Классификация приемников синхросигнала

Основным элементом приемной станции, определяющим качество функционирования системы цикловой синхронизации, является приемник синхросигнала, обеспечивающий установку синхронизма после включе­ния аппаратуры в работу, контроль за состоянием синхронизма в рабочем режиме, обнаружение сбоя синхронизма по времени, превышающего до­пустимое значение, восстановление синхронизма после его нарушения. В приемнике синхросигнала осуществляется опознавание кодовых групп, структура которых совпадает со структурой синхросигнала, и принимает­ся решение о принадлежности опознанных кодовых групп передаваемому синхросигналу. При обнаружении циклового синхросигнала генераторное

оборудование приемной станции устанавливается в синхронный режим, обеспечивающий правильное распределение принятой информации по каналам или потокам.

Установлению состояния синхронизма в ЦСП предшествует режим его поиска. Поиск состояния синхронизма - это процесс контроля импульс­ных позиций группового ИКМ сигнала с целью обнаружения синхросигна­ла. По результатам каждого контрольного испытания принимается реше­ние о соответствии или несоответствии символов анализируемого группо­вого ИКМ сигнала синхросигналу, а следовательно о необходимости про­должения или прекращения поиска. Состояние циклового синхронизма в ЦСП обычно считается достигнутым при обнаружении кодовых групп синхросигнала определенное число раз подряд, хотя возможны и другие критерии фиксации состояния синхронизма.

Приемники синхросигнала, используемые в ЦСП ИКМ-ВРК, можно классифицировать по ряду признаков.

В зависимости от характера используемых элементов различают при­емники аналогового и дискретного типа. Первые варианты приемников строились по аналоговому принципу выделения синхросигнала с помо­щью фильтров. Замена фильтров в цепях поиска логическими дискретны­ми элементами позволила существенно ускорить процесс восстановления синхронизма. Приемники дискретного типа реализованы во всех совре­менных ЦСП.

Дискретные приемники синхросигнала по алгоритму поиска состояния синхронизма подразделяются на приемники с задержкой контроля и на приемники со скользящим поиском. В приемниках первого типа каждый последующий этап контроля осуществляется через определенный отрезок времени, например через цикл. В приемниках со скользящим поиском эта задержка исключается.

В зависимости от числа тактов сдвига при фиксации ошибки в про­цессе поиска различают приемники с многоразовым и одноразовым сдви­гом. В приемниках скользящего поиска осуществляется одноразрядный и многоразрядный сдвиг, в приемниках с задержкой контроля осуществля­ется многоразрядный сдвиг только при наличии группы параллельно ра­ботающих устройств контроля.

В зависимости от структуры синхросигнала различают приемники од­носимвольного и многосимвольного сосредоточенного или рассредото­ченного синхросигнала.

Принцип действия указанных выше приемников основан на выявлении различия статистических свойств информационных и синхронизирующих сигналов при их сравнении.

Отдельную группу составляют приемники, принцип действия которых основан на выявлении статистических закономерностей, присущих толь­ко информационному сигналу. Так, например, при кодировании многока­нального телефонного сигнала с нормальным распределением мгновен­ных значений и кода Грея вероятности р, появления единиц в отдельных разрядах неодинаковы. Расчеты показывают, что р\ ~ 0,5, pi ~ 0,95, р_ъ = 0,32, ар₄ = р₅ =рь ••■- 0,5. Выявление этой закономерности, обуслов­ленной характером кодируемого сигнала и типом применяемого кода, позволило исключить необходимость ввода специальных синхросимволов на передаче.

В этом случае система поиска путем последовательного контроля им­пульсных позиций обнаруживает второй разряд в кодовых группах, отли­чающихся от всех остальных высокой плотностью следования единиц. Фиксация статистически устойчивых параметров импульсных сигналов на определенных позициях в кодовых группах позволяет использовать их в качестве опорных сигналов при построении систем синхронизации. Все остальные импульсные последовательности, обеспечивающие нормаль­ную работу приемной станции, могут быть получены с помощью простых операций деления тактовой частоты и временного сдвига относительно

опорных.

Кроме того, приемники синхросигнала могут быть разделены по прин­ципу их функционирования на неадаптивные и адаптивные в зависимо­сти от предполагаемой заранее вероятности ошибки в тракте передачи синхросигнала или от изменения ее реальных значений соответственно.

В ЦСП ИКМ-ВРК основное применение нашли адаптивные приемни­ки синхросигнала с одноразрядным сдвигом с задержкой контроля или со скользящим поиском.

5.5. Приемники синхросигнала с задержкой контроля и одноразрядным сдвигом

Структурная схема приемника с задержкой контроля на цикл и одно­разрядным сдвигом приведена на рис. 5.15.

Основными узлами приемника синхросигнала являются опознаватель синхрогрупп, анализатор и решающее устройство.

