638_Nosov_V.I._RRL_STSI_Osnovy_TSPS__i_postroenija_RRL_

синхросигнал, на выходе опознавателя в нужный момент импульс не появится, в результате чего с выхода схемы запрета в накопитель по выходу из синхронизма поступит импульс. Однако схема останется в прежнем состоянии, поддерживая ранее установленное состояние синхронизма. Только в том случае, если будет искажен синхросигнал в п2 циклах подряд, т. е. когда полностью заполнится накопитель по выходу из синхронизма, будет принято решение о выходе системы из состояния синхронизма. При этом, если накопитель по входу в синхронизм будет заполнен раньше накопителя по выходу из синхронизма, последний будет сбрасываться в исходное нулевое положение. Таким образом, обеспечивается защита от ложного выхода из синхронизма при кратковременных искажениях синхросигнала.

При длительном нарушении синхронизма накопитель по выходу из синхронизма оказывается заполненным и принимается решение о действительном выходе системы из состояния синхронизма. Начинается поиск нового состояния синхронизма. В этом случае первый же импульс от опознавателя через открытый элемент И2 переводит ГОпр и накопитель по входу в синхронизм в исходное нулевое состояние, а накопитель по выходу из синхронизма – в состояние, соответствующее (п2—1) импульсу, т. е. уменьшает его содержимое на 1. Если в следующем цикле моменты появления импульса на выходе опознавателя и импульса от ГОпр не совпадают (это означает, что синхрогруппа оказалась ложной), то вновь заполняется накопитель по выходу из синхронизма, открывается схема И2 и очередной импульс oт опознавателя вновь устанавливает ГОпр и накопители в указанное ранее состояние. Таким образом, обеспечивается защита от ложного установления синхронизма. Этот процесс продолжается до тех пор, пока на выходе опознавателя не появляется импульс, соответствующий истинному синхросигналу. В этом случае через п1 циклов заполняется накопитель по входу в синхронизм, сбрасывается в нулевое состояние накопитель по выходу из синхронизма, схема И2 закрывается, т. е. устанавливается новое состояние синхронизма.

Из анализа работы приемника циклового синхросигнала следует, что процесс восстановления синхронизма содержит три последовательно выполняемых этапа: обнаружение выхода из синхронизма; поиск синхросигнала; подтверждение нового состояния синхронизма.

Соответственно время восстановления синхронизма

tвосст

tн.вых

tпоиск

tн.вх ,

где tн.вых —время заполнения накопителя по выходу из синхронизма; tпоиск

– время поиска синхросигнала; tн.вх —время заполнения накопителя по входу в синхронизм.

Недостатки рассмотренного способа построения приемника циклового синхросигнала заключаются в следующем. Во-первых, поиск синхросигнала начинается только после окончания процесса заполнения накопителя по выходу из синхронизма, т. е. через tн.вых, что приводит к увеличению времени восста-

41

новления синхронизма tвосст.

Во-вторых, емкости накопителей по входу в синхронизм и выходу из синхронизма (n1 и n2 ) фиксированы, что не позволяет добиваться оптимальных соотношений между временем восстановления синхронизма и помехоустойчивостью. Если коэффициент ошибок в линейном тракте увеличивается (по сравнению с расчетной величиной), то время удержания состояния синхронизма оказывается меньше требуемого. Однако при уменьшении коэффициента ошибок возникает запас по времени удержания синхронизма, что свидетельствует о необоснованном увеличении времени восстановления синхронизма

Первый недостаток может быть устранен, если процессы накопления по выходу из синхронизма и поиска синхросигнала осуществлять параллельно. Для этого схему приемника циклового синхросигнала, приведенную на рис. 1.20, необходимо дополнить схемой поиска синхросигнала содержащей собственные анализатор и решающее устройство. Эта схема начинает работать при появлении первого же импульса на входе накопителя по выходу из синхронизма, т. е. не дожидаясь его заполнения, и осуществляет поиск нового состояния синхронизма. Генераторное оборудование будет сохранять предыдущее состояние до тех пор, пока не будет зафиксировано новое состояние синхронизма.

Второй недостаток может быть устранен, если емкости накопителей сделать величинами переменными, зависящими от коэффициента ошибок в линейном тракте. При понижении коэффициент ошибок уменьшается емкость накопителя по выходу из синхронизма, а при увеличении вероятности ошибок уменьшается емкость накопителя по входу в синхронизм. Такие приемники синхросигнала называются адаптивными и широко применяются в высокоскоростных ЦСП.

