Дискретний канал неперервного часу і реєстрація сигналів. Крайові перекручення, оптимальний пристрій реєстрації сигналів. Пристрої синхронізації в СДЕЗ

Лекція №6.

Дискретний канал неперервного часу і реєстрація сигналів. Крайові перекручення, оптимальний пристрій реєстрації сигналів. Пристрої синхронізації в СДЕЗ.

Завданням прийому поодинокого елементу кодової комбінації двійкового коду, є завдання визначення одного з двух сигналів, що відповідають символам “0” або “1”.

В загальному випадку приймачі модульованих сигналів включають в себе:

• вхідний фільтр, який поліпшує відношення сигнал/шум;
• демодулятор-детектор, який виділяє модульваний сигнал;
• вирішуючий пристрій, що виносить рішення щодо прийнятого сигналу, тобто виконує реєстрацію сигналу “0” або “1”.

Сигнал при реєстрації аналізується вирішуючим пристроєм на всьому проміжку 0, при цьому, як правило, спочатку він квантується по двом рівням, тобто проходить пороговий пристрій. У випадку прийому немодульованих сигналів постійного струму вхідний сигнал також проходить релейну (порогову) схему і поступає на вирішуючий пристрій.

Всі спотворення сигналів в каналах зв’язку на виході порогової схеми зводяться до двох типів: бічні спотворення та дроблення.

Вирішуючий (реєструючий) пристрій має великий вплив на якість прийому двійкових сигналів при наявності спотворень.

Використовуються три основних методи реєстрації двійкових сигналів:

• реєстрація методом стробування;
• реєстрація методом інтегрування;
• комбінований метод реєстрації.

Сутність реєстрації двійкових сигналів стробуючим методом полягає в тому, що на всій тривалості поодинокого елементу 0 проводиться лише один відлік, за допомогою якого приймаеться рішення відносно символа, що передається (“0” або ”1”). Цей відлік проводиться впродовж часу , що значно менший за 0, при цьому момент відліку розміщується в середині інтервалу 0, де сигнал найбільш захищений по відношенню до бічних спотворень. Діаграму, що пояснює даний метод реєстрації зображено на рис. 1.

Рис. 1. Діаграма стробуючого методу реєстрації двійкових сигналів.

В основу методу інтегрування (інтегрального) покладено анализ характеру сигналу на всій тривалості 0. Визначається сумарна площа сигнала на тих часових відрізках, де він перевищує пороговий рівень, і така сама площа на відрізках, де сигнал знаходится нижче порогового рівня. В наслідок порівняння цих двох площин приймається рішення відносно символа, що був переданий: якшо перша площа більша за другу реєструється символ “1”, при зворотньому співвідношенні площин – символ “0”. Ці площини можуть бути визначені за допомогою часового інтегрування сигналу.

Комбінований метод реєстрації є особливим випадком інтегрального методу, коли кількість “лічильних” імпульсів обмежена n1=3; 5, 7. З іншого боку він може бути представлений як різновид методу стробування, коли впродовж 0 проводиться не один відлік а три або п’ять. Реєструється той символ, якому відповідає більша кількість відліків. По стійкості до бічних спотворень та дроблень цей метод займає проміжний стан між стробуванням та інтергруванням. На рис. 2. представлено діаграму, що демонструє комбінований метод реєстрації.

Рис. 2. Часова діаграма комбінованого методу реєстрації.

Виправляюча спроможність схем реєстрації.

Здатність схем реєстрації вірно реєструвати спотворені вхідні сигнали має назву виправляючої спроможності. Чисельно величина виправляючої спроможності дорівнює максимально припустимій величині спотворень, при яких реєстрація виконується ще вірно. Слід розрізняти виправляючу спроможність по бічним спотворенням і по дробленню .

Для оцінки пристроїв реєстрації в різних умовах розрізняють три види виправляючої спроможності:

• теоретичну;
• ефективну;
• номінальну.

Теоретична виправляюча спроможність визначається для схем реєстрації, що працюють в ідеальних умовах, тобто виконуються умови ідеального фазування по посилках.

Ефективна виправляюча спроможність вимірюється в реальних умовах, тобто враховуються помилки синхронізації та розподілювача приймача.

Номінальна – визначається по результатам експлуатації багатьох прийомних пристроїв як мінімальне значення їх ефективної виправляючої спроможності.

Розглянемо теоретичну виправляючу спроможність різних методів реєстрації.

Для розрахунку теоретичної виправляючої спроможності, необхідно визначити максимальну відносну величину бічних спотворень чи дроблень (в % від 0), виходячи з часових діаграм роботи схем реєстрації.

Дві послідовності подій є синхронними, якщо відповідні події в них здійснюються одночасно.

Синхронізація – процес встановлення і підтримки синхронного стану, тобто відповідних часових співвідношень між двома або більше процесами.

В системах зв’язку одна послідовність подій в передатчику, друга – в прийомнику. При передачі дискретних повідомлень сигнали – це послідовність елементів певної довжини. Тому необхідна синхронізація відліків часу в передатчику і в прийомнику. Відліки часу називають тактами, а синхронізацію – тактовою.

2 способи обробки прийнятих повідомлень: в цілому (кодова комбінація розглядається як єдиний складний сигнал, якщо n елементів в кодовій комбінації – то імпульси опитування з частотою ) та поелементна (імпульси опитування з частотою знаходяться в такому фазовому співвідношенні з одиничними елементами, яке забезпечує найбільшу завадозахищеність; після цього розглядається вся кодова комбінація, тобто ще потрібна синхронізація по комбінаціях).

