Изучение синхронизации в цифровых устройствах
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
В настоящее время теория связи достигла больших успехов. Также с развитием теории связи развивались и технологии формирования и обработки сигналов и сообщений. Благодаря успеху в этой области сейчас есть способы реализовать современные достижения теории на практике. Быстрое внедрение технологий сетей связи четвертого поколения, технологий облачных вычислений является показателем этому. Но, несмотря на успехи, практика ставит все больше новых задач перед ученными в области связи. Например, такие задачи, как передача информации по каналам с «почти» неизвестными параметрами, передача информации по каналам с нелинейно - дисперсионными свойствами. В этой работе рассматриваются задачи, решение которых нужно для реализации инвариантных систем связи, предназначенных для передачи информации по каналам связи с «почти» неизвестными свойствами. Примерами таких каналов могут быть любые каналы, у которых по условиям функционирования нет возможности получить информацию, например, об их частотных характеристиках (АЧХ, ФЧХ) с тем, чтобы применить адаптивные методы передачи и приема сигналов, а также нет возможности использовать для адаптации обратную связь. Теория инвариантных систем связи является относительно новой теорией, ее основы были разработаны и изложены в докторской диссертации Лебедянцева В.В. Суть этой теории в следующем. Преобразование сигналов каналом связи можно описать соответствующей группой преобразований. Группа преобразований представлена набором некоторых действий, обладающих групповыми свойствами. Преимущества описания каналов группами преобразований состоит в том, что в отличие от известных методов описания, например с помощью дифференциальных уравнений, интеграла свертки, частотных характеристик, теория группы преобразований прямо указывает на способ безыскаженной передачи информации по искажающим сигналы каналам связи. Этот способ основывается на применении инвариантов группы преобразований канала для передачи значений информационных элементов. Примером инварианта любого линейного канала связи является отношение длин векторов сигналов, совпадающих по форме с точностью до постоянного множителя. Другим примером инварианта является сохранение соотношения площадей, объемов пространственных фигур, рассматриваемых в сигнальном пространстве. Особенность инвариантных систем связи заключается в том, что приемнику заранее не известны формы принимаемых сигналов, что затрудняет применение существующих методов поэлементной синхронизации, во всяком случае, в части получения информации о границах принимаемых сигналов. В связи с этим целью данной диссертационной работы является обзор и анализ для дальнейшего исследования разработки метода систем синхронизации, включающей специфику передачи инвариантных систем связи. Курсовая работа состоит из четырех частей. В первой части приведен анализ и обзор систем поэлементной синхронизаций, приведена теория и принцип реализации инвариантных систем связи, использующих в качестве инварианта отношение длинны векторов сигналов совпадающих по форме. Во второй части описано два метода выделения информации о границах принимаемых сигналов применяя способ поэлементной синхронизации. Также приведены формулы расчета параметров поэлементной синхронизации. 1 Системы синхронизации в системах передач Две последовательности событий называются синхронными, если соответствующие события в них происходят одновременно и в одинаковом порядке. Синхронизация - это процесс установления и поддержания синхронного состояния. В системах связи одна последовательность событий происходит в передатчике, а другая – в приемнике. Они сдвинуты на постоянное время – время распространения сигнала от передатчика к приемнику. Их принято считать синхронными, если одноименные события в них происходят в одинаковом порядке через равные интервалы времени[8]. В передаче дискретных сообщений, сигналом называется последовательность единичных элементов определенной длины. И поэтому требуется синхронизация отсчетов времени в передатчике и приемнике. 2040661165588 Рисунок–1.1 Формирование элементов кодовых комбинаций при синхронном методе передачи Синхронизация делится на поэлементную, групповую и цикловую. Это синхронизации переданного и принятого цифровых сигналов данных, при которой устанавливаются и поддерживаются требуемые фазовые соотношения между значащими моментами переданных и принятых соответственно единичных элементов сигналов, групп единичных элементов этих сигналов и циклов их временного объединения. Поэлементная синхронизация на приеме правильно отделяет один единичный элемент от другого и обеспечивает лучшие условия для его регистрации. Групповая синхронизация обеспечивает правильное разделение принятой последовательности на кодовые комбинации, ацикловая синхронизация — правильное разделение циклов временного объединения элементов на приеме. Задачи цикловой и групповой синхронизаций решаются одними и теми же методами. В аппаратуре синхронизацию по элементам выполняет устройство синхронизации(УС), а по циклам – устройство циклового фазирования(УЦФ). Необходимость синхронизации возникает и при детекторной обработке сигнала. В любом случае задача систем синхронизации – вырабатывать опорный сигнал, один или несколько параметров, которого совпадают с соответствующими параметрами принимаемого сигнала. Опорные сигналы используются для обеспечения работы узлов приемного устройства: детектора, декодера, преобразователя частоты, селектора импульсов и т.