Принципы передачи дискретных сигналов. Искажения дискретных сигналов. Способы регистрации дискретных сигналов

Лекция 14: (4 ч.)

ПРИНЦИПЫ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ

1.  Искажения дискретных сигналов

2.  Способы регистрации дискретных сигналов

3.  Принципы построения систем тактовой синхронизации

4.  Принципы построения систем цикловой синхронизации

1.  Искажения дискретных сигналов

При передаче дискретных сигналов связи за счет ряда дестабилизирующих факторов возникают искажения принимаемых сигналов. Основными дестабилизирующими факторами являются помехи, замирания в радиоканалах, а также нестабильность работы приемной и предающей аппаратуры связи. Помехи могут вызываться атмосферными и космическими источниками, а также за счет работы индустриального оборудования и других радиотехнических систем.  Все они, как правило, несут случайный характер, что соответственно вызывает случайные искажения сигналов. Данная особенность вызывает трудности упреждения вызываемых искажений. В какой то степени предсказуемы искажения, создаваемые за счет нестабильности работы генераторов тактовой частоты приемника и передатчика. Однако в данном случае известно только предельная величина отклонений, сам же характер изменений также носит случайный характер.

Все эти факторы создают краевые искажения, вызывающие опережение или запаздывание фронтов импульса, а также их дробление (рис. 1). Опережение или запаздывание фронтов

Рис. 1.  К пояснению краевых искажений дискретных сигналов вызывается адитивными помехами, дробление, как правило, происходит в моменты глубоких замираний и в некоторых случаях при достаточно больших по уровню помехах (индустриальных, молниях и др.).

Краевые искажения разделяют по своему характеру на три типа: преобладания; характеристические и случайные.

Преобладания выражены постоянным смещением фронтов элементарных посылок, такие искажения вызваны нарушением функционирования отдельных узлов аппаратуры передачи или приема.

При характеристических искажениях  их величина зависит от характера передаваемой информации. Эти искажения происходят при неисправностях аппаратуры или неправильной ее эксплуатации (не правильной установке режимов работы аппаратуры). В данном случае это связано с тем, что за время передачи одной элементарной посылки переходной процесс не заканчивается, тем самым происходит накопление искажений.

Случайные краевые искажения представляют собой случайный сдвиг фронтов в ту или иную сторону. Они вызваны, как правило, случайным характером распространения радиоволн.

В качестве меры всех этих искажений используется величина общих краевых искажений:

,           (1.1)

где  - максимальное и минимальное отклонение значащих моментов фронтов элементарной посылки;

 - длительность элементарной посылки сигнала.

Все эти искажения, естественно приводят к нарушению качества приема информации, в связи с чем необходимо предусмотреть меры по снижению их влияния.

2.  Способы регистрации дискретных сигналов

Для обеспечения достоверного приема дискретных сигналов в реальных каналах в системах связи применяется несколько способов их регистрации, использование которых определяется особенностями используемых каналов связи.

В современной технике связи применяется три основных способа регистрации дискретных сигналов: стробирования; интеграный и комбинированный.

Принцип регистрации способом стробирования основан на отсчете сигнала в середине элементарной посылки (рис. 2).

 

Рис. 2. К пояснению способа синхронизации стробированием

Данный способ позволяет обеспечить исправляющую способность (регенерацию посылки сигнала) при краевых искажениях до 50%  (при а®0):

.                                                      (2.1)

Недостатком данного способа является невозможность регенерирования сигнала при дроблении.

Способ интегрирования основан на регистрации сигнала после накопления сигнала в течение времени одной элементарной посылки (рис. 3).

 

Рис. 3а

 

Рис. 3 б

Принцип работы данного способа состоит в том, что постоянная времени заряда RC позволяет различать сигналы с длительностью не менее .  В этом случае исправляющая способность определяется тем, что сумма смещений не должна превышать пол посылки, в результате чего допускаются максимальные искажения до 25% (при а®0):

.                                    (2.2)

Комбинированный способ регистрации состоит в том, что приходящую посылку сигнала стробируют в нескольких точках (рис. 4). Результат регистрации определяется по большинству принятых знаков («1»  или «0»), так называемый мажоритарный метод.

 

Рис. 4.  К пояснению комбинированного способа регистрации

Данный способ не нашел широкого применения, однако при использовании регистрации со стиранием данный вариант наиболее приемлем. В этом случае регистрация осуществляется по всем правильно принятым стробирующим импульсам. При сомнении делается перезапрос,  что значительно повышает качество приема, однако снижает пропускную способность канала связи.

3   Принципы построения систем тактовой  синхронизации

В работе синхронных каналов связи тактовая синхронизация служит для правильной регистрации принимаемой дискретной информации.  Особенности работы распределителей тактовой частоты передающей и приемной аппаратуры таковы, что без специальных мер поддержания синхронности их работы из-за нестабильности опорных генераторов происходит взаимный фазовый сдвиг формируемых импульсов. Это приводит к неправильной регистрации принимаемых информационных знаков (рис. 5).