Тактова синхронізація. Виділення тактової частоти.

Пристрої тактової синхронізації ПТС забезпечують синхронну роботу ГО приймальної та передаючої частин ЦСП. Тільки в цьому випадку ГО приймальної частини буде виробляти керуючі сигнали, які співпадають по частоті і часу з імпульсними послідовностями, які поступають в приймальне обладнання ЦСП із лінійного тракту, забезпечуючи тим самим правильне розподілення прийнятих імпульсів по канальним інтервалам і циклам і відповідно правильне декодування кодових комбінацій. Отже, основна задача ПТС- виключити розходження частот ГО передачі і прийому, або, в крайньому випадку, забезпечити невелику величину цього розходження. Як відомо, в аналогових системах передачі використовують для цього стабілазацію частоти ЗГ приймального і передаючого обладнання (наприклад, кварцову стабілізацію). Для цифрових систем передачі цього недостатньо.

Припустимо, що частота ЗГ первинної ЦСП Fзг = Fт = 2,048 МГц. Визначимо максимально допустиму відносну нестабільність частоти ЗГ: к = ∆Fзг.max / Fзгн, де Fзгн - номінальне значення Fзг, а ∆Fзг.max – максимальне відхилення частоти ЗГ від номінального значення. Очевидно, що в крайньому випадку керуючий розподілювальний імпульс може не співпадати по часовому положенню з реєструємим на величину, яка дорівнює тривалості одного символа, тобто половину тактового інтервала Т(2)в цьому випадку має місце несинхронність передаючого і приймального обладнання по символам. В найгіршому випадку при відхиленні частот ЗГ в різні боки від Fзгн на величину ∆Fзг max взаємне положення реєструючого і керуючого імпульсів повинно відрізнятися на ∆t < Т / 2 = 1(2Е тн). При цьому період Fт не повинний змінюватися більше чим на Т/4.

Припустимо, що в момент включення системи частота ЗГ передаючої і приймальної частин первинної ЦСП однакові і в подальшому розходяться. Визначимо, за який проміжок часу tnc при відносній нестабільності К частот ЗГ буде досягнене положення нестабільності (несинхронності) по символам. Так, при tnc = Т /4к = 1/4 Ет, то К = 1/4 Fт tnc ≈ 1/8 10 tnc. Якщо прийняти, що система буде виходити із стану синхронізму кожну годину (а це буде дуже погана система, тому що вихід із стану синхронізма по символам приводить до припинення зв”язку), то потрібна в цьому випадку відносна нестабільність частоти ЗГ повинна складати

К = 1/8 * 10 * 3,6 * 10 ≈ 3,7 * 10 , що буде недосяжним по технічним і економічним міркуванням.

Висновок, який надходить із вищеприведенних розрахунків: реалізація сучасних ЦСП без пристроїв тактової синхронізації неможлива.

В ЦСП до пристроїв тактової синхронізації пред'являються такі вимоги:

- висока точність підстройки частоти і фази керуючого сигналу ЗГ приймальної частини,

- малий час входження в синхронізм,

- зберігання стану синхронізма при короткочасних перервах зв'язку.

Розрізнюють дві групи ПТС за методом використання синхросигналів. До першої групи відносяться пристрої з синхронізацією по спеціальному синхросигналу. Цей метод ускладнює побудову лінійного тракту ЦСП і генераторного обладнання, до тогож точність установи фази керуючих сигналів в більшості пов'язана з нелінійними викривляннями і нерівномірністю частотних характеристик лінійного тракту. До другої групи відносяться методи підстройки фази керуючих імпульсів під основний сигнал, який приймається. Таку підстройку можна здійснити або по спеціальним синхроімпульсам, або по робочим імпульсам (елементам кодових комбінацій цикла). Використання спеціальних синхроімпульсів знижує пропускну здібність системи, тому на практиці знайшов використання метод тактової синхронізації по робочим імпульсам. Цю групу ПТС можна розділити на дві підгрупи, які відрізняються методом виділення тактової частоти.

Основне використання в ЦСП з невеликою швидкістю передачі знайшли ПТС з резонансною системою для виділення тактової частоти. Перевага таких систем – простота реалізації і, як наслідок, покращення економічних показників системи, що є визначальним при реалізації ЦСП місцевих і зонових мереж. Недоліки ПТС такого типу: швидке пропадання тактової частоти при перервах зв'язку або при появі в приймаючому сигналі довгих серій пропусків (нулів); залежність стабільності виділеної тактової частоти і точністі фазирування (від довжини серії нулів) характера кодових комбінацій і стабільності параметрів фільтра, виділювача тактової частоти, а також від швидкості передачі.

Більш складним є метод синхронізації з використанням пристроїв автопідстройки частоти генераторів тактової частоти приймального обладнання, який не має недоліків першого метода. Іноді ці два методи називають відповідно методам пасивної і активної фільтрації частоти. Пристрої тактової синхронізації з активною фільтрацією одержують все більше розповсюдження в ЦСП в зв'язку з їх перевагами і спрошенням питань реалізації на основі більш вдосконаленої елементної бази, яка забезпечується розвитком мікроелектроніки.

Сутність метода пасивної фільтрації тактової частоти складається в тому, що із вхідного цифрового сигналу за допомогою смугових фільтрів, резонансних контурів або вибіркових підсилювачів виділяється тактова частота. Частина ПТС, яка забезпечує виконання цих функцій, називається виділювачем тактової частоти.

Принцип виділення тактової частоти із спектру

випадкового сигналу.

Розглянемо сутність резонансного метода. Відомо, що енергетичний спектр випадкової послідовності імпульсів із скважністю q > 1 має в своєму складі як безперервну Gн (f), так і дискретну Сg (f) складову. Дискретна частина енергетичного спектру представляє собою суму гармонік, кратних тактовій частоті (частоті надходження імпульсів). Цей висновок можна зробити, не використовуючи складних математичних викладок, якщо представити випадковий двійковий сигнал U у вигляді суми регулярної однополярної послідовністі імпульсів і випадкової двохполярної послідовністі імпульсів.

Як відомо, регулярна послідовність імпульсів з тактовою частотою Fт має дискретний (лінійчатий) спектр Gg (t), в складі якого першою гармонікою виступає складова з частотою, яка дорівнює тактовій. Попутно відмітимо, що випадкова двохполярна послідовність імпульсів, як видно із малюнка, не може бути в свою чергу одержана як сума випадкової і регулярної складових і, отже, спектр такої послідовністі не має в своєму складі дискретних складових.

Очевидно, що перетворення двохполярної послідовністі в однополярну (наприклад, використання випрямляючих пристроїв) дозволяє відновити дискретну частину спектра. Потрібно звернути увагу на те, що при лінійному сигналі, якщо він представляє собою випадкову послідовність імпульсів з частотою Fт і q = 1, енергетичний спектр такого сигналу взагалі не має в своєму складі дискретної частини спектру.

В кінцевій приймальній апаратурі при резонансному методі тактової синхронізації, як правило, замість ЗГ використовується ВТЧ, завдяки чому забезпечується жортске фазування керуючих імпульсних послідовностей передаючої частини системи. Виділений гармонічний сигнал частоти Fт перетворюється в основну керуючу імпульсну послідовність з частотою надходження Fт, із якої в ГО формують другі керуючі сигнали. Для формування тактових імпульсів використовуються спеціальні пристрої формування синхроімпульсів ФСІ.

Дата добавления: 2015-11-14