RU2683280C1 - Device of tact synchronization with an assessment of the quality of the accepted message - Google Patents
Device of tact synchronization with an assessment of the quality of the accepted message Download PDFInfo
- Publication number
- RU2683280C1 RU2683280C1 RU2018121006A RU2018121006A RU2683280C1 RU 2683280 C1 RU2683280 C1 RU 2683280C1 RU 2018121006 A RU2018121006 A RU 2018121006A RU 2018121006 A RU2018121006 A RU 2018121006A RU 2683280 C1 RU2683280 C1 RU 2683280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adder
- pulse
- synchronization
- clock
- output
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 claims abstract description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 24
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/02—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
- H04L7/027—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information extracting the synchronising or clock signal from the received signal spectrum, e.g. by using a resonant or bandpass circuit
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
Предложено устройство тактовой синхронизации с оценкой качества принимаемого сообщения, которое может быть использовано в системах радиосвязи для передачи дискретных сообщений.A clock synchronization device with an assessment of the quality of the received message is proposed, which can be used in radio communication systems for transmitting discrete messages.
Передача дискретных сообщений по каналам радиосвязи осуществляется сигналами, у которых, как правило, местоположение границ элементарных посылок на оси времени начиная с первого фронта кратно времени продолжительности одной элементарной посылки. Поэтому в системах связи осуществляется, тактовая синхронизация, позволяющая реализовать максимально возможную помехоустойчивость приема сигналов. При тактовой синхронизации определяется среднее местоположение фронтов элементарных посылок. Моменты времени, которые соответствуют появлению фронтов элементарных посылок под действием различного рода аддитивных и мультипликативных помех, присутствующих в канале связи, постоянно отклоняются в ту, или иную сторону от их среднего значения. Закон распределения отклонения времени появления фронтов элементарных посылок от их среднего значения считается нормальным [АБДУЛЛАЕВ Д.А., АРИПОВ М.Н. «Передача дискретных сообщений в задачах и упражнениях». - М.: Радио и связь, 1985, с. 11]. Среднеквадратическое отклонение (СКО) этого закона зависит от отношения мощностей сигнала и помехи. Поэтому величина СКО распределения фронтов относительно среднего времени их появления может характеризовать качество принимаемого сообщения.Discrete messages are transmitted over radio channels by signals, which, as a rule, have the location of the boundaries of elementary premises on the time axis starting from the first front multiple of the time duration of one elementary premises. Therefore, in communication systems, clock synchronization is carried out, which allows to realize the maximum possible noise immunity of signal reception. With clock synchronization, the average location of the edges of the chips is determined. Moments of time that correspond to the appearance of the fronts of elementary premises under the influence of various kinds of additive and multiplicative noise present in the communication channel are constantly deviating in one direction or another from their average value. The distribution law of the deviation of the time of appearance of the fronts of elementary premises from their average value is considered normal [ABDULLAEV DA, ARIPOV MN "The transmission of discrete messages in tasks and exercises." - M .: Radio and communications, 1985, p. eleven]. The standard deviation (RMS) of this law depends on the ratio of signal power and interference. Therefore, the value of the standard deviation of the fronts distribution relative to the average time of their appearance can characterize the quality of the received message.
Известен способ тактовой синхронизации [Побережский Е.С. Цифровые радиоприемные устройства. - М.: Радио и связь. - 1987, - с. 123-125], при котором определяют фазы фронтов принятых двоичных посылок, значения которых преобразуют в цифровую форму и последние n фаз фронтов двоичных посылок запоминают. Затем эти n фаз фронтов двоичных посылок анализируют по статистическому критерию, выносят решение о наличии или отсутствии сигнала в канале связи и вырабатывают решение об оценке значения фазы фронтов неискаженных двоичных посылок. Далее в соответствии с этой оценкой формируют синхроимпульсы, фаза которых совпадает с оценкой средней фазы фронтов неискаженных двоичных посылок, а период следования синхроимпульсов совпадает с их длительностью. Недостатком этого способа является не очень высокая достоверность и оперативность установления тактовой синхронизации из-за невозможности принимать решения в условиях недостаточного числа фронтов двоичных посылок или при замираниях сигнала в канале связи. Недостатком также является большое число вычислительных операций при оценке фазы фронтов неискаженных двоичных посылок по статистическому критерию.A known method of clock synchronization [Poberezhsky ES Digital radio receivers. - M .: Radio and communication. - 1987, - p. 123-125], in which the phases of the fronts of the received binary packages are determined, the values of which are digitized and the last n phases of the fronts of the binary packages are stored. Then these n phases of the edges of the binary parcels are analyzed according to a statistical criterion, make a decision on the presence or absence of a signal in the communication channel, and develop a decision on estimating the phase value of the fronts of the undistorted binary parcels. Further, in accordance with this assessment, clock pulses are formed, the phase of which coincides with the estimate of the average phase of the fronts of the undistorted binary packets, and the period of the synchronization pulses coincides with their duration. The disadvantage of this method is the not very high reliability and speed of establishing clock synchronization due to the inability to make decisions in conditions of an insufficient number of fronts of binary messages or when the signal fades in the communication channel. The disadvantage is the large number of computational operations in assessing the phase of the fronts of undistorted binary premises according to a statistical criterion.
