ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 0
помехоустойчивость достигается при опросе в моменты времени, когда переходные процессы на выходе детектора практически за кончились и отношение мощности сигнала к мощности помех на выходе детектора максимально.
Таким образом, задача устройства синхронизации в данном случае заключается в формировании импульсов опроса, временное положение которых наиболее выгодно с точки зрения помехоустой чивости.
В настоящее время все чаще применяются приемники, реали зующие оптимальные алгоритмы приема. Как правило, в состав решающего устройства оптимального приемника входит корреля тор, играющий роль, близкую к роли детектора и частично филь тра рис. 1.4. В корреляторе на интервале, равном (или несколько меньшем) длительности посылки, вычисляется интеграл произ ведения сигнала и опорного колебания. Отсчет выходного напря жения коррелятора, соответствующий концу интегрирования, ис пользуется для определения информационного символа. Положе ние интервала интегрирования и момент отсчета задаются устрой ством синхронизации.
Для повышения помехоустойчивости часто применяются сиг
налы с избыточностью [6, 17, |
103, 132, |
137]. В частности, широ |
ко распространены различные |
блочные |
корректирующие коды, |
когда «автономным» элементом сигнала является кодовая комби нация (блок) из определенного числа посылок. В приемнике ко довая комбинация обрабатывается либо «в целом» как единый сложный сигнал, либо «поэлементно» (132], когда сначала прини мается решение о каждом символе блока, а затем символы блока преобразуются в информационные. При приеме «в целом» необ ходимо знать границы каждой кодовой комбинации. Эти границы измеряются устройством синхронизации. Часто при приеме «в це лом» положение границ кодовой комбинации определяет форму вариантов сигналов. При этом устройство синхронизации, поми мо задания времени обработки кодовой комбинации, может ге нерировать варианты сигнала.
При «поэлементном» приеме устройство синхронизации обыч но разбивается на два устройства: тактовой и блочной синхрони зации. В первом измеряется положение границ посылок и задает ся интервал обработки каждой посылки сигнала в так называемом первом решающем устройстве (первой решающей схеме [132]). Полученные в результате такой обработки символы декодируют ся в информационные символы с помощью второго решающего устройства (второй решающей схемы). Для нормальной работы второго решающего устройства необходимо «разбить» последова тельность символов на блоки. Эта задача решается устройством блочной синхронизации.
Заметим, что часть приемника (или отдельный приемник), со стоящую из первого решающего устройства и необходимых уст ройств управления, часто называют демодулятором,, в отличие от другой части, называемой декодером.
8
Во всех рассмотренных примерах, несмотря на их различия, можно указать некоторые общие черты, которые позволяют дать следующее определение устройства синхронизации.
Устройством синхронизации (УС) будем называть входящее в состав приемника системы передачи дискретной информации уст ройство автоматического управления, измеряющее временное по ложение границ между элементами сигнала и задающее на осно вании этого измерения интервал времени, на котором в решаю щем устройстве приемника анализируется каждый элемент сиг нала и выносится решение об отождествлении этого элемента с одним из информационных символов.
Как указывалось в предыдущем параграфе, измерения границ между посылками сигнала сопровождается обычно накоплением результатов измерений, что позволяет повысить надежность изме рений. Возможность накопления основана на том, что при опре деленных условиях сигнал синхронной системы связи обладает свойством периодической стационарности (§ 1.7), из чего, ,в частно сти, следует, что математическое ожидание процесса, полученного в результате преобразования сигнала синхронной системы связи устройством с постоянными параметрами, является периодической функцией времени. Таким образом, сигнал на выходе этого устрой ства можно представить в виде суммы периодического процесса и процесса, обусловленного флуктуациями сигнала на выходе пре образующего устройства. Фаза периодического процесса связана с положением границ посылок. Выделив периодический процесс из его смеси с флуктуационным и измерив его фазу, можно устано вить положение границ посылок.
Выделить периодический или, что то же самое, подавить флуктуационный процесс можно фильтром. Простейшим является уз кополосный фильтр, использующий только одну гармонику перио дического inipouecca. Соответствующие устройства синхронизации называются резонансными. Другие типы накопителей рассмотре ны ниже.
1.3. Классификация устройств синхронизации
Применительно к устройству синхронизации схема рис. 1.3 при нимает вид рис. 1.6. В соответствии с этой схемой входной сигнал подается на входной преобразователь (ВП), который в случаях, представляющих практический интерес, является нелинейным (инерционным или безынерционным) устройством. Результат пре образования, называемый далее преобразованным сигналом, несет в виде, «удобном» для накопительного устройства (НУ), инфор мацию о положении границ посылок. Накопительное устройство представляет собой инерционную линейную или нелинейную цепь. Усредненный в НУ сигнал преобразуется в синхросигнал устрой ством формирования синхросигнала (УФС).
Подобно другим системам управления по наличию или отсут ствию обратной связи УС можно делить на замкнутые и разом кнутые [139, 131, 32]. Будем называть УС заткнутыми, если ВП и
9
НУ замкнуты в петлю обратной связи, как показано пунктиром на рис. 1.6. Элементы цепи обратной связи на этом рисунке ус
ловно включены в УФС.
