Книга: Методичка и задание по Большову для самостоятельной подготовки

Файлы скачаны со студенческого портала для студенты "Baumanki.net"

Файлы представлены исключительно для ознакомления

Не забывайте, что Вы можете зарабатывать, выкладывая свои файлы на сайт

Оценивайте свой ВУЗ в различных голосованиях, в том числе в досье на преподавателей!

Распознанный текст из изображения:

~П

~;;с и ;,.

Распознанный текст из изображения:

~ 3. Символьнал, словнал и кадровал синхронизация.

Символьнал синхоонизациЯ

Для помехоустойчивого приема цифровых сигналов необходима

Синт83 Оптимальной подсист8мы символьной синхронизации по

тоять из набора большого числа корреляторов, вычислящих функ-

символьная синхронизация приемника, которал обеспечивает управ,Р~=.

ление работой интеграторов со сбросом ~часто называеьых'генераторами символов) и ~или) других устройств хронирования потока символов в приемнике.

Наиболее часто устройства символьной синхронизации работают по принимаемому информационному сигналу, поскольку использовани8 специальных синхросигналов приводит к значительным энергетическим потерям и снижению скорости передачи информации в РСПП. 1м~~

Если в потоке информационных символов длительностью ~». априорные вероятности появления нулей у-'с и единиц ':% равны ~ Р~ = ~~~ = С,5), то в спектре сигнала не будет со/>

держаться основная частота символов ~~ - 1/'1с

Поэтому для ее восстановления также как и при восстановлении полностью подавленной несуЩей, используются н8лин8йные преобра- '-;.";:;:-';-;::,"ф; зования различного вида. ~.':,::Ф критерию максимальн~г~ ~р~~д~~~д~би~, ~~~ор~Й ~~~н~ провести по методике, изложенной в 2, дает следующие результаты

Оптимальнал подсистема. символьной синхронизации должна сОсцию взаимной корреляции принимаемой аддитивной смеси сигнала и белого гауссова шума и опорных сигналов, сдвинутых по задержке на ~~;~~И, где М>)1, и устройства весового суьиированин с высовыми коеффиниенеами вида 61 ~' й ф . Затем доливо Осуществляться приняти8 оптимального р8ш8ния путем максимизации

ф~~'

Распознанный текст из изображения:

суььи по всем принятым двоич ым символам. Гоименение подобных устройств в РСПП ЛА оказывается слишком сложным, однако потенпиальная точность оптимальных устройств служит полезнои гранипей для определения точности, достигаемой В реальных устройствах.

Укажем часто используемые на практике способы построения подсист8М символьной синхронизации и их основны8 характеристики,

На рис.2 приведены функциональные схемы устройств, характерной особенностью которых является наличие последовательно Включенных линейного фильтра и нелинейного безынерционного устройства.

л устрОЙств8 на рис.йь см8сь д8модулирОВанного сигнала и шума проходит через фильтр, согласованный с двоичным сигналом. С

выхода фильтра сигнал поступает на нелинейный элемент с харак-

теристиками вида:

Нелинейный элемент с храктеристикой 1 С 1, У является эле- м8нт Ом Оптимального устройства символьной синхронизации, Для входных сигналов с малой амплитудой он ведет себя как квадратичный д8тектор, а для больших — как линейны Д8т8ктор

Б схеме, изображенной на рис. 2б формируется произведение принимаемого сигнала и его копии, задержанной на время ь~-< -у Б обоих случаях на выходе схем создаются спектральные составля- юшие символьной частоты.

Б схеме на рис. 2в осуществляется дифференцирование сигнала, в результате которого создается последовательность положительных и Отрицательных импульсов, Возникающих в мом8нты пер8ходов полярности В сигнале. После возведения в квадрат разнополярные

Распознанный текст из изображения:

!' в~

рассмотренные выше неследяшие схемы могут

:;4

системах, изучаемых в данной лабораторной работе.

