 |
Параметры системы синхронизации с добавлением и вычитанием импульсов.
|
|
|
|
Рассмотрим основные параметры устройств синхронизации замкнутого типа. Наиболее частое практическое применение нашел способ поэлементной синхронизации без непосредственного воздействия на задающий генератор синхроимпульсов. К основным параметрам, характеризующим устройство такого типа, относятся:
1. Шаг коррекции (
) - смещение фазы ТИ в долях единичного интервала (t0) на выходе делителя частоты (ДЧ) при добавлении или вычитании одного корректирующего импульса.
|
ТИ
На выходе ДЧ
После
добавленыя
одного импульса
Рис.2.3. К определению шага коррекции.
, где п - коэффициент деления делителя частоты.
Рассмотрим основные параметры устройств синхронизации замкнутого типа. Наиболее частое практическое применение нашел способ поэлементной синхронизации без непосредственного воздействия на задающий генератор синхроимпульсов. К основным параметрам, характеризующим устройство такого типа, относятся:
Погрешность синхронизации 
- величина, выраженная в долях единичного интервала и равная наибольшему отклонению синхросигналов от оптимального (идеального) положения, которое с заданной вероятностью может произойти при работе устройства.
Погрешность синхронизации рассматривается как сумма двух погрешностей - статической и динамической:
Статическая погрешность eст – выраженное в долях единичного элемента t0 фазовое отклонение ТИ при приеме неискаженной информационной последовательности элементов. Величина eст определяется параметрами СС:
, где jк – шаг коррекции;
jк – относительное смещение фазы тактовых сигналов из-за нестабильности генераторов передачи и приема за время между сигналами управления. Очевидно, что при передаче комбинации 1:1 промежуток времени между сигналами управления составил t = t0 • S, что соответствует tmin. При передаче единичных элементов одного и того же знака промежуток времени между сигналами управления бесконечен. Выражение для eст можно представить в виде: eст= 1/ m +6× к×S
|
|
|
Динамическая погрешность eдин – выраженное в долях единичного элемента t0 фазовое смещение ТИ, вызванное искажениями элементов информационного сигнала (смещениями ЗМ). Искажения длительности принимаемых элементов могут вызвать появления ложных сигналов управления на выходе ФД, а, следовательно, и на выходе инерционного элемента. Эти сигналы могут осуществить ложное корректирование СС в сторону рассогласования фаз. При нормальном распределении смещений ЗМ входящей последовательности со средним значением, равным нулю, и среднеквадратическим отклонением s0 случайная величина eдин. Также распределена по нормальному закону с дисперсией:
Время синхронизации 
- время, необходимое для корректирования первоначального отклонения синхроимпульсов относительно границ принимаемых элементов.Первоначальное расхождение фаз случайно и может быть лежать в пределах от 0 до ±П (от 0 до ± t0 /2). Рассмотрим граничный случай, когда Dj максимален и равен t0 /2. При приеме информационной последовательности типа 1:1 и y =1: tcmax = S×m × t0 /2. При приеме текста (у =0.5) время синхронизации: tcmax = S×m × t0.
Время поддержки сихронизма 
- время, в течение которого отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов не выйдет за допустимые предел рассогласования (
) при прекращении работы устройства синхронизации при подстройке фазы..
Подстройка может прекратиться по причине обрыва канала связи или резкого ухудшения его качества, а также в случае долговременного поступления на вход приемника информационных элементов одного и того же знака. Следовательно, время tп.c определяет допустимое время обрыва в канале связи, при котором ранее установленная синфазность сохраняется. Время tп.c может быть определено по формуле:
|
|
|
tп.c = eдоп /2× к×В.
Величина eдоп определяется исправляющей способностью приемника m (способностью приемника правильно регистрировать единичные элементы при наличии искажений). Тогда:
tп.c = m /2× к×В.
Увеличение tп.c при заданной скорости модуляции может быть достигнуто уменьшением коэффициента нестабильности задающих генераторов (т.к. величина m определяется схемой аппаратуры ПДИ и способом регистрации элементов и заранее известна).