Выделитель тактовой частоты (ВТЧ), схема управления (или элемент запрета НЕТ) относятся в целом к генераторному оборудованию приема (ГО_прм)-

Опознаватель синхрогрупп предназначен для выделения из группо­вого ИКМ сигнала, поступающего на вход приемной станции, кодовой комбинации, соответствующей синхросигналу. В качестве опознавателей

Рис. 5.15. Приемник синхросигнала с задержкой контроля и одноразрядным сдвигом

обычно используются регистры сдвига, к отводам которых непосредственно или через инверторы подключен многовходовой элемент И (рис. 5.16).

В течение каждого тактового интервала в регистр сдвига записывается один символ принимаемого сигнала, причем с приходом очередного сим­вола предыдущий продвигается в следующую ячейку регистра. Таким образом, за к тактов в регистр записывается ^-символьная кодовая комби­нация. Затем производится сравнение структуры каждой принимаемой последовательности из к символов с копией синхрогруппы, записанной в опознавателе. При их совпадении на выходе многовходового элемента И появляется логическая 1, в противном случае - 0.

Опознаватели синхрогрупп могут быть реализованы на линии задерж­ки, выходные сигналы с отводов которой через повторители

и инверторы

подаются на суммирующее устройство. При поступлении кодовой группы заданной структуры напряжение на выходе сумматора достигает макси­мального значения, что фиксируется пороговым устройством, на выходе которого при этом появляется 1.

Анализатор. С выхода опознавателя последовательность 1 поступает на анализатор, на второй вход которого поступает последовательность ипульсов от генераторного оборудования приема - ГО,_1рм. Частота следо­вания импульсов от ГО_11рм либо равна частоте следования синхроимпуль­сов, либо кратна частоте повторения циклов, т.е. соответствует периодич­ности передачи синхросигнала. Анализатор в процессе каждого испыта­ния принимает решение о соответствии сигнала опознавателя синхросиг­налу по периоду следования и времени появления импульсов. Обычно эту задачу выполняет сумматор по модулю 2: (1 + 1=0, 0 + 0 = 0, 1+0=1 и 0 + 1 = 1). Несовпадение символов сравниваемых сигналов фиксируется в виде импульсов ошибки. Отсутствие импульсов ошибки на выходе ана­лизатора свидетельствует о совпадении сравниваемых сигналов по перио­ду следования импульсов и времени их появления.

В том случае, когда синхрогруппа передается в каждом цикле переда­чи, на анализатор подается регулярная местная импульсная последова­тельность. Тогда схема анализатора упрощается; в простейшем случае роль анализатора может выполнять элемент И или элемент запрета НЕТ в зависимости от того, какой из сигналов (синхронизм или ошибка) жела­тельно получить на выходе. В некоторых случаях, в зависимости от спо­соба построения решающего устройства, с выхода анализатора снимают оба указанных сигнала. Таким образом, оценка соответствия опознавае­мых кодовых групп синхросигналу в приемнике осуществляется в дваэтапа.

На первом этапе поступившая в опознаватель кодовая группа оценива­ется на соответствие синхрогруппе по числу символов и

Рис. 5.17. Алгоритм поиска состояния синхронизма в системах синхронизации с задержкой контроля на цикл

характеру их следования (по структуре). На втором этапе сигналы сравниваются по периоду следования и времени их появления. Сигнал с выхода анализатора отражает общую оценку сравнения по всей совокупности параметров: по числу символов, структуре, периоду следования и времени появления им­пульсов.

Решающее устройство. Между анализатором и схемой управления (рис. 5.15) включено решающее устройство (РУ), осуществляющее оценку выходного сигнала анализатора по определенному критерию и на основе этой оценки принимающее решение о наличии или отсутствии синхро­низма. Так, например, если в режиме синхронизма число импульсов ошибки, поступивших в РУ за время принятия решения, меньше опреде порогового значения, система остается в синхронизме. Таким образом, РУ обеспечивает защиту системы от сбоев синхронизации при воздействии кратковременных помех.

Если число импульсов ошибки за время принятия решения превышает пороговое значение, то РУ фиксирует сбой синхронизма и обеспечивает переход системы в режим поиска. Сигналы ошибки с выхода анализатора в этом режиме передаются в устройство сдвига (торможения) импульсных последовательностей ГО_прм. После восстановления синхронизма РУ вновь подключается к выходу анализатора, обеспечивая защиту системы от сбо­ев при воздействии помех.

Взаимодействие узлов в процессе поиска синхронизма. Алгоритм поиска синхронизма в системах с задержкой контроля и одноразрядным сдвигом поясняется рис. 5.17. Вертикальными черточками здесь обозна­чены импульсные позиции группового ИКМ сигнала; на каждой из них передается импульс или пробел.

Для примера показаны кодовые группы синхросигнала, состоящие из трех импульсов.

Поиск состояния синхронизма осуществляется путем последователь­ной проверки символов группового ИКМ сигнала на соответствие син­хросигналу. Эталоном для сравнения может служить местный синхросиг­нал, формируемый ГО_ГфМ, или копия синхросигнала, записанная в опозна-вателе (комбинация прямых отводов и отводов с инверторами). Приемни­ки с генераторами местного синхросигнала обычно сложнее и поэтому используются редко.

