Синхронизация в синхронных и стартстопных системах передачи данных

Общие положения. Синхронизация есть процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более процессами. Различают поэлементную, групповую и цикловую синхронизацию.

Рис. 4.1. Формирование элементов кодовых комбинаций при синхронном методе передачи

В соответствии с определением элементная, групповая и цикловая синхронизация — это синхрони­зация переданного и принятого цифровых сигналов данных, при которой устанавливаются и поддерживаются требуемые фазовые соотношения между значащими моментами переданных и принятых соответственно единичных элементов сигналов, групп единичных элементов этих сигналов и циклов их временного объединения. По элементная синхронизация позволяет на приеме правильно отделить один единичный элемент от другого, и обеспечить наилучшие условия для его регистрации. Групповая синхронизация обеспечивает правильное разделение принятой последовательности на кодо­вые комбинации, а цикловая синхронизация— правильное разде­ление циклов временного объединения элементов на приеме. Обыч­но задачи цикловой и групповой синхронизации решаются одними и теми же методами.

Рассмотрим особенности поэлементной и групповой синхрони­зации синхронных и стартстопных систем.

Синхронизация в синхронных системах. При синхронном методе передачи передатчик непрерывно формирует элементы сигнала длительностью , равной единичному интервалу (рис. 4.1, а). Эле­менты объединяются в комбинации длительностью . Зная мо­мент начала включения передатчика , можно определить время прихода любого единичного элемента, а, зная число единичных эле­ментов кодовой комбинации, легко отделить одну кодовую комби­нацию от другой. На рис. 4.1,б,в показаны соответственно импуль­сы, отделяющие один элемент от другого и одну группу элементов от другой. Определив интервалы времени, на которых появляются элементы, можно предсказать время прихода наиболее устойчивой части элементов сигнала. Регистрируя сигнал в этой части, можно снизить вероятность неправильного приема элемента.

Рис. 4.2. Гармонические сигналы задающих генераторов передачи и приема

Синхронная работа распределителя передатчика и приемника обычно поддерживается автоматически. Для этого в приемнике по мере необходимости вырабатываются сигналы подстройки частоты задающего генератора (ЗГ) приема. Частота этого генератора должна по возможности совпадать с частотой генератора переда­чи. Пусть частота ЗГ на передаче равна номинальной . Час­тота ЗГ на приеме вследствие нестабильности может отклоняться от номинального значения на величину (коэффициент неста­бильности )

Уход частоты ЗГ на приеме приводит к от­клонению тактовой последовательности от ее идеального положе­ния, причем со временем расхождения по фазе будет накапливать­ся. Пусть в момент тактовая последовательность совпадает с идеальной. Определим время, за которое уход по фазе в полях от длительности единичного элемента будет равен величине . Для этого рассмотрим два гармонических сигнала с частотами и , вырабатываемых соответственно ЗГ на передаче и приеме (рис. 4.2). Из этих колебаний формируется тактовая последова­тельность (последовательность синхроимпульсов).

Пусть , где , . За единичных интервалов расхождение по фазе достигнет . Это произойдет за время

(4.1)

где или с учетом относительной нестабильности генера­тора передатчика и приемника .

Если обозначить допустимое расхождение по фазе через , то время, за которое уход по фазе будет превышать допустимое зна­чение (произойдет рассинхронизация),

(4.2)

Если выразить в процентах от единичного элемента, то формула (4.2) примет вид

Используя полученное выражение, можно также для заданных и определить необходимую величину .

Таблица 4.1

В, Бод
, с

Обеспечить такую стабильность достаточно сложно. Обычно без применения специальных мер можно обеспечить стабильность . Значения , полученные при этом для разных скоростей телеграфирования, сведены в табл. 4.1.

Приведенные расчеты свидетельствуют о необходимости приня­тия специальных мер по поддержанию синхронизма.

Особенности поэлементной и групповой синхронизации при стартстопном методе передачи. При стартстопной работе каждая родовая комбинация начинается со, стартового (бестокового) элемента, за которым следуют кодовые элементы Каждая кодовая комбинация оканчивается стоповым (токовым) элементом (рис.4.3.а).

Приемный распределитель запускается стартовым элементом и останавливается при поступлении стоповой посылки. За счет оста­новки распределителя приема накопившееся по фазе расхождение распределителей передачи и приема ликвидируется, и прием сле­дующей кодовой комбинации начинается при нулевом расхождении по фазе распределителей.

Найдем максимальное отклонение синхроимпульсов (рис. 4.3,б), используемых для регистрации методом стробирования единичных элементов за время стартстопного цикла (рис. 4.3,а) относи­тельно идеального положения. Оно определяется выражением где — длина кодовой комбинации с учетом стартового эле­мента. Относительная величина отклонения синхроимпульса

Рис. 4.3. Формирование элементов стартстопных кодовых комбинаций

Из приведенного выше примера следует, что при стартстопной передаче вследствие необходимости поддерживать требуемые фа­зовые соотношения только на интервале стартстопного цикла, тре­бования к стабильности генератора тактовых импульсов сущест­венно ниже, чем при синхронной передаче. При синхронной передаче на приеме требуется подстройка генератора тактовых импуль­сов в течение всего сеанса связи.

Другими преимуществами стартстопного метода являются быст­рое вхождение в синхронизм и возможность аритмичной работы передатчика. Однако при стартстопном методе хуже используется пропускная способность канала за счет включения в состав пере­даваемых кодовых комбинаций элементов «Старт» и «Стоп», кото­рые не несут информации потребителю. Кроме того, при стартстоп­ном методе помехоустойчивость приемника хуже.

Стартстопный метод находит применение в системах телеграф­ной связи и низкоскоростных системах ПД. Работа со скоростью свыше 300 Бод предусматривает только синхронный- способ пере­дачи.