Регенерация формы цифрового сигнала



Дата04.07.2017
өлшемі76.82 Kb.
#22952
    1. Регенерация сигналов.

      1. Регенерация формы цифрового сигнала.


Проходя через среду распространения, цифровой сигнал ослабляется и подвергается искажению и воздействию помех, что приводит к изменению формы и длительности импульсов, изменению случайным образом временных интервалов между импульсами, уменьшению амплитуды им­пульсов. Задача регенитора - восстановить амплитуду, форму, длительность каждого импульса цифрового сигнала, а также величину временных интервалов между соседними символами.

В кабельных ЦСП линейный сигнал чаще всего передается в виде комбинаций импульсов поостоянного тока и пробелов что уп­рощает реализацию регенераторов. В то же время регенераторы кабельных систем являются наиболее распространенным элемен­том современных цифровых сетей. Исходя из сказанного выше рассмотрим регенерацию цифрового сигнала, представляющего со­бой комбинацию импульсов и пробелов (единиц и нулей). Структу­ра регенератора представлена на рисунке 1.48. Искаженный цифровой сигнал из кабельной цепи поступает на усилитель-корректор (УК), обеспечивающий частичную или полную коррекцию формы импульсов, и регистрируется решающим устрой­ством (РУ). Решающее устройство представляет собой пороговую схему, которая срабатывает, если уровень сигнала на его входе превышает пороговый уровень РУ, и не срабатывает, если уровень входного сигнала меньше уровня порога.

Р
исунок 1.48 Принцип регенерации цифрового сигнала.
Пороговое напряжение может подаваться извне или вырабатываться в схеме РУ. При поступлении импульса на выходе РУ появляется управляющий сиг­нал, а в случае 0 (.пробела) состояние РУ не изменяется. Форми­рующее устройство (ФУ) обеспечивает формирование по сигналам РУ импульсов с принятыми для конкретной системы стандартными параметрами.

В приведенной выше схеме, характерной для современных ре­генераторов, регистрация входящего сигнала и принятие решения о его значении осуществляются по каждому символу в отдельности (возможно принятие решений по всей кодовой комбинации или по циклу, так называемый «прием в целом»), что значительно упрощает реализацию схемы регенератора. Однако при этом требуется введение устройства тактовой синхронизации (УТС), которое долж­но обеспечить принятие решений на определенных временных интервалах. Эти интервалы выбираются в пределах участков такто­вого интервала, на которых принимаемый импульс имеет мини­мальные искажения, так как выбор момента регистрации в менее искаженной части импульса гарантирует верность принятия реше­ния РУ. Верность принимаемых РУ решений зависит, в первую очередь, от способа обнаружения двоичного сигнала и качества работы УТС. При безошибочной работе РУ каждому входному импульсу соответствует выходной, а каждому «пробелу» на входе - «.про­бел» на выходе. Однако из-за присутствия на входе РУ различных помех, несовершенства устройства тактовой синхронизации и дру­гих причин в процессе регенерации возможны ошибки, выражающиеся в преобразовании 1 на входе регенератора в 0 на выходе и наоборот входного 0 в выходную 1.


      1. Построение регенераторов.


Регенераторы современных ЦСП классифицируются по методу регистрации импульсов, виду такто­вой синхронизации, методам получения колебания тактовой часто­ты и использования синхросигнала в процессе регенерации им­пульсов.

По методам регистрации импульсов различают ре­генераторы с однократным и многократным стробированием им­пульса цифрового сигнала. Практическое применение благодаря достаточной простоте реализации узлов регистрации нашли реге­нераторы с однократным стробированием, в которых на протяже­нии одного символа цифрового сигнала берется один отсчет и с помощью РУ устанавливается наличие 1 или 0 на входе регенера­тора.

По видам синхронизации различают регенераторы с внешней и внутренней синхронизацией.

