Файл: Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 244
Скачиваний: 2
расхождении по фазе, меньшем S, с выхода дополни
тельного |
элемента выдается один коррекционный им |
|||
пульс, при расхождении по фазе, большем 5 |
и меньшем |
|||
2 5 , — два |
коррекционных |
импульса, |
а при |
расхожде |
нии по фазе,- большем 25 |
и меньшем |
35, — три коррек- |
||
дионных импульса и т. д. |
|
|
|
|
В ел и чи на |
мини м ал ьн ой |
|
|
|
зоны |
коррекции 5 |
(рис. |
Omcmobomie Опережение |
|||||
\ |
|
|||||||
5.11) |
выбирается, |
исходя |
|
|||||
|
|
|
||||||
из требований, |
предъяв |
|
|
|
||||
ляемых к |
точности |
фази |
|
|
|
|||
рования |
при |
преоблада |
|
|
|
|||
ниях. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Формирование |
ступен |
|
|
|
||||
чатой характеристики фа |
|
|
7"| |
|||||
зового |
дискриминатора |
|
|
|
||||
может |
осуществляться |
|
I |
|
||||
различными |
|
способами |
|
i7"| |
||||
[99, |
(105]. |
На |
основании |
|
1| |
|||
|
i 1 |
|||||||
оказанного |
'можно выде |
|
|
|||||
лить следующие основные |
р и с 5 |
Ступенчатая характерн- |
||||||
параметры УС с дискрет- |
стика ФД |
|||||||
ньш |
управлением. |
|
|
|
|
Шаг коррекции ф к — выраженное в долях единичного элемента смещение фазы тактовых импульсов на выходе делителя при добавлении или исключении одного им пульса.
Коррекционный эффект ак — коэффициент, характе ризующий увеличение смещения фазы тактовых импуль
сов в зависимости |
от угла рассогласования |
фаз. |
Угол коррекции |
ф к э — выраженное в |
долях единич |
ного элемента смещение фазы тактовых импульсов при
регистрации одного значащего момента |
ф К э = Якфк- |
|
Минимальный |
период корректирования |
^М ии — наи |
меньшее время, в течение которого корректирование не
производится. |
Это |
время зависит |
от емкости |
реверсив |
|
ного счетчика |
М и длительности |
единичного |
элемента |
||
то. Следовательно, |
при передаче точек 4гин = Мто. |
||||
Максимальное |
|
расхождение |
по |
фазе, обусловленное |
нестабильностью генераторов, фг —относительное сме щение фазы тактовых импульсов за /М нн при приеме точек: фг=2к£М ин/то, где к — коэффициент нестабильно сти одного генератора. Подставляя вместо /М ии значение Мхо, получим ф г = 2/сМ.
263
Приведенные параметры определяют количествен ные характеристики УС: точность синхронизации, время
синхронизации, |
время поддержания синфазное™ и .ве |
|||
роятность срыва |
(потерн) |
синфазное™. Поясним |
каждую |
|
из названных характеристик. |
|
|
||
Точность синхронизации |
(погрешность) |
£ — величина, |
||
определяющая то наибольшее отклонение фазы |
ТИ от |
|||
их оптимального |
положения, которое с заданной |
вероят |
ностью может возникнуть в процессе работы УС. При
определении |
погрешности |
£ целесообразно |
различать |
статическую |
£ С т а т и динамическую | д а ш погрешности. |
||
Статическая |
погрешность |
ё с т а т характеризует |
выражен-ч |
ное в долях то фазовое отклонение ТИ при приеме неис каженных по длительности элементов сигнала и опре деляется параметрами УС. Наибольшая величина ста
тической погрешности синхронизации |
£ 0 т а т м может быть |
определена из выражения |
|
кстати = Фк +Фг . |
(5.13) |
|
1 |
|
|
|
|
где ф к = — — шаг коррекции; фг — относительное смеще- |
|||||
|
К |
|
|
|
|
мне фазы тактовых импульсов, |
обусловленное |
неста |
|||
бильностью генераторов передачи и приема. |
|
||||
Если |
принять, |
что при передаче информации |
мини |
||
мальный |
период |
корректирования |
возрастает примерно |
||
в два раза, то ф^=2фГ = 4 кМ. Отсюда |
|
||||
|
|
S C T B T M = - | - + 4 к М . |
(5.14) |
||
|
|
А |
|
|
|
Динамическая |
погрешность |
£ д и н характеризует |
фазо |
||
вое отклонение ТИ при приеме |
искаженных по длитель |
ности элементов сигнала и определяется- с учетом рас пределения значащих моментов. Как правило, динами ческая погрешность синхронизации при достаточно боль шом коэффициенте деления К подчинена нормальному закону распределения (19, 34]. Так, для замкнутых УС с дискретным управлением без реверсивного счетчика дисперсия фазы тактовых импульсов (о2 ) при отсутст вии расхождения частот генераторов передачи и приема определяется выражением -
т. е. будет пропорциональна не дисперсии отклонения
264
значащих моментов на входе (гл2 ), а среднеквадратич ному значению этих отклонении и обратно пропорцио нальна коэффициенту деления К. Если же в УС с дис кретным управлением будет введен реверсивный счет чик с коэффициентом счета М, то дисперсия фазы ТИ будет определяться выражением
т. е. уменьшится в М раз. |
|
Из сопоставления выражений (5.15) и (5.16) |
видно, |
что с точки зрения погрешности синхронизации |
вклю |
чение в УС реверсивного счетчика эквивалентно |
увели |
чению в М раз коэффициента деления делителя частоты. При этом чем больше произведение КМ, тем меньше дисперсия фазы тактовых импульсов. Однако увеличе ние произведения КМ приводит к увеличению времени фазирования *) .
