Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации (1976) (1151855), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Эти требования резко возрастают при увеличении кратности манипуляции и часто становятся основной причиной, препятствующей такому увеличению на практике. б,З. ПРИМЕРЪ| ПРИМЕНЕНИЯ СИГНАЛОВ С МНОГОКРАТНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ Наибольшее применение сигналы с многократной ФМн .находят в системах передачи данных по телефон- ным каналам. Прежде чем перейти к рассмотрению при- 27! меров таких оистем, остановимся на принципах формированвя сигналов с многократной ФМн и методах их приема.
~Пусть имеется некоторая цифровая последовательность х1хзз~,~мзх1хзх1хь образованная с помощью алфавита, состоящего из двух символов х1 и зь. Если эту последовательность разбить на блоки по два символа в каждом, то среди таких блоков будут встречаться четыре комбинации: х~хь хам хзхь хзхк Обозначим эти Ряс. 6.2. комбинации символами аь ак ав аь Тогда исходная последовательность примет вид азаза4азаь Рассмотренная процедура соответствует перекодированию двоичной последовательности в четвернчную.
Если для передачи исходной цифровой последовательности необходимо иметь две различающиеся. посылки сигнала хг-+з1(1); хз-мз(7), то для новой последовательности их должно быть уже четыре: а1-~-з~(7), аз — мз(г), аз-+.зз(8); аг~-за(С).
Нетрудно убедиться в том, что если разбивать исходную двоичную последовательность на блоки по А двоичных символов в каждом, то для передачи такой перекодированной последовательности потребуется М=2" различающихся посылок. Величина й определяет кратность ФМн сигнала, а следовательно, и минимальную величину фазового сдвига между посылками Ь(ршм= Бра — — 2л/М = 2я/2ь. На рис. 6.2 приведена упрощенная структурная схема передающей части системы с двукратной ФМн. Кодирующее устройство преобразует двоичную цифровую 272 последовательность,в цифровую последовательность, образованную символами четверичного алфавита.
Это достигается следуюпзим образом. Каждому сочетанию входных символов х;х;(1, 1=1, 2) соответствует определенный символ а,(т=1, 2, 3, 4), который представляет собой либо импульс, либо отсутствие импульса. Например, сочетанию х~х~ соответствует символ а1 в виде импульса и символы аь а,, аь равные нулю; сочетанию хзх1 — символ аз в виде импульса и символы аь аз н аь равные яулю, и т.
д. В каждом манипуляторе начальная фаза исходного синусондального колебания поворачивается с помощью фаэовращателя ла необходимый угол, н при появлениями импульса с кодирующего устройства формируется посылка оигнала с данной фазой. В результате на выходе сумматора появится сигнал с двукратной ФМн, посылки которого однозначно соответствуют четверичным снмволам а . Передача каждого такого четверичного символа эквивалентна передаче двух двоичных оимволов. ,Подобным же образом можно сформировать сигнал с двухкратной ФМн для одновременной передачи двоичной цифровой информации от двух независимых каналов, т.
е. использовать этот сигнал для уплотнениядвоичных каналов. В этом случае с помощью четверичного кода пврекод~ируются сочетания двоичных символов, соответствующие разным каналам. Пусть, например, на интервале Π— т в первом канале появился символ хм(1=1, 2), а во втором — символ хзз(/=1, 2). Тогда такому сочетанию соответствует символ аь, если 1='1, а 1=2; символ аь если 1=1 и 1=~1, и т. д. Рассмотрим теперь кратко некоторые особенности приема сигналов многократной ФМн. Как известно, прием ФМн сигналов наталкивается на ряд трудностей, суть которых была рассмотрена в гл. 4.
При многократной ФМн эти трудности усугубляются, поэтому передачу ведут, как ~правило, относительными .методами фазовой манипуляции (ОФМн). Для приема сигналов с многократной ОФМн можно использовать как корреляционные, так и автокорреляционные методы. Рассмотрим особенности корреляционного приема на примере двукратной ОФМн (ДОФМн). Для,реализации этого метода необходимо создать опорное напряжение из принимаемого сигнала, устранив манипуляцию фазы. 18 — 376 273 Особенностью является то, что устройства формирования опорного напряжения существенно усложняются по сравнению с устройствами для однократной ОФМн.
В частности, прн использовании схемы Пистолькорса необходимо для устранения манипуляции фазы применять учетверение частоты и фазы принимаемого сигнала, а затем выполнять обратное преобразование — делить частоту получаемого колебания на четыре. В результате Рвс. 6.3. возникает неопределенность начальной фазы, которая может принять одно из четырех возможных значений: Л<ро, 2й~ра, Зй~ро, 4бфь Эта неопределенность начальной фазы опорного напряжения может привести либо к обратной работе, либо к неправильному приему символов (в зависимости от значения, которое примет начальная фаза). Такое положение характерно и для других известных способов формирования опорного напряжения.
