.

Методы формирования и разделения групповых цифровых сигналов.

Потоки цифровой информации порождаются различными источниками, поэтому абонентские потоки будут асинхронными и в зависимости от типов каналов (ТФ, ТГ) могут иметь различные скорости передачи информации. Даже если скорости абонентских потоков одинаковые по номиналу, всегда имеется неточность частоты опорных генераторов, следовательно, такие потоки не являются синхронными ни относительно друг друга, ни по сравнению с опорной частотой станций.

Известные в настоящее время методы объединения асинхронных потоков реализуются, как правило, в два этапа. На первом этапе асинхронные потоки преобразуются в синхронные, на втором - синхронные потоки объединяются в единый групповой поток.

Для преобразования асинхронных потоков в синхронные наиболее широкое применение нашли следующие методы:

  • метод согласования скоростей передачи (метод “вставки”);
  • метод “чистого окна”;
  • метод наложения (метод “скользящего индекса с подтверждением”);
  • метод стартстопно-синхронного перехода. 

 Метод согласования скоростей передачи (метод “вставки”). Данный метод применяется для объединения асинхронных цифровых потоков, имеющих сравнительно высокие скорости передачи.
Суть метода состоит в том, что исходные асинхронные потоки стробируются тактовыми импульсами, создаваемыми специальным генератором аппаратуры. В зависимости от длительности элемента абонентского сигнала (tс) и периода следования стробирующих импульсов (Та) различают:

  •     метод “положительных вставок”, когда tс>Та. В данном случае при стробировании, на длительность одного информационного импульса могут быть два стробирующих импульса. Так как второй стробирующий импульс информации не несет, то он получил название импульса “вставки”. На приемной стороне импульсы “вставки” необходимо изымать, для этого в цикле выделены дополнительные позиции для передачи команды сигнализации о наличии “вставки”;
  •     метод “отрицательных вставок”, когда Та>tс. В этом случае, если на длительности информационного импульса не укладывается ни одного стробирующего импульса, то данный элемент в передаваемом потоке теряется. Чтобы этого избежать на дополнительных позициях цикла передаются “потерянные” информационные импульсы;
  •     метод “двухсторонних вставок”, когда Та» tс. В этом случае в принимаемой информации может быть недостача или избыток импульсов.
  • в передающем тракте сигнал абонента простробирован импульсами, на некоторые информационные импульсы пришлось два стробирующих. В передающей части эти импульсы “вставки” переданы как команда сигнализации, что эти импульсы на приеме необходимо изъять ).

В приемной части “вставки” изымаются ) и в таком виде записываются в буферную память, затем считываются импульсами счета, у которых период следования равен длительности информационного сигнала . В результате считывания восстанавливается исходная информационная последовательность .
Основными недостатками вышеперечисленных методов являются:

  •     снижение пропускной способности группового тракта, т.к. необходимо выделять дополнительные временные позиции в цикле для передачи информации о вставках;
  •     ошибочный прием команд сигнализации вставок вызывает рассогласование оконечных устройств и ставит проблему обрывоустойчивости, т.е. способность оконечной аппаратуры сохранять некоторое время синхронизм при кратковременных обрывах канала связи.

В аппаратуре временного объединения и разделения каналов используют:

  •     метод “положительных вставок” для объединения каналов со скоростями 1,2 или 2,4 кБод в группу 4,8 кБод, и групп 4,8 кБод в поток 48 кБод;
  •     метод “двухсторонних вставок” - при образовании потоков 96; 114; 480 кБод.