Известно устройство тактовой синхронизации с оценкой качества принимаемого сообщения [ВАСИН В.А. и др. Радиосистемы передачи информации. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. Стр. 276]. В описании тактового синхронизатора, сказано, что, определив СКО распределения отклонений местоположения фронтов элементарных посылок от их среднего значения, можно оценить отношение сигнал/помеха h2 по формуле h2≈(T/CKO)2, что позволяет оценить качество принимаемого сообщения. Для реализации описанного алгоритма требуется разработка достаточно сложной программы, которая реализуется большим числом соответствующих вычислительных операций на процессоре.A device for clock synchronization with the assessment of the quality of the received message [VASIN V.A. and others. Radio transmission systems. - M.: Hot line - Telecom, 2005. p. 276]. In the description of the clock synchronizer, it is said that, having determined the standard deviation of the distribution of deviations of the location of the fronts of elementary parcels from their average value, it is possible to estimate the signal-to-noise ratio h 2 by the formula h 2 ≈ (T / CKO) 2 , which allows us to evaluate the quality of the received message. To implement the described algorithm, it is necessary to develop a rather complicated program that is implemented by a large number of corresponding computational operations on the processor.
Известно также «Устройство поэлементной синхронизации и регенерации» [АС №741479, опубл. 15.06.1980, авторы: Дунева Н.Н., Поддубный М.С., Хазан В.Л.] в котором синхронизация производится с одновременной оценкой качества канала связи при приеме сообщений. В основу этой оценки положено определение величины отклонения фронтов элементарных посылок от значения их среднего местоположения. Такого рода оценка производится с учетом вероятности отклонения фронтов элементарных посылок на величину, которая соизмерима с половиной длительности элементарной посылки. Такой метод синхронизации с оценкой качества принимаемого сообщения требует достаточно большого объема памяти вычислительного устройства и достаточно большого объема вычислений.It is also known "The device element-wise synchronization and regeneration" [AS No. 741479, publ. 06/15/1980, authors: Duneva NN, Poddubny MS, Hazan VL] in which synchronization is performed with a simultaneous assessment of the quality of the communication channel when receiving messages. The basis of this assessment is the determination of the magnitude of the deviation of the fronts of elementary premises from the value of their average location. Such an assessment is made taking into account the probability of deviation of the fronts of the elementary premises by a value that is comparable with half the duration of the elementary premises. Such a synchronization method with an assessment of the quality of the received message requires a sufficiently large amount of memory of the computing device and a sufficiently large amount of computation.
Известен способ оценки качества канала связи по телеграфным искажениям (А.В. Косых, В.Л. Хазаи Способ оценки текущего качества нестационарных каналов радиосвязи по величине телеграфных искажений. Динамика систем, механизмов и машин. №4, вып. 2017. Стр. 28-33]. Недостатком предложенного в данной статье способа оценки телеграфных искажений является относительно большая дискретная память и производство большого количества вычислений для получения конечного результата.A known method for assessing the quality of a communication channel by telegraph distortion (A.V. Kosykh, V.L. Khazai Method of assessing the current quality of non-stationary radio channels by the value of telegraph distortions. Dynamics of systems, mechanisms and machines. No. 4, issue 2017. Page 28 -33]. The disadvantage of the method for assessing telegraph distortions proposed in this article is the relatively large discrete memory and the production of a large number of calculations to obtain the final result.