Другим важным классификационным признаком для УС яв ляется постоянство его алгоритмов. По этому признаку различа ют УС с постоянными и УС с переменными алгоритмами. Алго ритмы можно изменять по заранее заданной программе или на основании измерения параметров канала связи. Соответственно УС с переменными алгоритмами делятся на неадаптивные и адаптивные. Примером неадаптивного может служить УС, в ко тором в начале сеанса связи на определенное время уменьшают инерционность НУ для более быстрого вхождения в связь. Такое же изменение инерционности в адаптивном УС производится по команде со специального измерителя, принимающего по тому или иному критерию решение о том, что синхронизм достигнут. В кни ге в основном рассматриваются УС с постоянными алгоритмами.
В зависимости от назначения решающего устройства УС дол жно вырабатывать управляющие синхросигналы либо на каждой посылке, либо на каждом блоке из нескольких посылок (при ис пользовании последовательных блочных корректирующих кодов). В соответствии с этим будем различать устройства синхронизации по посылкам (УСП), называемые также устройствами тактовой синхронизации, и устройства синхронизации по блокам (УСБ),
называемые также устройствами цикловой синхронизации. Декоди ровать блоки можно в два этапа (при поэлементном приеме) или в один этап (при приеме в целом [132]). В первом случае УСБ уп равляет вторым решающим утсройством (декодером), которому предшествует первое решающее устройство (демодулятор) со своим УСП. Задача УСБ в этом случае по существу заключается в указании номеров посылок, определяющих границы между бло ками. УСБ, предназначенные для управления вторым решающим устройством при поэлементном приеме, условимся называть по элементными УСБ, а УСБ, предназначенные для управления ре
шающим устройством при приеме в целом, |
будем называть |
УСБ |
||
в целом. |
классификационные |
признака |
связаны со |
|
Следующие два |
||||
входным сигналом |
УС. По назначению этого сигнала |
(УС) |
при |
|
нято различать УС но специальному и по информационному сиг налам. Специальный сигнал синхронизации может передаваться всеми методами, допускающими разделение сигналов. Например, для него может быть отведен участок полосы частот канала связи (частотное разделение) или выделены интервалы времени, когда информационный сигнал не передается (временное разделение). Некоторые методы передачи специального сигнала синхронизации рассматривались в [44, 56, 96, 97, 148].
По наличию или отсутствию вч заполнения во входном сигна ле можно различать УС по видеосигналу и УС по радиосигналу.
Обычно УС по видеосигналу используются в приемниках, решаю щее устройство которых содержит детектор (см. рис. 1.4), для
10
работы которого не требуется знания границ посылок. УС в та ких приемниках включают после детектора. На этом основании в [124] вместо названных выше предлагались термины последетек-
торные и додетекторные УС.
По множеству возможных значений сигналов, используемых з УС или его частях, можно различать дискретные, непрерывные и смешанные УС. Наибольшее распространение получили УС сме шанного типа и непрерывные УС. К УС смешанного типа относят ся, например, УС с дискретным накопителем и непрерывным ВП, называемые УС с дискретным управлением [148, 57].
1.4. Определение фазы синхросигнала
Выходной сигнал УС (синхросигнал), используемый для управления РУ, может иметь весьма сложную форму и описывать ся большим числом параметров. Как правило, однако, форма синхросигнала на каждой посылке известна точно в приемнике и синхросигнал однозначно определяется своим временным положе нием. Поэтому исследование УС сводится к исследованию харак теристик временного положения синхросигнала. При таком иссле довании его форма несущественна и можно считать, что синхро сигнал представляет собой, как это часто имеет место на практи ке, короткий импульс (синхроимпульс), соответствующий, напри мер, началу обработки данной посылки сигнала в РУ.
Количественно временное положение синхросигнала (синхро импульса) можно характеризовать его фазой, отсчитанной отно сительно идеального, наилучшего в некотором смысле положения. Разумеется, понятие «наилучшего положения» требует уточнения и такое уточнение сделано ниже. Однако для определенности мо жно принять, что наилучшее положение синхроимпульса совпа дает с границами посылок — моментами времени, кратными дли тельности посылки Т. Тогда фаза синхросигнала (фс) в радианах равна на 1-й посылке [32]
<р, = 2лД tt/T, |
(1.1) |
где Ati= ti—IT — момент формирования I-го синхроимпульса. Таким образом, опережению синхроимпульсом границ посылок
соответствует положительная фс, а отставанию — отрицательная. Заметим, что фаза синхросигнала обычно задана на интерва ле (—л, л). Однако в некоторых задачах, рассмотренных ниже,
фс будет определена на другом интервале.
Фаза синхросигнала является случайной величиной (или слу чайным процессом, если рассматривается изменение фс во време ни). Поведение этой случайной величины и ее статистические ха рактеристики зависят, в частности, от вида модуляции, свойств ка нала связи, алгоритма работы УС. УС является составной частью приемника, поэтому количественные характеристики УС необходи мо задавать с точки зрения его влияния на приемник. Рассмотрим влияние УС на одну из важнейших характеристик приемника — помехоустойчивость.
и