При использовании внешней синхронизации цифровой сигнал в оконечном оборудовании линейного тракта объединяют с синхро­сигналом, получаемым от специальных УТС. При внешней синхро­низации возможна также передача сигналов тактовой синхрониза­ции по отдельному тракту. Оба способа внешней синхронизации требуют значительного усложнения оборудования системы и неэко­номичны. Передача синхросигнала по отдельному тракту связана с необходимостью выравнивания группового времени распростране­ния для информационных и синхротрактов. Совместная передача цифрового и синхросигналов кроме усложнения оборудования пере­дачи приводит к усложнению схем регенераторов из-за необходи­мости осуществления процессов выделения тактовой частоты, по­давления на входе регенератора составляющих цифрового сигнала, близких к тактовой частоте, объединения на выходе регенератора цифрового сигнала и сигнала тактовой синхронизации.

Исходя из этого на практике чаще всего используются регене­раторы с внутренней синхронизацией, в которых тактовая синхронизирующая частота выделяется из цифрового сигнала. В зависимости от способа получения тактовой частоты регенераторы с внутренней синхронизацией подразделяются на регенераторы с пас­сивной и активной фильтрацией тактовой частоты.

При активной фильтрации для формирования колеба­ния тактовой частоты используются генераторы с фазовой автопод­стройкой либо генераторы, синхронизируемые входящим цифровым сигналом. При пассивной фильтрации для выделения ко­лебания тактовой частоты используются избирательные цепи типа, резонансных контуров, многоконтурных схем, фильтров.

Т
иповая структура УТС регенератора с внутренней синхрониза­цией и пассивной фильтрацией тактовой частоты представлена на рисунке 1.49.

Рисунок 1.49 Структурная схема УТС


Устройство нелинейного преобразования (НП) входного сигнала позволяет получить в спектре преобразованного сигнала составля­ющую с частотой, равной тактовой fт, которая может быть выде­лена устройством фильтрации тактовой частоты (ФТЧ) и направ­лена в формирователь стробирующих импульсов (ФСИ). Формирова­тель стробирующих импульсов формирует импульсы с частотой следования, равной выделенной fт, определяющей промежутки времени стробирования для РУ и управляющей работой формирующего устройства (ФУ).

При активной фильтрации структура УТС несколько видоизме­няется (рисунок 1.50.). Ток тактовой частоты с выхода ФТЧ поступает на ФД. на второй вход которого подается тактовый сигнал от мест­ного генератора тактовой частоты ГТЧ. Фазовый детектор выра­батывает управляющее напряжение Uy, пропорциональное разно­сти фаз сигналов на входах ФД, которое поступает на вход цепи фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ. Изменение параметров цепи ФАПЧ приводит к изменению частоты сигнала ГТЧ, при этом меняется разность фаз сигналов на входах ФД и напряжение Uy. Процесс продолжается до тех пор, пока частоты сигналов ГТЧ и ФТЧ не выравниваются, при этом Uy =0.

Р
исунок 1.50 Структурная схема УТС.

В регенераторах с внутренней синхронизацией синхросигнал мо­жет быть получен как из входной импульсной последовательности регенератора, так и из выходного сигнала регенератора. В первом случае регенератор носит название регенератора прямого действия (рисунок 1.51 а), во втором обратного действия (рисунок 1.51 б).

Р
исунок 1.51 Варианты построения регенераторов однополярных цифровых сигналов.


В связи с тем, что устойчивость регенератора обратного дейст­вия ниже устойчивости регенератора прямого действия из-за наличия контура обратной связи, на практике чаще используют ре­генераторы прямого действия.

Известны три способа использования сигналов тактовой синхронизации в процессе регенерации импульсов цифрового сигнала: перемножение регенерируемого сигнала с сигналом синхрони­зации с помощью схем логического умножения;

сложение регенерируемого сигнала с сигналом синхронизации;

перемножение сигналов с последующим сложением полученно­го результата с сигналом синхронизации или линейным сигналом.

Наибольшее распространение получили регенераторы с РУ, осуществляющими перемножение регенерируемого сигнала с сигналом тактовой синхронизации. В таких регенераторах РУ осуществляет стробирование сигнала на его входе в моменты времени, определяемые УТС, в этом случае схема регистрации по­зволяет полностью восстановить временные интервалы между сим­волами цифрового сигнала, так как они полностью определены моментами появления стробирующих импульсов на выходах УТС. Длительность стробирующего импульса обычно во много раз мень­ше длительности регистрируемого символа цифрового сигнала.