Наиболее близким к заявляемому устройству является разомкнутое устройство тактовой синхронизации по элементам, принятое за прототип [Передача дискретных сообщений. Шувалов В.П., Захарченко Н.В., Шварцман В.О. и др. - М.: - Радио и связь. - 1990. - Стр.. 338-347, рис. 9.4], которое содержит формирователь импульсов, расширитель импульсов, узкополосный фильтр, усилитель ограничитель и формирователь тактовых импульсов, в котором каждый фронт принятых двоичных посылок синхронизирует один из генераторов прямоугольных импульсов, периоды которых равны периоду поступления двоичных посылок. Сумма всех сформированных колебаний поступает на вход узкополосного фильтра, который выделяет основную гармонику частоты поступления двоичных посылок. Фаза выделенной узкополосным фильтром гармоники в этом случае будет близка к фазе фронтов неискаженных двоичных посылок и будет обусловливать фазу формирователя тактовых импульсов. Недостатком этого способа синхронизации является то, что любой ошибочно появившийся фронт в принимаемой бинарной последовательности влияет на фазу результирующего колебания на выходе узкополосного фильтра. В данном устройстве отсутствует также оценка качества канала связи. Кроме того, в описанном устройстве синхронизации при замираниях сигнала происходит потеря фазы фронтов неискаженных двоичных посылок.Closest to the claimed device is an open device clock synchronization by elements, taken as a prototype [Transfer of discrete messages. Shuvalov V.P., Zakharchenko N.V., Shvartsman V.O. and others. - M.: - Radio and communications. - 1990. - Page. 338-347, Fig. 9.4], which contains a pulse shaper, a pulse expander, a narrow-band filter, an amplifier limiter and a pulse shaper, in which each front of the received binary bursts synchronizes one of the generators of rectangular pulses, the periods of which are equal to the period of arrival of the binary bursts. The sum of all the generated oscillations goes to the input of a narrow-band filter, which selects the main harmonic of the frequency of arrival of binary packages. The phase of the harmonic extracted by the narrow-band filter in this case will be close to the phase of the fronts of the undistorted binary packages and will determine the phase of the clock generator. The disadvantage of this synchronization method is that any erroneously appearing front in the received binary sequence affects the phase of the resulting oscillation at the output of the narrow-band filter. This device also lacks an assessment of the quality of the communication channel. In addition, in the described synchronization device, when the signal fades, the phase loss of the edges of the undistorted binary packages occurs.
Задача изобретения - осуществление тактовой синхронизации с учетом качества принимаемого сообщения, снижение влияния случайных, ошибочно появляющихся из-за влияния помех, фронтов в принимаемой бинарной последовательности, на точность синхронизации генератора тактовых импульсов, исключение потери синхронизации при кратковременных и длительных перерывах связи.The objective of the invention is the implementation of clock synchronization, taking into account the quality of the received message, reducing the influence of random fronts that appear erroneously due to the influence of fronts in the received binary sequence on the accuracy of the clock generator synchronization, eliminating synchronization loss during short and long communication interruptions.
Техническим результатом изобретения является определение качества принимаемого сигнала, исключение влияния случайных помех на точность тактовой синхронизации при приеме дискретных сообщений, сохранение синхронизации во время кратковременных и длительных перерывов связи.The technical result of the invention is to determine the quality of the received signal, eliminating the influence of random noise on the accuracy of clock synchronization when receiving discrete messages, maintaining synchronization during short and long communication interruptions.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве синхронизации, для каждого фронта заданного числа N последовательно поступающих фронтов элементарных посылок, аналогично тому, как это делается в прототипе, с помощью генераторов прямоугольных импульсов формируются периодические последовательности прямоугольных импульсов, но в отличие от прототипа, период последовательностей прямоугольных импульсов равен не среднему периоду принимаемой бинарной последовательности, а равен длительности элементарной посылки Т принимаемого сообщения, кроме того, периодическая последовательность импульсов имеет скважность р много большую едницы. Скважность периодической последовательности импульсов р=Т/Ти, где Ти<<Т вляется длительностью одиночного импульса. Количество N такого рода сформированных периодических последовательностей П-образных импульсов для достоверной оценки среднего количества попадания фронтов бинарной последовательности на заданный отрезок времени должно быть достаточно большим. В теории вероятностей [Венцель Е.С. Теория вероятностей. М: 1969 г. стр. 317-324] показано, что необходимым и достаточным для достоверной оценки математического ожидания случайной величины считается объем выборок этой случайной величины в количестве равном не менее 20-30. Таким образом, необходимо, чтобы выполнялось неравенство N≥20. Все N П-образных импульсов суммируются и поступают на анализатор качества принимаемого сообщения. После окончания периода формирования фаз у очередных N последовательностей их фазы поочередно циклически меняются в соответствии с фазами вновь поступающих фронтов принимаемой информационной бинарной последовательности. Если величина телеграфных искажений очень мала и отклонения по времени фронтов всех отдельно взятых элементарных посылок от их среднего места положения не превышают значения Ти, то на выходе сумматора П-образных импульсов будет результирующий импульс с максимально возможной амплитудой, равной N условным единицам (по количеству генераторов периодических последовательностей). Длительность вершины этого импульса в общем случае при наличии телеграфных искажений будет меньше отрезка времени, равного Ти и будет зависеть от величины СКО этих телеграфных искажений. Фаза верхней части этого импульса, передается генератору тактовых импульсов, формирующему короткие импульсы с периодом Т, местоположение которых на оси времени в этом случае соответствует среднему местоположению фронтов принимаемой информационной бинарной последовательности. Используя эти импульсы можно обеспечить оптимальный прием сигналов с помощью коммутируемых фильтров [Теория передачи дискретных сообщений. Финк Л.