ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2024
Просмотров: 133
Скачиваний: 0
В. В. ГИНЗБУРГ, А. А. КАЯЦКАС
ТЕОРИЯ
СИНХРОНИЗАЦИИ
ДЕМОДУЛЯТОРОВ
И з д а т е л ь с т в о «Связь* Мо с кв а 1974
6Ф2
Г 49
УДК 621.39.672.9:621.327.8
Гинзбург В. В., Каяцкас А. А.
Г49 Теория 1сиех'рани'заци'и демодуляторов. М., «Связь»,
1974.
216 с. с ил.
Рассматриваются назначение и классификация устройств синхрони зации. Приводится общая методика анализа разомкнутых и замкнутых устройств синхронизации. Излагаются вопросы синхронизации однока нальных и многоканальных систем связи. Рассматриваются вопросы син
теза |
оптимальных устройств |
синхронизации, вопросы проектирования |
схем |
устройств синхронизации. |
научных и инженерно-технических работ |
|
Книга предназначена для |
ников, занимающихся проблемами синхронизации систем передачи дан ных, а также может быть полезна студентам соответствующих вузов.
30401—070
Г
045(01)-74
©Издательство
Гос. г.'/15j ;:ч::ая научно-тохньчецрзя библиотека С OOP
Э К ЗЕ М П ;ЯР
ЧИТАЛЬ! 1ГТО ЗАЛА
26—74 |
6Ф2 |
«Связь», 1974 г.
А?
П Р Е Д И С Л О В И Е
Термин «синхронизация» используется во многих областях тех ники, и даже в технике связи его понимают по-разному. Из наз вания книги следует, что в ней речь идет об устройствах тактовой синхронизации (синхронизации границ посылок), являющихся не отъемлемой' составной частью демодуляторов сигналов в систе мах передачи дискретной информации. Слово «теория» в назва нии книги означает, что объектом рассмотрения являются, преж де всего, алгоритмы и функциональные схемы, вне зависимости от того, как эти алгоритмы реализованы в аппаратуре.
Теория синхронизации систем связи, как ветвь теории опти мального приема, возникла сравнительно недавно. По теории так товой синхронизации предлагаемая книга является первой. Эта теория излагается в книге в основном применительно к устрой ствам синхронизации (УС) со стационарными алгоритмами, рабо тающим при постоянных параметрах канала связи.
Книга адресована специалистам в области техники передачи дискретной информации. Некоторые главы могут быть использо ваны как учебное пособие по курсам «Теория передачи сигналов» и «Передача дискретной информации», читаемым студентам элек тротехнических институтов связи.
Главы 1 (кроме §§ 1.5, 1.7), 2, 3, 4 (кроме § 4.2), 5 и прило жения 1, 2, 4 написаны В. В. Гинз'бургом, гл. 6, 7 и (приложение 3— А. А. Каяцкасом, §§ 1.5, 1.7, 4.2, написаны совместно.
Мы искренне признательны (коллективу и руководству кафедры ТПС и ТНЭЦ Ленинпрадского электротехнического института свя зи им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, чьи благожелательность и вни мание сделали .возможным написание этой .книги. Ее основные ори гинальные результаты связаны с (работами возглавляемой канд. теки, наук Ю. Б. Окуневым лаборатории передачи дискретной информации при этой кафедре. Мы благодарны Ю. Б. Окуневу и своим коллегам за всестороннюю дружескую помощь. Нам прият но поблагодарить также канд. техн. наук В. И. Шляпоберского, высказавшего много полеедьих замечаний по (рукописи, учтенных
нами при ее доработке.
Отзывы и замечания просим направлять в издательство «Связь»: 101000, Мосюва-цантр, Чистопрудный бульвар, 2.
