Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 124
Текст из файла (страница 124)
Для этих двух крайних случаев дисперсия флуктуации фазы о~ = НЯЬ') и о'„= 3/(4ДЬ') и определяется отношением сигнал — шум и параметром Д. Схема с квадратичной обработкой и схема Костаса при отсутствии частотных нестабильностей несущей обладают одинаковой точностью оценки фазы у. Однако схема Костаса проще и технологичнее, так как в ней отсутствуют полосовые фильтры. Кроме того, при частотных сдвигах несущей, например обусловленных эффектом Доплера, точность оценки фазы в этой схеме выше, потому что фильтрация сигнала осуществляется после отслеживания частоты в более узкой полосе.
Неоднозначность отсчета фазы в схеме сохраняется. Дальнейшего улучшения характеристик УФС можно достичь, если при формировании опорного сигнала использовать демодулированные посылки. Такое устройство, называемое УФС с обратной связью по реиеенинз (рис. 9.52, в), позволяет получать минимальную дисперсию ошибок в оценке фазы, так как все операции над сигналом при малой вероятности ошибки на символ в схеме линейны. Задержанный принимаемый сигнал перемножается с восстановленными посылками, и затем получаемый гармонический сигнал несущей частоты фильтруется с помощью системы ФАПЧ. В момент включения УФС, когда фазы опорного и принимаемого сигналов не совпадают, посылки восстанавливаются с большими искажениями, но по мере уменьшения фазового рассогласования их достоверность растет и схема входит в режим синхроннзма. Как и все предыдущие схемы, УФС с обратной связью по решению обладает неоднозначностью отсчета фазы.
9. Радиотехнические системы передачи информации 9.7.3. Тактовая синхронизация модемов Для обеспечения оптимального приема дискретных сигналов необходима тактовая синхронизация (ТС) демодулятора приемника относительно потока поступающих на вход посылок. Тактовые импульсы (ТИ), временное положение которых совпадает с моментами окончания посылок, управляют работой интеграторов при корреляционной обработке сигнала или используются для снятия отсчета напряжения с выхода согласованных фильтров. При неоптимальном приеме ТИ используются при регенерации посылок. Помимо этого, ТС необходима тогда, когда квазисинхронные потоки символов разных источников объединяются в один поток. Поскольку при случайном характере передаваемой информации спектр радиосигнала сплошной и расположен в области несущей частоты, то он не содержит составляющей тактовой частоты.
Поэтому для обеспечения ТС сигнал должен быть соответствующим образом обработан. Необходимо отметить, что информацию о тактовой частоте в СПИ с простыми сигналами можно выделить только из сигнала, в котором модулирующие посылки меняют свое значение. Сигнал, модулированный посылкой одного знака, информации о тактовой частоте не несет. Чтобы предотвратить появление длинных последовательностей одного знака, часто используют специальные устройства рандомизации потока.
Например, в кодере СПИ с ОФМ выходные символы у, связаны с входными х, соотношением у;=у; 19хь при этом последовательности одного знака преобразуются в меандр. При создании устройств тактовой синхронизации (УТС) необходимо найти алгоритм, обеспечиваюший наилучшую (в смысле выбранного критерия) оценку временного положения сигнала. Из теории оценок известно, что эта задача сводится к определению максимума функции правдоподобия Л(т). Максимум функции Л(т) можно найти устройством с параллельным анализом на интервале неопределенности (О, Т,) или с последовательным (следящие УТС). Первый тип устройств позволяет определять т за минимальное время, однако из-за сложности реализации применяется редко. В следящих УТС в произвольной точке вычисляется значение произ- дЛ(т) водной функции правдоподобия — (иногда еще дополнительно знадт чение Л(т;)), а затем по этому значению в решаюшем устройстве оценивается наиболее вероятное положение максимума Л(т;) = шах.
Следующее вычисление проводится в точке, которая позволяет оценивать положение максимума с наибольшей достоверностью. Ею могла бы являться координата максимума функции Л(т). Однако система слежения в этой точке оказывается нечувствительной к изменению временного положения входного б28 9. 7, Синхронизация в системах передачи дискретной информации дЛ(т) сигнала, так как = О.
Поэтому целесообразно следить за точкой, т=ч где производная дЛ(т)/дт и значение Л(т) достаточно большие. Если передаваемый сигнал известен, то определение Л(т) заключается в нахождении модуля функции взаимной корреляции принимаемого сигнала и опорного, В СПИ это принципиально невозможно, так как передаваемая информация носит случайный характер. При этом оптимальный алгоритм вычисления Л(т) оказывается слишком сложным и его целесообразно применять лишь для получения оценок потенциально достижимой точности измерения фазы, На практике используют квазиоптимальные алгоритмы, реализуемые на базе демодулятора посылок без синхронизации. Сигналы с выходов согласованных фильтров детектируются и их разность затем подается на решающую схему (РС). Момент смены знака содержит информацию о фазе тактовой частоты.
