Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1151860), страница 88
Текст из файла (страница 88)
16.3). В результате раздельной манипуляции сигналов синфазного и квадратурного сигналов формируется колебание вида Вен(1) з(п шо(+ Вггв(1) соз озо1. В качестве примера рассмотрим модулирующие сигналы в виде весовых откликов 4.го класса, формируемые, в свою очередь, из исходного потока двоичных символов. В этом случае выходные символы кодеров В,я и В„, характеризуются тремя потенциальными уровнями: +2; 0 и — 2.
Йа рис. 16 ба для этого примера построена векторная диаграмма сигналов. Видно, что в результате квадратурной АМ сигналами в виде весовых откликов 4-го класса формируется восьмнфазный сигнал с двумя значениями амплитуд А н А )' 2. Эти рассуждения можно обобщить на случай, когда один символ обеспсчн. нает передачу 2л бит информации.
При этом в данном тактовом интервале символы на выходе кодеров В„н В„, имеют один из У=2" уровней. На рис. 16.6б графически иллюстрируются сигналы фазово.амплитудной мзннпуляцни 438 при передаче 4 бит на символ, т. е. по 2 бит на символ в синфазном и квадратурном каналах. Как видно нз рис. !6.5б, амплитуда сигналов А ФАМ имеет три значении: 1! )I 2, 1/ 5) 'рс2 и 3! йс 2. ринеаы имаиад ' сигнала а) Рис. )б.б. Векторные диаграммы сигналов физовоамплитудной мзнипулнцин, получаемой при змплитудной маннпулнцни сигизлзмн в виде весовых откликов 4-го класса синфззного (Сн) и квздрз- турного (Кв) канала: и — прн исходном двоичном сигнале; б — при ис- ходном четырехуровневом сигнале 16.5.
СКРЕМБЛИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ В некоторых приложениях цифровые потоки, поступающие в гракт с ограниченной полосой пропускания или же на вход фазовых модуляторов, описанных ранее, могут содержать сравнительно короткие периодические последовательности символов. Иногда такие структурные «включения» могут привести к трудностям в выполнении тактовой синхронизации.
Например, на входе может наблюдаться последовательность из 8 элементов — символов ! или О. Структура и свойства таких последовательностей символов зависят от абонентских цифровых потоков, которые поступают на вход модулятора после таких преобразований, как объединение и кодирование (если оии используются). Периодическая последовательность символов 1 или О может привести к серьезным проблемам. Во-первых, достаточно длинная последовательность символов ! может вызвать кратковременный с)>ыв тактовой синхронизации и тем самым привести к довольно длинному пакету ошибок в восстанавливаемом на приемной стороне цифровом потоке.
Во-вторых, периодическая последовательность символов может дать боковые полосы в опорном сигнале с тактовой частотой, формируемом устройством тактовой синхронизации с нелинейностью, используемой для определения переходов между символами. При этом может произойти ложный захват устройством синхронизации колебания боковой полосы. Далее пеРиодическая последовательность символов может вызвать появление в спектре передаваемого радиосигнала компонент, которые могут увеличить взаимные помехи между каналами в ббльшей степени, нежели случайный цифровой поток. 439 Скрембдгхрование! цифрового потока — это преобразование, существенно увеличиваю!цсе период входного потока при условии обеспечения восстановления исходного цифрового потока с помощью обратного преобразования на приемной стороне, осуществляемого дескремблеролг.
В этом параграфе обсуждаются устройства скремблирования самосинхронизирующего типа. Это означает, что после достаточно большого отрезка цифрового потока без ошибок дескремблер формирует безошибочную копию исходного цифрового потока. На рис. !6.6 показано включение скремб- йй, ахадй, Рис. 1б.б. Включение скремблера и дескремблера в линии связи: утС вЂ” устройство тактовой синхронизации; Пе и О'т — входной и выходной цифровые потоки; и, — цифровой поток после скремблнровання; В', — цифровой поток после скрвмблированин и с учетом канальных ошибок Тактовый интервал Входной поток Пг Символы на !5г выходах регистра ~Я; сдвига ~ — 2 123456789 000000000 101001!10 110100111 11!О!00!1 Как видно, выходной сигнал скремблера имеет период в 8 тактовых интервалов.
Такое число разрядов регистра сдвига, равное трем, выбрано исключительно из простоты изложения существа скремблирования, на практике трехразрядный регистр сдвига слишком мал. ' От английского слова зсгагпые — свалка, драка. (Придс ред.) 440 лера и дескремблера в цифровой канал связи, а на рис. !6.7 приводятся функциональные схемы этих устройств. Входной поток двоичных символов после суммирования по модулю 2 с псевдослучайной двоичной последовательностью !7х на входе скремблера поступает на вход регистра сдвига. Сигналы с промежуточных отводов этого регистра с помощью сумматоров по модулю 2 формируют упомянутую последовательность !7ь Выходной сигнал скремблера записывается как 5г=!От гай Яо На рис. !6.76 приведена схема скремблера с трехразрядным регистром сдвига, охваченным обратной связью. Приведем пример последовательностей на выходах этого регистра сдвига при подаче на вход скремблера последовательности символов О.