Вимоги до пристроїв синхронізації:

1. Висока точність синхронізації, тобто допустиме відносне відхилення синхроімпульсів від ідеальних моментів .
2. Малий час входження в синхронізм як при першому підключенні, так і після переривань зв’язку.
3. Підтримка синхронізму при наявності заваді короткочасних перериваннях зв’язку.
4. Незалежність точності синхронізації від статистичної структури повідомлень.

Класифікація методів синхронізації по елементам.

Поелементна синхронізація може бути забезпечена за рахунок використання автономного джерела, що зберігає еталон часу, і методів примусової синхронізації. Перший спосіб використовується лише в тих випадках, коли час сеансу зв’язку, включаючи час входження у зв’язок, не перевищує час збереження синхронізації. Автономним джерелом може бути місцевий генератор з високою стабільністю.

Методи примусової синхронізації можуть бути засновані на використанні окремого каналу, яким передаються імпульси для підстройки місцевого генератора (пілот-сигнали) або робочої (інформаційної) послідовності. Перший метод – зниження пропускної спроможності, тому частіше – другий.

По способу формування тактових імпульсів пристрої синхронізації з примусовою синхронізацією – розімкнені (без ЗЗ) і замкнені (із ЗЗ).

В розімкнутих (резонансних) формування синхроімпульсів забезпечується виділенням з прийнятої послідовності елементів сигналу з частотою (ЗМ) за допомогою резонансних контурів з високою вибірністю та частотою настройки . Перевага методу – простота реалізації, недоліки: велика залежність точності синхронізації від статистичної структури тексту (використовуються скремблери) і перекручень одиничних елементів; порушення синхронізму при короткочасних перервах зв’язку.

Замкнуті пристрої розділяються на два підкласи: з безпосереднім впливом на задаючий генератор синхроімпульсів і непрямим впливом.

По способу управління: з дискретним управлінням і неперервним (плавним) управлінням.

Достоїнством пристроїв з безпосереднім впливом на задаючий генератор синхроімпульсів є відносна простота реалізації. Недоліки: невелика точність синхронізації; складність забезпечення високої стабільності внаслідок паразитних зв’язків, які виникають при підключенні до контура реактивного елементу; вихід із синхронізму системи при перериваннях зв’язку або при відсутності ЗМ в послідовності, що приймається, що може мати місце при передачі послідовності тільки з нулей (одиниць).

В пристроях синхронізації з непрямим впливом фаза підстроюється в проміжному перетворювачі (ПП). Два види: ПП – дільник частоти із змінним коефіцієнтом ділення частоти; ПП, в яких в процесі коректування фази здійснюється додавання або вилучення імпульсів на вході дільника частоти.

Для прикладу розглянемо роботу СТС з дискретним управлінням. Для підстроювання фази використовується схема додавання та віднімання імпульсу. Його легко зрозуміти з нижченаведеного рисунка.

Місцевий задаючий генератор (ЗГ) виробляє імпульси з частотою повторення fзг=mfт , яка в m разів більше тактової fт (рис.1).

Рис.1- Алгоритм додавання та віднімання імпульсів

Згодом дільник частоти (ДЧ) з коефіцієнтом ділення Кд=m (у прикладі на рисунку m=8) формує з цих імпульсів послідовність тактових імпульсів з частотою fт (рис.2.1.3). Для зсуву фази тактових імпульсів у високочастотну послідовність може бути доданий (чи виключений з неї) імпульс (рис.2.1.2). Відповідно тактовий імпульс на виході дільника буде зміщуватися вліво чи вправо на величину періоду високочастотних імпульсів Тзг= 1/fзг, що і є кроком корекції фази t.

Вимоги до пристроїв групової та циклової синхронізації:

1. забезпечення потрібної точності групової синхронізації з урахуванням всіх факторів, які впливають на канал і систему зв’язку;
2. малий час входження в синхронізм як при попередньому включенні, так і після короткочасних перерв;
3. автоматичне входження в синхронізм і підтримка синхронізації в процесі сеансу зв’язку;
4. мінімальні втрати пропускної спроможності каналу за рахунок введення синхронізуючої інформації в повідомлення;
5. простота і надійність роботи пристроївгрупової синхронізації.

Класифікація методів групової синхронізації.

Порушення групової синхронізації приводить до неправильного декодування кодових комбінацій.

На відміну від пристроїв тактової синхронізації інформацію про фазу можна вилучити тільки тоді, коли в повідомленні є надлишкова інформація. Для цього можна використовувати надлишковість, що вводоться для підвищення вірності передачі інформації. Якщо цього немає, треба вводити спеціальні сигнали, при цому швидкість передачі інформації знижується.

У випадку передачі інформації короткий час і при рівномірному кодуванні досить визначити початок сеансу зв’язку і надіслати сигнал пуску (стартовий сигнал) перед передачею інформації в канал. Такий метод одноразової передачі синхронізуючої інформації називається безмаркерним методом групової синхронізації. Використовується тільки при синхронному способі передачі. Недоліки: необхідність припинення передачі інформації після будь-якого порушення групової синхронізації; відсутність постійного контролю синхронізму передатчика і прийомника; необхідність наявності зворотного каналу для передачі інформації про розсинхронізацію прийомника. Перевага: фазування здійснюється без суттєвого зниження швидкості передачі інформації.

Маркерний метод можна використовувати як при синхронному, так і при стартстопному методах передачі. Синхронізм контролюється під час всього сеансу роботи, тому що в кожному циклі передачі є елемент маркера. Перевага: при передачі інформації здійснюється постійний контроль за синхронізмом.Недолік: зниження інформаційної швидкості передачі інформації більше, ніж при безмаркерному.

Дискретний канал неперервного часу і реєстрація сигналів. Крайові перекручення, оптимальний пристрій реєстрації сигналів. Пристрої синхронізації в СДЕЗ