СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МАРКЕРА ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ Российский патент 2002 года по МПК H04L7/04 

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для цикловой синхронизации сообщений в системах передачи дискретной информации.

Способ выделения маркера цикловой синхронизации, описанный в настоящей заявке, применим для стартстопной и кодовой цикловой синхронизации сообщений. Его можно использовать как в системах синхронной связи для установки и поддержания постоянного фазового соотношения между сообщениями, так и в асинхронных системах сеансной связи для поиска и выделения отдельных сообщений.

В предлагаемом способе под маркером цикловой синхронизации будем понимать двоичную последовательность символов, однозначно определяющую начало или конец сообщения.

В настоящее время цифровые каналы связи ультракоротковолновых и дециметровых диапазонов, в частности спутниковые каналы, характеризуются большими массивами передаваемой информации. Причем скорость обработки информации во вновь вводимых линиях связи достигает 120 Мбит/с и более.

В связи с этим актуальной является задача создания способа выделения маркера цикловой синхронизации, обладающего высоким быстродействием и требующего небольшого количества операций при установлении синхронизации.

Известен способ выделения маркера цикловой синхронизации, при котором входную последовательность, представляющую собой последовательность двоичных символов, преобразуют из последовательного кода в параллельный и сравнивают его с эталонной комбинацией маркера, определяют текущий код совпадения, соответствующий числу символов входного сигнала, совпавших с символами эталонной комбинации маркера, после чего определяют временное положение максимального кода совпадения [1].

Однако этот способ имеет недостаточное быстродействие, обусловленное тем, что поиск комбинации маркера осуществляют при каждом сдвиге входного сигнала на один символ и количество попыток поиска маркера на длине входной последовательности равно количеству символов в этой последовательности.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ (прототип), при котором принятую входную последовательность, представляющую собой комбинацию двоичных символов, преобразуют из последовательного кода в параллельный код и сравнивают его с эталонной комбинацией маркера. При этом входную последовательность рассматривают как совокупность примыкающих друг к другу кодовых групп из К двоичных символов. Для каждой из этих групп формируют свой код совпадения с соответствующей группой символов эталонной комбинации маркера. В результате анализа кодов совпадения для каждой из групп символов вырабатывают суммарный код совпадения входной последовательности и комбинации маркера, после чего определяют наличие маркера цикловой синхронизации в текущий момент времени [2].

Недостатком этого способа является недостаточное быстродействие, поскольку поиск комбинации маркера осуществляют при каждом сдвиге входной последовательности на один символ, что требует значительных затрат времени.

Цель изобретения - повышение быстродействия выделения маркера цикловой синхронизации за счет того, что решение о наличии маркера цикловой синхронизации во входной последовательности принимают при сдвиге входной последовательности на К (К>1) двоичных символов.

Для достижения цели предложен способ, заключающийся в том, что принятую входную последовательность, представляющую собой комбинацию двоичных символов, преобразуют из последовательного кода в параллельный код и сравнивают его с эталонной комбинацией маркера. При этом входную последовательность рассматривают как совокупность примыкающих друг к другу кодовых групп из К двоичных символов. Для каждой из этих групп формируют свой код совпадения с соответствующей группой символов эталонной комбинации маркера. В результате анализа кодов совпадения для каждой из групп символов вырабатывают суммарный код совпадения входной последовательности и комбинации маркера, после чего определяют наличие маркера цикловой синхронизации в текущий момент времени. Новым является то, что код совпадения, формируемый при сравнении группы входных символов и группы символов эталонной комбинации маркера, представляет собой фазу сдвига анализируемой группы символов входной последовательности относительно эталонной комбинации маркера, причем фазы сдвига отдельных групп символов входной последовательности сравнивают между собой и решение о наличии комбинации маркера цикловой синхронизации во входной последовательности принимают в случае совпадения фаз отдельных групп входной последовательности. При этом желательно, чтобы фаза сдвига анализируемой группы символов входной последовательности определялась с учетом ошибок, наложенных на входную последовательность в канале. Причем целесообразно, чтобы фаза сдвига анализируемой группы символов входной последовательности определялась по таблице, входом которой является группа символов входной последовательности, а выходом - величина фазы сдвига анализируемой группы символов входной последовательности.

Предлагаемый способ выделения маркера цикловой синхронизации реализуется следующим образом.