Поскольку.при ДОФМн фаза посылки может принять одно из четырех, возможных значений, для демодуляции необходимо иметь два опорных напряжения, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90' н соответствующим образом сфазнрованных с приходящими посылками. Варианты такого фазирования приведены на рис. 6.3. Упрощенная структурная схема демодулятора при использовании ДОФМн для фазового уплотнения двух двоичных каналов, приведена на рис.
6.4. Фазовращатель (ФВ) обеспечивает необходимую начальную фазировку опорного напряжения относительно принимаемых посылок с учетом постоянных фазовых сдвигов, возникающих в среде и в избирательных цепях приемника. Для устранения влияния неопределенности начальной фазы опорного напряжения приходится применять более сложные логические устройства перекодирования по сравнению ат4 с обычной (однократной) ОФМн. В таком устройстве обычно выполняется одновременно и разделение каналов.
Известен ряд вариантов реализации корреляционного метода приема .многократных сигналов с ОФМн (2, 3]. Характерной особенностью автокорреляционного приема многократных сигналов с ОФМн является то, дленент понята сг фдг Решающее тройстдо г Дбви нные синдолы напала г УстройстВ перенодирода- нияи разделе- ния нанапод Уппройстдо форниродания оперного напряыгния дигниаз Ддфггн Угсгыыгд фд аггс игг со 5 Иод Решающее дстройстдо г Ддаи нные синдопог напала д Зпенент ланята гг гг Рис.
6.4. и Напомним, что при аетокорреляпионном методе приема неопределенность фазы опорного напряжения принпипнально неаозможна (см. гл. 4). 16» 2276 что для приема каждой посылки используется М72 опорных напряжений, ~полученных из предыдущей задержанной посылки. Так, для приема ДОФМн нужно из каждой 1чй посылтсн образовать два опорных напряжения, сдвинутых на 90', которые используются при приеме (1'+ 1)-й посылки.
Как и при корреляционном приеме, схема демодулятора ,получается многоканальной (при ДОФМ~н †двухканальн). Однако демодулятор несколько проще, поскольку лет необходимости в устранении неопределенности фазы опорного напряжения е. Весьма эффективный и сравнительно простой метод демодуляции, занимающий промежуточное, положение между ~рассмотренными, описан в (4) С вопросами схемных решений при создании модуляторов ~н демодуляторов систем с многократными ОФМн сигнала~ми можно более подробно ознакомиться в (3, 5, 6).
Значительное увеличение необходимого отношения сигнал/шум на входе ~приемника, заметное усложнение схемы демодулятора, ,резкое повышение требований к стабильности параметров сигнала и характеристик аппаратуры приемной части приводят к тому, что практическая реализация оисгем с сигналами высокой краткости ~наталкивается на большие трудности. Наибольшее применение на практике в настоящее время находят системы с ДОФМн сигналами. ~В каналах с постоянными параметрам~и и низким уровнем помех применяют также сигналы с трехкратной ОФМн (ТОФМн). Более высокие кратности пока заметного применения не находят. Классическим, примером успешного практического применения сигналов с многократной ОФМн я~вляется система «Кинеллекс» [71 Эта система была разработана в конце 50-х годов для высококачественной передачи цифровых данных и телеграфных сообщений по проводным ~или радиотелефонным стандартным каналам.
Как известно, стандартный телефонный канал занимает полосу частот 300 — 3400 Гц. В этой полосе система «Кинеплекс» использует диапазон от 605 до 2696 Гц, который соответствует малым частотным и фазовым .искажениям. Передача цифровой информации осуществляется с помощью 20 поднесущих частот, расположенных в используемом диапазоне частот с разносом друг от друга на 110 |Гц. Каждая поднесущая мапипулируется по фазе методом ДОФМн, что обеспечивает передачу цифровой информации от двух разных источников на одной поднесущей. Таким образом, каждая поднесущая переносит информацию от двух .разных каналов. Разделение поднесущих частот при приеме осуществляется высокодобротными электромехаыическими (кинематическими) фильтрами с добротностью порядка 1000. Одновременно эти же фильтры используются для запоминания фазы предшествующей посылки, |необходимой для реализации автокорреляционного приема сигналов с ОФМн (см.
гл. 4). Такой прием требует двух фильтров на каждой поднесущей. Коммутация фильтров осуществляется специальными синхронизирующими импульсами, действующими синфазно с началом и окончанием каждой информационной посылки. Для формирования синхронизирующих импульсов в системе ~используегся специальный канал синхронизации на частоте 2915 Гц. Принцип действия демодулятора ОФМн сигналов с кинематичеокими фильтрами был рассмотрен в гл.
4. зтб Поскольку в системе «Кинеплекс» каждая поднесущая манипулирована методом ДОФМн, схема демодулятора содержит не од~ни, как при ОФМн„а два фазовых детектора, на выходе которых образуются цифровые последовательности отдельных каналов. Описание схемных особенностей системы «Кинеллекс» можно найти в [3, 4, 7).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