с более сложных подсистем символьной синхронизации,

'-:-.с7да ясно, что

в РСПИ с высокой скоростью передачи и большим

ения сигнал/шум на символ, например, в радиоте-

~ВЫНЕМ ОТНОШ

ски не применяемых в телеметрии, составляют устройства

за переходами двоичных символов. Эти устройства

зовать при малых значениях П. и средних скорос-

':~ля приемлемым значение ~о ~~,/~ не более 5,! имеем еденного выше соотношения (при А = 0,5) ~, 1,' :: 100.

инфОРмапиие Сни лУчш8 Работают пРи Относит8льно

:-=;:: — =е '-.,Инных сериях передачи одинаковых символов. Списание

з'тих устройств дано в л~.таратуре

:="="-: уь.:8 указывалось Выше, для регенерации символов с наиболь-

Остью необходимо возможно бол88 точно знать

Г=,'й~.~".й каждого символа, чтобы Произ~ести выборку входного

†'--:"=-=-.::, по которой выносится решение о значении принимаемого

'-'м~~Рола, в Оптимальный момент при посимвольном приеме °

= тех радиолинилх, где принимаемые символы имеют большие

.;:.::". †:.:.=:туапии фронтов ~"дрожание" фронтов, вызванное, например,

вым распространением радиоволн), выборки, по которым

,':::,:.~~сятся решения о значении принимаемых символов, осушествляют1м в середине символов

Ес.~ же в канале дейст~; -т только аддитивный белый гауссов

. †'=--'- ': с нулевым средним, то оптимальным устройством посиыволь-

будет интегратор со сбросом в момент окончания

'. ==:- =-Ола, величина отсчета которого пропорциональна полной , зееогии символа ~у =~~~ ~,

~Х' ('

$ ;ф

Распознанный текст из изображения:

~ ловная с11нхрониза11ия, Словная синхоонизациЯ Обычно устанг Влива8тся посредством

деления в нужное число раз частоты следования импульсов символь-

ной синхронизации. При атом задача системы словной синхронизации

будет заключаться в фазировании счетчика

Д8Л8НИ8 °

, осуществляющего это

Б инерционных системах словной синхрониза11ии фазирование

На передающей

конпе ~или

вной синхронизации

:-у'

стороне осуществоящих друг от друга 1,,::::;::~

:ф

ронизации в кае-

ВРЕМ8НИ НВКОПЛ8- ния получим напрякение достаточно большой величины. При накоп-

счетчика обычно осуществляется следующим Обр~зом. сторон8 радиолинии к каждому кодоВому слову В его

начал8) ДобавляетсЯ ОДин ОДнотипный символ сло

~либо всегда нуль, либо единица). На приемной

ляется накопление принятых символов, равноотст

на длину слова. Поскольку символы словной синх

дом слове одинаковы, то при достаточно большом

лении информационных символоВ, равноотс тоящих друг От друга на

длину слова, получим за то же время напряжение случайной величи-

ны, математическое ожидание которого равно нулю, если априорно

пОоизводиться как пос-

меньшее время Вхождения в синхронизм по сравнению с последова-

более прост.

синхронизации. Это является недостатком данных методов Затрат

символы 1 и С равновероятны. Чеобходимое вре,.я накопления определяется исходя из требуемой вероятности установлени. правильной

1~.:

словной синхронизации е пако~зление може

ный метод накопления при прочих равных условиях обеспечивает

:,'1''Ф'

' фй~~ф1

тельным методом, однако последовательный метод аппаратурно

Ы рассмотренных методах словной синхронизации часть пропускной Спо~~бности радиолинии О~водится на передачу Симво~ов словной

Распознанный текст из изображения:

—.-:::.=,.-.;-скной С~~с~бности можно 11збежать, если для пеоедачи испо. ь-

~'.:~:.=-: 'ся избыточные коды, Обнарул".иваюЩие или исправллБЦие Ошибки.

