Самосинхронизирующийся сигнал

Сигнал может быть декодирован без внешнего источника синхронизации

В телекоммуникациях и электронике самосинхронизирующийся сигнал — это сигнал, который можно декодировать без необходимости в отдельном тактовом сигнале или другом источнике синхронизации . Обычно это делается путем включения встроенной информации о синхронизации в сигнал и добавления ограничений на кодирование полезной нагрузки данных, так что ложная синхронизация может быть легко обнаружена.

Большинство линейных кодов спроектированы так, чтобы быть самосинхронизирующимися.

Изохронность и анизохронность

Если в передачу данных встроен тактовый сигнал, то возможны две возможности: тактовые сигналы отправляются одновременно с данными ( изохронно ) или в разное время ( аизохронно ).

Изохронные самосинхронизирующиеся сигналы

Если встроенный тактовый сигнал является изохронным, он отправляется одновременно с данными. Ниже приведен пример сигнала, в данном случае с использованием самосинхронизирующегося сигнала манчестерского кода . Данные и тактовые циклы можно рассматривать как «сложение» в комбинацию, где и тактовый цикл, и данные могут быть извлечены из переданного сигнала.

Асинхронные самосинхронизирующиеся сигналы

Асинхронные самосинхронизирующиеся сигналы не объединяют тактовые циклы и передачу данных в один непрерывный сигнал. Вместо этого передача тактовых циклов и передача данных модулируются. Ниже приведен пример сигнала, используемого в асинхронной последовательной связи , где ясно, что информация о тактовой частоте передается в другом временном интервале, чем фактические данные.

Реализации

Примеры использования протоколов самосинхронизирующихся сигналов включают в себя:

• Изохронный
  • Манчестерский код , в котором тактовые сигналы возникают в точках перехода.
  • Плезиохронные сигналы цифровой иерархии
  • Модуляция «восемь-четырнадцать»
  • 4Б5Б
  • кодировка 8b/10b
  • Кодировка 64b/66b
  • HDLC
  • Модифицированная частотная модуляция
• Анохронный
  • азбука Морзе
  • Асинхронный старт-стоп

Большинство этих кодов можно рассматривать как своего рода код Run Length Limited ^[1] . Эти ограничения на «прогоны» нулей и «прогоны» единиц гарантируют, что переходы происходят достаточно часто, чтобы приемник оставался синхронизированным.

Такие самосинхронизирующиеся сигналы могут быть правильно декодированы в поток битов без проскальзывания битов . Для дальнейшего декодирования этого потока битов и определения того, какой бит является первым битом байта, часто используется самосинхронизирующийся код .

Аналоговые примеры

Амплитудная модуляция — модуляция сигнала путем изменения амплитуды несущей волны, например: ${\displaystyle M(t)}$

${\displaystyle y(t)=M(t)\cdot \cos(\omega _{c}t),}$

является самосинхронизирующимся, поскольку нулевые переходы служат тактовым импульсом .

Можно считать этот тактовый импульс избыточной информацией или, по крайней мере, расточительным использованием емкости канала и дуплексировать канал, изменяя фазу, как в полярной модуляции , или добавляя другой сигнал, который находится на 90° вне фазы (синусоидальная волна), как в квадратурной модуляции. Результатом является отправка в два раза большего количества сигналов по каналу за счет потери тактового сигнала и, таким образом, ухудшение сигнала в случае дрейфа тактового сигнала (аналоговый эквивалент дрейфа бита).

Это демонстрирует, как тактирование или синхронизация в коде влияет на пропускную способность канала, и иллюстрирует компромисс.

Смотрите также

• Схема, нечувствительная к задержкам

Ссылки

1. Kees Schouhamer Immink (декабрь 1990 г.). "Runlength-Limited Sequences". Труды IEEE . 78 (11): 1745–1759. doi :10.1109/5.63306. Дано подробное описание предельных свойств runlength-limited sequences.