На передающей стороне формируют входную последовательность. Например, при стартстопной цикловой синхронизации к исходному сообщению объемом m двоичных символов добавляют комбинацию маркера, состоящую из F двоичных символов. В качестве комбинации маркера выбирается последовательность подходящей длины с хорошими синхронизирующими свойствами, например, последовательность максимальной длины (код Рида-Маллера 1-го порядка). Как правило, длина F комбинации маркера для осуществления надежной синхронизации находится в пределах 20-50 символов.

Далее последовательность, сформированная в виде следующих друг за другом комбинации маркера и сообщения, преобразованная в сигнал, имеющий аналоговую форму, поступает в канал связи. В канале связи возможно искажение передаваемого сигнала. Это может привести к тому, что входная последовательность будет принята с ошибками.

На приемной стороне сначала осуществляется прием входной последовательности.

Далее входную последовательность преобразуют из последовательного кода в параллельный код.

Анализируемый отрезок входной последовательности поделим на N групп символов по К символов в каждой группе в соответствии с порядком поступления этих символов. Длину отрезка входной последовательности, которую используют для выделения комбинации маркера, определяют как сумму числа символов F в комбинации маркера и числа символов К в группе (обычно К<<F). Поэтому при любом сдвиге комбинации маркера в пределах группы символов, состоящей из К символов, маркер полностью помещается в указанный отрезок входной последовательности.

Далее осуществляется формирование кода совпадения для каждой группы символов входной последовательности с соответствующей группой символов эталонной комбинации маркера. Кодом совпадения является величина фазы сдвига входной последовательности относительно эталонной комбинации маркера, т.е. код совпадения определяет, на сколько символов входная последовательность смещена относительно эталонной комбинации маркера.

Формирование кода совпадения для каждой группы символов входной последовательности с соответствующей группой символов эталонной комбинации маркера осуществляется по таблицам, записанным в запоминающее устройство, например в ПЗУ. Входом каждой такой таблицы или ее адресом являются данные, составляющие входную последовательность символов, входящих в рассматриваемую группу символов с учетом ошибок, наложенных на входную последовательность в канале. Выходом таблицы - величина сдвига группы символов (фаза) входной последовательности относительно эталонной комбинации маркера.

Таблицы фаз формируются заранее на приемной стороне в следующем порядке. Рассмотрим сначала вторую группу символов. Вторая группа символов входной последовательности полностью состоит из символов маркера. Во второй группе символов могут быть первые К символов маркера. В этом случае будем считать, что маркер принят с фазой, равной 0. Если во второй группе символов К символов маркера начинаются со второго символа маркера, тогда маркер принят с фазой, равной 1 и т. д. Всего существует К фаз положения маркера в пределах одной группы.

Составим следующую таблицу ϕ₁ = T₁(A₁). Входом этой таблицы являются комбинации А₁ из К символов маркера, принятые с различными сдвигами, начиная с 0 и до К-1, а выходом - указанные сдвиги от 0 до К-1 или фазы ϕ₁ принятой группы символов длины К из комбинации маркера.

Поскольку комбинации маркера выбраны из числа последовательностей с хорошими синхронизирующими свойствами, сдвиги рассматриваемой группы символов маркера на К-1 символов и менее будут попарно отличаться друг от друга на некоторое число символов. Пусть минимальное расстояние между рассматриваемыми комбинациями составляет величину d_min, тогда при наличии ошибок в группе символов маркера, кратность которых не превышает (d_min-1)/2, комбинация маркера будет определяться однозначно.

Внесем в рассматриваемую таблицу фаз ϕ₁ = T₁(A₁) также комбинации маркера, отличающиеся от ранее записанных сдвигов маркера на вектор ошибок, вес которого не превышает величины (d_min-1)/2.

Входом таблицы являются К двоичных символов и объем таблицы будет составлять 2^K значений. Из них ровно К значений будут соответствовать возможным сдвигам маркера, а C_k ¹, C_k ²,...,C_k ¹ значений для каждого из К сдвигов будут соответствовать сдвигам маркера с ошибками, где t=(d_min-1)/2 - количество ошибок в группе символов, которые исправляет комбинация маркера. Оставшееся количество значений в таблице, которым не будет соответствовать определенная фаза маркера, будет равно

Эти значения в таблице заполняются запрещенными комбинациями, например числом К. Поэтому разрядность выхода таблицы будет не менее log₂(K+1).

