Читайте также:
|
Глава 4
4.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ВИДЫ СИНХРОНИЗАЦИИ. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ СИНХРОНИЗАЦИИ
Для согласованной работы передающей и приемной станций цифровых систем передач с импульсно-кодовой модуляцией и временным разделением каналов (ЦСП ИКМ-ВРК) и их модификаций необходимо обеспечить:
1) синхронную работу канальных амплитудно-импульсных модуляторов на передаче и канальных селекторов на приеме, т.е. распределение АИМ сигналов и сигналов управления и взаимодействия (СУВ) по соответствующим каналам;
2) равенство скоростей цифровой обработки сигналов в аналого-цифровых преобразователях на передаче и цифро-аналоговых преобразователях на приеме;
3) равенство скоростей в процессе объединения и разделения цифровых потоков оборудования временного группообразования и их распределения по длительности цикла;
4) синхронную работу устройств регенерации цифровых сигналов.
Для нормального взаимодействия передающей и приемной частей ЦСП используется синхронизация следующих видов: по тактовой частоте (тактовая синхронизация), по кодовым группам, по циклам (цикловая синхронизация) и сверхциклам (сверхцикловая синхронизация).
Тактовая синхронизация обеспечивает равенство скоростей обработки сигналов (кодирование и декодирование отсчетов, объединение и разделение цифровых потоков) на передающей и приемной станциях. Для этого генераторное оборудование оконечной приемной станции управляется (синхронизируется) тактовой частотой передающей станции.
Цикловая синхронизация или синхронизация по циклам обеспечивает правильное разделение каналов, т.е. поступление декодированных АИМ сигналов определенных каналов в приемную часть этих же каналов (синфазность). Нарушение правильного распределения приводит к поступлению сигналов одного канала в приемное устройство другого канала. В этом случае возникают взаимные влияния между каналами в виде внятного переходного разговора.
Сверхцикловая синхронизация обеспечивает правильное распределение каналов СУВ в заданном канальном интервале.
Реализация любого вида синхронизации основана либо на использовании статистических свойств информационного сигнала, либо на использовании избыточности группового цифрового сигнала путем ввода в его структуру специального сигнала – синхросигнала. Для организации тактовой синхронизации, как правило, используется первый способ, для всех иных видов синхронизации используется второй способ, т.е. ввод в структуру группового цифрового потока синхросигнала (СС). Совокупность устройств, обеспечивающих передачу и прием СС, называется каналом синхронизации (КС).
К устройствам синхронизации можно сформулировать следующие общие требования:
- время вхождения в синхронизм при первоначальном включении аппаратуры в работу и время восстановления синхронного режима работы после ее нарушения должны быть минимальными;
- высокая стабильность состояния синхронизма, при котором система синхронизации не должна реагировать на единичные ошибки в приеме синхросигнала и в то же время должна быть достаточно чувствительной к выходу оборудования ЦСП из состояния синхронизма; иными словами, состояние синхронизма при работе аппаратуры должно поддерживаться непрерывно и автоматически;
- обеспечение возможности обнаружения состояния ложного синхронизма в системах цикловой и сверхцикловой синхронизации;
- объем служебной информации в цикле передачи при заданных параметрах восстановления и поддержания синхронизма должен быть минимальным;
- каналы синхронизации должны быть достаточно помехоустойчивыми, время между нарушениями состояния синхронизма должно быть максимально возможным.
Выполнение указанных требований должно сочетаться с простой технической реализацией, экономичностью и надежностью функционирования канала синхронизации. Проблемы синхронизации приобретают особую остроту в связи с интеграцией цифровых систем передачи и цифровых систем коммутации в единую цифровую сеть связи. Цифровая сеть, в которой передача и коммутация информации производится с использованием основных цифровых каналов и их объединения в цифровые тракты, не может нормально функционировать без хорошо отлаженной системы синхронизации.
