Файл: Данилов, Б. С. Однополосная передача цифровых сигналов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2024
Просмотров: 35
Скачиваний: 0
реакции, прежде чем регулятор корректора изменит ко эффициент передачи на один шаг.
До оих пор работа адаптивного корректора рассмат ривалась применительно к приему двухпозиционных сиг налов (т. е. сигналов двухпозиционной ОФМ ОБП). Работа адаптивного корректора и его схема при исполь зовании многопозиционного сигнала (т. е. при методе АФМ ОБП) не отличаются от описанных выше. Услож няется лишь схема устройства оценки сигнала ошибки, которое теперь должно выдавать информацию о знаке сигнала ошибки при приеме каждой посылки с любым из /-возможных уровней m-позиционного сигнала. С этой целью может использоваться несколько пороговых уст ройств или же многокаскадный ограничитель, как в [42].
Адаптивный корректор по своему устройству не на много сложнее корректора е настройкой по настроечной комбинации и в то же время обладает рядом преиму ществ перед последним, главными из которых являются следующие:
1.Отсутствует необходимость в передаче настроеч ной комбинации перед началом работы.
2.Большая помехоустойчивость настройки, что объ ясняется возможностью иметь значительно большее ус реднение при заданном времени настройки, поскольку в адаптивном корректоре каждая посылка сигнала дает информацию о значениях импульсной реакции в отсчетных точках.
3.Большая точность коррекции из-за того, что: а) от сутствует понятие критерия конца настройки, выбирае мого, как правило, из ряда противоречивых требований, от которого в большой степени зависят остаточные ис кажения; б) настройка производится по сигналам, выра батываемым в процессе передачи реальной информации,
а не при детерминированной комбинации настройки; в) компенсируются все изменения в характеристиках пе редающей среды, возникающие в течение всего периода передачи информации.
Результаты линейных испытаний, приведенные в [42], показали, что в конкретных условиях испытаний, когда удельная скорость работы превышала 3 бит/Гц, из-за по вышения точности коррекции при адаптивном корректо ре достоверность передачи возрастала в среднем на по рядок по сравнению с достоверностью при работе с кор ректором, настраиваемым по настроечной комбинации.
4. Адаптивный корректор значительно лучше согла
110
суется с модемом, поскольку условия работы всех узлов аппаратуры, и, в частности, узлов синхронизации, при наличии такого корректора, .не отличаются от рабочих.
Алгоритмы адаптивной коррекции
В предыдущем параграфе описана работа адаптив ного корректора межсимвольных искажений, в котором используется алгоритм настройки, предложенный Лакки. Для определения требуемого направления регули ровки регулятора в таком корректоре используется ин формация, получаемая в результате двоичного перемно жения знака сигнала ошибки и знака выходного сигнала корректора а_; (после соответствующего усреднения в реверсивном счетчике). Регулировка коэффициента пе редачи производится до минимизации значений импульс ной реакции hi во всех контролируемых отсчетных точ ках, что приводит к минимизации межсимвольных по мех, пиковая величина которых DK определяется выра жением (4.25).
Достоинством такого алгоритма, называемого в лите ратуре [39] алгоритмом ZF («zero-forcing»), является возможность широкого использования двоичных логиче ских элементов при реализации устройства управления регуляторами, что делает автоматику весьма надежной и технологичной в производстве.
Недостатком такого алгоритма является относитель но небольшая величина допустимых исходных искаже ний: сходимость корректора не гарантируется, если кри терий D, определяемый выражением (4.23), больше еди
ницы [42].
Известны другие алгоритмы адаптивной настройки корректора, в которых в процессе настройки использует ся информация не только о знаке сигнала ошибки, но и о его величине. Это позволяет заметно улучшить пока затели сходимости корректора.
Примером может служить так называемый средне квадратичный (MS) алгоритм («Mean Square»), при ис пользовании которого скорость и направления движения регуляторов в отводах линии задержки определяются соответственно величиной и знаком произведения евХ-и где —■главное отсчетное значение неоткорректированного сигнала, прием которого производится в момент времени t = —77. Доказано [45], что при хаотических сиг налах данных и при D < \ алгоритм MS минимизирует
111
среднеквадратичную величину искажений, определяемых выражением
(4.30)
Сравнение алгоритмов MS и ZF показывает [39], что при алгоритме MS свойства сходимости и скорость ре гулировки выше, чем при алгоритме ZF, однако при ис пользовании алгоритма MS требуются довольно слож ные линейные перемножители вместо двоичных.
Следует заметить, что помимо алгоритмов MS и ZF существует ряд модификаций этих алгоритмов, из кото рых наиболее интересным является так называемый «смешанный» .алгоритм (HYB), при использовании кото рого сигнал ошибки ограничивается, а сигнал в отводе линии задержки нет, т. е. для осуществления настрой ки оценивается произведение x-isigne0. Алгоритм HYB занимает промежуточное положение между алгоритма ми MS и ZF как в отношении -сложности реализации, так и по своим электрическим характеристикам [39].