Авторы
С П И С О К О Б О З Н А Ч Е Н И Й
|
АВ |
— измеритель абсолютной величины |
|
АГ |
— управляемый автогенератор |
|
ВАП |
— вычислитель апостериорной плотности вероятности |
|
ВИРУ |
— высокоизбирательное резонансное устройство |
|
ВП — входной преобразователь устройства синхронизации |
|
|
ДВ — устройство для добавления и вычитания импульсов |
|
|
ДЧ |
— делитель частоты |
|
И |
— интегратор |
|
ИП |
— измеритель пересечений |
|
Кв |
— квадратор |
|
КФ — коммутируемый согласованный (кинематический) фильтр |
|
|
РУ |
— решающее устройство |
|
УС |
— устройство синхронизации |
|
УФС |
— устройство формирования синхросигнала |
|
ФМ |
— фиксатор максимумов |
|
фс |
— фаза синхросигнала |
|
фп |
— функция правдоподобия |
0 |
< £ > |
— математическое ожидание \ |
|
— центрированная случайная величина § |
|
1= 1—< | > |
||
х = лг—2лЛ, |
— k целое, |х |< я |
|
|
sign* |
— «знак» величины х, равный ±1 |
arg max F(x к) |
— значение X, соответствующее максимуму F(x, Л) при |
|
заданном х
X
е~*г/2сИ — функция Лапласа
— 00
4
1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ СИНХРОНИЗАЦИИ
1.1. Структура приемника системы передачи дискретной информации
Для передачи дискретной информации (ПДИ) используются, как правило, синхронные системы связи, т. е. системы с сигнала ми в виде последовательностей посылок одинаковой длительности. Задачей приемника системы ПДИ является преобразование каж дой посылки сигнала (или группы посылок при использовании блочных корректирующих кодов) в символы, направляемые полу чателю информации. Следуя [132], назовем часть приемника, пре образующую посылку сигнала в информационный символ, решаю щим устройством (РУ).‘
Вероятность ошибки при вынесении решения зависит, в част ности, от объема сведений о сигнале, используемых при вынесении решения. Чем больше таких сведений в виде, например, значений параметров вариантов сигнала, тем меньше вероятность ошибки.
В теории оптимального приема различают сигналы с детерми нированными параметрами (сигналы известной формы) и сигна лы со случайными параметрами [79, 95, 132]. Такое деление поз воляет корректно ставить и решать задачу синтеза решающего устройства. Однако при проектировании приемника удобнее клас сификация параметров сигнала рис. 1.1, в соответствии с которой различают известные априорно (до начала сеанса связи) и неиз вестные априорно параметры.сигнала. В свою очередь, априорно неизвестные параметры можно разделить по скорости изменения на быстро и медленно изменяющиеся.
Особенностью |
априорно неизвестных медленно |
изменяющих |
ся (в частности, |
постоянных) параметров сигнала |
является воз |
можность предсказания (прогнозирования) их текущих значений по результатам измерения предшествующих значений. Использо вание прогнозирования для улучшения характеристик приемника называется адаптацией [140].
Приемники современных систем связи строятся как адаптив ные и состоят из решающего устройства и устройства управления (УУ) (рис. 1.2). Последнее обычно является автоматическим и содержит элементы адаптации приемника. К устройствам авто матического управления решающим устройством, осуществляю-
5
щим адаптацию приемника, относятся устройства автоподстройки частоты, формирования когерентного с сигналом колебания, из мерения порога, измерения весовых коэффициентов при сложении разнесенных сигналов и др. Наконец, к таким устройствам отно сятся устройства синхронизации синхронных приемников, кото рые рассматриваются в данной книге.
