45. Скремблирование и дескремблирование в модемах.

Скремблирование-это обратимое преобразование цифрового потока без изменения скорости передачи с целью получения последовательности, в которой статистика появления нулей и единиц приближается к случайной, что позволяет удовлетворять требованиям надежного выделения тактовой частоты и постоянной, сосредоточенной в заданной области частот спектральной плотности мощности передаваемого сигнала.

Среди этих требований основными являются следующие:

- частота смены символов (1, 0) должна обеспечивать надежное выделение тактовой частоты непосредственно из принимаемого сигнала.

- спектральная плотность мощности передаваемого сигнала должна быть, по возможности, постоянной и сосредоточенной в заданной области частот с целью снижения взаимного влияния каналов.

Скремблирование осуществляется непосредственно перед модуляцией.

Скремблирование производится на передающей стороне с помощью скремблера, реализующего логическую операцию суммирования по модулю два исходного и псевдослучайного двоичных сигналов. На приемной стороне осуществляется обратное преобразование — дескремблирование, выполняемое дескремблером. Дескремблер выделяет из принятой последовательности исходную информационную последовательность.

Основной частью скремблера является генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) в виде линейного каскадного регистра с обратными связями.

Различают два типа скремблеров и дескремблеров: самосинхронизирующиеся ( СС ) и с установкой ( аддитивные ).

Особенностью скремблера СС является то, что он управляется скремблированной последовательностью, т.е. той которая передается в канал. Поэтому при данном виде скремблирования не требуется специальной установки состояний скремблера и дескремблера – скремблированная последовательность записывается в регистры сдвига скремблера и дескремблера, устанавливая их в идентичное состояние. При потере синхронизма между скремблером и дескремблеров время восстановления синхронизма не превышает числа тактов, равного числу ячеек регистра скремблера.

На приемной стороне выделение информационной последовательности происходит сложением по модулю двапринятой скремблированной последовательности с псевдослучайной последовательностью (ПСП) регистра.

Например, входная последовательность с помощью скремблера в соответствии с выражениемпреобразуется в двоичную последовательность, посылаемую в канал. В приемнике из этой последовательности таким же регистром сдвига, как и на передаче, формируется последовательность. Эта последовательность на выходе дескремблера идентична первоначальной последовательности.

Недостатки схемы.

1. При одной ошибке в последовательности , ошибочными получаются так же 6 и 7 символы ( для данного примера ). Таким образом происходит размножение ошибок. Этот недостаток ограничивает число обратных связей в регистре сдвига - это число не превышает а=2.

2. Возможность появления на выходе скремблера при определенных условиях так называемых критических ситуаций, когда выходная последовательность приобретает периодический характер с периодом, меньшим длины ПСП. Для устранения этого недостатка в скремблерах и дескремблерах предусматриваются специальные дополнительные схемы контроля, которые выявляют наличие периодичности элементов на входе и нарушают ее.

Недостатки, присущие СС скремблеру – дескремблеру, практически отсутствуют при аддитивном скремблировании, однако здесь требуется предварительная идентичная установка состояний регистров скремблера и дескремблера.

В скремблере с установкой ( АД скремблер ), как и в СС скремблере, производится суммирование входного сигнала и ПСП, но результирующий сигнал не поступает на вход регистра. В дескремблере скремблированный сигнал также не проходит через регистр сдвига, поэтому размножения ошибок не происходит. Суммируемые в скремблере последовательности независимы, поэтому их период всегда равен наименьшему общему кратному величин периодов входной последовательности и ПСП. Как следствие, отсутствие критических состояний. В качестве сигнала установки используют сигнал цикловой синхронизации. Данный тип скремблеров – дескремблеров является предпочтительным.