4.2. ТАКТОВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ
Совокупность устройств, обеспечивающих синхронную работу ГО приемной и передающей станций ЦСП, а также качественное функционирование станционных и линейных регенераторов, называется устройствами тактовой синхронизации (УТС). Реализация УТС во многом зависит от способов формирования синхросигнала и его использования для синхронизации ГО оконечных станций. Для этого можно использовать:
1. Передачу сигнала тактовой синхронизации (или периодической последовательности импульсов, следующих с тактовой частотой)по специальной паре жил кабеля или по отдельному каналу. Очевидно, что этот способ неэкономичен и, кроме того, сопряжен со значительными трудностями точной коррекции фазовых соотношений с целью получения одинакового группового времени прохождения (ГВП) для частотных составляющих, несущих рабочую и синхронизирующую информацию.
2. Выделение тактовой частоты сигнала из группового ИКМ сигнала на станции приема. Возможность фильтрации или выделения тактовой частоты из группового сигнала основана на том, что в спектре случайной однополярной последовательности импульсов, длительность которых tи меньше длительности периода их следования Т, содержится регулярная (периодическая) составляющая – тактовая частота. Часть УТС, обеспечивающая фильтрацию тактовой частоты называется выделителем тактовой частоты (ВТЧ).
Один из вариантов структурной схемы УТС, состоящей из выделителя тактовой частоты и формирователя из нее синхросигнала, приведен на рис.4.1.
Групповой ИКМ сигнал поступает на узкополосный фильтр тактовой частоты (УПФТЧ), выделяющий из регулярной составляющей группового ИКМ сигнала тактовую частоту. В простейшем случае УПФТЧ представляет собой параллельный резонансный контур. Под воздействием импульсов ИКМ - сигнала на выходе контура возникают затухающие гармонические колебания с тактовой частотой. Далее эти гармонические колебания усиливаются и ограничиваются по амплитуде в усилителе-ограничителе (УО). На выходе УО имеем ограниченный по амплитуде (с достаточно крутыми фронтами) гармонический сигнал. После прохождения этого сигнала через дифференцирующую цепь (ДЦ) получаем двухполярную последовательность стробирующих импульсов, которая преобразуется в последовательность однополярных импульсов, следующих с тактовой частотой f т. Далее эта последовательность поступает на формирователь периодической последовательности прямоугольных импульсов (ФППИ), заданной амплитуды и следующих с тактовой частоты f т. ФППИ, в простейшем случае, представляет собой ждущий мультивибратор, формирующий импульсы заданной формы, длительности и амплитуды, частота которых определяется частотой возбуждающего сигнала.
Для подстройки фаз тактовой частоты синхросигнала и тактовой частоты синхронизируемого ГО используется регулируемая линия задержки (РЛЗ).
Рассмотренная схема УТС использует так называемый резонансный метод выделения тактовой частоты, достоинством которого является простота реализации и, как следствие, улучшение экономических показателей системы, что важно для систем передачи местных или зоновых первичных сетей. Недостатки УТС резонансного типа:
1. быстрое пропадание тактовой частоты при перерывах связи или при появлении в принимаемом групповом ИКМ - сигнале длинных серий нулей;
2. зависимость стабильности выделенной тактовой частоты от характера кодовых комбинаций или структуры и скорости передачи линейного цифрового сигнала.
В основе построения рассмотренного УТС лежит так называемый метод пассивной фильтрации. Более совершенным, но и более сложным, является УТС с использованием фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) генераторов тактовой частоты приемного оборудования или УТС. Эти УТС получили большое распространение в ЦСП различного вида и различной иерархии благодаря своим достоинствам и простоте реализации на основе современной элементной базы. Устройства ФАПЧ могут быть с непосредственным воздействием на задающий генератор (ЗГ) тактовой частоты пункта приема и с воздействием на промежуточный преобразователь (ПП) тактовой последовательности импульсов. Структурные схемы УТС с активной фильтрацией представлены на рис. 4.2.