|
/ |
|
2 т |
|
|
|
1 |
|
|
' |
УУ |
|
|
|
|
|
Рис. 1.2. |
Структурная схема |
|
|
|
приемника: |
|
|
I —принятый сигнал; 2 — сим |
||
Рис. 1.1. Параметры сигнала: |
волы сообщения^ |
||
|
|
|
|
/ __ априорно известные; 2 — ап |
|
|
|
риорно неизвестные; 3 — медлен |
|
|
|
но изменяющиеся; 4 — быстро |
|
|
|
изменяющиеся |
|
|
|
Адаптация, как указывалось, предполагает, во-первых, изме рение параметра сигнала и накопление результатов измерения и, В'О-'втсфых, использование полученной -информации для улучше ния характеристик приемника, например, его помехоустойчивости. В соответствии с этим устройство автоматического управления решающим устройством состоит из измерительного и накопитель ного устройств (ИУ и НУ) (рис. 1.3), а также преобразователя
Рис. 1.3. Структурная схема устройстна управления:
/ —принятый сигнал; 2 — сигнал управ ления РУ
(П), формирующего сигнал управления решающим устройством из выходного сигнала накопительного устройства.
В силу случайного характера искажений сигнала и конечной памяти НУ точное измерение параметров невозможно. Сигнал на выходе НУ представляет собой лишь оценку истинного значения параметра. Однако чем медленнее изменяются характеристики канала связи и чем больше память накопительного устройства, тем меньше флуктуации оценки и тем точнее она совпадает с ис тинным значением параметра. Поэтому медленно изменяющиеся параметры сигнала при наличии соответствующих устройств адап тации часто считают известными при решении задачи синтеза оп тимального решающего устройства 4).)*
*) Разумеется, речь здесь идет о синтезе решающего устройства, оптимально обрабатывающего один элемент сигнала. Теоретически возможно рассмотрение решающего устройства, оптимально обрабатывающего весь сигнал (на протя жении всего сеанса связи) как единое целое. Такое решающее устройство обес печит наивысшую помехоустойчивость, причем устройства адаптации будут
6
1.2.Определение устройства синхронизации (УС)
Всинхронных системах связи широко применяется решающее устройство (РУ) приемника, схема которого может быть приве дена к виду рис. 1.4. В таком РУ входной сигнал с помощью филь тра (Ф) отделяется от помех, спектр которых лежит вне спектра сигнала, в том числе от сигналов других систем связи. Получен
ный |
на выходе фильтра радиосигнал преобразуется детектором |
(Д) |
в видеосигнал. Затем в устройстве сравнения (Ср) видеосиг |
нал сравнивается с порогом, т. е. определяется знак разности ме-
Рис. 1.4. Вариант схемы решаю |
|
щего устройства |
опроса |
|
жду видеосигналом и порогом. Порог, в частности, может быть равным нулю. С помощью ключа, замыкаемого на короткое вре мя импульсом опроса (стробирующим импульсом), знак выход ного напряжения устройства сравнения с порогом «записывается» в триггер (Тг).
Диаграммы рис. 1.56—д иллюстрируют работу РУ при переда че с помощью AM двоичной комбинации рис. 1.5а. Точки РУ и ди-
—1 L^V V
:lizl
WL
I 1 1 II I
1I—1 1 |—1 г
Рис. 1.6. Структурная схема уст ройства синхронизации:
I — входной сигнал; 2 — синхросигнал
Рис. 1.5. Напряжения демодуля тора
аграммы |
обозначены одинаковыми буквами. Пунктиром на |
рис. 1.56 |
показано напряжение порога. |
Ясно, |
что положение импульсов опроса (рис. 1.5г) существен |
но влияет на помехоустойчивость приемника, т. е. на вероятность ошибки при определении информационного символа. Наибольшая
«поглощены» решающим устройством. Следует, однако, учесть, что указанное «наиоптимальнейшее» решающее устройство не может быть практически реали зовано (за исключением вырожденных случаев) из-за колоссальной сложности. При использовании критериев, более близких к требованиям практики, чем кри терий средней вероятности ошибки, например, различных критериев эффектив ности, позволяющих учитывать сложность аппаратуры (102], адаптивные прием
ники должны оказаться близкими к оптимальным.
7