В качестве примера рассмотрена работа демодулятора двоичных ЧМ сигналов (рис, 9.53, а). В отсутствие шумов сформированные импульсы ТС имеют постоянный временной сдвиг Т,(2 относительно тактовых импульсов посылок (рис. 9.53, б). При действии шумов их временное положение изменяется. Дисперсия флуктуаций определяется отношением й~, видом модуляции и способом обработки. При когерентной обработке Ф1 Ге 1т х; 0 Рис. 9.53. Структурная схема демодулятора двоичных частотноманипулврованных сигналов (а), эпюры напряжений в различных точках ее, иллюстрируюшне формирование тактовых импульсов (д), и определение дисперсии флуктуаций фазы импульсов тактовой синхронизации (в) 629 9. Радиотекнические системы передачи информации амплитуда сигнала в точке 1 при отсутВд Реверсивиый счетчик ствии шума равна Е, а флуктуации име- 2 + ют гауссовский закон распределения удч зг те(и) с дисперсией Ег(с~2.
Поэтому, как это следует из рис. 9.53, в, при больших р»с 954 Структурная схема уст- значениях и =Е'ттв флуктуации фазы ройства тактовой синхронизации с сформированных импульсов ТС также дискретным управлением будут подчиняться гауссовскому закону тр(т) с дисперсией о, = Т, 'и . Для повышения точности окончательную оценку фазы тактовой частоты проводят по ряду измерений в следящем фильтре. Для этого во временном (фазовом) дискриминаторе (ВД) сравнивают последовательности сформированных и опорных импульсов. Напряжение с выхода дискриминатора определяется разностью фаз. Опорный генератор управляется по фазе так, чтобы свести это рассогласование к минимуму. По своей структуре алгоритму работы и характеристикам следящее УТС подобно ФАПЧ. Принципиальное отличие здесь заключается в форме фазовой характеристики и во входном сигнале, представляющем собой случайную последовательность импульсов, статистические характеристики которой определяются передаваемой информацией.
Существуют различные способы практической реализации следящих УТС, из которых наиболее распространены устройства с дискретным управлением (рис. 9.54). Последние позволяют получать высокую точность слежения и могут быть реализованы на современной элементной базе с цифровыми методами обработки сигналов. Принцип работы УТС с дискретным управлением основан на смещении фазы сигнала, формируемого управляемым делителем частоты (УДЧ) при добавлении нли исключении одного импульса на его входе. Точность управления фазой (шаг подстройки) определяется коэффициентом деления К„„. В качестве фильтра в цепи обратной связи используется интегратор, выполненный на основе реверсивного счетчика. В реверсивном счетчике вычисляется разность числа импульсов, поступивших с выходов ВД 1 и 2. Если она превышает емкость счетчика )У, то на соответствующем выходе формируется команда, которая в УДЧ приводит к смещению фазы опорного сигнала в требуемую сторону.
Емкость реверсивного счетчика Ю определяет число импульсов, по которому выносится оценка о знаке рассогласования, и, соответственно, помехоустойчивость УТС. При проектировании дискретного УТС важно правильно выбрать значения А' и К„,. Зная К, и длительность посылки Т„можно определить шаг подстройки Лт' = Т,~К . Время, через которое произойдет коррекция фазы опорного сигнала, определяется в виде Т, = 2дт,„Т„где коэффициент 2 630 9.7. Синхронизация в системах нередани дискретной информации учитывает случайный характер появления импульсов на входе ВД. Устойчивую работу УТС можно обеспечить только тогда, когда шаг подстройки Т„„~ достаточен для компенсации временной расстройки ЬТ, возникающей за время между двумя подстройками. Причиной появления этой расстройки Фт является нестабильность тактовой частоты К7 = — ' = —. Коэффициент К7 1, Т, характеризует скорость «скольжения» частот.
Следовательно, предельное значение допустимой относительной нестабильности частот удовлетворяет неравенству К7 ~ Лй'Т„. Это неравенство является условием синхронизма и позволяет связать основные параметры УТС между собой: 2 2Л( Важный параметр УТС вЂ” время ввода в синхронизм Т поскольку оно определяет длительность вхождения в связь. При расчете Т будем предполагать, что К7 = О, а временной сдвиг наибольший и равен Т,72.
Тогда получим Т, Последнее выражение позволяет найти параметры устройства тактовой синхронизации с дискретным управлением. 9.7.4. Цикловая и кадровая синхронизация Устройства цикловой синхронизации (УЦС) предназначены для определения начала кодовых слов, Поскольку при передаче сообщения безызбыточным кодом последовательность символов случайна и информации о начале и конце кодовых слов не несет, то предпринимают специальные меры для внесения этой информации. Цикловую синхронизацию обеспечивают либо с помощью специальных синхросигналов, либо с помощью внутренней избыточности кодовых слов. В обоих случаях цикловая синхронизация реализуется за счет снижения скорости передачи информации. В качестве циклового синхросигнала можно использовать периодически повторяющиеся от слова к слову сосредоточенные или распределенные синхрогруппы. На приемной стороне синхросигнал, генерируемый местным генератором, сравнивается со входной последовательностью символов при различных взаимных временных положениях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