При включении аппаратуры в работу приемник синхросигнала с по­мощью опознавателя начинает проверять произвольную группу символов группового ИКМ сигнала, первый из которых, предположим, сдвинут на к импульсных позиций от синхросигнала. Если при первой проверке в ана-

лизаторе наблюдается несовпадение символов сравниваемых последова­тельностей, то анализатор формирует сигнал ошибки, вызывающий при помощи СУ (рис. 5.15) сдвиг (торможение) последовательностей ГО_прм на один период тактовой частоты Т по отношению к передающему (после срабатывания решающего устройства). На выходе делителей частоты ГО_Пр_М этот период окажется удлиненным по отношению к нормальному периоду частоты повторения циклов Г_ц и составит Т_п + Т (удлиненный цикл). Таким образом, каждая следующая проверка со сдвигом происхо­дит с задержкой на цикл. При этом новая проверяемая группа символов ИКМ последовательности окажется на расстоянии к - 1 импульсных пози­ций от синхросигнала. В процессе поиска возможно также формирование дополнительных циклов поиска длительностью Т_и, связанных со случайны­ми совпадениями символов ИКМ сигнала и местного контрольного сигнала (ложный синхронизм). В этом случае сдвига импульсных последовательно­стей ГО_Прм не происходит. Однако такое положение в силу случайного ха­рактера ИКМ сигнала долго продолжаться не может и при последующих повторных проверках будет зафиксирована ошибка. Процесс последова­тельной проверки ИКМ сигнала и торможения приемного оборудования по отношению к передающему будет продолжаться до тех пор, пока между сравниваемыми последовательностями не установится однозначное соот­ветствие, фиксирующее состояние синхронизма в системе.

В настоящее время находят применение ЦСП ИКМ-ВРК (например, мультиплексоры потоков DS1), в которых в качестве синхросигнала ис­пользуют чередующуюся последовательность

одиночных импульсов и пробелов. Частота следования импульсов синхросигнала составляет поло­вину частоты следования циклов, что существенно уменьшает вероят­ность его имитации импульсами информационного группового ИКМ сиг­нала (ложный синхронизм).

Использование непрерывной последовательности единиц или нулей в качестве синхросигнала не представляется возможным, так как в режиме молчания кодовые группы каналов имеют постоянный характер, повто­ряются с частотой следования циклов и определенные их символы могут быть приняты за синхросигнал. Чередование символов синхросигнала экви­валентно двукратному увеличению числа циклов поиска (среднее время вхождения в синхронизма Г_вх1 = 2N₀T_n, здесь N_o - общее число символов в цикле, среднее время восстановления синхронизма Г„1 = 2 r_BXi).

При использовании односимвольного чередующего синхросигнала формирователь синхросигнала (рис. 5.14) значительно упрощается; он состоит лишь из триггера, управляемого с частоСтруктурная схема приемника синхросигнала остается прежней (рис. 5.15), только опознаватель заменяется элементом И, а местный им­пульсный сигнал подается на анализатор через цикл (в соответствии с передаваемым чередующимся синхросигналом).

Основной недостаток устройства с односимвольным чередующимся синхросигналом состоит в том, что в зависимости от характера обнару­женного в процессе поиска синхроимпульса (т. е. совпадение импульсов и пробелов сравниваемых в анализаторе сигналов или сдвиг сравниваемых последовательностей на полпериода) возможна фиксация или проскок состояния синхронизма.

В связи с этим максимальное число проверяемых импульсных позиций в процессе поиска с равной вероятностью может принимать значения No- 1 или 2No-l.

Принципиальный недостаток устройства с последовательным одно­разрядным сдвигом и задержкой контроля состоит в том, что контрольные испытания в процессе поиска состояния синхронизма осуществляются через цикл. Однако благодаря простоте реализации и небольшому объему служебной информации (односимвольный синхросигнал) устройства это­го типа нашли практическое применение в относительно малоканальных ЦСП ИКМ-ВРК.

5.6. Приемники синхросигнала со скользящим поиском

В приемниках со скользящим поиском задержка на цикл при каждом контрольном испытании со сдвигом отсутствует, что создает предпосылки для значительного ускорения процесса восстановления синхронизма. Ал­горитм поиска состояния синхронизма для рассматриваемого приемника показан на рис. 5.18.

Опознаватель, сдвигая каждый раз момент регистрации на один такт, будет проверять поступающие кодовые комбинации на их соответствие синхрогруппе. Таким образом, синхросигнал будет найден в течение од­ного цикла или быстрее, так как ситуация, что за период цикла будет от­сутствовать комбинация, похожая на синхрогруппу, маловероятна.

Для подтверждения правильности выделения синхросигнала следую­щая проверка наличия синхросигнала будет ровно через цикл. Приемники данного типа нашли широкое применение в ЦСП ИКМ-ВРК нового поколе­ния и реализованы в различного вида адаптивных и неадаптивных приемни­ках синхросигналатой следования циклов, и элемента И, выходной сигнал которого поступает в передатчик

Рис. 5.18. Алгоритм поиска состояния синхронизма приемника скользящего поиска