8. Синхронизация в системах пдс.

С инхронизация – это процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более процессами. Различают: поэлементную (определяет границы единичных элементов), групповую (определяет границы кодовых комбинаций) и цикловую синхронизацию (определяет

начало или конец цикла).

Групповая синхронизация – ее отсутствие приводит к неправильному декодированию новых комбинаций. В устройство групповой синхронизации информацию о фазе можно извлечь при наличии избыточности. Бывает: маркерный (стартстопный), безмаркерный методы группой синхронизации.

Оценка времени поддержания синхронизма в системе с автономным генератором (без принудительной подстройки).

С течением времени фазовый сдвиг будет увеличиваться φ3>φ2>φ1

Определим время t₀, за которое уход по фазе относительно длительности единичного импульса составит E, если нестабильность обоих генераторов (приема и передачи) равна k. Под относительным уходом фазы будем понимать Е=Δτ/τ₀., где Δτ/τ₀ - отношение интервала времени между идеальными и действительными ЗМ, отнесенное к длительности единичного интервала. Рассмотрим случай, уход частот двух генераторов будет противоположен:

период увеличивается на ΔТ

период уменьшается на ΔТ изменение периода 2∙ΔТ

З ададимся некоторым Dt. Относительный уход фаз, тогда: Е=Δτ/τ_0, где Dt - абсолютное смещением значащих моментов по времени. Количество периодов за которое абсолютное смещение достигнет заданного - Δτ/2∙ΔТ, а время

, где

Выразим ΔТ через К и t:

У читывая, что в реальных системах k<<1, DТ@kT , подставив в выражение t_l , получим

8. Устройство системы синхронизации с добавлением и вычитанием импульсов.

В Д происходит счет импульсов, поступающих от генератора (возьмем m=5). Фазовый дискриминатор определяет временное расположение действующих тактовых импульсов и значащих моментов. В результате сравнения формируется один из 2-х сигналов:

1 . если тактовые импульсы отстают от действующих значащих моментов, то необходимо добавить импульс, что ускоряет появление тактового импульса на шаг коррекции.

2. если тактовые импульсы опережают действующие значащие моменты, то необходимо вычесть импульс.

В реальной ситуации принимаемые элементы имеют краевые искажения, изменяющиеся случайным образом в разные стороны от значащего момента. Это может вызвать ложную подстройку. Для уменьшения влияния краевых искажений, на погрешность синхронизации ставят реверсивный счетчик.

8. Расчет параметров поэлементной синхронизации.

Погрешность синхронизации - это максимальное отклонение тактового импульса, которое может быть при работе системы с заданной вероятностью.

Е=Естатич.+Единамич., Ест – определяется шагом коррекции и нестабильностью ЗГ, Един – определяется краевыми искажениями.

Е ст=(1/m)+2Skl, l-среднее количество подряд идущих сигналов одного знака.

, где σ _к.и - среднеквадратичное значение краевых искажений.

Время синхронизации – в течение него будет преодолено максимальное отклонение синхроимпульсов от границ единого элемента. ,

Время поддержания синхронизации - это время, в течение которого, отклонение не превысит допустимый предел, после прекращения работы системы синхронизации.

(%)

М- исправляющая способность приемника, т.е. максимальная величина краевого искажения не приводящая к рассинхронизации.

Вероятность срыва синхронизации - вероятность того что под действием помех отклонение превысит .

8. Устройства преобразования сигнала – обеспечивают согласование параметров источника с параметрами канала связи. Согласование можно осуществить: - по скорости, - по уровню. 2 способа согласования: *перекодирование; * с использованием несущей (модуляция).

При перекодировании выбирают такой код, чтобы он обеспечивал низкую стоимость реализации, наименьшую ширину спектра при одинаковых скоростях передачи, синхронизацию между приемником и передатчиком, возможность исправления ошибок. Одним из распространенных кодов является NRZ.

	NRZ: «+» малая полоса пропускания; «+» простая реализация; «+» нет избыточности. «-» потеря синхронизации при длинных сериях элементов одного знака.
	AMI: «+» позволяет избавиться от постоянной составляющей; «+» позволяет обнаружить ошибку; «+» избыточность 0,37; «-» потеря тактовой частоты при длительной передачи нулей.
	Манчестерский: «+» высокая самосинхр. свойства; «+» отсутствие постоянной составляющей; «+» обнаружение ошибок; «-» избыточность 0,5 Используется в Ethernet

2В1Q Технология ASDN, X-DSL линий. Имеются 4 значащих позиции (11→+2,5В, 10→+0,83В, 01→ - 0,83В, 00→ -2,5В).