Метод “чистого окна”. Один из путей решения проблемы обрывоустойчивости заключается в отказе от передачи корреспонденту команд сигнализации “вставок” на отдельных позициях цикла. Метод, основанный на поиске импульсов “вставок” в принимаемой информационной последовательности, получил наименование метода “чистого окна”. Его сущность заключается в следующем: абонентский сигнал стробируется импульсами, у которых период следования равен 0,5t с<Tа<t с. Как и в методе “положительных вставок” на один информационный импульс могут приходиться два тактовых, но в методе “чистого окна” значащие импульсы и импульсы вставок будут передаваться одной последовательностью. Задача на приеме выделить значащие импульсы и изъять импульсы “вставки”. В тракте передачи информационный сигнал стробируется тактовыми импульсами  с периодом 0,5t с<Tа<t с. Импульсы “вставок” передаются в общей последовательности  Задача приемного устройства - обнаружить импульсы вставок и изъять их из общей последовательности. Работа обнаружителя вставок основана на том, что импульсы вставок могут занимать строго определенные временные положения относительно импульсов абонентского сигнала. Каждый импульс абонентского сигнала условно можно разделить на две части . Первая часть от начала импульса до момента Та и вторая от Та до конца импульса абонентского сигнала  Если стробирующий импульс попадает в первую часть, то он будет значащим, если во вторую, то он становится импульсом “вставки”, т.к. значащим оказался предыдущий импульс.Т.о. в абонентской синхронной последовательности  существует зона, в которую значащие импульсы не попадают, эта зона получила название “чистого окна”.Если на приеме найти временное положение “чистого окна”, то все импульсы, попавшие в неё, будут изъяты из принимаемой информационной последовательности.
Поиск зоны “чистого окна” осуществляется следующим образом:    Принимаемая импульсная последовательность преобразуется в искаженную информационную последовательность с выделением фронтов    В результате из информационной последовательности  с помощью искаженной последовательности  будут выделены значащие импульсы     Затем на приеме формируется несинхронная последовательность импульсов “чистого окна” , т.е. последовательность с периодом следования t с и длительностью импульсов t чо. Далее временные положения значащих импульсов и импульсов “чистого окна” сравниваются. Если значащие импульсы попадают на временные интервалы импульсов “чистого окна”, то временное положение последних на приеме не соответствует временному положению “чистого окна” на передаче. Сдвиг импульсной последовательности “чистого окна” на приеме осуществляется схемой дискретной автоподстройки фазы (ДАПФ). Подстройка импульсной последовательности “чистого окна” производится до момента, когда ни один из значащих импульсов  не будет попадать в “чистое окно”. В результате временное положение “чистого окна” на приеме окажется синхронным с “чистым окном” на передачу.    После определения на приеме временного положения “чистого окна” осуществляется изъятие из принимаемой информационной последовательностивсех импульсов вставок, т.е. импульсов, попавших в “чистое окно” . Это реализуется с помощью схемы совпадения, сравнивающей последовательность  с последовательностью     В результате сравнения образуется восстановленная синхронная последовательность импульсов  из которой при помощи триггера со счетным входом формируется абонентская последовательность с длительностью импульсов t с. Метод “чистого окна” нашел широкое применение в аппаратуре объединения и разделения цифровых потоков станций спутниковой связи.

Метод наложения (метод “скользящего индекса с подтверждением”). Данный метод применяется для объединения низкоскоростных потоков со скоростями до 100 Бод. Достоинством метода является возможность подключения к каналу связи оконечной аппаратуры, работающей с любыми значениями скоростей передачи до 100 Бод.

Метод стартстопно-синхронного перехода. Данный метод используется при объединении в групповой поток информации от стартстопных систем. Достоинством метода являются минимальные затраты пропускной способности телеграфного канала, т.к. для передачи одного информационного символа расходуется только одна временная позиция группового сигнала. Сущность метода заключается в том, что каждой кодовой комбинации телеграфного знака ставится в соответствие кодовая группа в цикле передачи группового сигнала. Эта кодовая группа включает один стартовый импульс (бестоковый) и пять информационных импульсов. Стоповый импульс в аппаратуре временного объединения исключается и в канал не передается. Его восстановление осуществляется на приемной стороне в аппаратуре временного разделения.
Асинхронная телеграфная последовательность, включающая один стартовый и пять информационных импульсов, записывается в эластичную память. С помощью считывающей последовательности, представляющие собой периодически повторяющиеся "пачки" из шести импульсов , осуществляется синхронное считывание в канал. Период следования считывающей последовательности выбирается меньшим, чем период поступления асинхронной телеграфной последовательности Тси<Тзап, поэтому буферная память склонна к опустошению. Если к моменту считывания в буферной памяти телеграфный знак не записан, то в канал передается сама считывающая последовательность вставки . Т.к. у вставки все импульсы токовые (стоповые), то приемным телеграфным аппаратом она не фиксируется и, следовательно, отпадает необходимость в передаче специальных команд о наличии вставок.

 Формирование групповых импульсных потоков. Формирование групповых импульсных потоков на всех этапах (ступенях) осуществляется на циклической основе. В каждом цикле выделяются:

  •     отдельные временные позиции для каждого высокоскоростного потока;
  •     одна сменная временная позиция, общая для всех низкоскоростных потоков.

Таким образом, цикл передачи группового сигнала содержит n 1 позиции, где n - число объединяемых высокоскоростных потоков.