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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

5 . 11) .

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 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