«+» увеличение скорости;

«-» наличие постоянной составляющей.

Для борьбы с наличием постоянной составляющей используется логическое кодирование. Сутьлогического кодирования: заменяет длинные последовательности элементов, приводящие к постоянному потенциалу другими последовательностями, устраняющими данный недостаток.

Для логического кодирования предполагают 2 способа: - избыточный код (4В|5В – FDDI, Ethernet, 8B10B – Gb Ethernet). Коды основаны на разбиении исходной последовательности на блоки и замене исходных блоков другими, имеющими большее количество бит. 4В|5В (2⁴=16|2⁵=32, т.е. увеличивают до 32). «+» улучшение синхронизирующих свойств; «+» отсутствие постоянной составляющей; «+» обнаружение ошибок, приходящая защищенная кодовая комбинация свидетельствует об ошибках.

- скремблирование – обратимое преобразование структуры цифрового потока, без изменения скорости передачи, с целью получения свойств случайной последовательности. Т.к. у случайной последовательности очень мала вероятность наличия постоянной составляющей.

8. УПС. Устройства преобразования сигнала – обеспечивают согласование параметров источника с параметрами канала связи. Согласование можно осуществить: - по скорости, - по уровню. 2 способа согласования: *перекодирование; * с использованием несущей (модуляция).

Методы преобразования с использованием несущей.

Uн(t)= Uнsin(wt+φ), Uн-АМ, w-ЧМ, φ –ФМ.

АМ Вmax=ΔFк
ЧМ f1,2=fн±Δf Вmax=ΔFк- (f2-f1)/ Помехоустойчивость ЧМ больше, чем АМ, =>, ЧМ используется в средне и низкоскоростных системах передачи (до 1200 бит/с) (протокол V.21, V.23)
ФМ Обычно при передачи «1» модулятор формирует синусоидальный сигнал, фаза которого совпадает с фазой несущей. При «0» меняется на 180°. Это Абсолютная ФМ. Ее минус: наличие обратной работы, т.е. если опорный сигнал меняет свою фазу на 180°, то «1» воспринимается как «0», а «0» как «1». Устраняется обратная работа при ОМФ.		УО - устройство отображения.

8. Относительная фазовая модуляция – отсчет фазы, передаваемого сигнала, происходит не относительно несущей, а относительно предыдущего элемента.

При модуляции «1» - фаза такая же, как предыдущая, при «0» - обратная предыдущей.

П ервый сигнал при ОФМ не определен, модуляция работает со второго элемента. Для ОФМ используются те же модуляторы, что и для АФМ, только перед ними стоит перекодирующее устройство.

Правила работы перекодирующего устройства:

Если «1» - сигнал такой же, как предыдущий, если «0» - меняется на противоположный.

При приеме ОФМ сигнала используются 2 схемы: для сравнения фаз и для сравнения полярностей.

Сх. для сравнения фаз	Сх. для сравнения полярностей
ПФ – отсекает помехи вне полосы сигнала. Элемент памяти задерживает сигнал на 1 единичный интервал. ФД – сравнивает сигнал с предыдущим «задержанным». Если фазы совпадают, то «1», если не совпадают, то «0»	УВОН – устройство выделения опорного напряжения. УВОН формирует сигнал из рабочей последовательности. Далее идет сравнение фазы с U опор (как у АФМ). Полученная последовательность поступает в ПКУ, где получается исходный сигнал. Обратной работы в схеме не будет, но одна ошибка в ПКУ приведет к 2-м ошибкам

Для увеличения скорости передачи используется многопозиционная ФМ. Рассмотрим 2-хкратную ОФМ (ДОФМ), т.е. 4-хпозиционную.

2²=4, т.е. 00→45°, 01→135°, 10→225°, 11→315°.

С корость передачи информации R=2В. Протокол V.22.

Для еще большего увеличения скорости передачи, число позиций можно увеличить. Часто используют 8-ми позиционную ФМ (трехкратную). При дальнейшем увеличении позиций, уменьшается расстояние между разрешенными сигналами в пространстве и падает помехоустойчивость таких сигналов, т.о. более, чем 3-хкратную ФМ не используют.

Д ля большего увеличения скорости используют квадратурно - амплитудную модуляцию (или АФМ). КАМ-16. Увеличении позиции при КАМ, не смотря на помехозащищенность, приводит к уменьшению помехоустойчивости. Потому КАМ используют только в совокупности с помехоустойчивым кодированием (сверточный код/ решетчатый код). Такое совместное кодирование получило название трелис-модуляция (ТСМ). Используется в протоколах V.32, V.32 bis, V.34.