при использоваЯии кодов с прОверкой на четность или неч8т;;:=- ~~"-'" --=::ь для

устанОБл8ния словнОЙ синхронизации можно использовать

, что число единиц в каждом слове ~вес слова) должен

гда либо только четным, либо только нечетным соответствен-

одов спроверко2 на четность или нечетность. 11ри этом так

рассмотренных выше системах синхронизации, можно

~=--:::=-:::=-зовать как после,цовательный, так и параллельный методы

==-"'более совершенной системой словной синхронизап~ . является

:.::;,. ':-:""~:-:-':-"::::.'33":-':а в которОЙ кядровая синхронизация Одновр8менно исполь-

;:=-,~-.-.::."'-::;я для установления словной синхронизации. Б э-ой системе

~~-' ~!~~~а'.- з"-.:.Висимости От ТОГО у 1' збыточны или б8зызбыточны КОДЫ е Отсут

':;::.;:-:-"-:. †::-:=-': Затраты пропускно2 способности на передачу информации о ;::,'-':-'';=:=-ко." синхронизации, Особенности такОГО метода синхронизации

;~а ' Описаны ниже °

СИН ~~ОНИЗР ~~тз.д

аНОВЛ8НИЯ СИНХРОНтлЗаП1-тт ПО К,-..ГРД~д Как У -,;Е О~ МЕЧаЛОСЬ

кадра ~обычно в еГО начале или конпе~ передается

е слоБО синхрон113ации кадра. ~истема кадровой синхро-

обычно Является старт-стопной системой синхронизапии.

а слова кадровой синхронизации ~кадрового слова) будет

нно зависеть от того, установлена на приемной стороне

синхронизация или нет. Если на приемно стороне имеется

тБ8 кадровОГО слова может быть использовано люб08 Орое не используется для передачи информации. При

'.-' .::::: ельная система словной синхронизации типа рассмотренных выше ~

Распознанный текст из изображения:

':,-:кало, как указывалось вьже, более целесообразно использова~ь

слово одновременно для установления словной синхронизац.. в этом случае перед приемом кадрового слова словная

--:-'оде всех символов кадрового слова на приемно: стороне вы

: -.-"' '.ыв ется сигнал кадровой синхронизап1п., которыи синхронизи

:'::,'-.=,-:=-ектор каналов. Выделение кадрового слова может ос„~ществля

з "'

'==-='й',зер, с помощью схемы совпадения символов или фильтра,

:===-.".асованного с кадровым словом, который вычисляет функцию

,:-.а5.0КОРРЕЛЯЦИИ СИГНаЛа1 С КОТОРЫМ Э ТОТ ФИЛЬТР СОГЛаС ОваН е

ра—

рует

ться, '::

* в'"

зация на приемной стороне еще не установлена, требования

ж =='--- овому слову будут более жесткими. Необходимо, чтобы непе-

функция автокорреляции кадрового слова имела узкий и

и возможно меньшие боковые пики. Непериодической коррелнпии 1 (Цнекоторого сигнала о Я, имею- ность /, называетсн зависьпиость 0 (ь)-.й (Ц"

О

где †'7 '< '~ ь 7 — взаимный временной сдвиг 1) и его копы. Основной пж непериодииеской функеляции кадрового слова, появляясь на выходе ф~~ьтра,

го с этим словом, превышает установленный порог,

чего вырабатывается сигнал кадровой синхронизации. ~ ал Одновременно используется для фазирования дели- символов,с выхода которого сни.'.~аются импульсы

ронизации. Б качестве кадровых слов, имекщих тре-

иодическую функЦию автокорреляции, наиболее часто

а типа двоичных последовательнос тей-последователь-

л альной длины регистра сдв. а ( ® — последователь-

ледовательности символов Лежандра (последовательнос-

Распознанный текст из изображения:

4. Практическая ре~цп.'зация подсис т8м симВОльной, словно.':1 и кадровой синхронизапии в радиотелемет"ической аппаратуре °