Немаловажное значение при реализации предлагаемого способа имеет выбор подходящего значения длины К группы символов. При увеличении длины К синхронизирующие свойства входной последовательности улучшаются, с другой стороны при этом экспоненциально растет объем таблицы фаз и требуемый объем памяти ПЗУ, что вызывает необходимость ограничивать величину К.

Аналогичным образом вычисляют таблицу фаз ϕ₂ = T₂(A₂) для следующей, третьей группы символов во входной последовательности и т.д.

Отличия в формировании таблиц фаз возникают для первой и последней групп символов отрезка входной последовательности. Это связано с тем, что не все символы этих групп могут принадлежать символам маркера, поскольку начало и конец комбинации маркера может не совпадать с границами групп символов. В этом случае формирование таблиц фаз может выполняться следующим образом.

На основании сравнения фаз, вычисленных по таблицам для групп символов, начиная со второй группы и заканчивая предпоследней, и их совпадения можно принять предварительное решение о суммарной фазе маркера. В зависимости от ее величины выбираются те разряды первой и последней групп входной последовательности, которые соответствуют символам маркера. Далее для этих символов таблицы фаз ϕ₀ = T₀(A₀) и ϕ_n-1 = T_n-1(A_n-1) строят в том же порядке, что и ранее сформированные таблицы для других групп символов.

Решение о наличии комбинации маркера во входной последовательности символов и его фазе принимают в случае совпадения фаз для всех групп символов входной последовательности. При наличии хотя бы одной запрещенной комбинации на выходе таблиц фаз решение о наличии маркера не принимается.

В предлагаемом изобретении в отличие от известного способа решение о наличии маркера во входной последовательности принимается после приема очередной группы символов из К символов входной последовательности. Такое решение принимается только один раз для всей вновь принятой группы из К символов. В известном способе решение о наличии комбинации маркера принимается для каждого вновь поступившего символа входной последовательности. Поэтому предложенный способ обладает примерно в К раз большим быстродействием, чем известный.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого способа выделения маркера цикловой синхронизации является повышение быстродействия.

Источники информации
1. Лосев В.В., Бродская Е.Б., Коржик В.И. Поиск и декодирование сложных дискретных сигналов. /Под ред. В.И. Коржика. - М.: Радио и связь, 1988, стр. 21.

2. Патент Российской Федерации N 2158483, кл. Н 04 L 7/04, G 06 F 1/04, опубл. 2000.

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для цикловой синхронизации сообщений в системах передачи дискретной информации. Технический результат - повышение быстродействия выделения маркера цикловой синхронизации за счет того, что решение о наличии маркера цикловой синхронизации во входной последовательности принимают при сдвиге входной последовательности на K(K>1) двоичных символов. Поставленная цель достигается тем, что для каждой группы символов входной последовательности вырабатывается код совпадения группы символов и маркера, представляющий собой фазу сдвига анализируемой группы символов входной последовательности относительно эталонной комбинации маркера, с учетом ошибок, наложенных на входную последовательность в канале. Далее фазы отдельных групп входной последовательности сравнивают между собой. Решение о наличии комбинации маркера цикловой синхронизации во входной последовательности принимают в случае совпадения фаз отдельных групп входной последовательности. Достигаемым техническим результатом предлагаемого способа выделения маркера цикловой синхронизации является повышение быстродействия. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ выделения маркера цикловой синхронизации, заключающийся в том, что принятую входную последовательность, представляющую собой комбинацию двоичных символов, преобразуют из последовательного кода в параллельный и сравнивают его с эталонной комбинацией маркера, при этом анализируемую входную последовательность рассматривают как совокупность примыкающих друг к другу кодовых групп из К двоичных символов и для каждой из этих групп формируют свой код совпадения с соответствующей группой символов эталонной комбинации маркера, в результате анализа кодов совпадения для каждой из групп символов вырабатывают суммарный код совпадения символов входной последовательности и комбинации маркера, после чего определяют наличие маркера цикловой синхронизации в текущий момент времени, отличающийся тем, что код совпадения, формируемый при сравнении группы входных символов и группы символов эталонной комбинации маркера, представляет собой фазу сдвига анализируемой группы символов входной последовательности относительно эталонной комбинации маркера, причем фазы сдвига отдельных групп символов входной последовательности сравнивают между собой и решение о наличии комбинации маркера цикловой синхронизации во входной последовательности принимают в случае совпадения фаз отдельных групп входной последовательности. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фаза сдвига анализируемой группы символов входной последовательности определяется с учетом ошибок, наложенных на входную последовательность в канале.