М. - М.: - Советское радио. - 1970. Стр. 161, 235, 304]. Если же величина телеграфных искажений будет настолько велика, что фронты отдельных элементарных посылок будут отклоняться от их среднего местоположения на величину более чем Ти, то на выходе сумматора П-образных импульсов амплитуда результирующего импульса будет меньше, чем N условных единиц. Величина этой амплитуды обратно пропорциональна величине телеграфных искажений и может служить оценкой качества принимаемого сообщения. В случае, когда сигнал на входе приемного устройства отсутствует, на выходе демодулятора имеет место бинарная последовательность, у которой переходы между ее уровнями распределены равномерно во времени, в результате чего сформированные импульсные периодические последовательности будут иметь разные начальные фазы, равномерно распределенные на интервале периода этих колебаний. В этом случае на выходе сумматора импульсов будет иметь место случайная последовательность коротких импульсов с условной амплитудой 1/N, которые иногда перекрываются и в этом случае уровень результирующего сигнала может случайно варьироваться и изменяться в несколько раз, но когерентное сложение колебаний в этом случае невозможно и максимальный уровень сигнала близкий по значению к N, который говорит о высоком качестве принимаемой информации, практически, никогда не сможет реализоваться. В этом случае сигнал на коррекцию фазы синхронизируемого генератора тактовых импульсов, при определенном уровне результирующего импульса на выходе сумматора импульсов блокируется и генератор тактовых импульсов может в этом случае сохранять последнее значение фазы на долгое время, вплоть до следующего сеанса связи. При этом точность взаимной синхронизации передатчика и приемника будет обусловлена стабильностью опорных генераторов на передающей и приемной стороне радиолинии.The specified technical result is achieved by the fact that in the inventive synchronization device, for each front of a given number N of consecutively arriving fronts of elementary parcels, similar to how this is done in the prototype, periodic sequences of rectangular pulses are generated using rectangular pulse generators, but unlike the prototype, the period of the sequences of rectangular pulses is not equal to the average period of the received binary sequence, but equal to the duration of the elementary pos ki T received messages, in addition, a periodic sequence of pulses has a duty cycle p much greater ednitsy. The duty cycle of the periodic pulse sequence is p = T / T and , where T and << T is the duration of a single pulse. The number N of such generated periodic sequences of U-shaped pulses for a reliable estimate of the average number of hits of the binary sequence fronts in a given period of time should be quite large. In probability theory [Wenzel ES Probability theory. M: 1969, pp. 317-324] it is shown that the number of samples of this random variable in an amount equal to at least 20-30 is considered necessary and sufficient for a reliable estimate of the mathematical expectation of a random variable. Thus, it is necessary that the inequality N≥20 holds. All N U-shaped pulses are summed and fed to the quality analyzer of the received message. After the end of the phase formation phase of the next N sequences, their phases alternately cyclically change in accordance with the phases of the newly arriving fronts of the received information binary sequence. If the telegraph distortion is very small and the time deviations of the fronts of all individual chips from their average position do not exceed the value of T and then at the output of the adder of U-shaped pulses there will be a resulting pulse with the maximum possible amplitude equal to N conventional units (in number periodic sequence generators). The duration of this pulse peaks in the general case of wire distortion will be less time interval equal to T, and will depend on the magnitude of MSE distortion wire. The phase of the upper part of this pulse is transmitted to the clock generator, which generates short pulses with a period T, the location of which on the time axis in this case corresponds to the average location of the fronts of the received information binary sequence. Using these pulses, it is possible to ensure optimal reception of signals using switched filters [Theory of transmission of discrete messages. Fink L.M. - M.: - Soviet radio. - 1970. p. 161, 235, 304]. If the telegraph distortion is so large that the fronts of individual elementary parcels deviate from their average location by more than T and then at the output of the adder of U-shaped pulses the amplitude of the resulting pulse will be less than N conventional units. The magnitude of this amplitude is inversely proportional to the magnitude of telegraph distortions and can serve as an estimate of the quality of the received message. In the case when there is no signal at the input of the receiving device, a binary sequence takes place at the output of the demodulator, in which the transitions between its levels are evenly distributed over time, as a result of which the generated pulsed periodic sequences will have different initial phases uniformly distributed over the period interval of these oscillations . In this case, a random sequence of short pulses with a conditional amplitude of 1 / N will occur at the output of the pulse adder, which sometimes overlap, in which case the level of the resulting signal can randomly vary and change several times, but the coherent addition of oscillations in this case is impossible and the maximum the signal level is close in value to N, which indicates the high quality of the received information, almost never can be realized. In this case, the signal for correcting the phase of the synchronized clock pulse generator is blocked at a certain level of the resulting pulse at the output of the pulse adder, and the clock generator in this case can save the last phase value for a long time, until the next communication session. In this case, the accuracy of the mutual synchronization of the transmitter and receiver will be determined by the stability of the reference generators on the transmitting and receiving sides of the radio link.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства тактовой синхронизации с оценкой качества принимаемого сообщения.In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device clock synchronization with an assessment of the quality of the received message.
