СПОСОБ УСТАНОВЛЕНИЯ ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ПО ИНФОРМАЦИОННЫМ СИГНАЛАМ НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕКОДИРОВАНИЯ

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике радиосвязи, и может быть использовано в системах передачи данных, использующих фазоманипулированные сигналы, без введения избыточности, для поддержания (подстройки) тактовой синхронизации для сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн) или квадратурно-амплитудной модуляцией (КАМ), в кодовых конструкциях которых используются блоковые помехоустойчивые коды.

Для обеспечения устойчивой работы систем передачи данных необходимо устанавливать и поддерживать тактовую синхронизацию, т.е. определять время начала и окончания элементарного сигнала.

Существует множество подходов для обеспечения установления и поддержания тактовой синхронизации. Большинство из них основаны на периодической передаче тестовых синхропоследовательностей, не несущих информацию [СИНХРОИНФО-2013 // Материалы международного научно-технического семинара «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфокоммуникациях», 30 июня - 3 июля 2013 г. / Под ред. д.т.н. проф. А.В. Пестрякова. - М.: ООО «Брис-М» оперативная полиграфия и дизайн студия, 235 с.]. Это снижает скорость передачи информации, поэтому перспективным является использование информационных сигналов для поддержания тактовой синхронизации.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ совместной тактовой и кодовой синхронизации (патент РФ на изобретение №2460219 от 10.02.2010), принятый за прототип. Способ совместной тактовой и кодовой синхронизации заключается в том, что принимают дискретную информацию в виде кодовых слов с исправлением ошибок в пределах скользящего окна приема, последовательно сдвигаемого на один дискретный отсчет, при каждом сдвиге скользящего окна приема декодируют кодовые слова с исправлением ошибок и сравнивают число исправляемых ошибок с предварительно заданным пороговым значением числа ошибок при числе исправленных ошибок, меньшем порогового, запоминают его и, кроме того, запоминают номер временной метки, соответствующей номеру этого дискретного отсчета, причем принимают дискретную информацию со сдвигом скользящего окна приема во временном интервале, равном временному интервалу кодового слова. Факт достижения тактовой и кодовой синхронизации устанавливают в момент времени из числа ранее запомненных временных меток, соответствующих номеру дискретного отсчета с минимальным числом исправленных ошибок из числа запомненных во всем временном интервале кодового слова дискретных отсчетов.

К недостаткам прототипа относится большее число проводимых вычислительных операций за счет многократного декодирования кодового слова с исправлением ошибок при каждом последовательном сдвиге скользящего окна приема на один дискретный отсчет, а также возможность установления ложной тактовой и цикловой синхронизации в случае декодирования при сдвиге на один или более символов. Кроме того, в способе осуществляется подсчет числа ошибок после декодирования, что предполагает передачу известной информации и, как следствие, снижение информационной скорости.

Целью изобретения является поддержание тактовой синхронизации в процессе работы системы передачи данных по информационным сигналам, не прерывая при этом передачу полезной информации, то есть без передачи дополнительных тестовых синхронизирующих сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе тактовой синхронизации по информационным сигналам принимают дискретную информацию в виде кодовых слов с исправлением ошибок, причем передаваемый от источника сообщений блок информации кодируют помехоустойчивым кодом, получая дискретную информацию в виде кодовых слов, модулируют и передают сигнал сообщения по каналу связи, принимаемый из канала связи сигнал демодулируют, затем принятую дискретную информацию в виде кодовых слов, в которой могут присутствовать ошибки, декодируют, вычисляют синдром и при условии нулевого синдрома либо синдрома, соответствующего заданному числу ошибок, значительно меньше исправляющей способности кода, принятый блок информации отдают получателю сообщений, а также кодируют его помехоустойчивым кодом, модулируют, после чего полученный сигнал передают в блок вычисления автокорреляционной функции (АКФ), после чего проверяют корреляционные свойства полученного сигнала и при удовлетворяющих заданным требованиям АКФ сигнал подают на первый вход блока вычисления взаимокорреляционной функции (ВКФ), на второй вход которого подают принимаемый из канала связи сигнал, результат вычисления ВКФ - массив отсчетов функции взаимной корреляции - передают в блок принятия решения, в котором определяют положение максимального значения в массиве, получая, таким образом, искомое положение тактовой синхронизации.

Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. Она содержит:

1 - источник сообщений;

2 - первый кодер;

3 - первый модулятор;

4 - канал связи;

5 - демодулятор;

6 - декодер;

7 - регистр синдрома;

8 - получатель сообщений;

9 - второй кодер;

10 - второй модулятор;

11 - блок вычисления АКФ;

12 - блок проверки условия;

13 - блок вычисления ВКФ;

14 - блок принятия решения.

Способ тактовой и цикловой синхронизации по одночастотным информационным сигналам заключается в следующем. На передающей стороне в источнике сообщений 1 формируют блок информации длиной k бит, кодируют помехоустойчивым кодом (n, k) в первом кодере 2, получая дискретную информацию в виде кодовых слов, то есть кодовый блок длиной n бит. Кодовое слово модулируют в первом модуляторе 3 и полученный сигнал S(t) передают в канал связи 4.

На приемной стороне принимаемый из канала связи 4 сигнал - демодулируют в демодуляторе 5, получая принятую дискретную информацию в виде кодовых слов, в которой могут присутствовать ошибки, которую декодируют в декодере 6. Результатом декодирования являются информационный блок и синдром - битовая комбинация, однозначно указывающая ошибочные биты в принятом кодовом слове при условии, что количество ошибочных бит не превышает исправляющую способность кода. При этом безошибочному кодовому слову соответствует нулевой синдром. В регистре синдрома 7 определяют, является ли полученный синдром нулевым либо синдром соответствует количеству ошибок менее заданного порога, значительно меньше исправляющей способности кода. В этом случае информационный блок длиной k бит передают получателю сообщений 8 и кодируют во втором кодере 9, тем самым восстанавливая исходное передаваемое кодовое слово длиной n бит без ошибок.

Порог количества исправляемых ошибок выбирают из условия обеспечения требуемой достоверности синхронизации. Значение порога определяется исправляющей способностью кода и вероятностью ошибки на бит в канале связи.

Кодовое слово на выходе второго кодера 9 модулируют во втором модуляторе 10. Сигнал с выхода второго модулятора 10 - подают на вход блока вычисления АКФ 11. При этом при безошибочном декодировании сигнал . Автокорреляционную функцию на выходе блока вычисления АКФ 11 подают на вход блока проверки условия 12, где проверяют корреляционные свойства полученного сигнала и при удовлетворяющих заданным требованиям АКФ, таким как ширина главного лепестка и уровень боковых лепестков менее заданного порога, сигнал подают на первый вход блока вычисления ВКФ 13, на второй вход которого подают принимаемый из канала связи сигнал . Результат вычисления ВКФ - массив отсчетов функции взаимной корреляции - передают в блок принятия решения 14, в котором определяют положение максимального значения в массиве, получая, таким образом, искомое положение тактовой синхронизации.

В случае синдрома, соответствующего количеству ошибок более заданного порогового значения, информационный блок из k бит отдают получателю сообщений 8, но подстройку тактовой синхронизации по текущему кодовому слову не осуществляют.

Предлагаемый способ позволяет поддерживать тактовую синхронизацию непосредственно по информационным сигналам без передачи дополнительных синхронизирующих сигналов, что повышает скорость передачи данных в каналах связи. Кроме того, использование синдрома кода позволяет отказаться от CRC в каждом передаваемом кодовом блоке, что повышает информационную скорость, либо позволяет использовать более избыточный помехоустойчивый код с большей исправляющей способностью.