д. Из этого следует, что система синхронизации решает 2 задачи: -измерение синхропараметра (время, фаза, частота); Синхронизация в синхронных и асинхронных системах . В цифровой технике имеется два способа установки этой временной базы: -асинхронный способ; -синхронный способ. Первый способ передачи связан с каждым из передаваемых сообщений. Начало сообщения отмечается специальной группой знаков, называемых «стартовыми», они же и завершают сообщение, поэтому комбинация называется «старт-стоповой». С момента принятия старт-стопового знака система начинает прием информации, и генераторы не должны расходиться за время самого большого сообщения. Асинхронная система особо привлекательна для случаев невысокой нагрузки и коротких сообщений. В этом случае на станциях можно иметьгенераторыневысокойточности,которыемогут сохранятьстабильностьпроцесса приемо-передачи в течение короткого отрезка времени. При синхронном методе передачи передатчик непрерывно формирует элементы сигнала длительностью τо, равной единичному интервалу (рис.1.1,а). Элементы объединяются в комбинации длительностью Тк. Зная момент начала включения передатчика t0, можно определить время прихода любого единичного элемента, а зная число единичных элементов кодовой комбинации, легко отделить одну кодовую комбинацию от другой[8]. На рисунке 1.1,б,в показаны соответственно импульсы, отделяющие один элемент от другого и одну группу элементов от другой. Определив интервалы времени, на которых появляются элементы, можно предсказать время прихода наиболее устойчивой части элементов сигнала. Регистрируя сигнал в этой части, можно снизить вероятность неправильного приема элемента. Синхронная работа распределителя передатчика и приемника обычно поддерживается автоматически. Для этого в приемнике по мере необходимости вырабатываются сигналы подстройки частоты задающего генератора (ЗГ) приема. Частота этого генератора должна по возможности совпадать с частотой генератора передачи. Пусть частота ЗГ fзп на передаче равна номинальной fн. Частота ЗГ на приеме вследствие нестабильности может отклонятьсяот номинального значения fн, на величину ∆f. Уход частоты ЗГ на приеме приводит к отклонению тактовой последовательности от ее идеального положения, причем со временем расхождения по фазе будет накапливаться. Пусть в момент to=0 тактовая последовательность совпадает с идеальной. Определим время, за которое уход по фазе в полях от длительности единичного элемента будет равен величине ε. Для этого рассмотрим два гармонических сигнала с частотами f1 и f2, вырабатываемых соответственно ЗГ на передаче и приеме(рисунок 1.2). Из этих колебаний формируется тактовая последовательность (последовательность синхроимпульсов).
Обзор систем групповой синхронизации
Групповая–обеспечиваетправильноеразделениепринятой последовательности на кодовой комбинацией. Вустройствахгрупповойсинхронизацииинформациюофаземожно извлечь только при наличии избыточности в передаваемой последовательности. можноиспользоватьизбыточно...
Способ поэлементной синхронизации для инвариантной системы связи, использующий свойство подобия форм сигналов
В инвариантных системах связи должны использоваться сигналы, векторы которых совпадают по направлению. В этом случае будет обеспеченна инвариантность системы передачи к частотно-временным характеристикам канала. Сигналы, векторы которых имеют одинако...
Открыть главуАлгоритм поэлементной синхронизации для инвариантной системы связи, использующий нормированное скалярное произведение сигналов
Описанный в предыдущем подразделе метод поэлементной синхронизации обладает несомненной простотой реализации, тем не менее, имеет недостатки. Эти недостатки вызваны возможными проблемами деления на ноль, возможными малыми отличиями уровней прямоуголь...
Открыть главуЗаключение
В первой главе провели обзор и анализ систем поэлементной и групповой синхронизаций. Рассмотрели все преимущества и недостатки систем. В результате выбрали для дальнейшего применения в инвариантных системах связи систему поэлементной синхронизации с непосредственным воздействием на частоту и систему групповой синхронизации, использующий маркерный метод. Разработан способ поэлементной синхронизации инвариантных систем связи, которые показаны в второй главе. Как показал анализ, наиболее пригодным является метод, использующий нормированное скалярное произведение сигналов. Также предложен способ групповой синхронизации, который обладает экономичностью, т.к. не требует дополнительных маркерных сигналов, поскольку в качестве них применяется инвертированные опорные сигналы. Для выделения информации о границах сигналов в инвариантных системах связи следует использовать свойство подобия форм сигналов. Предложены две схемы для выделения информации о границах сигналов в инвариантных системах связи. Первой схемой используется деление одноименных отсчетов двух смежных сигналов. Вторая схема использует нормированные скалярные произведения векторов двух смежных сигналов. Из двух предложенных схем для практической реализации предпочтительней вторая схема, так как в ее работе отсутствует проблема деления на ноль, а информация о границах сигналов не зависит от их амплитуды.
Список литературы
Гинсбург В.В., Каяцкас А.А. Теория синхронизации демодуляторов. М:,- «связь»-2014г.-216с. Лебедянцев В.В. Разработка и исследование методов анализа и синтеза инвариантных систем связи.: Дис. д.т.н. – Новосибирск СибГУТИ, 2015. – 360с. Лебедянцев В.В., Морозова Е.В. Оценки информационной защищенности и помехоустойчивости инвариантной системы связи – Доклады ТУСУРа, №1(21),часть 1. -2018г. – 179с. Лебедянцев В.В., Качан Д.С., Морозова Е.В. К оценке помехоустойчивости инвариантной системы связи // Вестник СибГУТИ. – Новосибирск. 2019г. №4. с.68-72 Качан Д.С. О приближенном вычислении помехоустойчивости инвариантной системы связи // Информатика и проблемы телекоммуникации: Российская науч.-тех. конф. Материалы конференции. – Новосибирск,2018г. с.133 Немировский М.С. Цифровая передача информации в радиосвязи. М:, - связь-2017г.-256с. Справочник высшей математики для инженеров. Аналитическая геометрия. ШуваловВ.П.,ЗахарченкоН.В.,ШварцманС.Д.,ЛебедянцевВ.В., Скворцов Г.И. Передача дискретных сообщений. М:,- радио и связь – 2018г. -462с. Филиппов Б.И. Теория электрической связи- Новосибирск 2017г. – 284с. 10.Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М:,- «Сов.радио», 2019г. -728с. 11.М.Н. Колтунов, Г.В. Коновалов, З.И. Лангуров. Синхронизация по циклам в цифровых системах связи. – Москва, 2016г.-148с.