На блок-схеме обозначено:The block diagram indicates:
1 - вход для принимаемой бинарной последовательности с краевыми искажениями (с выхода триггера демодулятора радиоприемного устройства);1 - input for the received binary sequence with edge distortions (from the output of the trigger of the demodulator of the radio receiver);
2 - формирователь коротких импульсов, соответствующих фронтам в принимаемой бинарной последовательности;2 - shaper of short pulses corresponding to the fronts in the received binary sequence;
3 - циклический переключатель;3 - cyclic switch;
4 - генераторы (в количестве N) бинарных последовательностей с периодом Т и скважностью р;4 - generators (in the amount of N) of binary sequences with period T and duty cycle p;
5 - сумматор бинарных последовательностей;5 - adder of binary sequences;
6 - управляемый ключ, который может блокировать прохождение импульсов синхронизации па генератор тактовых импульсов;6 - controlled key, which can block the passage of synchronization pulses on the clock generator;
7 - анализатор уровня результирующих импульсов на выходе сумматора, управляющий ключом 6;7 - the analyzer of the level of the resulting pulses at the output of the adder, controlling the
8 - генератор тактовых импульсов, синхронизируемый результирующими импульсами, которые пропускаются ключом 6 с выхода сумматора 5;8 - a clock generator, synchronized by the resulting pulses, which are passed by key 6 from the output of the
9 - выход синхронизатора для тактовых импульсов;9 - synchronizer output for clock pulses;
10 - выход синхронизатора для оценки качества принимаемого сигнала.10 - synchronizer output for assessing the quality of the received signal.
Описание функционирования устройства тактовой синхронизации с оценкой качества принимаемого сигнала.Description of the operation of the clock synchronization device with an assessment of the quality of the received signal.
Бинарная последовательность с краевыми искажениями с выхода решающего устройства демодулятора радиоприемного устройства (триггера) подается на вход 1 устройства тактовой синхронизации. Формирователь коротких импульсов 2 формирует для каждого фронта этой бинарной последовательности короткие импульсы и с помощью циклического переключателя 3 задает с помощью этих импульсов начальные фазы генераторам бинарных периодических П-образных импульсных последовательностей 4. П-образные импульсы с выхода формирователей бинарных последовательностей поступают на сумматор 5, а затем результат суммирования UΣ в виде результирующего импульса через коммутатор 6, управляемый анализатором уровня результирующих импульсов на выходе сумматора 5, поступает на синхронизируемый генератор тактовых импульсов 8 и фазирует его соответствующим образом. Тактовые импульсы с выхода генератора поступают на выход синхронизатора 9 и используются для наиболее оптимального приема сигналов сообщения. Оценка качества принимаемого сообщения с выхода анализатора уровня результирующих импульсов на выходе сумматора, характеризующего это качество, поступает на выход 10. В случае уменьшения уровня результирующего импульса на выходе сумматора 5 при ухудшении условий связи ключ 6 по команде анализатора качества 7 закрывается и тактовый генератор 8 начинает работать в автономном режиме, сохраняя ранее заданную фазу. При этом тактовые импульсы продолжают поступать на выход синхронизатора 9 с фазой, заданной на интервале приема сообщения, когда качество его приема было удовлетворительным. При появлении сигнала после его отсутствия и увеличении амплитуд результирующих импульсов UΣ, которые превысят заданное значение порога U0, ключ 6 включается по сигналам анализатора уровня 7 и генератор тактовой синхронизации начинает синхронизироваться проходящими чрез ключ 6 результирующими импульсами с выхода сумматора 5.A binary sequence with edge distortions from the output of the decoding device of the demodulator of the radio receiving device (trigger) is fed to the
