основы передачи. Основы передачи дискретных сообщений
 Скачать 1.03 Mb.
|
|
Правила перекодирования ПКУ приема: Если во входной последовательности изменилась значащая позиция, то в выходной последовательности – 0, если нет – 1. Сравнение способов приема: В "сравнении фаз" при принятии решения используют два зашумленного сигнала. В "сравнении полярностей" один зашумленный и один "чистый" - опорный. Поэтому "полярный" достовернее. Следует заметить, что один ошибочный элемент до ПКУ вызывает две ошибки после ПКУ. ОФМ используется в модемах разработанных по рекомендации V.26 на скорости 1200 бит / сек. Многопозиционная фазовая модуляция. Как было показано ранее, скорость модуляции в канале определяется шириной спектра канала: Канал ТЧ имеет спектр 0,3 - 3,4 к Гц. D Fтч =3,1 к Гц. Таким образом, максимальная скорость модуляции, которую теоретически можно достичь в кТЧ 6,2 Бод (передача одной боковой) 3,1 кБод (при передаче двух боковых). Реально же в модемах используются скорости модуляции обычно 1200 и 2400 Бод. Если для передачи использовать двухпозиционный сигнал, то скорость передачи информации будет такой же низкой R=B=2400 Бит/сек. Такие скорости сегодня не устраивают потребителя. Выходом в данном случае является использование сигналов переносящих более чем 1 бит информации (то есть многопозиционных сигналов). Многопозиционный сигнал имеет более чем две значащих позиции
Применение данного принципа к относительно фазовой модуляции называется многопозиционной ОФМ. Рассмотрим простейший случай Двукратная ОФМ. двукратная или четырехпозиционная. При ДОФМ два соседних сигнала могут отличаться по фазе на одно из четырех возможных значений.
Первоначально исходная последовательность разбивается на дибиты (по 2 элемента), а затем каждый дибит кодируется на единичном интервале в соответствии с модуляционным кодом. В данном случае обеспечивается R=2B. Диаграмма ДОФМ на сигнальной плоскости выглядит так.  Протокол V. 22. B = 600 Бод. В режиме ОФМ - 600 бит/с. В режиме ДОФМ - 1200 бит/с. Еще более повысить скорость R можно используя: трехкратную (восьмипозиционную) или четырехкратную (шестнадцати позиционную ) модуляции. Однако при увеличении числа разрешенных сдвигов фаз резко уменьшается помехоустойчивость ОФМ. Уменьшается расстояние между разрешенными сигналами в пространстве. Вследствие этого, ОФМ кратностью более трех не используется. Для большего увеличения скорости передачи используют амплитудно-фазовую или так называемую квадратурную - амплитудную модуляцию КАМ. В КАМ изменяется не только фаза, но и амплитуда. На рисунке показана диаграмма КАМ – 16.  Использование КАМ - 16 позволяет при скорости модуляции 2400 Бод, получать скорость передачи информации 2400 ´ 4 = 9600 бит/с. Такая модуляция используется в протоколе V. 32, R до 9600 в.p.s. Квадратурная модуляция имеет большую помехоустойчивость в сравнении с многократной ОФМ. Но при увеличении числа позиций свыше 16 и ее помехоустойчивость оказывается недостаточно для качественной передачи. Поэтому во всех современных высокоскоростных протоколах КАМ используется, в совокупности с помехоустойчивым кодированием. В качестве ПУ кодирования используется один из видов сверточных кодов - решетчатый код. Такое совместное кодирование получило название "Треллис - модуляции" (ТСМ). При применении Треллис - модуляции число сигнальных точек увеличивается вдвое за счет добавления к информационным битам одного избыточного, образованного путем сверточного кодирования. Треллис - модуляция используется уже в протоколе V. 32, как альтернатива КАМ - 16. В этом случае к 4 информационным добавлениям 1 проверочный разряд. Получается 32 точки из которых выбирается 16 разрешенных. Треллис – модуляция обеспечивает большую помехоустойчивость. Треллис - модуляции используется в более поздних протоколах V. 32 bis - 14.4 b p.s. V.34 bis - 28.8 b p.s. Контрольные вопросы по теме: Перечислите, по каким параметрам проводится согласование параметров сигналов с характеристиками канала. Для чего необходимо согласование спектра. Какими методами проводят согласование спектра сигнала. Что такое перекодирование. Перечислите достоинства и недостатки применения биполярного кода. Перечислите достоинства