В высокоскоростных ЦСП выработка стробирующих импульсов в регенераторах сильно затруднена, так как их длительность оказывается значительно меньше длительности очень коротких элементарных символов цифрового сигнала. В данном случае приме­няют регистрацию с частичным восстановлением временных соот­ношений цифрового сигнала. При этом в РУ осуществляется сло­жение входящего цифрового сигнала с сигналом тактовой частоты, вырабатываемым УТС. В дальнейшем из напряжения суммарного сигнала вычитается пороговое напряжение, что позволяет опреде­лить значение регенерируемого символа. В некоторых случаях возможно применение комбинации двух рассмотренных выше ме­тодов.

Рассмотренные выше структуры регенераторов предназначены для восстановления однополярных цифровых сигналов. Для восста­новления формы двухполярных сигналов регенератором должно быть предусмотрено два канала регенерации - отдельно для положительных и отрицательных импульсов. Разделение импульсов в соответствии с полярностью наиболее просто реализуется с по­мощью дифференциальных трансформаторов.

      1. Параметры регенераторов.


Основным параметром регенератора является коэффициент ошибок Кош, определяемый как отношение числа ошибочно регенерированных символов Nош к общему числу символов No [3]:

. (1.24)

В каждой конкретной системе передачи для номинальной длины регенерационного участка задается минимально допустимое значе­ние Кош.

В некоторых случаях в качестве основного параметра исполь­зуется значение помехоустойчивости. Под помехоустойчи­востью регенератора понимают то минимальное значение защищенности Аз min на входе регенератора, при которой обеспе­чивается заданный Кош. Помехоустойчивость оценивается с учетом ухудшающих работу регенератора факторов-неточности коррек­ции, нестабильности тактовой частоты, наличия зоны неопределен­ного решения РУ.

Для оценки качества коррекции импульсов УК регенератора и возможности достоверной регистрации импульса цифрового сигна­ла используются так называемые глаз-диаграммы. Глаз-диаграмма - это график или картинка на экране осциллографа, состоящая из системы наложенных друг на друга всех возможных вариантов цифрового сигнала в интервале времени, равном двум тактовым интервалам.



На рисунке 1.52 представлен вариант глаз-диаграммы. Точка Р графически фиксирует опознавание импульса в центре тактового интервала на уровне, равном половине его амплитуды. Разность ΔUр между уровнями регистрируемого импульса и соседнего, соз­дающего максимальную по величине межсимвольную помеху, на­зывается раскрывом глаз-диаграммы. Чем больше раскрыв, тем больше допустимый уровень аддитивной помехи, при которой бу­дет принято правильное решение. Следовательно, увеличение раскрыва снижает коэффициент ошибок регенератора, а его уменьше­ние приводит к росту Кош. Отметим, что раскрыв уменьшается при смещении момента регистрации от центра импульса (точка Р сме­щается влево или вправо).



Рисунок 1.52 Характеристика для оценки помехоустойчивости регенераторов (глаз- диаграмма).
Каталог: company -> personal -> user
user -> Анальгетические вещества. Жаропонижающие вещества. Нейролептические и седативные средства
user -> Отравления фтором, фенолом, формальдегидом. Токсикодинамика, токсикокинетика, лечение, профилактика. Освоение методов определения
user -> Вопросы? Вопросы?
user -> Глоссарий Артезианские скважины
user -> Лекция №3. «Болезни зубов кариозной этиологии. Кариес зубов, пульпит зубов, периодонтит; особенности лечения у разных видов животных»
user -> Исследование органов ротовой полости у животных. Общие принципы фармакотерапии стоматологических болезней
user -> Лекция №2. «Исследование органов ротовой полости у животных. Общие принципы фармакотерапии стоматологических болезней»
user -> Экзаменационные вопросы по предмету «Патологическая анатомия и судебная ветеринарная экспертиза»
user -> 1. Свободные от бруцеллеза


Достарыңызбен бөлісу:




©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет