Цикловая (кадровая) синхронизация.

Синхронизация приемной и передающей станции по циклам обеспечивает правильное декодирование кодовых групп и распределение группового сигнала по соответствующим приемникам каналов. Для обеспечения этой синхронизации в начале каждого цикла в состав группового цифрового сигнала вводится специальный синхросигнал, который представляет собой отдельный импульс или группу импульсов определенной комбинации (рис. 19).

Рис. 19. Структура кадра данных

Цикловая синхронизация осуществляется после установления синхронизации по тактам (рис. 20).

Рис. 20. Последовательность синхронизации приёмника

К системам цикловой синхронизации предъявляются следующие основные требования:

- время вхождения в синхронизм при первоначальном включении аппаратуры в работу и время восстановления синхронизма при его нарушении должно быть минимально возможным;

- число разрядов синхросигнала в цикле передачи при заданном времени восстановления синхронизма должно быть минимальным;

- приемник синхросигнала должен быть помехоустойчивым, что обеспечивает большее среднее время между сбоями синхронизма.

При реализации этих требований приходится решать противоречивые задачи. Ввод синхросигнала в групповой сигнал дополнительно к кодовым группам информации требует увеличения скорости передачи группового сигнала, а это увеличивает полосу частот, передаваемых по линии. Если скорость передачи оставить прежней, то синхросигнал надо вводить взамен части информационных символов, а это уменьшает пропускную способность системы передачи.

Аналогичные противоречия встречаются и при выборе числа разрядов в синхросигнале. Уменьшение разрядов в синхросигнале повышает пропускную способность ЦСП, но увеличивает время восстановления синхронизма, так как возрастает вероятность появления аналогичных комбинаций в информационных символах. Увеличение разрядов в синхросигнале улучшает работу цикловой синхронизации, но уменьшает пропускную способность ЦСП.

Отметим основные отличительные признаки синхросигнала и способы ввода его в групповой сигнал. Основными отличительными особенностями синхросигнала являются его периодичность, или повторяемость, на одних и тех же позициях в каждом цикле и постоянство кодовой комбинации. Эти свойства используются при выделении синхросигнала на приемной станции. Групповой цифровой сигнал каналов в силу случайного характера абонентских сигналов свойствами периодичности не обладает.

По числу разрядов различают одноразрядные и многоразрядные синхросигналы. Многоразрядные синхросигналы различаются по распределению разрядов в цикле передачи: сосредоточенные, рассредоточенные. На рис. 21 показаны циклы, содержащие одноразрядный (рис. 21, а) и многоразрядные (с комбинацией 101) сосредоточенный (рис. 163, б) и рассредоточенный (рис. 21, в) синхросигналы.

Наибольшее распространение в ЦСП получил способ передачи многоразрядного сосредоточенного синхросигнала. Построению систем цикловой синхронизации с использованием передачи сосредоточенного синхросигнала и будет уделено основное внимание.

Рис. 21. Способы передачи циклового синхросигнала.

Система цикловой синхронизации предоставляет, собой совокупность устройств, обеспечивающих синхронную работу соответствующих узлов (разрядных и канальных распределителей) генераторов приемной и передающей станций. На передающей станции находится устройство формирования и ввода синхрогруппы в групповой цифровой сигнал. Это устройство достаточно просто реализуется и рассматривается при разборе конкретных систем передачи.

На приемной станции находится приемник синхросигнала, обеспечивающий установку синхронизма после включения, аппаратуры в работу, контроль за состоянием синхронизма в рабочем режиме, обнаружение сбоя синхронизма и его восстановление. Рассматривая принцип построения приемника синхросигнала, схема которого показана на рис. 22, можно выделить следующие основные узлы: опознаватель, анализатор, решающее устройство.

Рис. 22. Схема приемника синхросигнала.

Опознаватель синхросигнала предназначен для выделения из группового сигнала кодовых комбинаций, совпадающих по структуре с синхросигналом. Анализатор определяет соответствие момента времени прихода истинной синхрогруппы и контрольного сигнала с генераторного оборудования.

Решающее устройство определяет состояние синхронизма, момент выхода из синхронизма, управляет работой соответствующих узлов ГО в режиме поиска синхронизма.

Алгоритм поиска синхросигнала при нарушении синхронизма показан на рис. 23.

Рис. 23. График алгоритма поиска синхросигнала

Опознаватель, сдвигая каждый раз момент регистрации на один такт, будет пробовать поступающие комбинации группового сигнала на их соответствие синхрогруппе. Таким образом, если за период цикла будет отсутствовать комбинация, похожая на синхрогруппу, а это маловероятно, синхросигнал будет найден в течение одного цикла или быстрее. Для подтверждения правильности выделения синхросигнала следующая проверка наличия синхросигнала будет ровно через цикл. Приемник синхронизации с таким принципом работы называется приемником со скользящим поиском и одноразрядным сдвигом.

Разберем причины вызывающие сбой цикловой синхронизации. Основными из них являются выход из синхронизма по тактовой частоте, что приводит к изменению длительности цикла, так как в цикле появятся или пропадут один или несколько тактовых интервалов, и искажение символов синхросигнала в результате воздействия помех. Главным источником этих сбоев является линейный тракт.

На временных диаграммах рис. 24 показано возникновение сбоев синхронизации, вызванных различными причинами.

На временной диаграмме 1 условно показан групповой сигнал, содержащий несколько циклов. Каждый цикл содержит 256 информационных символов. Синхросигнал имеет кодовую группу 111. На временных диаграммах 2 и 3 показаны импульсы от опознавателя и контрольные импульсы от ГО_пр. Сбой синхронизма при искажении символа синхрогруппы показан на рис. 24, а. Из временных диаграмм 2 и 3 видно, что цикловая синхронизация не нарушена и подстройку ГО_пр производить не требуется. Сбой синхронизма при изменении длительности цикла показан на рис. 24, б. В данном случае восстановление синхронизма возможно только при подстройке ГО_пр.

Рис. 24. Временные диаграммы возникновения сбоев синхронизации.

Из приведенных выше примеров можно сделать вывод, что в первом случае защиту приемника синхронизации от сбоя обеспечивает накопитель по выходу из синхронизма, тогда как во втором случае желательно начинать поиск синхросигнала по первому его пропаданию. В этом случае накопитель по выходу из синхронизма будет увеличивать время восстановления синхронизма. Время восстановления синхронизма является одним из основных параметров ЦСП. Допустимое время восстановления синхронизма определяется свойствами передаваемой информации.

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.