СПОСОБ ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ПО ИНФОРМАЦИОННЫМ СИГНАЛАМ С ПРОВЕРКОЙ ПО CRC
METHOD OF CLOCK SYNCHRONISATION AGAINST DATA SIGNALS WITH CRC TEST

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 и CRC.
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.
Поставленная цель достигается тем, что в способе тактовой синхронизации по информационным сигналам с проверкой по CRC принимают дискретную информацию в виде кодовых слов с исправлением ошибок, причем к передаваемому от источника сообщений блоку информации вычисляют и добавляют CRC, 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 CRC и при условии безошибочного декодирования принятый информационный блок отдают получателю сообщений, а также вычисляют и добавляют CRC, кодируют помехоустойчивым кодом, модулируют, после чего полученный сигнал передают в блок вычисления автокорреляционной функции (АКФ), затем 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 чертеже, где:
1 - источник сообщений;
2 - первый блок добавления CRC;
3 - первый кодер;
4 - первый модулятор;
5 - канал связи;
6 - демодулятор;
7 - декодер;
8 - блок проверки CRC;
9 - получатель сообщений;
10 - второй блок добавления CRC;
11 - второй кодер;
12 - второй модулятор;
13 - блок вычисления АКФ;
14 - блок проверки условия;
15 - блок вычисления ВКФ;
16 - блок принятия решения.
Способ тактовой синхронизации по информационным сигналам с проверкой по CRC заключается в следующем. На передающей стороне в источнике сообщений 1 формируют информационный блок длиной m бит, для которого вычисляют и добавляют CRC в первом блоке добавления CRC 2, после этого длина блока равна k=m+с бит, где с - количество бит CRC. Полученный блок кодируют помехоустойчивым кодом (n, k) в первом кодере 3, после чего кодовый блок длиной n бит, представляющих собой дискретную информацию в виде кодовых слов, модулируют в первом модуляторе 4 и полученный сигнал S(t) передают в канал связи 5.
<mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>≡</mo><mi>S</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
На приемной стороне принимаемый из канала связи 5 сигнал
демодулируют в демодуляторе 6, получая принятую дискретную информацию в виде кодовых слов, в которой могут присутствовать ошибки, которую декодируют в декодере 7 и вычисляют CRC в блоке проверки CRC 8. Вычисление CRC есть деление на полином, остаток от деления показывает, присутствуют ли ошибки в декодированном блоке. Если остаток равен нулю, то считают, что декодирование в принимаемом кодовом блоке произошло без ошибок. В этом случае декодированный информационный блок длиной m бит передают получателю сообщений 9, а также вычисляют и добавляют CRC во втором блоке добавления CRC 10, кодируют во втором кодере 11 и модулируют во втором модуляторе 12. Сигнал с выхода второго модулятора 12
подают на вход блока вычисления АКФ 13. При этом при безошибочном декодировании сигнал
. Автокорреляционную функцию на выходе блока вычисления АКФ 13 подают на вход блока проверки условия 14, 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 15, на второй вход которого подают принимаемый из канала связи сигнал
. Результат вычисления ВКФ - массив отсчетов функции взаимной корреляции - передают в блок принятия решения 16, в котором определяют положение максимального значения в массиве, получая, таким образом, искомое положение тактовой синхронизации.
Предлагаемый способ позволяет поддерживать тактовую синхронизацию непосредственно по информационным сигналам без передачи дополнительных синхронизирующих сигналов.