Экспериментальная часть работы проводится на базе наземной

части промышленной радиотелеметрической системы УРТС-2М,

представлпощей собой цифровуи многоканальную радиосистему пере-

дачи информации с временным разделением каналов. Блоковая

длина кода в этой радиосистеме И. = 1С из них ~~ = 9

символов информационные, а од1Н ~последний) — избыточный

~сиъыол четности) р формируеыж1 из условия ч8тности кОл2чества

8диниц в каждом слоБ8 ° '3тот си!лвол используется для анализа

достоверности получаемой инфор1'1ации~ Достоверным считаятся т8

приня~ые слова, которые содеркат четное ко1пг~ество единип с

учетом символа четности. Таким образом, использование подобного

кОДа позВОлЯ8т обнаружить Вс8 Ошибки н8ч8тной кратности, так

как Они изменяБт четность количества 8дини11 В слове. Ьодовое

слово, состоя1цее полностью из единиц для передачи информации не

используется так как эта комбинация 11спользуется 3 качестве

сигнала синхронизации кадра ~к- рового слова) .

стойке аппаратуры синхронизации и пр8обоазоБаниЯ сигнала

~ имеющий индекс ТУ62Ы1) входящим является демодулированный

сигнал. ~емодуляция осуществляется в Отдельных стойках на.--,мной

приемной аппаратуры. Аппаратура стойки ТУ621ь| осуществляет регенераци10 символов, формирует сигналы си.,1вольной, словной и кядровой синхронизации, использ~'8мы8 как для р8г8нерации символов ( Осуществляется В Этой же стоик8), так и для выработки специальных сигналов ~инхр~нног~ управления работой наземнои аппаратуры

УРТ~ -2Ы по дальнейшемУ преобразованию, регистрацИИ и Опермивному

Распознанный текст из изображения:

ОТОбра;-.8НЖО ПОСТУГЛЛ1цей Т8Л8МЕтр.лЧ8СКОй Ин;„'Ор 1'=т-ИИ.

СимвольнВя синх Ониз ия Осу1цествляется ин8рпион~=~~! м8тодом

на базе системы ИП, обеспечивающей надежнук с,лвольнун синхрони-

зацию при изменениях символьной частоты принимаемого сигнала В

ПР8Д8ЛаХ вЂ” 1з5у~з И ОТНОШ8НИИ СИГНалу'ШУМ На СИМВОЛ ~~ г'

+

поясняи1цие его работу,на рис.4.

Ла рис. ф т.1 представлена входы

базирование генератора си'.Вольной ч

и ограниченного принимаемого сигнал сдвинутым на '1 с /а регенерир

реализует восстановление тактовой

ным в 5 3 ~схема рис.2б~.

1 1-/~

С выхОдОВ фОрмироващ.= снимаБтс симВольной частоты ~~, сдвину ~зпкфы в т. 4 и $). Сдна последова

сл8доват8льнОс ти

собой на ~/.3

ь ~запора в т.~)

~3ъ~-.~~ з, 8»;~ Ц

поступа8т на сх8му регенерации, импульсы зтой последователь

соотв8тствуВт границе принимаемых с

ность со сдВигом Ыи (.,/2. (з

схеме базового детектора. При появлении фазового сдвига между

синхроимпульсами и прорегенерированной последоватедьеостыс,

также сдвинутой на 1~у'з=, пифсовой фазовый детектор в

батывает ошибку рассогласования. Сна представлена в виде имп

сов на веере в тЯ. Равнина длительностей. зтии полсиительныи

имволов. Другая последовательпюра в т.Я) используется в

о. сдвига,

Функциональная схема блока символьной синхронизации представлена на рис.З, а зары напря;-:.ений в характерных точках, ая смесь сигнала и шума, астоты «~ Основано на выделении фазовой ошибки, получаемой при сравнении усиленного а ~рис.4 зпкЦи, В .Точк8 ~) со

( ~~ф

Ованньпл сигналом ~ зпкцж в т еД3 полученным с входя1цей в блок с:ъьольной синхронизации схемой регенерапии символов. Таьз;,1 образом,сдип' йп. ~ /1 частоты по принципам излОжен-

ф~ф'

я две по

Распознанный текст из изображения:

так и напранление подстройки частоты генератора ~ с

Генератор / с яВляется упразляемьы Ь ~ генераторс дающим гармоническое кслнбание (зпюра в ТЯ).

