Самосинхронизирующийся сигнал

Самосинхронизирующийся сигнал — это сигнал, который можно декодировать без необходимости использования отдельного тактового сигнала или другого источника синхронизации. Обычно это достигается путём встраивания информации для синхронизации непосредственно в сигнал и наложения ограничений на кодирование полезной нагрузки данных, чтобы ложная синхронизация могла быть легко обнаружена.

Большинство линейных кодов разработаны как самосинхронизирующиеся.

Если тактовый сигнал встроен в передачу данных, есть две возможности: тактовые сигналы отправляются одновременно с данными (изохронно) или в другое (анизохронно).

Если встроенный тактовый сигнал является изохронным, он передаётся одновременно с данными. Ниже приведен пример такого сигнала, в данном случае с использованием самосинхронизирующегося сигнала на основе кода Манчестера. Циклы данных и тактового сигнала можно рассматривать как «суммирующиеся» в комбинацию, из которой и тактовый сигнал, и данные могут быть извлечены из переданного сигнала^[1].

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

Примеры, использующие протоколы самосинхронизирующегося сигнала:

• Изохронные
  • Манчестерское кодирование, where the clock signals occur at the transition points.
  • Плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ, англ. Plesiochronous digital hierarchy, PDH) signals
  • EFM-модуляция (англ. Eight-to-fourteen modulation, EFM)^[2]
  • 4B5B
  • 8b/10b кодирование
  • 64b/66b кодирование
  • HDLC
  • MFM-кодирование
• Анизохронные
  • Азбука Морзе
  • Асинхронный способ передачи данных

Большинство этих кодов можно рассматривать как разновидность кода с ограниченной длиной серий (англ. run-length limited, RLL)^[3]. Ограничения на «серии» нулей и «серии» единиц гарантируют, что переходы происходят достаточно часто для поддержания синхронизации приёмника.

Такие самосинхронизирующиеся сигналы могут быть корректно декодированы в поток битов без проскальзывания. Для дальнейшего декодирования этого потока битов и определения первого бита байта часто используется самосинхронизирующийся код.

Амплитудная модуляция – это изменение амплитуды несущей волны в соответствии с сигналом ${\displaystyle M(t)}$:

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

Это самосинхронизирующийся метод, поскольку нулевые пересечения сигнала служат тактовыми сигналами^[1].

Можно считать эти тактовые сигналы избыточной информацией или, по меньшей мере, неэффективным использованием пропускной способности канала. Можно удвоить пропускную способность, изменив фазу, как в полярной модуляции, или добавив другой сигнал со сдвигом фазы на 90° (синусоидальную волну), как в квадратурной модуляции^[4]. В результате по каналу передаётся вдвое больше сигналов, но ценой потери тактового сигнала, что приводит к ухудшению качества сигнала при смещении времени (аналог битового дрейфа).

Это демонстрирует, как кодирование тактовой синхронизации или синхронизации в коде выливается в расходование пропускной способности канала и иллюстрирует компромисс.

• Нечувствительная к задержке схема