Работа системы сверхцикловой синхронизации, как и работа системы цикловой синхронизации, основана на передаче сверхциклового синхросигнала (СЦС) в одном из циклов сверхцикла (обычно в Ц0). Работа приемника сверхциклового синхросигнала, расположенного в СУВпр, практически не отличается от работы приемника циклового синхросигнала. При этом приемник сверхциклового синхросигнала работает в несколько облегченном режиме, так как установление сверхциклового синхронизма осуществляется после установления синхронизации по циклам, т. е. когда определены границы циклов.

1.5 Генераторное оборудование ЦСП

Все процессы обработки сигналов в ЦСП с ВРК строго регламентированы во времени. Последовательность обработки сигнала в оконечном оборудовании задается генераторным оборудованием [2,4].

Генераторное оборудование обеспечивает формирование и распределение импульсных последовательностей, управляющих процессами дискретизации, кодирования (декодирования), ввода (вывода) символов служебных сигналов на определенные позиции цикла передачи и т. д.

От ГО необходимо получить импульсные последовательности со следующими основными частотами:

42

тактовой частотой FT = 1/T = FД m NКИ ;

частотой следования кодовых групп (канальных интервалов) FКГ =

FГР.АИМ = 1/ТКИ = FT/m;

частотой дискретизации FД = 1/ТД = FT / m NКИ = FГР.АИМ / NКИ; частотой сверхциклов FСЦ = FД /М.

Таким образом, получить все необходимые импульсные последовательности можно путем деления тактовой частоты, получаемой от высокостабильного задающего генератора ЗГ (рис. 1.21, 1.22).

Обычно предусматривается несколько режимов работы ЗГ (рисунок 1.22): внутренней синхронизации, при которой осуществляется работа от высокостабильного автономного ЗГ (с относительной нестабильностью ±10-5... 10-6);

внешнего запуска, при котором осуществляется работа от внешнего ЗГ; внешней синхронизации, при которой осуществляется подстройка часто-

ты ЗГ с помощью ФАПЧ, управляемой внешним сигналом.

ЗГ m NКИ M

FT

FКГ

FД

FСЦ

Рисунок 1.21 – Формирование основных частот в генераторном оборудовании

При формировании цифрового сигнала на передающей стороне и его расформирования на приемной стороне необходимо использовать импульсные последовательности, соответствующие отдельным разрядам (Р1, Р2, …, Рm), каналам (КИ0, КИ1, …, КИN -1) и циклам в сверхцикле (Ц0,Ц1,…,ЦМ). Эти последовательности формируются в генераторном оборудовании передачи и приема с помощью дешифратора разрядов ДР, дешифратора канальных интервалов ДК и дешифратора циклов ДЦ рис. 1.22. На рис. 1.23 в качестве примера показаны некоторые импульсные последовательности, формируемые на выходе ГО.

Наличие установочных входов по циклу и сверхциклу обеспечивает цикловую и сверхцикловую синхронизацию ГОпр под начало цикла и сверхцикла принимаемого цифрового сигнала. Схемы ДР, ДК и ДЦ легко реализуются на основе счетчиков, регистров, дешифраторов и других логических схем, реализуемых на ИМС. Пример реализации ДР (при m = 8) на базе трехразрядного двоичного счетчика и дешифратора показан на рис. 1.24, где также приведены временные диаграммы, поясняющие работу ДР. Очевидно, аналогичным образом можно построить ДК на 32 канальных интервала с использованием пятиразрядного двоичного счетчика.

43

Внешн.	Внешн.			Установка по циклу
запуск	синхр.				Установка по сверхциклу
ЗГ	FT		ДР	FКГ	ДК	FД	ДЦ	FСЦ
		Р1	Рm	КИ0	КИN	Ц0	Ц1	ЦM-1
						-1
Рисунок 1.22 – Структурная схема генераторного оборудования
				ТСЦ
Ц0
		ТЦ						t
Ц1
								t
КИ0
	ТКИ							t
КИ1
					ТКИ			t
Р1
	Т							t
Р2
								t
Рисунок 1.23		– Временные диаграммы работы ГО
Схема ГО приема отличается от схемы ГО передачи следующими осо-
бенностями, обеспечивающими работу ГО приема синхронно и синфазно с ГО
передачи. Во-первых, импульсная последовательность с тактовой частотой FТ
будет поступать на вход ДР не от ЗГ, а от схемы выделения тактовой частоты.
Во-вторых, установка ГО приема по циклу и сверхциклу осуществляется с по-
мощью установочных сигналов, поступающих от приемников синхросигналов.