Пользуясь соотношениями (5.15) и (5.16), можно оцепить точность синхронизации и определить динами ческую погрешность синфазности для определенных ус ловий. Предположим, что краевые искажения принимае
мых элементов распределены по нормальному |
закону |
при >бСрсд = 0 и дисперсия кривой распределения |
такова, |
что вероятность искажений, превышающих 25% от то, составляет 5 - Ю - 5 . Тогда, пользуясь таблицей значений
Ф(х) [20] для случая Р(б<0,25) |
= 0,9995 = Ф(Х), найдем |
||
х = 3,5. Зная, |
что х = 0,25/сто, |
получим |
-сто = 0,25/3,5 = 0,07. |
Подставляя |
значение со в выражения |
(5.15) и (5.16), |
|
получим а 2 = 0 , 0 0 2 8 и 0 = 0,053 для УС без PC при Л > 100, |
ст2с =0,00017; :rjpc = 0,013 для УС с PC при /(=100; Л* = 16.
Зная значение дисперсии фазы тактовых импульсов, определим величину погрешности синфазности | д р ш , ко торая будет обеспечена с вероятностью 0,999: / э ( | д и н < У =
= 0,999 = Ф(Х). Из таблицы значений Ф(г) |
=0,999 нахо |
||
дим |
z = 3,4. Отсюда t/ = 2a=3,4-0,053 = |
0,18 |
для УС без |
PC |
и г/рс = 2сгр с = 3,4-0,013 = 0,044 для УС |
с PC при ЛГ = 16. |
Из полученных результатов следует, что при принятом распределении краевых искажений элементов сигнала на
') |
Формулы (5.15) и (5.46) |
справедливы для всех случаев |
пска- |
женин |
принимаемых элементов, |
при которых о"о>(2-=-3) ~~— |
, т. е. |
|
|
А |
|
практически для всех реальных каналов связи при /(=100 .
265
входе УС флуктуация фазы тактовых импульсов будет
такова, что в УС без PC в среднем один |
из 1000 такто |
||
вых импульсов |
сместится |
более чем на 18% от то, а в УС |
|
с PC при Л ! = |
1 6 — б о л е е |
чем на 4,4%. |
Такая большая |
динамическая |
погрешность синфазности |
ТИ ( | W m = 1 8 % ) |
недопустима, так как она приведет к значительному сни жению достоверности принимаемой информации. Прак
тически приемлемой является |
погрешность синфазности |
£дпц = 4,4%, обеспечиваемая УС |
с PC при М = 1 6 . |
Полученные значения погрешности синфазности оп ределялись, исходя из наличия только случайных иска жений, распределенных по нормальному закону. В ре альных условиях эксплуатации наряду со случайными искажениями, распределение которых может отличаться от нормального, имеют место преобладания импульсов, расхождения частот генераторов и другие виды иска жении. Все это приводит к возрастанию динамической погрешности синфазности. Поэтому при разработке УС выбирают такую величину коэффициента усреднения М,
при которой ёд,ш , обусловленная |
случайными искаже |
ниями, была бы как можно меньше |
( ~ 5 % ) . |
Зависимость помехоустойчивости приемников дискрет ных сигналов от точности синхронизации при различных видах модуляции подробно исследована в [19]. Если регистрация сигналов производится в оптимальные мо
менты времени, что соответствует |
отсутствию |
расхожде |
||||||
ния по фазе |
(Аср = 0), то зависимость вероятности |
ошиб |
||||||
ки р от |
а |
(отношения |
удельной |
мощности |
сигнала |
к |
||
спектральной плотности |
помехи) |
определяется |
кривыми |
|||||
/, представленными на рис. 5.12. Наличие |
расхождения |
|||||||
по фазе |
всего на 5% от то увеличивает вероятность |
оши |
||||||
бочного |
приема сигналов почти |
на полпорядка |
(кри |
|||||
вые 2). Увеличение расхождения |
по фазе еще на 5% |
|||||||
(Д<р2 = 0,1то) |
приводит к еще большему увеличению |
ве |
роятности ошибочного приема (кривые 3). Таким обра зом, значение погрешности синхронизации | д и и опреде ляет то наибольшее отклонение фазы ТИ от оптималь ного (синфазного) положения, которое с определенной вероятностью может иметь место при работе УС в ре