Начальное состояние регистра сдвига ! ! !. Если весовые коэффициенты разрядов регистра сдвига Сы Сй, ..., С„могут иметь только два значения 1 или О, то для п-разрядного регистра сдвига с обратной связью можно записать весовой полипом Ь(Х) = Х" — СтХ" — СйХ" — ' ' ' Сп (16 21)г Рассмотрим ре~истры сдвига, формирующие псевдослучайные последовательности максимальной длины, для которых весовой. полинам (16.2!) является примитивным по полю Галуа двоичных слленРеа --О+ й! Рис. 1б.7.
Исходные варианты екремблера н деокрем блер а. Дескремблер, выпалииющий обратное преобраэование по сравнению со скремблером, реалнвуетс» на основе регистра сдвига. подключенного ко входу этого устройства; а †структурн схемы скремблера и дескремблера; б— схема пргютейшего варнаита скремблера иа основе трехРаэркдного регистра сдвига р! а элементов, т. е. полином является несводимым, так как не имеет никаких делителей, кроме единицы и самого себя. Этот полином является делителем Х" — 1 при ага 2" — 1. Однако для меньших У это не так. В [350*! приводится список таких примитивных полиномов.
Для обсуждаемых скремблеров с регистрами сдвига с обрат ной связью при входной последовательности с периодом М период выходной последовательности либо равен М, либо является общим наименьшим кратным (ОНК) М и (2" — 1), т. е, ОНК (М, 2" — 1) Если М и (2" — !) взаимно простые величины, то наименьший пеРиод выходной последовательности М(2" — 1). В [399[ показано„ -что существует только одно начальное состояние разрядов регист- 441 ра сдвига для каждой комбинации символов входной последовательности, когда выходная последовательность скремблера имеет наименьший период, равный М.
Следовательно, для обоснованно больших величин п(п)10) наименьший ожидаемый период равен М(2" — 1). На первый взгляд представляется, что при больших п(п)10) вряд ли существует такое начальное состояние регистра сдвига, приводящее к минимальному периоду выходной последовательности. Однако, как будет показано ниже, с этой проблемой можно справиться. Классическая схема дескремблера представляет собой регистр сдвига, включенный в прямом направлении, как это показано на рис. 16.7. Ясно, что после безошибочно~о приема и символов с выхода скремблера регистры сдвига в этих обоих устройствах окажутся в одинаковом состоянии, и выходной сигнал дескремблера будет идентичен исходному сигналу, а именно Х~,=5; Юань Однако одиночная канальная ошибка в последовательности 5ь появившаяся после этого интервала согласования состояний регистров, может вызьать пакет ошибок в последовательности !7ь Количество этих ошибок определяется числом ненулевых весовых коэффициентов на интервале п элементов.
Таким образом, возникает эффект размножения канальных ошибок в (К+1) раз, где К вЂ” число ненулевых весовых коэффициентов (К+1)3). При малой вероятности канальных ошибок устройства скремблирования могут использоваться в роли обнаружнтеля ошибок в принимаемой последовательности символов. Если на вход скремблера подать непрерывную последовательность символов 1, то любой символ О на выходе дескремблера указывает на факт возникновения канальной ошибки. Поскольку одиночная канальная ошибка приводит к К+1 ошибкам иа выходе дескремблера, то для, экспериментальной оценки вероятности канальных ошибок необходимо подсчитать количество символов О иа выходе дескремблера и поделить его на (К+1).
При этом предполагается, что интервалы между моментами возникновения канальных ошибок не меньше и тактов; это число определяется количеством разрядов регистра сдвига. На рис. 18.8 приведена функциональная схема скремблера, содержащая счетчик. Это устройство обеспечивает скремблирование входной последовательности символов с периодами Рь Р, и кратных этим периодам независимо от исходного состояния регистра сдвига. Здесь имеется два элемента, задающих период выходной последовательности.
Предположим к примеру, что используется семиразрядный сдвигающий регистр с весовым полиномом й(Х)= =1+Х'+Х' и что преобразованию подлежат входные последовательности с периодами Р,=7 и Рх —— 8. При этом также обеспечивается скремблирование последовательностей с периодами 1, 2 и 4. Если преобразуемая последовательность имеет период Р, или Ра или кратный им, то сигналы на одном или обоих входах схемы совпадения х~ — — 5;Е5;,, х,=5;Щ5;, равны нулю, а счетчик про- 442 должает работать без сброса, вызывая в конце концов переброс пороговой схемы. Переброс приводит к изменению состояния первого разряда регистра сдвига, и, следовательно, разрушается периодичность выходного сигнала.
Рис. 16.8. Структурные схемы скремблера и дескремблера, содержапгие счетчик импульсов с пелью увеличения периода сигнала после скремблироваиня для исходного сигнала с периодами Р, и Рт. тн — тактовые импульсы С другой стороны, если а выходной последовательности нег периодичности, то счетчик сбрасывается до нуля в случайные моменты, и вероятность того, что заполнение счетчика Ж, достигнет порога г' за Х, тактовых интервалов для случайной входнОй последовательности, определяется выражением (399) р„(~',) < (т'тг, — г+ )) (З,гб) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
