Краткие сведения по методам регистрации

Передача дискретных сообщений от передатчика к приёмнику осуществляется по дискретным каналам (ДК), которые нормируются либо номинальной скоростью передачи B_ном = 1/T₀ и искажениями двоичных сигналов либо скорость передачи B_ном и вероятностью ошибки по битам P_ош (T₀ –длительность единичного элемента).

S(t)

Каналы первого типа называют дискретными каналами непрерывного времени (ДКНВ), второго – дискретными каналами дискретного времени (ДКДВ) или цифровыми каналами. Структурная схема передачи- приёма показана на рис. 1.

	Схема передачи - приёма.

Дискретный сигнал поступает на вход дискретного канала. Моменты времени, в которых происходит смена сигнала (переход от нуля к единице или наоборот) называются значащими моментами (ЗМ).

Под действием помех и других факторов на выходе канала имеется дискретный сигнал S(t) непрерывного времени, который может иметь краевые искажения и дробления.

Краевым искажением называется смещение ЗМ от его идеального положения. Дроблением называется искажение, состоящее в появлении элементов обратной полярности во время передачи одного или нескольких подряд идущих единичных элементов одного знака.

Смещение ЗМ относительно идеального значения вправо принято считать положительным, а в лево – отрицательным.

Сигнал S(t) поступает на вход устройства регистрации, которое на основе принятого искажённого сигнала принимает решение о знаке передаваемого сигнала (0 или 1).

Для решения поставленной задачи используются различные методы регистрации двоичных сигналов, основными показателями которых являются исправляющая способность по краевым искажениям и дроблениям.

Исправляющая способность характеризует свойство устройства правильно регистрировать единичные элементы двоичных сигналов при наличии искажений.

Численно исправляющая способность равна максимальной величине искажений, не способных привести к ошибочной регистрации знака единичного элемента.

Различают исправляющую способность по краевым искажениям и дроблениям.

Устройство регистрации сигналов, обеспечивающее минимальную вероятность неправильного приёма называют оптимальным.

Реализация оптимального устройства регистрации вызывает определённые трудности, и поэтому на практике применяют упрощенные методы регистрации, которые хотя и проигрывают в помехоустойчивости оптимальному методу, однако проще в реализации. К числу наиболее распространенных методов регистрации относятся метод стробирования и метод интегрирования.

Метод стробирования

Метод регистрации единичного элемента по значению его средней части нашёл широкое применение благодаря простоте реализации, а также большой эффективности при действии краевых искажений.

Структурная схема стробирующего устройства, показана на рис. 3.

Устройство состоит из D-триггера, на D вход (информационный вход) которого поступает принимаемый сигнал, а на С вход (тактовый вход) регистрирующие импульсы (стробы) от устройства синхронизации, которые своим передним фронтом (переход от 0->1) устанавливают триггер в состояние, действующее к этому моменту на входе D.

На выходе триггера Q формируются единичные элементы, длительность которых определяется частотой следования регистрирующих импульсов и составляет To.

Другими словами, на выходе регистрирующего устройства формируется восстановленные по длительности единичные элементы (без краевых искажений и дроблений). Стробирующий приёмник ошибается, когда исказится середина посылки. Исправляющая способность стробирующего метода по краевым искажениям равна 50%, а по дроблениям нулю (даже очень короткое дробление попавшее на середину единичного элемента вызывает ошибку).

 

Рис. 3. Структурная схема стробирующего приёмника и диаграммы его работы

Метод интегрирования

Схема регистрации двоичных сигналов интегральным методом приведена на рис. 4. Устройство состоит из двух интеграторов, инвертора, схемы сравнения и D -триггера.

Работает интегральный приёмник следующим образом.

Принимаемый сигнал поступает на входы двух интеграторов, причём на интегратор_1 непосредственно, а на интегратор_0 через инвертор.

На выходе интеграторов напряжение линейно возрастает когда на входе интегратора логическая 1. Если на входе интегратора логический ноль, то напряжение на выходе интегратора не изменяется.

Напряжения с выходов интеграторов поступают на схему сравнения.

Сигнал с выхода схемы сравнения (0 или 1) поступает на информационный вход D-триггера.

Тактовая последовательность вырабатываемая устройством синхронизации и соответствующая границам единичных элементов исходного сигнала подается на тактовый вход D-триггера.

В момент действия тактового импульса в триггер записывается результат сравнения напряжений на выходе интеграторов.

Если за время To сигнал на выходе канал принимал значение 1 большую часть времени чем значение 0, то напряжение на выходе интегратора_1 будет больше чем напряжение на выходе интегратора_0 и в триггер будет записана 1.

А если за это время сигнал на выходе канал принимал значение 1 меньшую часть времени чем значение 0, то напряжение на выходе интегратора_1 будет меньше чем напряжение на выходе интегратора_0 и в триггер будет записан 0.

Также под воздействием тактового импульса происходит обнуление интеграторов (интеграторы подготавливаются к новому циклу интегрирования).

Результат регистрации будет верным, если сумма краевых искажений и дроблений не превысит 50% от длительности единичного элемента To.

Таким образом, исправляющая способность интегрального метода по односторонним краевым искажениям равна 50%. по двухсторонним 25%, а по дроблениям 0.5 To ₀.

Рис. 4. Интегральный приёмник и диаграммы, поясняющие его работу.

Восстановленный сигнал на выходе интегрального приёмника отстаёт от сигнала на его входе на tзад = To., так как решение о значении единичного элемента принимается после его полного приёма. У стробирующего приёмника tзад = 0.5*To.

Поскольку метод стробирования имеет большую помехоустойчивость при краевых искажениях, а интегральный метод устойчивее к действию дроблений, то иногда применяют комбинированные способы регистрации двоичных сигналов, сочетая преимущества обоих методов.

Комбинированный метод

Структурная схема устройства регистрации показана на рис. 5.

Сущность комбинированного способа регистрации состоит в том, что приходящий элемент дискретного сигнала стробируется (анализируется) в нескольких точках, например в трёх.

Устройство регистрации включает в себя схему совпадения (логический элемент И), на один вход которой поступает принимаемый сигнал (с краевыми искажениями и дроблениям), а на второй – тактовые импульсы ТИ1 с устройства синхронизации, соответствующие точкам стробирования.

С выхода схемы совпадения тактовые импульсы, соответствующие элементам сигнала положительной полярности, поступают на тактовый вход счетчика. С выхода Q1 сигнал поступает на информационный вход D -триггера.

Работает схема следующим способом.

После прихода третьего стробирующего импульса ТИ1 тактовый ТИ2 установит триггер в состояние старшего разряда двоичной комбинации на выходе счётчика.

Старший разряд счётчика есть не что иное, как наиболее вероятная полярность принятого сигнала, определяемого мажоритарным способом, т.е. по большинству.

Если в двух или трёх точках регистрации зафиксирована 1, то принимается решение что передавалась 1.

Если в двух или трёх точках регистрации зафиксирован 0, то принимается решение что передавался 0.

 

 

	Выход комб. прм

Рис. 5. Комбинированный приёмник и диаграммы, поясняющие работу