В схеме с непосредственным воздействием на ЗГ (рис. 4.2, а) с выхода ВТЧ периодическая последовательность импульсов с частотой следования f т поступает на один из входов фазового дискриминатора (ФД), на второй вход которого поступает периодическая последовательность с частотой f т‘ от ЗГ приемной станции. Если f т‘ = f т и совпадают по фазе, то управляющее напряжения на выходе ФД U уп = 0 и ЗГ генерирует частоту f т, которая и поступает далее на соответствующие устройства формирования ИКМ сигнала. Если частоты f т и f т‘ не равны (расходятся по фазе), то управляющее напряжение на выходе ФД (U уп) не равно нулю, его значение и знак зависят от разности фаз сигналов f т и f т‘. Так как напряжение U уп на выходе ФД имеет дискретный характер, непрерывное регулирование частоты ЗГ можно осуществить, пропуская напряжение U уп через интегратор - фильтр нижних частот (ФНЧ), знак и амплитуда постоянной составляющей на выходе которого определяется разностью фаз сигналов f т и f т‘. Далее этот сигнал усиливается усилителем постоянного тока (УПТ) и осуществляет подстройку частоты ЗГ под частоту f т, поступающей от ВТЧ.
В схеме рис. 4.2, б тактовая частота ЗГ изменяется за счет изменения числа импульсов, поступающих на вход делителя частоты (ДЧ) через схему управления (СУ). Управление осуществляется сигналом с выхода ФД, прошедшим через цифровой интегратор, выполненный на основе реверсивного счетчика (РС). Один из вариантов построения устройства активной фильтрации (ФАПЧ) тактовой частоты с непосредственным воздействием на ЗГ приемной станции приведен на рис. 4.3, а. Схема работает следующим образом.
Последовательность входных импульсов от ВТЧ поступает на ФД, состоящий из двух триггеров D 1, D 2 и соединенных с ними усилителей Ус 1 и Ус 2. На второй вход ФД поступают импульсы с выхода формирователя тактовых импульсов ФТИ генератора тактовой частоты (ГТЧ) приемной станции. При совпадении частот следования этих импульсных последовательностей интервал времени между их фронтами t ф равен четверти периода Т т. Фронтом импульсов ФТИ устанавливается триггер D 2 и сбрасывается триггер D 1, фронтом импульсов от ВТЧ состояние триггеров меняется на противоположное. При этом на выходах триггеров формируются импульсы длительностью Т т / 4. Поступая на входы Ус 1 и Ус 2, эти импульсы формируют на выходах усилителей одинаковые по величине и противоположно направленные напряжения. При этом входное напряжение Ус 2 заряжает конденсатор С, выполняющий роль интегратора (конденсатор С совместно с резистором R образуют фильтр нижних частот). Выходное напряжение Ус 1 разряжает конденсатор С. При совпадении частоты ГТЧ с тактовой частотой интервалы времени заряда и разряда конденсатора одинаковы, при этом напряжение на конденсаторе сохраняется неизменным. Снимаемое с конденсатора напряжение обеспечивает смещение варикапа VD, устанавливая определенные значения его емкости и, следовательно, частоты ГТЧ.
Несовпадение частот следования импульсов от ВТЧ и импульсов от ФТИ вызывает изменение фазового сдвига между ними, что приводит к неравенству длительностей импульсов на выходах D 1 и D 2. Напряжение на конденсаторе изменяется, изменяя емкость варикапа VD и частоту ГТЧ. Происходящие при этом в схеме процессы, поясняются временными диаграммами (рис. 4.3, б).
Под действием внешних помех, изменения параметров передачи среды распространения линейного цифрового сигнала, погрешностей функционирования системы тактовой синхронизации на приеме неизбежно возникают определенные нарушения временных соотношений в ИКМ сигнале и, в конечном итоге, в АИМ сигнале на выходе канального селектора. Эти нарушения называются фазовыми дрожаниями (ФД). Наличие ФД в принятом на приемном конце цифровом сигнале приводит к флуктуациям тактовой частоты, выделяемой в приемном оконечном оборудовании. При этом принятый после декодирования АИМ сигнал будет модулирован по временному положению импульсов отсчетов, т.е. будет иметь место паразитная фазо-импульсная модуляция (ФИМ), что может привести к взаимному влиянию между каналами и искажениям восстанавливаемого сигнала.
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 2333877 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |