Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 148
Текст из файла (страница 148)
В настоящее время более важными и доминирующими при выборе модуляций, эффективно использующих полосу, становятся методы с использованием данных (с)ага-аЫет) — ОА). Эти методы рассматриваются в следующем разделе. рассматриваемые символьные синхронизаторы можно разделить на две основные группы. Первая группа состоит из разомкнутых синхронизаторов. Данные схемы вы- 10.2.
Синхоониэация поиамника делают копию выхода генератора тактовых импульсов передатчика непосредственно из поступающего информационного потока. Вторая группа — это замкнутые синхронизаторы; они синхронизируют локальный генератор тактовых импульсов с поступающим сигналом посредством сличения локального и поступающего сигналов. Замкнутые синхронизаторы, как правило, точнее, но при этом сложнее и дороже.
10.2.2.1. Разомкнутые символьные синхронизаторы Разомкнутые символьные синхронизаторы также иногда называют нелинейными синхронизаторами на фильтрах [20]; данное название говорит само за себя. Синхронизаторы этого класса генерируют частотный компонент со скоростью передачи символов, пропуская поступающий низкочастотный сигнал через последовательность фильтра и нелинейного устройства.
Работа данного устройства аналогична восстановлению несущей в контуре сопровождения с подавленной несущей. В данном случае желательный частотный компонент, передаваемый со скоростью передачи символов, изолируется с помощью полосового фильтра, после чего насышающий усилитель с высоким коэффициентом насыщения придает ему нужную форму.
В результате восстанавливается прямоугольный сигнал генератора тактовых импульсов. На рис. 10.11 приведены три примера разомкнутых битовых синхронизаторов. В первом примере (рис. 10.11, а) поступающий сигнал пг) фильтруется с использованием согласованного фильтра. Выход этого фильтра — автокорреляционная функция исходного сигнала. Например, для передачи с помощью прямоугольных импульсов, на выходе имеем сигнал, состоящий из равнобелренных треугольников. Затем полученная последовательность спрямляется с помощью некоторой нелинейности четного порядка, например квгдратичного устройства.
Полученный сигнал будет содержать пики положительной амплитуды, которые, с точностью до временной задержки, соответствуют переходам входных символов. Последовательносп описанных процессов изображена на рис. 10.12. Таким образом, сигнал с выхода четного устройства будет содержать Фурье-компонент на собственной частоте тактового генератора. Данная частотная составляющая изолируется от остальных гармоник с помощью полосового фильтра (Ьапг(разе Вйег — ВРР), и ей придается форма посредством насышаюшего усилителя с передаточной функцией следующего вида: е(0 а) е(г) в) Фильтр е(г) нинних огот (. )е частот в) Рис 1011. Три тина раеомкнутик оитоеик синхронизаторов чи Л еи иа Выход нелинейности четного порядка Поступающий бинарный сигнал Выход согласованного фильтра Рис.
Д212 Ивляктрация процессов, проходящих в разомкнутом битовом синхропизоторе ~ 1 для х>0 зйпх= (-1 дллдругихх (10.53) Я 0,33 Еа для — >5 К> 18. Т ~КЕа I )уо Мо (10.54) Здесь Т вЂ” период передачи символа, Е, — детектируемая энергия на бит, а Ио — одно- сторонняя спектральная плотность мощности принятого шума. Там же показано, что при высоких отношениях сигналушум частичное отношение среднеквадратического отклонения временной ошибки дается следующим выражением: тпог па'у Во втором примере (рис.
10.11, б) Фурье-компонент на частоте тактового генератора создается посредством задержки и умножения. Длительность задержки, показанной на рис. 10.11, б, равна половине периода передачи бита, и это значение является оптимальным, поскольку оно дает наибольший Фурье-компонент (20). Сигнал т(г) всегда будет положительным во второй половине любого периода передачи бита, но будет иметь отрицательную первую половину, если во входном потоке битов х(г) произошло изменение состояния.
Это дает прямоугольный сигнал, спектральные компоненты и все гармоники которого совпадают с теми, что были у сигнала в схеме на рис. 10.11, а. Как и ранее, нужный спектральный компонент может быть отделен с помощью полосового фильтра, и ему будет придана нужная форма. Последний пример (рис. 10.11, в) соответствует контурному детектору. Основными операциями здесь яввиотся дифференцирование и спрямление (посредством использования квадратичного устройства). Если на вход поступает сиптал прямоугольной формы, дифференциатор дает положительные или отрицательные пики на всех переходах символов. При спрямлении получаемая последовательносп положительных импульсов будет давать фурье-компонент на скорости передачи информационных символов. Потенциальной проблемой данной схемы является то, что дифференциаторы обычно весьма чувствительны к широкополосному шуму.
Это делает необходимым введение перед дифференциатором фильтра нижних частот (1очг-раза Шгег — ЬРР), как показано на рис. 10,11, в. В то же время данный фильтр удаляет высокочастотные составляющие информационных символов, что приводит к потере сигналом исходной прямоугольной формы. Это, в свою очередь, приводит к тому, что результирующий дифференциальный сигнал будет иметь конечные времена нарастания и спада и уже не будет последовательносп ю импульсов. Очевидно, что с этапами обработки сигналов, изображенными на рис. 10.11, будет связана некоторая аппаратная задержка. В работе [12) показано, что для полосового фильтра, эффективно усредняюшего К входных символов (ширина полосы = 1/Ку), величина частичного среднего времени (задержки) приблизительно описывается следующим выражением: па 0411 Еь для — > 1.
з~Ыь 1 Мо )зо (10.55) Таким образом, если для данного полосового фильтра принятое отношение сиг- нал/шум достаточно велико, все методы, приведенные на рис. 10.11, приведуг к точ- ной битовой синхронизации. 10.2.2.2. Замкнутые символьные сннхроннзаторы Основным недостатком разомкнутых символьных синхронизаторов является наличие неустранимой ошибки сопровождения с ненулевым средним. Эту ошибку можно снизить при больших отношениях сигнал/шум, но поскольку форма сигнала синхронизации зависит непосредственно от поступающего сигнала, устранить ошибку не удастся никогда.
Замкнутые символьные синхронизаторы сравнивают входной сигнал с локально генерируемыми тактовыми импульсами с последующей синхронизацией локального сигнала с переходами во входном сигнале. По сути, процедура ничем не отличается от используемой в разомкнутых синхронизаторах. Среди наиболее популярных замкнутых символьных синхронизаторов можно выделить синхронизатор с опережающим и запаздывающим стробированием (еаг)у/)аге-ваге зупс)згоп)лег). Пример такого синхронизатора схематически изображен на рис.
10.13. Его работа заключается в выполнении двух отдельных интегрирований энергии входного сигнала по двум различным промежупсам символыюго интервала длительностью (Т- с0 секунд. Первое интегрирование (опережающее) начинается в момент, определенный как начало периода передачи символа (условно — момент времени О), и заканчивается через (Т-с0 секунд. Второе интегрирование (запаздывающее) начинается с задержкой на Ы секунд и заканчивается в конце периода передачи символа (условно — момент времени Т).
Разность абсолютных значений выходов описанных интеграторов у1 и у, является мерой ошибки синхронизации символов приемника и может подаваться обратно для последующей коррекции приема. Задний полуотроб а(п Передний попустроб Рис. 10 13. Синхронизатор с оперемсающим и запаз- дывающим стробированисм г зо с и ь! Информационный оимаоп -1 Д Промежуток Пара)Май , 'интегрирования переднего l попуотроба Промежуток интегрирования заднего попуотробв адний полуотроб а) б) Рис. 10 14 Символьная синяронизацияг а) точная синхронизация прием- ника; б) синхронизация с оперсзкениаи В примере, проиллюстрированном на рис.
10.14, неявно подразумевалось, что до и после рассматриваемого символа происходит изменение информационного состояния. Если переходов нет, можно видеть, что опережающее и запаздываюшее интегрирование приведет к одинаковым результатам. Следовательно, если не происходит изменения информационного состояния, сигнал рассогласования не генерируется.
Это всегда следует иметь в виду при использовании любых символьных синхронизаторов. Вернемся к рис. 10.13. Создать два абсолютно олина- 649 1П Р Смнхоонмяпнип поиомнмка Работа синхронизатора с опережающим и запаздывающим стробированием представлена на рис. 10.14. При идеальной синхронизации (рис. 10.14, а) показано, что оба периода стробирования попадают в интервал передачи символа. В этом случае оба интегратора получат одинаковый объем энергии сигнала и разность соответствующих сигналов (сигнал рассогласования е на рис. 10.13) будет равна нулю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