Приведенная на фиг. 1 блок-схема устройства тактовой синхронизации с оценкой качества принимаемых сигналов может быть относительно легко реализована как в схемо-техническом, так и в программном варианте. При этом, в отличие от описанных аналогов, не требуется производить сложных математических операций по вычислению статистических характеристик краевых искажений. В отличие от прототипа, предлагаемый вариант устройства тактовой синхронизации осуществляет текущую оценку качества принимаемого сообщения по оценке величины имеющих место краевых искажений. Одиночные ошибочно сформировавшиеся фронты в принимаемой последовательности в данном устройстве тактовой синхронизации, в отличие от прототипа, практически не влияют на фазу результирующих импульсов на выходе сумматора 5. Кроме того, при перерывах в сеансах связи не происходит потери фазы у синхронизируемого генератора тактовых импульсов, которая была им получена на интервалах времени, которые соответствуют хорошему качеству принимаемого сообщения, когда амплитуда результирующего импульса на выходе сумматора была достаточно большой.Referring to FIG. 1, a block diagram of a clock synchronization device with an assessment of the quality of received signals can be relatively easily implemented both in a circuit-technical and in a software version. In this case, unlike the described analogues, it is not necessary to perform complex mathematical operations to calculate the statistical characteristics of edge distortions. Unlike the prototype, the proposed embodiment of the clock synchronization device carries out a current assessment of the quality of the received message by estimating the magnitude of the occurring edge distortions. Single erroneously formed fronts in the received sequence in this clock synchronization device, unlike the prototype, practically do not affect the phase of the resulting pulses at the output of the
На фиг. 2 (а) изображен вид результирующих импульсов UΣ на выходе сумматора (5) фигуры 1 для случая хороших условий связи, когда краевые искажения отсутствуют и все импульсы формирователей однополярных П-образных последовательностей суммируются когерентно.In FIG. Figure 2 (a) shows the form of the resulting pulses U Σ at the output of the adder (5) of Figure 1 for the case of good communication conditions, when there are no boundary distortions and all pulses of the formers of unipolar U-shaped sequences are summed coherently.
На фиг. 2 (b) изображен вид результирующих импульсов UΣ на выходе сумматора (5) фигуры 1 для случая средних условий связи, когда импульсы формирователей однополярных П-образных последовательностей имеют рассеяние по времени из-за наличия краевых искажений в принимаемой бинарной последовательности и частично суммируются не когерентно.In FIG. 2 (b) shows a view of the resulting pulses U Σ at the output of the adder (5) of figure 1 for the case of average communication conditions when the pulses of the formers of unipolar U-shaped sequences are time scattered due to the presence of edge distortions in the received binary sequence and are not partially summed coherently.
На фиг. 2 (с) изображен вид результирующих импульсов UΣ на выходе сумматора (5) фигуры 1 для случая плохих условий связи, когда, например, имеют место глубокие замирания и импульсы формирователей однополярных П-образных последовательностей рассеяны равномерно вдоль оси времени. Если имеется N формирователей последовательностей П-образных импульсов (4), то n импульсов полностью перекрываются друг с другом в том случае, если их передние фронты попадают на один временной интервал Δt=1/N. Вероятность этого события при отсутствии сигнала равна P(n)=(1/N)n-1. Таким образом, при N=20 превышение амплитудой результирующего импульса UΣ уровня, равного двум условным единицам, будет происходить с вероятностью Р(2)=0.05, трем условным единицам с вероятностью Р(3)=0.0025, четырем условным единицам с вероятностью Р(4)=0.000125, а пяти условным единицам с вероятностью Р(5)=0.00000625.In FIG. 2 (c) shows a view of the resulting pulses U Σ at the output of the adder (5) of figure 1 for the case of poor communication conditions, when, for example, deep fading and pulses of the formers of unipolar U-shaped sequences are scattered uniformly along the time axis. If there are N formers of sequences of U-shaped pulses (4), then n pulses completely overlap each other if their leading edges fall on one time interval Δt = 1 / N. The probability of this event in the absence of a signal is P (n) = (1 / N) n-1 . Thus, at N = 20, the excess of the resultant pulse amplitude U Σ of a level equal to two arbitrary units will occur with a probability of P (2) = 0.05, three arbitrary units with a probability of P (3) = 0.0025, and four conventional units with a probability of P ( 4) = 0.000125, and to five conventional units with probability Р (5) = 0.00000625.
Таким образом, при отсутствии сигнала ложная синхронизация маловероятна, если при N=20 порог срабатывания U0 принять равным 4÷5 условным единицам.Thus, in the absence of a signal, false synchronization is unlikely if, at N = 20, the response threshold U 0 is assumed to be 4 ÷ 5 conventional units.
