- •Системи передачі даних
- •Вступ Тема 1. Етапи розвитку систем передачі інформації
- •Тема 2. Загальні принципи побудови систем передачі даних
- •Тема 3. Сигнали і спектри §3.1 Поняття про часове і спектральне представлення сигналів
- •§3.2 Спектральні характеристики періодичних сигналів
- •§3.3 Спектральні характеристики неперіодичних сигналів. Випадкові інформаційні сигнали
- •§3.4 Ширина спектру сигналіврізних типів спд
- •Тема 4. Принципи модуляційної обробки інформації в каналах спд § 4.1. Різновидності модульованих сигналів
- •4.1.1. Спектри сигналів ам-коливань
- •4.1.2. Спектри сигналів з кутовою модуляцією
- •4.1.3. Особливості імпульсної модуляції. Спектр сигналу амплітудно-імпульсних модульованих коливань
- •§4.2. Цифрові сигнали. Поняття про імпульсно-кодову модуляцію
- •§4.3. Загальні принципи детектування модульованих коливань та відновлення інформації з цифрового потоку ікм
- •4.3.1. Демодуляція ам та чм сигналів
- •4.3.2. Декодування цифрових сигналів
- •Тема 5. Перетворення інформації в цифрових спд
- •§5.1 Форматування даних
- •§5.2 Різновидності сигналів ікм
- •§5.3 Джерела спотворень сигналів
- •§5.4 Кореляційне кодування
- •Тема6. Аналіз каналів зв’язку §6.1. Різновидності ліній передачі даних
- •§6.2 Принципи багатоканальної передачі даних
- •§6.3. Організація каналів систем передачі даних
- •Сучасні методи формування групового сигналу
- •6.3.2. Методи об’єднання та ущільнення цифрових потоків даних
- •6.3.3. Методи асинхронної передачі
- •§6.4. Джерела шумів і завад в канал зв’язку
- •Тема 7. §7.1 Фільтрація та детектування цифрових сигналів
- •§7.2 Векторне представлення сигналів і шумів. Ортогональні сигнали. Нормоване значення енергії цифрового сигналу
- •§7.3 Узагальнене перетворення Фур’є. Представлення білого шуму через ортогональні сигнали. Співвідношення сигнал- шум у цифровій системі передачі даних
- •§7.4 Детектування двійкових сигналів за критерієм максимальної правдоподібності прийнятих імпульсів
- •§7.5 Детектування низькочастотних уніполярних та біполярних сигналів
- •§7.6 Візуальний контроль спотворень сигналів шумами. Глаз-діаграми біполярних сигналів
- •§7.7. Застосування трансверсальних фільтрів та еквалайзера зі зворотнім зв’язком для подавлення шумів квантування та інтерференції
- •Тема 8. Транспортні мережі передачі даних
- •Література
- •Умовні скорочення
- •58012, Чернівці, вул. Коцюбинського, 2
§7.7. Застосування трансверсальних фільтрів та еквалайзера зі зворотнім зв’язком для подавлення шумів квантування та інтерференції
Навіть при передачі одиничного однополярного імпульсу в каналі зв’язку одержують спотворення сигналу у вигляді основного дзвоноподібного імпульсу, який супроводжується шумовими коливаннями більш високих частот. Тому система із додатковим квантуванням вхідних сигналів, якими є цифрові СПД, використовує схеми додаткового формування сигналів у вигляді активних фільтрів. Це можуть бути так звані еквалайзери, трансверсальні фільтри, косинусні коректори, схеми із перехресним зв’язком та ін.
Найбільш вживаними є трансверсальні фільтри, що складаються з ряду елементів затримки і компараторів із заданими правовими коефіцієнтами.
Трансверсальні фільтри складаються з ліній затримки та окремих секцій із заданими ваговими коефіцієнтами. В результаті вихідний сигнал формується як сума зважених значень гармонік прийнятого сигналу. теоретично можна реалізувати безмежну розмірну секцію з різними ваговими коефіцієнтами гармонік. Окремі вагові коефіцієнти {Cn} вибираються таким чином, щоб рахувати ефекти інтерференції символів, що є сусідніми в часовому просторі.
Нехай вибрано 2N+1 відвід від секції лінії затримки з відповідними ваговими коефіцієнтами C-N, C-N+1, …, C0, C1, …, CN. Вибірки на виводі трансверсального фільтра знаходяться шляхом згортки вибірок на входах {x(k)} та з врахуванням вагових коефіцієнтів CN. Значення {z(k)} описується співвідношенням:
Структурна схема фільтра повинна містити також додатковий вузол алгоритмізації – корекції вагових коефіцієнтів.
Аргумент k є фізичним часовим коефіцієнтом, що може приймати значення як від’ємні, так і додатні. Коефіцієнт n використовується для позначення зміщення в часі і як ідентифікатор коефіцієнта фільтра. Якщо ввести вектор Z:
Тоді матриця Х буде мати значення:
Отже, отримується співвідношення: - зв'язок між набором вхідних сигналів Х, вихідних сигналівZ і вагових коефіцієнтів С.
В загальному випадку розміри вектора Z можуть бути довільними, так само як і число матриці Х. це зумовлене тільки вимогами до умов міжсимвольної інтерференції в точках вибірок даних.
При записі системи рівнянь у векторній формі можна одержати перевизначену систему, коли кількість рівнянь є значно більша, ніж кількість невідомих. Це свідчить про надлишковість матричних елементів. На практиці використовують три відвідні та семи відвідні еквалайзери, які забезпечують мінімізацію вкладу між символьної інтерференції в основний сигнал на рівні 0,0095, що не перевищує 1 %.
Веквалайзерах із зворотним зв’язком за методикою прийняття рішень використовується додатково прямий фільтр та фільтр зворотного зв’язку. Це дозволяє підвищити продуктивність обробки сигналів в каналах з переважаючими нульовими значеннями спектральних складових. Структурно такий еквалайзер відображається наступною схемою:
В якості прямого та зворотного фільтрів можуть використовуватись лінійні фільтри, зокрема трансверсальні. Нелінійність фільтру із зворотним зв’язком може бути обумовлена не лінійністю характеристики детектора. Суть роботи такого еквалайзера наступна:
Якщо значення одержаних попередньо символів відомі, то між символьну інтерференцію, одержану за рахунок їх взаємодії, можна точно врівноважити на виході прямого фільтру шляхом віднімання значення попередніх символів з відповідними ваговими коефіцієнтами.
Для забезпечення задовільних значень вибраного критерію, наприклад, середньоквадратичної похибки, вагові коефіцієнти для прямого і зворотного фільтрів можуть коректуватися одночасно. При використанні тільки прямого фільтру, на виході присутній шум квантування, зумовлений дискретизацією вибірок сигналів.
Перевагою реалізації DFE-фільтра є те, що фільтр зворотного зв’язку використовується не тільки для видалення між символьної інтерференції, але і працює без шумів квантування, що забезпечує відмінність шуму каналу обробки на цифровому виході.