это значение корреляции кодового слова с собственной смещенной версией. Следовательно, данное значение побочного максимума корреляции для сдвига на 1с символов )У-битовой кодовой последовательности (Х,) описывается следующим выражением: с =,'гг~х х (10.81) Здесь Х, (1 < г ь М) — отдельный кодовый символ, принимающий значения +1, а соселние информационные символы (соотнесенные со значениями индекса 1> м) предпо- Госии тп Г'.инксониипмии ссс лагаются равными нулю. Пример вычисления побочного максимума корреляционной функции приведен иа рис.
10.18. 5-битовая последовательность в данном примере имеет неплохие корреляционные свойства: наибольший побочный максимум в пять раз меньше осиовиого, Со. Последовательности, в которых, как иа рис. 10.18, максимальный побочный максимум равен 1, называются последовательностями или словами Баркера (Вагит чеоп1) [26]. Не существует известного конструктивного метода поиска слов Баркера, и в иастояшее время известно всего 1О уникальных слов, наибольшее из которых состоит из 13 символов. Известные слова Баркера перечислены в табл. 10.1.
После небольшого размышления становится понятно, что исчерпывающий перечень известных слов будет включать последовательности, порождаемые инверсией знака символов, и последовательности, порождаемые изменением направления хода времени в последовательностях символов, приведенных в табл. 10.1 со в -' 1Г~ с,-о се=о Рис. 10.18. начисление побочного максимума «оррелнционной функции 102 Сияхоонияммя яяиямяяхя Таблица 10.1. Синхронизирующие кодовые слова Баркера Последовательности Баркера ! 2 3 4 5 7 !! !3 Свойства кодовых слов Баркера основываются на предположении о нулевом значении соседних символов. Это приближение к равновероятным случайным двоичным данным, когда символы, соседствующие со словом Баркера, принимают значения +1.
К сожалению, последовательности Баркера слишком коротки, чтобы это приближение во всех случаях давало лучшее кодовое слово при передаче случайной двоичной ин-. формации. Используя компьютерное моделирование, Уиллард (%!11ап)) [27] нашел последовательности для случайных соседних символов, имеющие такую же длину, как и слова Баркера, но лучшие с точки зрения минимальной вероятности ложной синхронизации. Последовательности Уилларда приведены в табл. 10.2. Таблица 10.2. Синхронизирующие кодовые слова Уиллврда Последовательности Уилларда 1 2 3 а 5 !! !3 Система, использующая синхронизируюшее слово, описывается двумя вероятностями — вероятность пропущенного детектирования и вероятность ложной тревоги.
Очевидно, разработчик системы должен максимально уменьшить обе вероятности. К сожалению, это требование противоречиво. Для того чтобы уменьшить вероятность пропуска, система должна допускать неидеальную корреляцию входного синхронизируюшего слова, т.е. слово должно приниматься даже в том случае, если оно содержит небольшое число ошибок. В то же время это увеличивает число последовательностей символов, которые будут приняты; следовательно, увеличивается вероятность ложной тревоги.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