Алгоритм настройки адаптивного корректора, кото рый обеспечивает сходимость при любых искажениях пе редающей среды и минимизирует среднеквадратичную величину суммарных помех, состоящих из помех меж- 'символыного влияния и флуктуационных, описан в [46].
Г Л А В А 5
Аппаратура передачи данных 203 компании «Белл Систем» (США)
5.1. ХАРАКТЕРИСТИКА АППАРАТУРЫ
Примером аппаратуры передачи данных, в которой используются методы ОФМ ОБИ и АФМ ОБП, может «служить аппаратура, описание которой приводится ниже.
Американской компанией «Белл Систем» (Bell Sy stem) недавно разработана аппаратура передачи дан ных, имеющая кодовое название 203, которая предна значена для работы по каналам тональной частоты с по вышенной удельной скоростью [40]. Созданию этой ап паратуры предшествовала большая научно-исследова тельская работа, в которой принимали участие такие из- вестные-специалисты в области передачи данных, как Беккер, Ланки, Хольцман и др. Аппаратура передачи данных 203 включает в себя модем, использующий ме тод ОФМ ОБП или АФМ ОБП (в зависимости от режи ма работы), адаптивный корректор межсимвольных ис кажений, цепи стыка, схемы контроля, а также обору
дование устройства защиты от ошибок (УЗО) и обору дование низкоскоростного обратного канала, подключае
мое с помощью разъемов.
!В табл. 5.1 приводятся возможные режимы работы модема, а также рекомендации по их использованию. Большой выбор режимов и скоростей работы обеспечи вает большую гибкость при практическом применении этой аппаратуры.
Ниже приводится краткое описание модема и адап тивного корректора аппаратуры передачи данных 203.
ИЗ
|
|
|
Т А Б Л И Ц А 5.1 |
|
|||
|
Линейная |
Информационная ско |
|
|
|||
Режим |
рость (бит/с) при числе |
Рекомендуемая скорость работы и об |
|||||
скорость |
|||||||
работы |
Бод |
позиций сигнала |
ласть применения |
||||
|
|
2 |
4 |
8 |
|
|
|
А |
2400 |
2400 |
4800 |
7200 |
4800 бит/с, на четырехпровод |
||
|
|
|
|
|
ных арендованных каналах 2) |
||
В |
18001) |
1800 |
3600 |
5400 |
3600 бит/с, |
на коммутируемых |
|
|
|
|
|
|
каналах или |
на арендованных |
|
|
|
|
|
|
двух или четырехпроводных ка |
||
|
|
|
|
|
налах |
|
|
С |
24001) |
2400 |
4800 |
7200 |
4800 бит/с, |
на коммутируемых |
|
|
/ |
|
|
|
каналах, а также на арендован |
||
|
|
|
|
ных двух или четырехпроводных |
|||
д |
|
|
|
|
каналах |
|
|
3200 |
3200 |
6400 |
9600 |
6400 бит/с, на четырехпровод |
|||
|
|
|
|
|
ных арендованных каналах |
||
Е |
3600 |
3600 |
7200 |
10800 |
7200 бит/с, на четырехпровод |
||
|
|
|
|
|
ных арендованных каналах |
||
Ч Включает в себя оборудование обратного канала 0-г 150 бит/с.
2) Предполагается, что арендованные каналы удовлетворяют нормам фир мы Белл С2 (эти нормы ориентировочно соответствуют нормам рекомендации МККТТ М.102).
5.2. МОДЕМ
Передатчик
Структурная схема передатчика модема 203 приве дена на рис. 5.1а. Сигнал от источника информации в последовательном коде поступает к передатчику модема с тактовой частотой, равной скорости передачи и выра батываемой в устройстве синхронизации передатчика. Предусматривается также работа с внешней синхрони зацией, когда тактовая частота поступает от источника информации и синхронизирует генератор с фазовой ав топодстройкой устройства синхронизации. После цепей стыка сигналы данных .проходят через кодер УЗО (при наличии УЗО) и поступают на вход скремблера. Скрем блер— это устройство, преобразующее поступающую на его вход последовательность из сигналов данных в но вую последовательность, приближающуюся по своим статистическим свойствам к случайной. Скремблер по зволяет снять ограничения на код поступающих ,на пере дачу данных. В рассматриваемом случае скремблер по строен на основе 23-каскадного регистра сдвига.
114
С выхода скремблера сигнал поступает на преобра зователь последовательного кода в параллельный и, да лее, ,на преобразователь код/напряжение. На выходе преобразователя код/напряжение сигнал имеет вид
Рис. 5.1. Структурная схема передатчика модема
203 (а):
/ — цепи стыка, 2 —кодер УЗО, |
3 —скремблер |
|
4 —преобразователь |
последовательного |
кода в параллель |
ный, 5 — устройство |
синхронизации, |
6 — преобразователь |
код/напряжение, 7 — филвтр ОБП, 8 — оборудование обрат ного качала, 9 — оборудование разделения каналов
Форма спектра одиночной посылки передаваемого сигнала (б)
двух-, четырехили восьмиуровневых посылок постоян ного тока в соответствии с кодом поступающих на преоб разователь сигналов и выбранным режимом работы. Тактовые частоты, необходимые для работы скремблера и преобразователя код/напряжение, вырабатываются в устройстве синхронизации передатчика.
