Скалин Цифровые системы передач. Учебник для техникумов Ю. В. Скалин, А. Г. Бернштейн, А. Д. Финкевич. М. Радио и связь, 1988. 272 с ил
 Скачать 4.61 Mb.
|
|
5.4 ОБОРУДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ Запоминающее устройство. В запоминающем устройстве (рис. 5.7) информационные символы через ячейки И записываются в ячейки памяти Я\—Яь Процессом записи управляет распределитель записи, работающий с частотой f 3 , равной тактовой частоте поступающих информационных сигналов. Считывание осуществляется импульсными последовательностями с соответствующих выходов распределителя считывания, который управляется сигналом от ГОпер аппаратуры объединения цифровых потоков. Информация, считанная с ячеек Я\—Яь объединяется логическим элементом ИЛИ. Рис. 5.7. Структурная схема запоминающего устройства Число ячеек памяти выбирается таким, чтобы момент считывания всегда отставал от момента записи. Минимальное число ячеек памяти зависит от нескольких факторов. Рассмотрим некоторые из них. Число ячеек памяти зависит от количества следующих подряд служебных символов в цикле передачи, относящихся к одному цифровому потоку. Служебные символы передаются на импульсных позициях временных сдвигов, которые, в свою очередь, организуются путем запрета считывания информации в соответствующие моменты времени. Однако информационные символы продолжают поступать на вход ЗУ, поэтому должно быть предусмотрено соответствующее число дополнительных ячеек памяти. Для уменьшения числа ячеек памяти ЗУ желательно, чтобы служебные символы были равномерно рассредоточены в цикле передачи. Но в некоторых случаях, например при передаче синхросигнала, целесообразно формировать сосредоточенные служебные символы. Так, во вторичной ЦСП сосредоточиваются восемь служебных символов подряд — по два на каждый цифровой поток, а в третичной и четверичной ЦСП— 12 служебных символов (по три на каждый цифровой поток). Так как согласование скоростей можно производить а строго определенный момент времени, определяемый импульсными позициями КСС в цикле объединенного цифрового потока, необходимо учитывать относительное время ожидания. Последнее зависит также и от длительности самого цикла (числа символов в цикле). Это требует соответствующего увеличения объема памяти. Дополнительный объем памяти определяется значением временных колебаний, изменений частоты записи и считывания, вносимых как оборудованием асинхронного объединения/разделения цифровых потоков, так и оборудованием ЦСП объединяемых цифровых потоков. Обычно в зависимости от особенности построения цикла передачи, главным образом структуры и распределения символов синхросигнала, минимально необходимое число ячеек памяти составляет от пяти до восьми. К одноименным выходам распределителей записи и считывания (на рис. 5.7 используются выходы L) подключается ВД. Номер выходов распределителей и общее число выходов, используемых в работе ВД, определяются числом ячеек памяти ЗУ и схемой работы ВД. Временной детектор. Временные интервалы между моментами записи и считывания контролируются ВД. В оборудовании временного группообразования используются цифровой и аналоговый временные детекторы. Цифровой детектор применяется в передающей части для определения момента возникновения неоднородности. В системах с двусторонним согласованием скоростей ВД должен не только обнаруживать моменты возникновения неоднородности, но и определять ее знак. В цифровом детекторе (рис. 5.8) одноименные выходы распределителей записи и считывания подключены к раздельным выходам триггера DD b Выходы триггера соединены с логическими элементами DD 2 и DD 3 , на другие входы которых подаются контрольные импульсные, последовательности с распределителя записи. Временное положение контрольных последовательностей выбирается таким образом, чтобы при нормальном режиме работы ЗУ на схемах И импульсы с триггера не совпадали по времени с контрольными импульсами. Если временной интервал между импульсами записи и считывания достиг величины, при которой необходимо согласование скоростей, на выходе соответствующей ячейки И появится импульс, который поступит в передатчик КСС. На рис. 5.9 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие работу цифрового ВД. При рассмотрении работы ВД примем число ячеек памяти в ЗУ равным четырем, тогда на вход S триггера будет подаваться сигнал с 4-го выхода распределителя считывания, на вход R— сигнал с 4-го выхода распределителя записи, на схему DD 2 — сигнал с 3-го выхода распределителя записи, на схему DD3 — сигнал с 1-го выхода распределителя записи. Рис. 5.8. Цифровой временной детектор Рис. 5.9. Диаграммы работы цифрового временного детектора: а — при отсутствии согласования скоростей; б — при отрицательном согласовании