1.6 Сигналы и коды в линейных трактах ЦСП

На выходе устройства объединения передающей части оконечного оборудования ЦСП формируется групповой цифровой сигнал в виде униполярного

44

двоичного сигнала (рис. 1.25), имеющего энергетический спектр, представленный на рис. 1.26.

Уст. 0

R

Q1

R

Q2

R

Q3

FT	D	Q1	D	Q2	D	Q3
(от ЗГ)

&	&	&	&	&	&	&	&
P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8
FT							t
Q1							t
Q2							t
Q3							t
P1							t
P2							t
P3							t
P8							t

Рисунок 1.24 – Принципиальная схема и временные диаграммы дешифратора разрядов

Непременными узлами рассматриваемого оконечного оборудования ЦСП являются согласовывающие трансформаторы, включаемые между входом и выходом этой аппаратуры и кабельной соединительной линией, используемой для соединения оконечной аппаратуры с оконечными и узловыми радиорелейными станциями. Наличие трансформаторов приводит к тому, что по соединительной линии не проходит постоянная и сильно ослабляются низкочастотные компо-

45

ненты, на которых у двоичного сигнала сосредоточена большая часть энергии (рисунок 1.26). Кроме того, наличие у кабельной соединительной линии погонных сопротивления и емкости проводов приводит к подавлению высокочастотных составляющих, т.е. ограничению полосы. Перечисленные факторы приводят к значительным искажениям передаваемых двоичных сигналов, что снижает помехоустойчивость их передачи.

Чтобы уменьшить влияние рассмотренных искажений на помехоустойчивость передачи униполярных двоичных сигналов (коды RZ и NRZ на рисунке 1.25), необходимо преобразовать их в линейный цифровой сигнал, в котором отсутствовали бы постоянная и низкочастотные составляющие. Этим условиям удовлетворяют так называемые балансные коды, из которых наибольшее распространение получили AMI (ЧПИ), HDB-3 (МЧПИ) и CMI (рисунок 1.25).

Код с чередующейся полярностью импульсов (AMI, ЧПИ). Алгоритм пе-

рехода от двоичного сигнала к коду ЧПИ (рисунок 1.25) состоит в том, что символу 0 в обоих случаях соответствует пауза, а символу 1 в коде ЧПИ соответствуют импульсы положительной или отрицательной полярности. Строгое чередование полярности импульсов позволяет обеспечить подавление постоянной и низкочастотных составляющих спектра и, следовательно, уменьшить искажения импульсов в линии. Важным достоинством кода ЧПИ является чрезвычайная простота обратного перехода к двоичному сигналу, для этого достаточно осуществить двухполупериодное выпрямление сигналов кода ЧПИ. В настоящее время код ЧПИ рекомендован для использования в низкоскоростных цифровых потоках.

Модифицированный код ЧПИ (МЧПИ, HDB-3). Существенным недо-

статком кода ЧПИ является трудность выделения тактовой частоты, если в двоичном сигнале появляется подряд множество символов «0». Суть модификации кода ЧПИ состоит в том, что в паузу, длина которой превышает п нулей, помещают балластные сигналы. Они улучшают условие выделения тактовой частоты, но в то же время легко могут быть обнаружены и изъяты на приеме.

В качестве примера рассмотрим получивший широкое распространение код высокой плотности следования единиц (КВП-3, HDB-3), у которого п=3. В качестве балластных используются два типа сигналов (рисунок 1.25), имеющих условное обозначение 000V и B00V. При выборе конкретного вида балластного сигнала исходят из следующих условий: полярность импульса В всегда противоположна полярности предшествующего импульса, полярность импульса V всегда совпадает с полярностью предшествующего импульса; если между двумя соседними паузами в двоичном сигнале с числом нулей n1 = 4 и n2 = 4 четное число единиц (0, 2, 4, 6 и т.д.), то заполнение второй паузы начинается с балластного сигнала B00V, если число единиц между двумя вышеупомянутыми паузами нечетное, то заполнение второй паузы начинается с балластного сигнала

000V.