При наличии сигнала амплитуда результирующего импульса UΣ увеличивается пропорциональна вероятности попадания фронта элемента сообщения на ограниченный отрезок времени, расположенный в зоне среднего местоположения этих фронтов. Амплитуда результирующего импульса UΣ характеризует качество принимаемого сообщения. Чем больше вероятность попадания фронта элемента сообщения на ограниченный отрезок времени, расположенный в зоне среднего местоположения этих фронтов, тем больше амплитуда результирующего импульса на выходе сумматора и тем более высокое качество имеет принимаемое сообщение. Максимальная амплитуда результирующего импульса UΣ может быть равна N условным единицам. Если UΣ становится меньше заданного порога U0, то анализатор качества (7) блокирует с помощью ключа (6) поступление сигналов синхронизации с выхода сумматора (5) на синхронизируемый генератор тактовых импульсов (8) на фиг. 1 и последнее значение фазы, полученное генератором импульсов тактовой синхронизации (8) сохраняется до того момента, пока амплитуда результирующего импульса UΣ не превысит заданный порог U0. Если канал связи хорошего качества, то для начала процесса синхронизации количество фронтов бинарной последовательности с момента начала приема сообщения будет равно значению порога U0 условных единиц. Поскольку количество фронтов в информационной бинарной последовательности в среднем в два раза меньше, чем количество принимаемых элементов, то при U0 равном 4-5 условных единиц момент начала синхронизации наступит в среднем в течение приема первых 8÷10 посылок. Если у передаваемого сообщения для входа в синхронизм имеется преамбула в виде меандра, то в этом случае синхронизация произойдет в течение приема первых 5÷6 элементарных посылок.In the presence of a signal, the amplitude of the resulting pulse U Σ increases in proportion to the probability that the front of the message element hits a limited period of time located in the zone of the average location of these fronts. The amplitude of the resulting pulse U Σ characterizes the quality of the received message. The greater the probability that the front of the message element hits a limited period of time located in the zone of the average location of these fronts, the greater the amplitude of the resulting pulse at the output of the adder and the higher the quality of the received message. The maximum amplitude of the resulting pulse U Σ can be equal to N conventional units. If U Σ becomes less than a predetermined threshold U 0 , then the quality analyzer (7) blocks using the key (6) the arrival of synchronization signals from the output of the adder (5) to the synchronized clock (8) in FIG. 1 and the last phase value obtained by the clock synchronization pulse generator (8) is stored until the amplitude of the resulting pulse U Σ exceeds a predetermined threshold U 0 . If the communication channel is of good quality, then to start the synchronization process, the number of edges of the binary sequence from the moment the message is received will be equal to the value of the threshold U 0 arbitrary units. Since the number of fronts in the information binary sequence is on average two times less than the number of received elements, then at U 0 equal to 4-5 conventional units, the moment of synchronization start will occur on average during the reception of the first 8 ÷ 10 messages. If the transmitted message has a preamble in the form of a meander to enter synchronism, then in this case synchronization will occur during the reception of the first 5–6 elementary parcels.
В общем случае порог, соответствующий уровню качества принимаемого сигнала, при котором начинает осуществляться синхроизация генератора тактовой импульсов синхронизации и порог, соответствующий уровню качества принимаемого сигнала, при котором синхроизация генератора тактовой импульсов синхронизации прекращается могут отличаться друг от друга с целью повышения точности синхронизации.In the general case, the threshold corresponding to the quality level of the received signal at which synchronization of the clock synchronization pulse generator starts to be implemented and the threshold corresponding to the quality level of the received signal at which the synchronization of the clock synchronization pulse generator stops can differ from each other in order to increase the accuracy of synchronization.
С целью сокращения времени вхождения в синхронизм после перерыва в связи порог, соответствующий уровню качества принимаемого сигнала, при котором начинает осуществляться синхронизация генератора тактовых импульсов и порог, соответствующий уровню качества принимаемого сигнала, при котором синхронизация генератора тактовых импульсов прекращается могут изменяться во времени с учетом интервала времени, в течение которого отсутствовала связь.In order to reduce the time of synchronization after a communication break, the threshold corresponding to the quality level of the received signal at which the clock starts to synchronize and the threshold corresponding to the quality level of the received signal at which the clock stops synchronizing can change in time taking into account the interval time during which there was no connection.
Заявляемое устройство тактовой синхронизации отличается от прототипа:The inventive device clock synchronization differs from the prototype:
- малым временем вхождения в синхронизм;- small time of entry into synchronism;
- более точной синхронизацией за счет исключения из суммы периодических П-образных импульсов тех импульсов, которые сформированы случайно появившимися фронтами принимаемой бинарной последовательности;- more accurate synchronization due to the exclusion from the sum of periodic U-shaped pulses of those pulses that are formed by randomly appearing fronts of the received binary sequence;
- возможностью синхронизации только в те моменты времени, когда оценка качества принимаемого сообщения имеет высокую оценку качества;- the ability to synchronize only at those times when the quality assessment of the received message has a high quality rating;
- возможностью сохранять синхронизацию на длительное время, обусловленное стабильностью опорных генераторов на передающей и приемной сторонах радиолинии.- the ability to maintain synchronization for a long time, due to the stability of the reference generators on the transmitting and receiving sides of the radio line.