скоростей; в — при положительном согласовании скоростей При отсутствии согласования скоростей (рис. 5.9, а) сигналы на выходах DD 2 и DD 3 отсутствуют. При отрицательном согласовании скоростей (рис. 5.9, б) импульсная последовательность с 3-го выхода распределителя записи совпадает с единичным состоянием выхода триггера Q, в результате чего формируется сигнал на выходе логического элемента И ь При положительном согласовании скоростей (рис. 5.9, в) импульсная последовательность с 1-го выхода распределителя записи совпадает с единичным состоянием выхода Q триггера и формируется сигнал на выходе логического элемента И 2 Аналоговый детектор используется в приемной части для определения текущего значения временного интервала между моментами записи и считывания. В аналоговом детекторе (рис. 5.10, а), как и в цифровом, импульсные последовательности с одноименных выходов распределителей записи и считывания подаются на раздельные входы R и S триггера, скважность сигнала на выходе которого характеризует взаимное временное положение импульсов записи и считывания. Сигнал с выхода триггера подается на вход фильтра нижних частот ФНЧ, который выделит постоянную составляющую напряжения сигнала. Величина этого напряжения (рис. 5.10, б) зависит от скважности сигнала. При нормальной работе ЗУ импульсы записи и считывания сдвинуты относительно друг друга на половину периода их следования. В этом случае скважность сигнала на выходе триггера будет равна двум, а напряжение постоянной составляющей на выходе ФНЧ — среднему Рис. 5.10. Структурная схема аналогового временного детектора (а) и диаграммы его работы (б) Рис. 5.11. Структура двухкомандного сигнала при двустороннем согласовании скоростей Передача команд согласования скоростей. Выше отмечалось, что команды согласования скоростей должны обладать практически такой же помехозащищенностью, как и цикловые синхросигналы. Это объясняется тем, что ошибка при опознавании КСС равносильна изменению на один такт длительности цикла передачи (в ту или иную сторону в зависимости от вида ошибки) и вызовет сбой цикловой синхронизации в соответствующем объединяемом потоке. Последнее, в свою очередь, может вызвать сбой цикловой синхронизации во всех системах более низкого порядка этого цифрового потока. Однако между синхросигналами и КСС есть существенная разница, которая заключается в том, что первые обладают периодичностью, так как передаются в каждом цикле передачи, тогда как вторые несут информацию об однократных изменениях этого состояния. Поэтому помехозащищенность синхросигнала достигается методом накопления, и ошибка в одном или даже нескольких синхросигналах не вызывает сбоя цикловой синхронизации, а помехозащищенность КСС обеспечивается кодами, исправляющими ошибки. В системах с односторонним согласованием скоростей необходимо передавать информацию о двух состояниях передающего устройства: отсутствии или наличии КСС. Для передачи этой информации достаточно одного двоичного разряда. Тогда для защиты от искажений одного символа КСС достаточно использовать трехразрядную кодовую группу, для защиты двух символов — пятиразрядную кодовую группу и т. д. Обычно в системах с односторонним согласованием скоростей для передачи соответствующих команд используются кодовые группы вида 00...О — для передачи информации об отсутствии согласования скоростей и 11...1 для передачи информации о наличии согласования скоростей. Число символов в кодовой группе выбирают нечетным. При этом правильное опознавание КСС осуществляется, если число искаженных символов не превышает половины общего числа символов в команде. В системах с двусторонним согласованием скоростей необходимо передавать информацию о трех возможных состояниях передающего устройства: отсутствии согласования скоростей, положительном согласовании скоростей и отрицательном согласовании скоростей. Для передачи этой информации необходимо уже два двоичных разряда. Тогда для защиты от искажений одного символа КСС необходимо использовать пятиразрядную кодовую комбинацию, для защиты от искажения двух символов — семиразрядную кодовую комбинацию и т. д. Увеличение числа КСС и числа разрядов в кодовой комбинации приводит к возрастанию объема передаваемой информации. Таким образом, по объему передаваемой информации системы с двусторонним согласованием скоростей и передачей трех команд менее экономичны, чем системы с односторонним согласованием скоростей, так как требуют большего объема передаваемой информации. Стремление реализовать достоинства систем с двусторонним согласованнием скоростей и вместе с тем обеспечить такую же по- мехозащищенность, как в системе с односторонним согласованием скоростей при одинаковом числе разрядов кодовых групп команд, привело к созданию