46

1) Data

1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0

2) RZ

A1

A0

3) NRZ

A1

A0

+A

4) AMI

0

-A

+A

5) HDB 3

0

-A

+A

6) B 3ZS

0

-A

+A

7) CMI

0

-A

Рисунок 1.25 – Двоичные и балансные коды

Пример использования алгоритма формирования кода КВП-3 приведен на рис. 1.25. В процессе заполнения пауз балластными сигналами производится чередование полярности импульсов двоичного сигнала таким образом, чтобы нарушение чередования полярности всегда указывало на наличие балластного сигнала. Код КВП-3 рекомендован для использования при скорости цифровых потоков до 100 Мбит/с.

Код CMI. При формировании этого линейного кода не используются балластные биты и в отличие от троичных кодов ЧПИ и МЧПИ он является двоичным. Символы «1» исходного двоичного сигнала передаются чередованием полярностей импульсов затянутых на тактовый интервал, а символы «0» биполярными импульсами – первая половина тактового интервала минус 1, вторая половина – плюс 1 (рис. 1.25). Код CMI рекомендован для использования при

47

скорости цифровых потоков свыше 100 Мбит/с.

Полярность предыдущего импульса

Количество импульсов с последней вставки

Четное		1		0	0	1		1		0	0	1
(вставка В00V)

0	0	0	1	0	0	0	1

Нечетное (вставка 000V)

Рисунок 1.25 а. Алгоритм вставки кодирования HDB3

Энергетические спектры кодов RZ, NRZ и балансных кодов приведены на рис. 1.26.

G(f)
0.4	NRZ
	Балансные
0.3	коды
0.2	RZ
0.1

0

0	0.5	1.0	1.5	F/FT

Рисунок 1.26 – Энергетические спектры кодов

48

1.7 Регенерация цифровых сигналов

Регенерацию (восстановление формы, длительности и временного положения) искаженных шумами и помехами цифровых сигналов рассмотрим на примере регенератора кода ЧПИ. Как видно из схемы (рис. 1.27) входной сигнал усиливается с помощью корректирующего усилителя КУС, снабженного корректорами АЧХ и ФЧХ кабельной соединительной линии и системой автоматической регулировки уровня (АРУ). Это обеспечивает стабильность уровня сигнала на выходе КУС вне зависимости от изменения затухания линии [1,2,4].

На рис. 1.28 а – в изображены идеальный код ЧПИ, входной сигнал регенератора и сигнал на выходе КУС. Можно полагать, что благодаря работе АРУ на выходе КУС Umax = const. Устройство разделения (УР) разделяет положительные и отрицательные компоненты сигнала, действующего на выходе КУС, с последующим изменением знака отрицательной компоненты так, что на выходах а и б УР действуют два положительных сигнала (рисунок 1.28, г и д). Эти сигналы поступают в схему сравнения (СС), где происходят их сравнение с порогом Uс, ограничение по минимуму на уровне этого порога и сложение.

Соответствующая временная диаграмма изображена на рисунке 1.28, е в виде заштрихованных искаженных импульсов. В ряде регенераторов с помощью усиления и ограничения они доводятся до импульсов стандартной формы, как показано на том же рисунке штриховой линией.

Вх

a

КУС

РУ1

КЛ1

Вых

УР

б

------

ФВН

АРУ

РУ2

КЛ2

		УВТЧ
	УФ
СС	Фв	ФУ

Рисунок 1.27 – Структурная схема регенератора

Искаженный двоичный сигнал на выходе СС содержит в своем спектре гармоническое колебание с частотой FT. В моменты стробирования ti (рисунок 1.28, ж) в решающих устройствах РУ1 и РУ2 отсчеты входных сигналов сравниваются с пороговыми напряжениями UП1 и UП2, и в зависимости от результатов сравнения РУ вырабатывают сигналы управления ключами Кл1 и Кл2. При за-

49

мыкании ключей соответствующие импульсы тактовой последовательности проходят на их выходы (рисунок 1.28,з,г).

а)	t

б)

t

+Umax

в)

t

					-Umax
г)				Uc
				Un2	t
д)					Uc
					Un2 t
е)
t1	t2	t3	t4	t5
ж)					t
t1	t2	t3	t4	t5
з)					t
и)					t
к)					t

Рисунок 1.28 – К анализу работы регенератора кода ЧПИ

50