и недостатки применения кода с чередованием полярностей. Перечислите достоинства и недостатки применения манчестерского кода. Какой код называется 2B1Q. Что такое логическое кодирование и для чего его применяют. Поясните смысл преобразования 4B/5B и его цель. Какова максимальная скорость телеграфирования в канале с заданной полосой частот и аналоговой модуляцией. Какова максимальная скорость телеграфирования в канале с заданной полосой частот и частотной модуляцией. Какова максимальная скорость телеграфирования в канале с заданной полосой частот и фазовой модуляцией. Что такое ОФМ и в чем ее преимущества. Какими способами осуществляется прием ОФМ, в чем суть этих способов. Что такое многократная ОФМ. Какая модуляция называется квадратурной амплитудной. 7. Синхронизация в ситемах ПДС Синхронизация – это процедура установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более процессами. Различают поэлементную, групповую и цикловую синхронизацию. При поэлементной синхронизации устанавливаются и поддерживаются требуемые фазовые соотношения между значащими моментами переданных и принятых единичных элементов цифровых сигналов данных. Поэлементная синхронизация позволяет на приеме правильно отделить один единичный элемент от другого и обеспечить наилучшие условия для его регистрации. Групповая синхронизация – обеспечивает правильное разделение принятой последовательности на кодовые комбинации. Цикловая синхронизация – обеспечивает правильное разделение циклов временного объединения. 7.1. Синхронизация по элементам Требования к устройствам синхронизации по элементам Высокая точность синхронизации. (Максимальное отклонение синхроимпульсов от идеального ЗМ ± 3%.) Малое время вхождения в синхронизацию как при включении так и после перерыва связи. Сохранение синхронизации при наличии помех и кратковеременных перерывов связи. Независимость точности синхронизации от статической структуры передаваемого сообщения. Оценка времени поддержания синхронизма в системе с автономным генератором (без принудительной подстройки). Есть два генератора (на передаче и на приеме) с частотой fном и коэффициентом нестабильности  Пусть в некоторый момент t0 оба генератора начали работу в одинаковой фазе. В следствие различия частот (или периодов), рассматриваемых генераторов, между ними появятся расхождения по фазе. С течением времени эти расхождения будут увеличиваться.  Задача. Определим время tе, за которое уход по фазе относительно длительности единичного импульса составит Е, если нестабильность генераторов приема и передачи k Под относительным уходом фазы будем понимать  – отношение интервала времени между идеальными и действительными ЗМ, отнесенное к длительности единичного интервала.Если частоты генераторов равны f, а k одинаковы, то в худшем случае произойдет отклонение частот вследствие нестабильности в разные стороны.  Период 1-ого увеличивается на T, второго уменьшается на T. Значит, за каждый период фазовый сдвиг будет возрастать на 2 T. Зададимся некоторым абсолютным смещением значащих моментов по времени t , ему будет соответствовать относительный уход фазы Е, причем, учитывая связь , получим t =Еt 0При этом количество периодов, за которое абсолютное смещение достигнет заданного равно  , а время, за которое это произойдет равно . (**)Выражая Т через k и Т, получим  Учитывая, что в реальных системах k<<1, то 1-k @ 1. Тогда ТkT – подставим этот результат в (**), получим  Используя полученное выражение можно найти требуемое k при заданных B, te и E. Итак: при равных условиях время поддержания синхронизации зависит от скорости модуляции в канале! Невозможно долго сохранять синхронизацию без подстройки фазы. Устройство синхронизации с добавлением и вычитанием импульса Устройство относится к классу без непосредственного воздействия на частоту генератора и является 3-х позиционным. При работающей системе синхронизации возможны три случая: Импульсы генератора без изменения проходят на вход делителя частоты. К последовательности импульсов добавляется 1 импульс. Из последовательности импульсов вычитается 1 импульс. Структурная схема устройства.  Задающий генератор вырабатывает относительно высокочастотную последовательность импульсов. Данная последовательность проходит через делитель с заданным коэффициентом деления. Тактовые импульсы с выхода делителя обеспечивают работу блоков системы передачи и также поступают в фазовый дискриминатор для ставнения. Фазовый дискриминатор определяет знак расхождения по фазе ЗМ и ТИ задающего генератора. Если частота ЗГ приема больше, то ФД формирует сигнал вычитания импульса для УДВИ, по которому запрещается прохождение одного импульса. Если частота ЗГ приема меньше, то импульс добавляется. В результате тактовая последовательность на выходе Dk сдвигается на D . Следующий рисунок иллюстрирует изменение положения тактового импульса в результате добавления и исключения импульсов. ТИ2 – в результате добавления, ТИ3 – в результате вычитания.  Роль реверсивного счетчика: В реальной ситуации принимаемые элементы имеют краевые искажения, которые изменяются случайным образом положение значащих моментов в разные стороны от идеального ЗМ. Это может вызвать ложную подстройку синхронизации. При действии КИ смещения ЗМ как в сторону опережения, так и в сторону отставания равновероятны. При смещении ЗМ по вине устройства синхронизации фаза стабильно смещается в одну сторону. Поэтому для уменьшения влияния КИ на погрешность синхронизации ставят реверсивный счетчик емкости S. Если подряд придет S сигналов на добавление импульса, говорящих об отставании генератора приема, то импульс добавится и следующий ТИ появится раньше на D . Если сначала придет S-1 сигнал об опережении, потом S-1 об отставании, то добавления и вычитания не будет. Расчет параметров поэлементной синхронизации К основным параметрам системы синхронизации относятся: 1. Погрешность синхронизации -максимальное отклонение синхросигналов от их идеального положения, которое может произойти при работе устройства синхронизации с заданной вероятностью. (выражается в долях единичного интервала). Погрешность синхронизации – складывается из статической , определяемой нестабильностью генераторов  и шагом коррекции  и динамической , определенной краевыми искажениями. -коэффициент деления, где  - длительность единичного элемента, - шаг коррекцииВ силу конечности шага коррекции возникает погрешность:  Вследствие нестабильности генераторов, между двумя подстройками накапливается погрешность равная  где  – среднее число принимаемых подряд элементов одного знакаПериод корректирования – время между двумя подстройками, в общем случае определяется так: , однако нужно понимать, что – случайная величина и определяется структурой сообщения.Таким образом, общее выражение для статической погрешности:  .Динамическая погрешность синхронизации Динамическая погрешность вызывается краевыми искажениями единичных элементов. Краевые искажения имеют случайный характер со среднеквадратичным значением  . Следовательно, динамическая погрешность также случайная величина. Она подчиняется нормальному закону и имеет свое среднеквадратическое значение . .Окончательно погрешность синхронизации определяется выражением:  .2. Время синхронизации(или вхождения в синхронизм)  -- время необходимое для корректирования первоначального отклонения синхроимпульсов относительно границ единичных принимаемых элементов. В момент включения расхождение по фазе между тактовыми импульсами передачи и приема – случайно и имеет в пределах от 0 до  .Выбирая наихудший случай, когда сдвиг фаз равен получим время синхронизации равное . Так как  ,  , то окончательно: .3. Время поддержания синхронизма  -- время, в течение которого отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов не превысит допустимый предел (  ) при прекращении работы устройства синхронизации по подстройке фазы.Эта задача аналогична задаче об автономных генераторах, рассмотренной нами выше, поэтому можно записать . В качестве  - выбирают теоретическую исправляющую способность приемника  уменьшенную на погрешность синхронизации. Поэтому окончательно: .4. Вероятность срыва синхронизма  -- вероятность того, что под действием помех отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов превысит половину единичного интервала  . -можно уменьшить увеличив время усреднения сигналов коррекции фазы. Т.е. увеличив емкость реверсивного счетчика. |