системы с двусторонним согласованием скоростей с исключением передачи команды об отсутствии согласования. Такие системы называются системами с двусторонним согласованием скоростей и двухкомандным управлением. По числу передаваемых команд подобные системы идентичны системам с односторонним согласованием скоростей. Структура двухкомандного сигнала показана на рис. 5.11, а. При отсутствии согласования скоростей с передающей станции будет поступать чередование положительных и отрица- тельных команд согласования скоростей. Если временной интервал Л7" между моментами записи и считывания достигнет значения Гсч, то необходимо произвести согласование скоростей. В этом случае передаются подряд две команды положительного или отрицательного согласования скоростей (рис. 5.11, а). Такая структура передачи КСС позволяет выявить одиночные ошибки в передаваемых командах. Для рассмотрения возможности определения ошибок интервал времени передачи чередующихся команд назовем пассивным, а интервал времени передачи команд положительного или отрицательного согласования скоростей (две одинаковые команды подряд) — активным. На рис. 5.11, б, в показаны ошибки в пассивном интервале передачи команд. Эти ошибки легко обнаружить, так как подряд следуют три одинаковые команды, что при нормальной работе невозможно. Сложнее выявить ошибки в активном интервале (рис.5.11,г,д), поскольку в данном случае положительная команда трансформируется в отрицательную и наоборот. С учетом возможности коррекции ошибок в пассивном интервале или в обоих случаях и строятся приемники команд согласования скоростей. Приемник КСС с коррекцией ошибки в пассивном интервале показан на рис. 5.12. Он содержит три узла: опознаватель, анализирующее устройство, корректор ошибок. Опознаватель определяет знак согласования скоростей. Анализатор выявляет положительную или отрицательную КСС. Он содержит триггер Тг, на один вход которого подаются импульсы команд положительного согласования скоростей, а на другой — отрицательные, и две схемы И. Рис. 5.12. Приемник команд согласования скоростей с коррекцией ошибок на пассивном интервале передачи КСС При появлении подряд двух импульсов одинаковых команд второй импульс пройдет через свою схему И. Корректор ошибок служит для выявления ошибки в пассивном интервале времени. Он содержит два счетчика команд: положительных и отрицательных. Емкость счетчиков — три единицы. Счетчики подключены к опоз-навателю знака так, что появление команды определенного знака записывается в свой счетчик, а для другого счетчика он является сигналом сброса. Если в счетчик подряд поступило три команды, необходимо осуществить коррекцию. При коррекции производится вставка или изъятие из цифрового потока одного из временного интервала в зависимости от прошедшей команды согласования скоростей. Такая коррекция не позволяет восстановить передаваемую кодовую комбинацию потока, но дает возможность сохранить длительность его цикла, что не повлечет за собой срыва цикловой синхронизации в этом потоке. Для коррекции ошибок в активном интервале передачи команд с передающей станции поступает знак промежуточного значения изменения временного интервала между сигналами записи и считывания. Необходимо учесть, что команды согласования скоростей будут передаваться довольно редко. Это определяется стабильностью частоты задающего генератора, используемого при формировании низовых потоков и в оборудовании временного группообразования. Рассмотрим это на примере системы передачи ИКМ-120. Как будет показано далее, расхождение частот может достигать 120 Гц, т. е. за 1 с максимальное число КСС равно 120, а число циклов за 1 с — 8000, т. е. в 67 раз больше. В каждом цикле имеются временные позиции для передачи информационных символов при отрицательном согласовании скоростей. При отсутствии команд согласования скоростей эти временные позиции можно использовать для передачи знака промежуточного значения изменения временного интервала между сигналами записи и считывания. Из этого видно, что информация о знаке промежуточного значения изменения временного интервала будет передаваться значительно чаще, чем сами КСС. 138 При использовании такого способа коррекции каждая сдвоенная команда несет в себе информацию только о наличии согласования скоростей, в то время как решение о знаке этого согласования принимается на основе многократно передаваемой информации о знаке изменения временного интервала между сигналами записи и считывания. Как показано на рис. 5.11, г,д при одиночном искажении сдвоенных команд последовательности ( + + ) преобразуются в последовательности (--), а последовательности (--) (на рисунке не показаны)—в последовательности (+ + ); при этом момент передачи сдвоенных команд сдвигается на один