альных |
условиях |
эксплуатации. Величина зоны, равная |
||
± £ д и ш называется |
областью |
синхронизации. |
||
Время |
синхронизации |
tc |
— время, характеризующее |
быстродействие работы УС. Работа любого УС делится на два этапа. Фаза тактовых импульсов, формируемых
266
приемником дискретных |
сигналов, |
может быть |
любой |
от 0 до ± я ( ± т о / 2 ) по |
отношению |
к значащим |
момен |
там. Поэтому первым этапом работы УС является уста
новление такой фазы ТИ, |
при |
которой |
величина фазо- |
1 2 |
3 ч |
5 |
Bd |
г Р'А V)
Рис. 5.12. Зависимость вероятности ошибки от точности сипфазности при передаче сообщении со скоростью 1200 бод:
/ — (Аф=-0; 2— •Дф1 = 0,05т0 ; 5 — А ф 2 = 0,1то
вого рассогласования не превышала бы погрешности синхронизации | д п я . Этот этап работы УС называется этапом вхождения в фазу, а время, необходимое на его осуществление, — временем синхронизации. Вторым эта пом работы УС является поддержание фазового рассог ласования с погрешностью, не превышающей ±|Д П н- Таким образом, в общем случае под временем синхрони зации понимается интервал времени, по истечении кото рого фаза тактовых импульсов с вероятностью Pt ока жется внутри области синхронизации.
Определим время синхронизации сначала для случая приема неискаженных элементов. Для УС с постоянным коррекционным эффектом без интегрирования время фа зирования при приеме «точек» будет равно: tc=Aq>K, где Лф — расхождение но фазе, выраженное в долях
267
единичного элемента; Л' — коэффициент |
деления им |
|
пульсного делителя частоты. При Дф=то/2 |
максимальное |
|
время |
|
|
^смакс = |
• |
(5 - 17 ) |
В устройствах синхронизации с постоянным коррекционным эффектом, содержащих реверсивный счетчик,
время синхронизации увеличивается в М раз, где М — |
||||
коэффициент |
счета реверсивного счетчика. Для таких |
|||
УС |
время |
синхронизации определяется из |
выражения |
|
t'c — Aq>KM, |
а при Дф=т0 /2 — из выражения |
|
||
|
|
|
макс = К * 1 Т О / 2 . |
(5 . 18 ) |
Для УС с переменным коррекционным эффектом под |
||||
счет |
времени |
синхронизации усложняется, |
так как в |
этом случае необходимо учитывать зависимость числа
коррекционных импульсов от величины угла |
рассогла |
|||
сования. Предположим, что в момент |
включения |
прием |
||
ника расхождение фаз равнялось Дф1. Причем |
харак |
|||
теристика фазового |
дискриминатора |
такова, |
что при |
|
расхождении фаз, равном Дф1, каждое |
сравнение |
вызы |
||
вает появление /"i коррекционных импульсов |
(добавле |
|||
ния или вычитания). Тогда к моменту |
следующего срав |
|||
нения фаз тех же |
сигналов расхождение между |
ними |
||
уменьшится на величину Дф'=2та\1К |
и станет |
равным: |
||
Д ф 2 = Д ф 1 — 2 л л 1 / Я ' . Такое расхождение |
по фазе |
(Дфг) вы |
зовет появление г2 коррекционных импульсов и к момен ту третьего сравнения расхождение по фазе будет равно: Дфз=Дфг—2яг2 /К=А ф 1 — 2 л (щ + г2) /К.
Рассуждая |
аналогичным образом, получим, |
что по |
сле х сравнений |
расхождение по фазе без учета |
погреш |
ности синхронизации будет сведено к нулю: |
|
Д ф 1 — х ! 1 ( а + г » + . . . + г , ) = О,
а время синхронизации при приеме «точек» без учета •интегрирования
% = х ъ . |
(5 . 19 ) |
Для определения величины х необходимо знать па раметры фазового дискриминатора. Пусть характеристи ка фазового дискриминатора задана ступенчатой кривой (рис. Обозначим через величину каждой зоны
268