Передача дискретных сообщений от передатчика к приёмнику осуществляется по дискретным каналам (ДК), которые нормируются либо номинальной скоростью передачи Bном = 1/T0 и искажениями двоичных сигналов либо скорость передачи Bном и вероятностью ошибки по битам Pош (T0 –длительность единичного элемента).
|
|
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.
 |
|
 |
Рис. 5. Комбинированный приёмник и диаграммы, поясняющие работу
