Цифровой линейный тракт. Искажения цифрового сигнала в линейном тракте. Искажения цифрового сигнала, возникающие из-за ограничения полосы пропускания линейного тракта в области низких частот

известное затухание линии на некоторой частоте f₀.

На рис. 15.19, а, б показана последовательность двоичных импульсов на входе и выходе цепи при ограничении полосы пропускания сверху. При прохождении импульса через участок кабельной цепи возникающие в ней переходные процессы вызывают завал фронта импульса и затягивание спада при одновременном снижении амплитуды импульса. Причем чем длиннее участок цепи, тем резче выражены явления завала фронта и затягивания спада. Если переходные процессы, возникающие при прохождении по кабельной цепи каждого импульса, не успевают закончиться к моменту прихода следующего импульса .или пробела, возникает явление наложения соседних символов друг на друга, вследствие чего может произойти ошибка в приеме символов. Чтобы исключить эту ошибку, необходимо произвести линейную коррекцию сигнала.

Наиболее эффективной мерой коррекции частотной характеристики (ЧХ) линии является включение корректоров на входе приемного устройства регенератора (рис. 15.20, а). Тогда, подбирая соответствующую частотную характеристику усилителя-корректора К_кор(f), можно скомпенсировать затухание прилегающего участка линии связи (ЛС) и тем самым добиться подачи на вход порогового устройства (ПУ) импульсов U_n(t), по форме повторяющих импульсы на передающей стороне U_p(t).

Теоретически для восстановления формы сигналов, претерпевших искажения на участке линии связи, необходимо осуществлять коррекцию ЧХ линии во всем диапазоне частот f € [0, ∞] (рис. 15.20, б, кривая 1), т.е. выполнить условия К_л(f)К_кор(f)  ⁼ const, где К_л(f)  — модуль коэффициента передачи участка линии. Однако расширение рабочей полосы частот усилителя-корректора (УК) приводит к возрастанию шумов на входе ПУ, что является главным недостатком идеальной коррекции. Поэтому коррекцию цифровых сигналов осуществляют только в том частотном диапазоне, где сосредоточена основная часть энергии сигналов (рис. 15.20, б, кривая 2). При этом область очень низких частот (от 0 до 0,01f_Т) спектра сигнала не корректируется, так как в этом диапазоне передается ток дистанционного питания. Необходимо отметить также, что из-за ограничения полосы частот корректора нельзя обеспечить крутые фронты импульсов, поэтому их форма восстанавливается только частично.

В настоящее время линейная коррекция дополняется специфическим методом приема цифровых сигналов, при котором форма восстановленных импульсов не критична. Суть этого метода коррекции МСИ (он называется стробированием) заключается в том, что прием символов цифрового сигнала происходит в те короткие промежутки времени, когда приходит стробирую-щий сигнал, который следует с той же тактовой частотой, что и цифровой сигнал (см. рис. 15.19, в). Если размах цифрового сигнала, поступающего на пороговое устройство в момент прихода строб-импульса, больше некоторого порогового уровня, то на выходе ПУ будет сформирован сигнал, соответствующий «1». Если этот размах ниже порогового уровня, то на выходе ПУ будет «О». Метод стробирования упрощает коррекцию, поскольку не надо добиваться хорошей формы сигнала, и соответственно уменьшает влияние помех. При осуществлении такого способа приема необходимо, чтобы импульс успевал «дорасти» до своего максимального значения в момент стробирования А_П а фронты импульса были такими, чтобы не возникало межсимвольных искажений (см. рис. 15.19, б).

Из физических соображений очевидно, что МСИ и ошибки при стробиро-вании будут отсутствовать, если форма импульса на входе ПУ удовлетворяет условию Найквиста:

Согласно этому условию импульсная реакция на прямоугольный импульс U_p(f) длительностью т (рис. 15.21, а) должна быть равна нулю в моменты стро бирования других импульсов (t = ± kT, k = 1, 2, 3, ...), чем обеспечивается отсутствие МСИ. Длительность т* выходного импульса U_n(t) должна быть не более 2Т_Т (см. рис. 15.21, б), к крутизне фронтов импульса не предъявляется жестких требований, что позволяет сузить полосу рабочих частот усилителя-корректора и уменьшить влияние помех. В сквозном тракте, содержащем участок линии и усилитель-корректор, необходимо сформировать импульс, удовлетворяющий условию Найквиста. Если известна форма U_n(t), то можно найти выходной спектр сигнала S_n(jω), при этом известны форма U_p(t) и спектр S_p(jω) входного сигнала (на основании преобразования Фурье).

Тогда коэффициент передачи сквозного тракта между выходом регенератора и входом ПУ будет равен

Допустим, что имеется несколько вариантов импульсных реакций