Системы кадровой синхронизации

Кадровая синхронизация → назначение
Рассматривается радиосистема передачи данных. Данные организованы в кадры, структура каждого кадра одинакова: синхрослово, блоки информационных бит.
Примеры:
оцифрованный телевизионный сигнал
компьютерные данные
передача данных, закодированных кодом защиты от ошибок
передача речи в цифровом виде выполняется пакетами бит или кадрами
Приемник должен быть синхронизирован с кадровой структурой потока данных

Кадровая синхронизация → назначение
Объем синхроинформации по сравнению со всем объемом передаваемой информации обычно невелик
Потеря синхроданных обычно приводит к потере всей информации
↓↓
Для передачи синхроинформации применяют очень большую избыточность

Кадровая синхронизация → особенности
Совместно с СТС обеспечивает нормальную работу синхронной цифровой системы приема информации
Ошибки
пропуск обнаружения начала кадра
ложная тревога при обнаружении

Вероятность пропуска синхрослова
Выражение для вероятности пропуска
N-битового слова, если кодовое слово на входе алгоритма его обнаружения отличается от эталонного не более,
чем в k битах, из-за ошибок на выходе демодулятора

Вероятность ложной тревоги
р – вероятность битовой ошибки на выходе демодулятора радиосигнала

Вероятности пропуска синхрослова и ложной тревоги
При малых р вероятность Рт пропуска синхрослова ↑ (возрастает) с увеличением k приблизительно как степенная функция
С увеличением k вероятность PFA ложной тревоги ↑ приблизительно как степенная функция
Для одновременного получения приемлемых значений Рт и PFA при данном р
требуются значения N >> 13

При кадровой синхронизации рассматриваются вероятности:
пропуска кодового слова
его ложного обнаружения
Желательно, чтобы обе вероятности были равны нулю.
Однако в реальных системах на выходе демодулятора присутствуют ошибки, которые приводят к отличию кодового слова от эталонного. В этом случае максимум отклика коррелятора - меньше рассчитанного теоретически,
→ разработчик выбирает меньший уровень порога срабатывания обнаружителя для фиксации
вероятность пропуска синхрослова.
При пониженном пороге Uпор - опасность ложного срабатывания обнаружителя.

Система кадровой синхронизации → характеристики
время вхождения в синхронизм
(среднее) время удержания синхронизма
время обнаружения отсутствия синхронизма
вероятность ложного обнаружения отсутствия синхронизма
вероятность искажения синхросигнала
Режимы работы:
удержания синхронизма
поиска и вхождения в синхронизм

Рассматривается цифровая радиосистема передачи данных. Данные организованы в кадры, структура каждого кадра одинакова: синхрослово, блоки информационных бит.
Выводы
1. Для правильного определения начала блоков информационных бит необходимо определить конец (или начало) синхрослова. Для этого на этапе разработки и проектирования системы выбирается кодовое синхрослово. Различается два режима работы систем передачи данных: непрерывный и прерывистый.

Выводы
3. Непрерывный режим. В качестве синхрослова можно использовать маркер кадра – короткую последовательность бит или один единственный бит, позиция которого в потоке данных известна
В этом случае нет необходимости обнаруживать синхрослово (режим обнаружения в системе произошел на этапе установления связи, для этого была реализована отдельная процедура):
система находится в режиме слежения,
работает при достаточном отношении сигнал-шум,
не наступает срыв слежения за положением маркера кадра.
→ имеется возможность, не усложняя структуру кадра, по маркеру получать подтверждения правильности определения момента начала приема блоков информационных бит

Выводы
4. Прерывистый режим. Необходимо в начале каждого кадра осуществлять поиск и обнаружение синхрослова
Прием сигнала
Демодуляция сигнала
Поиск и обнаружение синхрослова
Демодуляция сигнала
Декодирование
время
Определение времени максимума АКФ –> известно начало первого (кодового) бита