Электронное управление частотой осуществляется напряжением с выхода интегрирующего фильтра. Злектромеханическое управление частотой с помощью мотора служит для отработ~и постоянной Йазовой Ошибки схема Отключения мотора включает 8гопри Отнош8- нии /1 сигналКпум на символ примерно ниже 1С.

Наличие двух интеграторов в кольце йП (вторым интегратором является мотор) обеспечивает следящей системе астатизм первого

порядка

Выходное устройство рис.З, кроме подачи частоты

своем втором выходе формирует КЛ~-сигнал в импульсной фо

(~ПЩ. Переход от потенпиальной формы входного сигнала

в т.~) к импульсной (зпюра в т.7) осуществляется потому

устройство обработки сигнала выполнено с использованием

ной логики. Из блока симзольчой синкрочзапин ИКИМ и Гс

поступают на устрои*ства регистрапии и Б блок слОвной синхр Словная синх ОнизВлд~я «

слоБНОй синхронизсЩии, также преобразование последователь

122-сигнала в параллельный, выделение кадрового синхрожлпу

преобразование параллельного Кй~-сигнала в сигнал А!И.

Блок словной синхронизаЦии.

Ранее было указано, что при наличии символьной синхрони

частота слов получается путем деления частоты символов. Б делителя символьной частоты в данной радиосистеме использу

ъ~.' ..

кольпевой сдвигающий регистр. Число разрядов регистра равн числу символОБ Б слове т,8, десяти, ~ дБиг Б регистре Осущ

:::,й:

1!::

на рме (зпюра , что ф импу 7ы'-

ониз апии,:1 3 блоке слснной синкроннзапии произнодитсн, помимо ВыделениЯ НОГО льса, ка,честве 8тся о

Распознанный текст из изображения:

ом

Функциональная схема блока словной синхронизации преДставлена на рис. 5 .Для установления словной синхронизапии используется параллельный метод накопления импульсов проверки кодовых

ТИ е

полягаемой пОзиции слова ~позипии слова ЗЯдаются соответствуе(цей

'Ф;,:

Ф

ив тт, Бая число Выполнений проверки на ч8тносГь для кяждого Варианта ~$:

ИМПУЛЬСами СИМВОЛЬНОЙ ЧаСТОТЫ З8Д8РУаНРТЫМИ тта ПоттОВ;,т ттт т~

п8риода сл8дования. Фазирование д8лит8ля Осуществляется блок словной синхронизации.

слов на четность. С каждого разряда 1С-разрядного кольцевого

сдвиганщего регистра снимается последовательность стробов,

идущих с ч~стотой слов ~ рис.с ). Передни2 фронт стробов

используется для запуска схемы формирователя импульса четнос

формирователь импульса четности выдает импульс, если на пред

ПОСЛЕДОВатЕЛЬНОСТЬЮ СтрсбОВ) ЧИСЛО ЕДИНИП В ~БИт1 будЕт ЧЕтНО

Счевидно, что проверка на четность будет Всегда Выполняться

~при отсутствии сшибок Б регенерации символов) на позиции сл

которая соответствует правильной словно синхронизации. Подс

словной синхрониза~~~", мо."',(но Выбрать ту ~~~~~до~~~ельность

стробов, которая соответствует правильной словной синхронизапй.":~-, Схема формирователя имп~.льсов ч8тности состоит из Десяти