После прёобразователя код/напряжение включен фильтр нижних частот (ФНЧ). С выхода ФНЧ ограни ченный по спектру сигнал поступает на балансный моду лятор, на другой вход которого поступает несущее коле бание /нес, вырабатываемое в устройстве синхронизации. Фильтр ОБП, включенный после модулятора, служит
115
для подавления одной боковой полосы и окончательного формирования спектра сигнала. Спектр посылки сигнала на выходе фильтра ОБП имеет плоскую вершину и окру гление по концам по косинусному закону, как это пока зано на рис. 5Л6. Параметры спектра посылки сигнала для различных режимов работы приведены в табл. 5.2, в которой также приводятся значения частоты несущего колебания ,/нес и двух пилот-сигналов fHи fB.
|
|
|
Т А Б Л И Ц А |
5.2 |
|
|
|
|
Режим |
Lн0». Гц |
'о, Гц |
vs, Б°Д |
5iec |
в0 . |
'и. Гд |
'в, Гц |
|
|
|
|
Гц |
L |
, Гц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
575 |
1100 |
2400 |
2300 |
|
2825 |
500 |
2900 |
В |
|
1300 |
1800 |
2200 |
|
2650 |
700 |
2700 |
С |
750 |
1100 |
2400 |
2300 |
|
2650 |
700 |
2700 |
Д |
450 |
800 |
3200 |
2400 |
|
2850 |
400 |
2900 |
Е |
450 |
743 |
3600 |
2543 |
|
2850 |
400 |
2900 |
С выхода фильтра ОБП информационный сигнал по ступает на суммирующий усилитель, на другие входы которого поступают пилот-сигналы с частотами |/я и fB. Частота этих пилот-сигналов связана с частотой несуще го колебания (с следующей зависимостью:
/ |
/нес |
(N - 1) f„ + /н |
(5.1) |
|
|
N |
|
где N — целое число.
Пилот-сигналы на приемном конце используются для выделения опорного колебания с частотой несущей. Мо дулированный сигнал и пилот-сигналы с выхода сумми рующего усилителя поступают на оборудование разделе ния прямого и обратного (низкоскоростного) каналов и далее —(в канал связи.
Приемник
Структурная схема приемника модема 203 приведена на рис. 5.2а. На приемном конце принимаемый сигнал поступает на оборудование разделения прямого и обрат ного канала приемника, а затем— на усилитель АРУ. С выхода усилителя АРУ сигнал поступает с одной сто роны— на фильтр ОБП приемника, а с другой сторо-
116
ны — на схему восстановления несущей. Частотная за висимость коэффициента передачи фильтра ОБП при емника соответствует форме спектра на выходе пере датчика, изображенной на рис. 5:16. Это обеспечивает оптимальное 'согласование с принимаемым сигналом.
бК труоооборудованиюиниш
обркратного_Г~
чшда\ LО — |
кт т ш-т EHSZHXbGLh
J J H H 1
6
I |
Выход |
|
Паяных |
5) |
10 |
* |
J j -1
От кварцевого \ генератора
^да-г-Т¥Т%£\Ь-Г |
■ ч м - - т |
|
пителя |
|
Сигнал |
АРУ ' |
|
|
----------------- |
1управления |
|
/д-и~^~и^ Ф |
ы !н^ |
|
Рис. 5.2. Структурная схема приемника мо дема 203 (а):
/ — оборудование разделения каналов, 2 — АРУ, 3 — узел восстановления несущей, 4 — фильтр ОБП, 5 — адаптивный корректор, 6 — схема вос становления тактовой синхронизации, 7 — преобра
зователь |
напряжение/код, |
8— преобразователь |
||
параллельного кода в последовательный, |
9 — |
|||
дескремблер, 10— декодер |
УЗО, |
// — цепи |
стыка |
|
Узел выделения несущей (б)\ |
|
|||
1— устройство с дискретной |
автоподстрой |
|||
кой фазы, |
2 —регулируемый фазовращатель |
|||
С выхода фильтра ОБП принятый сигнал поступает на синхронный демодулятор, на который подводится опорное колебание fBec из узла восстановления несущей. Фильтр нижних частот, установленный после демодуля тора, устраняет побочные продукты демодуляции. Демодулярованный сигнал после ФНЧ поступает на адаптив ный корректор межсИ'Мвольных искажений, работа кото рого будет (рассмотрена ниже. Откорректированный сиг нал с выхода корректора поступает на преобразователь напряжение/код, затем на преобразователь параллель ного кода в последовательный, на выходе которого уста новлен дескремблер. Преобразователь напряжение/код, преобразователь параллельного кода в последовательный и дескремблер выполняют операции, обратные операци ям в аналогичных устройствах передатчика. После де-
П7