Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 122
Текст из файла (страница 122)
Поэтому качество синхронизации следует характеризовать вероятностью ложного синхронизма Рхд при заданном времени анализа 7м В ряде РСПИ важно знать начало передаваемого сообщения. Для этого в начале сеанса связи передается специальный сигнал (преамбула), по которому оценивается факт передачи сообщения и его временное положение. В этом случае возможны ошибки следующих видов: ложное обнаружение сигнала с вероятностью Р„пропуск сигнала с вероятностью Р„, и ложная синхронизация, когда выносится решение, что сигнал есть, но его временное положение оценивается неправильно с вероятностью Р„,.
Обрабатывая входной сигнал, система синхронизации получает информацию о синхропараметрах. В простейшем случае, когда в спектре принимаемого сигнала содержится составляющая требуемой частоты и фазы (например, при ФС), обработка сводится к фильтрации синхроколебания. Если в спектре сигнала отсутствуют составляющие, несущие информацию о синхропараметрах, то сигнал предварительно подвергается в приемнике нелинейным преобразованиям. В общем случае УС должно содержать входной преобразователь (ВП), в выходном сигнале которого содержится колебание требуемой частоты и фазы.
Этим колебанием синхронизируется местный управляемый генератор (УГ). Для уменьшения дисперсии флуктуаций фазы, возникающих из-за действия помех, синхросигнал предварительно фильтруется полосовым фильтром. Различают УС разомкнутые (рис. 9.47, а), в которых синхроколебание фильтруется полосовым фильтром (аналоговым или цифровым), и замкнутые (рис. 9.47, б), построенные на базе систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).
В замкнутых системах колебание синхронизируемого УГ в фазовом детекторе (ФД) сравнивается по фазе с входным колебанием. Затем сигналом рассогласования УГ управляется по частоте так, чтобы свести это рассогласование к минимуму. Сглаживание сигнала рассогласования осуществляется низкочастотным фильтром (ФНЧ). Принципиальным достоинст- вп Вход уг вп ед енч Вход ут Рис 9 47. Структурные схемы разомкнутой (а) и замкнутой (б) систем фазовой синхронизации б18 9.7.
Синхронизация в системах нередачи дискретной информации вом системы ФАПЧ является то, что она представляет собой следящий фильтр, в котором 1иумоеая полоса Г может быть достаточно узкой независимо от диапазона изменения частоты входного колебания. Работа отдельных ступеней системы синхронизации по-разному ока зывается на качестве работы РСПИ в целом. Погрешности в работе устрой ства цикловой синхронизации (УЦС) и устройства кадровой синхронизации (УКС) приводят к неправильному приему всего сообщения или части его, а устройства фазовой синхронизации (УФС) и устройства тактовой синхронизации (УТС) — к снижению его достоверности.
Оценим влияние погрешностей УФС и УТС на достоверность принимаемого сообщения. УФС входит в состав когерентного демодулятора и обеспечивает совпадение по фазе напряжения меспюго генератора и несущей частоты. Погрешности Ьр УФС приводят к уменьшению отношения сигнал — шум на выходе устройства обработки: дз(Ьр) = (АУ ) созз(Ьр) = дзсовз(~ир).
Позтому, оценивая достоверность принимаемого сообщения с учетом ошибок ФС, можно ввести условную вероятность ошибки Р, (Ьц). Если скорость флуктуации ошибок ФС мала (интервал корреляции случайного процесса Ьр(г) много больше длительности посылок, т„» Т,), то среднюю вероятность ошибок можно найти по формуле к Р, (Лср)= ()Р, (Ьр)иА,Ьщ1й(ЬР). -л (9.27) Р, (Ьр)=1 — Ф (9.28) 1+ 2а'й' Значение а на рис. 9.48, а и в формуле (9.28) задано в радианах, Погрешности тактовой синхронизации т приводят к тому, что момент отсчета напряжения на выходе коррелятора или согласованного фильтра не соответствует моменту окончания посылки.
Тогда при смене символов на входе решающей схемы будут накапливаться сигналы от посылок разного знака и отношение сигнал — шум д' уменьшится: 619 Сложность зависимости вероятности ошибок Р от погрешности Ьр не позволяет получать точной формулы для Р, (ЬЯ (рис. 9.48, а).
Поэтому пользуются либо приближенными соотношениями, найденными при тех или иных упрощениях, либо численными методами с привлечением ЭВМ. Влияние ошибок ФС на помехоустойчивость можно оценить по приближенной формуле, справедливой для систем с фазовой модуляцией любой кратности т: 9. Радиотехнические системы нередачи информочии Рот (~4) Р,(лир) 10-' 10 ! 10' 10.2 10 з 10 -3 10-4 10 з 10 -з 1 10 з 10 аг Шо 1 10 аг 100 Рис. 9.48. Зависимости вероятности ошибки когерентиого приема про- тивоположных двоичных сигналов при наличии погрешностей фазо- вой (о) и тактовой (б) синхронизации (законы распределения и(9) и и(с) гауссовские) 9 (~) = — ~1-2 — ~=9 (1-2Ц). г 2Е( '1т11 г Введя условную вероятность ошибки Р, (г) и зная закон изменения и(г), можно вычислить среднюю вероятность ошибки Р, (с) аналогично (9.27).