счетных тригг8ров ~СТ), на ВХОДЫ которых одновремеыно поДа8тся АКИМ. Сброс триггеров производится передними фронтами соответствующая последовательности стробов. Таким образом,каждый триггзр подсчитывает количество единиц БОБ в Отведенном еь~у временном инт8рвале Если число 8диниц четное, то триггер к концу инт8рвала будет иметь первоначальное — "нулевое" состояние, если нечетное число единиц, то "единичное" состояние. Сигналы со счетных триггеров поступают на 1С схем совпадения ~СС), куда

$

такее поступают соответствуБцие стробы и задереанные на .~ мкс

$

Распознанный текст из изображения:

имп„льсы символьной частоты. Ьа выходе схемы совпадения 1ор,":..ируется импульс тогда, когда число единиц кода было четное, т.е. когда триггер ~ момент опроса находился В состоянии "нуль". Далее со схем совпадения импульсы четности поступают на входы десяти счетчиков анализатора четности.

Каждый из десяти счетчиков анализатора точности считает до 128 импульсов четности, т.е. анализируется не менее 128 информационных слов. Импульс переполнения любого счетчика является

Если ошибки при регенерации символов отсутствуют, то условие четности в течение 128 слов выполняется 128 раз при правильной словной синхронизации~,цействительно, 8сли границы слов Определены неправильно, то в пределах зтих неправильных границ с равнай вероятностью может быть как четное, так и нечетное число

единиц. Следовательно, в~р~~~н~с~ь неправильной словной синхронизации будет равна 2 == 1С , т.е. пренебрежимо мала.

Однако Эти рассуждения справедливы только тогда, когда в пределах кадра все возможные слова равновероятны, и, следовательно, типичный кадр представляет собой набор различньж слов.

Если же по всем канала передаются одинаков~е слова, то условие четности с высокой вероятностью может Выполняться много раз для последовательных 128 слов не т~~ь~~ при правильной словной синхронизации ,цля ум8ньшения вероятности установл8ния неправиль

ной словной синхронизации В радиолинии для передачи не испоаьзу ются информационные слова, содержащие много нулей ~число Π— 7)

и много единиц (числа 488 †,' 5111. Это Осуществляется введением

"слоВного нуля" ~за нуль принимается слово, соответствуюшее

десятичному числу 8) и ~ведением условных 1ССЯ ~десятичное

число 495).

Распознанный текст из изображения:

Кадровая синхронизация позволяет синхронизировать селектор

каналов на приемной стороне с коммутатором на передающей

и разделять каналы при записи на магнитные и графические

раторы. Как указывалось ранее, каждьй кадр начинается с

ого слова, функциональная схема которого изобрмен

рис» ~ »

Для работы селектора кадрового слова необходимо осуще преобразование последовательного кода в параллельный. Зт зование осуществляст следующим Образом. Ка схемы совпаде

сдвиГающ8ГО реГистра. 1ак как. стробы сфазированы Относительно

слова, то на выходе схем совпадения выделяются п.1пульсы кода

соответствующих разр>дов. Эти импульсы подаются на триггеры

~Тр памяти). Сброс триггеров памяти Осуществляется импульсаьи

частоты слОВ, 1лпульсы, сфбрмированные из П8репадов триГГеров

пд мяти и ои с брос 8 являютс ц Вы~~ однымт1 им11ульс ами разрядов парал

лельнОГО кода» Параллельный код пос т~ па 8 т на схему выделения

кадрового синхроимпульса, которая представляет С~бой схему сов-

падения ~схему " ф ") по единипем всех десяти разрядов. Сяе-

довательно, кадровый синхроимпульс появится лишь тогда, когда

поступит кадровое слОВО состояцее из д8сяти едини11»

стороне

Р8ГИСТ-

каДР ОБО

го слова. Кадровое слово состоит из 1С едини11, и подобная комбина- .-'::- 11ия сииволов В друГих словах не Бстречается. Чтобы Выд8лить

Л8КТОР

а на

$

СТВИТЬ

О ПреОбра-:я,

ния пос- ,™ тупают импульсы ПСЬ~ и соответствующ118 стробы с кольцевого