временной интервал передачи КСС. Это и используется в приемнике согласования скоростей для коррекции ошибок. В схему приемника команд согласования скоростей добавляются узлы определения знака промежуточного состояния скоростей и устройство сравнения, определяющее несоответствие информации о знаке согласования скоростей виду сдвоенной команды. Устройство фазовой автоподстройки частоты. Схема устройства ФАПЧ приведена на рис. 5.5. В состав ее входят временной детектор ВД, схема управления СУ и генератор, управляемый напряжением, ГУН. Работа аналогового ВД была рассмотрена ранее. Схема управления, содержащая ФНЧ, выделяет из сигнала с выхода ВД постоянную составляющую напряжения. Для идеального восстановления первоначальной скорости цифрового потока ФНЧ должен иметь бесконечно малую полосу пропускания. Это позволит значительно уменьшить временные флуктуации импульсов передаваемого цифрового потока, вносимые оборудованием временного группообразования. Однако при этом не обеспечивается необходимая полоса захвата устройства ФАПЧ, которая не может быть меньше максимального расхождения частот записи в передающем устройстве fs.nep и считывания в приемном устройстве /сч.пр. Следовательно, где AF ФНЧ — полоса пропускания ФНЧ; б — относительная нестабильность частоты f. Так, при объединении цифровых потоков, сформированных аппаратурой ИКМ-30, f 3 =f c4 = 2048 кГц, 6f 3 = = fi fC4 =3.10Л Д^ ФНЧ = 120 Гц. На вход ГУН будут проходить все составляющие сигнала с выхода ВД, попадающие в полосу Д/^ ФНЧ , что приводит к временным флуктуациям передаваемого цифрового потока. Для уменьшения этих флуктуации в схемах ФАПЧ применяются специальные устройства. 5.5 ОБОРУДОВАНИЕ ВРЕМЕННОГО ГРУППООБРАЗОВАНИЯ СИНХРОННЫХ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ Как отмечалось ранее, объединение синхронных цифровых потоков можно представить как частный случай объединения асинхронных цифровых потоков, когда частоты записи и считывания кратны между собой. В этом случае в считанном цифровом потоке неоднородности будут отсутствовать и согласование скоростей производить не требуется. На временных позициях в цикле, занимаемых импульсами команд согласования скоростей, можно передагвать дополнительную информацию. Структурная схема оборудования объединения синхронных потоков показана на рис. 5.13. Она содержит блоки синхронного сопряжения передачи БСС пер и приема БСС пр , схемы объединения и распределения. Входной цифровой поток записывается в запоминающее устройство БССпер. Управляет записью импульсная последовательность с частотой / 3 , полученная от ВТЧ. Однако следует отметить, что при объединении синхронных цифровых потоков ГОпер устройств формирования входного цифрового потока и ГОпер оборудования временного объединения потоков должны работать синхронно от одного задающего генератора ГЗ. Временной детектор необходим для установления требуемого временного интервала между сигналами записи и считывания. Создается этот интервал запретом через схему НЕТ одного или нескольких импульсов считывания. Считанные импульсные последовательности с выходов БССпер, а также синхрокомбинация от Пер. СС объединяются в схеме объединения. На приеме групповой поток распределяется по соответствующим БСС П р. Восстановление первоначальной скорости цифрового потока производится путем записи его сигналов в ЗУ приема и считывания с частотой, равной его частоте на входе аппаратуры объединения. Импульсы записи и считывания сигналов из ЗУ блока БСС П р вырабатываются ГО пр . Оно обеспечивает необходимый временной интервал между сигналами записи и считывания и формирует частоту считывания, равную тактовой частоте цифрового потока на выходе БСС ПР . Синхронную работу ГО пр и ГОпер и правильное распределение группового сигнала на приеме по своим потокам обеспечивают ВТЧ и Пр.СС. Рис. 5.13. Структурная схема оборудования объединения синхронных потоков Отметим следующие достоинства объединения синхронных цифровых потоков по сравнению с асинхронными: увеличивается помехозащищенность системы из-за отсутствия необходимости передачи КСС, которые могут быть искажены; не вносятся временные флуктуации в передаваемые цифровые потоки; повышается пропускная способность системы передачи. На цифровых сетях связи предполагается использование как синхронного, так и асинхронного объединения цифровых потоков, В соответствии с этим в оборудовании временного группообразования должна предусматриваться возможность работы в обоих режимах. Эти требования полностью удовлетворяются при использовании в оборудовании двустороннего согласования скоростей, когда синхронный режим является частным случаем асинхронного при нулевом значении разности частот записи в передающем устройстве и считывания в приемном. |