Кроме всего прочего, заявляемое устройство легко реализуется как в схемо-техническом, так и в программном вариантах.Among other things, the claimed device is easily implemented both in circuit-technical and in software versions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121006A RU2683280C1 (en) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | Device of tact synchronization with an assessment of the quality of the accepted message |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121006A RU2683280C1 (en) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | Device of tact synchronization with an assessment of the quality of the accepted message |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2683280C1 true RU2683280C1 (en) | 2019-03-27 |
Family
ID=65858630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018121006A RU2683280C1 (en) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | Device of tact synchronization with an assessment of the quality of the accepted message |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2683280C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1073895A2 (en) * | 1981-05-18 | 1984-02-15 | Воронежский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Ленинского Комсомола | Clock period synchronization device |
| SU1083389A1 (en) * | 1981-11-26 | 1984-03-30 | Предприятие П/Я В-2132 | Device for synchronizing binary signals in receiving equipment of multichannel communication system |
| SU1494239A1 (en) * | 1987-12-09 | 1989-07-15 | Московский Институт Инженеров Гражданской Авиации | Boundary distortion meter |
| RU2156542C1 (en) * | 1998-12-16 | 2000-09-20 | Воронежский научно-исследовательский институт связи | Device for evaluating quality of reception of binary signals |
-
2018
- 2018-06-06 RU RU2018121006A patent/RU2683280C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1073895A2 (en) * | 1981-05-18 | 1984-02-15 | Воронежский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Ленинского Комсомола | Clock period synchronization device |
| SU1083389A1 (en) * | 1981-11-26 | 1984-03-30 | Предприятие П/Я В-2132 | Device for synchronizing binary signals in receiving equipment of multichannel communication system |
| SU1494239A1 (en) * | 1987-12-09 | 1989-07-15 | Московский Институт Инженеров Гражданской Авиации | Boundary distortion meter |
| RU2156542C1 (en) * | 1998-12-16 | 2000-09-20 | Воронежский научно-исследовательский институт связи | Device for evaluating quality of reception of binary signals |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШУВАЛОВ В.П. и др. Передача дискретных сообщений. М.: Радио и связь, 1990, с. 338-347, рис. 9.4. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6044122A (en) | Digital phase acquisition with delay locked loop | |
| US4145569A (en) | Method and apparatus for synchronizing the ciphering and deciphering of binary-coded messages | |
| Fu et al. | Mitigating distributed denial of service attacks in multiparty applications in the presence of clock drifts | |
| JP2008523400A (en) | Reception apparatus and reception sequence reception method | |
| CN101366220A (en) | Radio receiving apparatus and radio receiving method | |
| US5267264A (en) | Synchronization and matching method for a binary baseband transmission system | |
| RU2683280C1 (en) | Device of tact synchronization with an assessment of the quality of the accepted message | |
| US4539689A (en) | Fast learn digital adaptive equalizer | |
| JPS5938780B2 (en) | How to synchronize digital modems | |
| CN101022416B (en) | Method for regulating clock frequency, client and system | |
| CN1300469A (en) | Method and apparatus for accurate synchronization using symbol decision feedback | |
| US3755736A (en) | Phase tracking system for an automatic equalization | |
| US3200198A (en) | System for extracting word and bit synchronization signals from pcm wave form | |
| RU168000U1 (en) | DEVICE FOR JOINT TRANSFER OF INFORMATION AND TEST SIGNALS IN CHANNELS WITH INTER-CHARACTER INTERFERENCE | |
| RU2461119C1 (en) | Method for demodulation of signals with relative phase demodulation | |
| RU2637422C1 (en) | Method of receiving signals in digital communication system with compensation of noise defined by multiple-beam interference | |
| RU200964U1 (en) | Digital signal intersymbol distortion corrector | |
| JP3406167B2 (en) | Synchronizer | |
| DE3029249A1 (en) | Synchronisation of signals through regenerator - has phase discriminator control from input and output signals to govern network propagation time | |
| Alhakim et al. | Data-aided timing estimation in UWB communication systems using dirty templates | |
| DE19506109C1 (en) | Pulse response estimation for transmission channel | |
| Ramos et al. | A moving average predictor for playout delay control in VoIP | |
| Islam et al. | Statistical distribution analysis of sender-jump receiver-wait rendezvous in cognitive radio | |
| RU2573270C2 (en) | Adaptive correction method with compensation of guard time periods | |
| RU219035U1 (en) | Device for correction of intersymbol distortions of digital signals |