Как и в предыдущем случае, количественные результаты можно получить численными методами. Ошибки тактовой синхронизации, в отличие от фазовой, будут влиять только на прием чередующихся символов. Для случайной последовательности двоичных символов вероятность смены знака равна 0,5, а средняя вероятность ошибки (рис. 9.48, б) Р, (~) = 0,5[Р, Д)+ Р, '), где Р, Д) — вероятность ошибки при идеальной тактовой синхронизации.
Интересно сравнить степень влияния на помехоустойчивость ошибок фазовой и тактовой синхронизации при заданном отношении сигнал — шум в канале. Для этого допустим, что тактовая частота формируется из опорной, Равной частоте несущей, путем деления на lг,. Тогда флуктуации фазы тактовой частоты будут меньше флуктуаций фазы опорной частоты в й, раз, Из этого следует, что в режиме слежения, когда неоднозначность отсчета фазы тактовой частоты устранена, на помехоустойчивость будут влиять ошибки устройства фазовой синхронизации. Это утверждение справедливо и тогда, когда опорная и тактовая частоты формируются от разных генераторов.
620 9. 7. Синхронизация в системах передачи дискретной информации 9.7.2. Фазовая синхронизация модемов Система ФАПЧ (см. рис. 9.47, б) является основным звеном устройств синхронизации отсчетов времени. Она в том или ином виде входит в УФС и УТС демодулятора и служит для фильтрации синхроколебания. Работу ФАПЧ можно характеризовать режимами слежения и захвата. В режиме слежения частоты входного и опорного сигналов одинаковы. С фазового детектора снимается напряжение, пропорциональное соз(цх), где 1р — разность фаз между входным и опорным сигналами.
Этим напряжением управляется по частоте (фазе) УГ так, чтобы свести рассогласование к я/2. Включив фазовращатель на я!2, можно компенсировать постоянный фазовый сдвиг между входным и опорным сигналами. В установившемся режиме значение <р определяется параметрами ФАПЧ, начальной разностью частот между входным и опорным сигналами и уровнем шумов на входе.
Если систему ФАПЧ рассматривать как четырехполюсник, в котором выходным сигналом являются колебания УГ, то по своим свойствам она подобна следящему полосовому фильтру. Характеризовать работу такого следящего фильтра можно следующими параметрами: — ихумовой полосой г (полосой пропускания); — полосой удержания г'„(максимальным изменением частоты входного колебания, при котором ФАПЧ, находясь в режиме слежения, сохраняет работоспособность); — полосой захвата Г, (максимальной расстройкой между частотой входного колебания и частотой управляемого генератора, при которой после включения ФАПЧ начинает следить за фазой входного колебания, входит в синхронизм); — временем ввода в синхронизм Т , которое характеризует продолжительность переходного процесса от момента включения сигнала на входе до момента установления равенства частот входного сигнала и сигнала управляемого генератора. Анализ работы системы ФАПЧ, особенно в режиме захвата и при воздействии помех, представляет сложную математическую задачу.
Сломсность ее решения определяется тем, что поведение ФАПЧ описывается нелинейным дифференциальным уравнением. Обозначим частоты входного и опорного сигналов соответственно чеРез ша м ла,„(1) и 1ва + ла„„(1), где сво— центральная частота, а Лса,„(1) и Лса„„(1) — изменение ее во времени для входного и опорного сигналов.
Тогда разность частот входного сигнала и опорного можно записать в виде Лсв(1) Ла (1) Л1ах (1). Рассматривая Лса,„(1) как входное воздействие на систему, а Ьо(1) = = дхр(1)!д1 как реакцию системы, можно записать дифференциальное уравнение, описывающее ее поведение: 621 9. Радиотехнические системы передачи информации Рис. 9.49. Характеристика фазового детектора Рис. 9.50. Линеаризованная мо- дель системы ФАПЧ дср!дс + ийР(ср)К(р) = Асс,„(С), где ср — текущая разность фаз между сигналами управляемого генератора и входным; и — напряжение входного сигнала; Г(ср) — нормированная характеристика фазового детектора; К(р) — коэффициент передачи фильтра в операторной форме; й — коэффициент передачи управляемого генератора, характеризующий приращение частоты управляемого генератора при подаче на его вход постоянного напряжения один вольт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