Вероятность срыва синхронизма 
- вероятность того, что из-за действия помех отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов превысит половину единичного интервала. Подобный переход фазы ТИ в соседний элемент полностью нарушает работу синхронной системы связи, т.к. распределители передачи и приема «разойдутся» на элемент, что приведет к нарушению фазирования по циклам. Уменьшить величину Рсс можно увеличением времени усреднения сигналов, поступающих с ФД, т.е. увеличением емкости реверсивного счетчика S. Это в свою очередь приводит к увеличению времени синхронизации tc и снижению периода корректирования. Поэтому задача снижения Рсс и выбора периода усреднения (емкости S) является вариационной. В результате ее решения необходимо определить оптимальную характеристику того параметра, который наиболее важен в данных условиях.
Погрешность синхронизации целесообразно рассматривать как сумму двух погрешностей:
статической погрешности синхронизации 
, определяемой нестабильностью задающего генератора и шагом коррекции;
динамической погрешностью 
, вызываемой краевыми искажениями единичных элементов: 
.
В свою очередь, статическая погрешность складывается из двух составляющих: погрешности, обусловленной дискретным шагом синхронизации, и погрешности, обусловленной смещением тактового импульса за время между двумя подстройками:
, где 
- шаг коррекции, т.е. смещение фазы тактовых импульсов в долях единичного интервала (
) на выходе делителя частоты при добавлении или вычитании одного корректирующего импульса; 
- коэффициент деления делителя; 
- суммарный коэффициент нестабильности задающих генераторов передатчика и приемника; S – емкость реверсивного счетчика; 
- среднее число принимаемых подряд элементов одного знака, определяющее период корректирования 
.
|
|
|
Промежуток времени между сигналами управления является случайной величиной и зависит от числа значащих моментов в принимаемой последовательности. Число ЗМ определятся статической структурой сообщения.
Минимальный период корректирования 
- это минимальное время между двумя подстройками, зависящее как от емкости реверсивного счетчика S, так и от длительности единичного элемента . При S=1, т.е. когда отсутствует реверсивный счетчик, корректирование происходит при приеме ЗМ информационной последовательности, т.е. 
. В общем случае 
.
Динамическая погрешность синхронизации представляет собой случайную величину и подчиняется гауссовскому с плотностью вероятности
Среднеквадратическое значение 
можно рассчитать по следующей формуле:
,
где 
- среднеквадратическое значение краевых искажений единичных элементов.
С вероятностью, близкой к единице, можно утверждать что случайная величина не будет превышать своего утроенного среднеквадратического значения (известное правило «3-х сигм»). Следовательно, для оценки значения можно воспользоваться выражением
.
Таким образом общее выражение для оценки погрешности синхронизации имеет вид:
.
Время вхождения в синхронизм будет зависеть от первоначального расхождения по фазе тактовой последовательности, вырабатываемой на приеме, и принимаемой последовательности ЗМ. Расхождение по фазе случайно и лежит в пределах от 0 до 
. В случае, когда отклонение по фазе максимально и ТИ сдвинут относительно идеального положения на . Подстройка производится шагами, при каждом шаге тактовые импульсы смещаются на время 
. Тогда число шагов, необходимое для подстройки, будет равно 
. Если подстройка осуществляется через интервалы времени 
, то время, необходимое для вхождения в синхронизм, будет равно 
. Учитывая увеличение интервала между подстройками за счет реверсивного счетчика, получим окончательно:
|
|
|
,
где 
, 
.
Время поддержания синфазности 
- время, в течение которого фаза синхроимпульсов не выйдет за допустимы пределы при прекращении работы устройства синхронизации, определяется формулой:
.
В качестве 
обычно используют величину теоретической исправляющей способности приемника 
, уменьшенную на величину на величину погрешности синхронизации, т.е. 
. Тогда
.
Поскольку величина теоретической исправляющей способности приемника определяется способом регистрации и заранее известна, то увеличение 
при заданной скорости модуляции В может быть достигнуто лишь уменьшением коэффициента не стабильности задающих генераторов.
Вероятность срыва синхронизации по элементам - это вероятность того, что фаза синхроимпульсов под действием помех сместится на величину, большую 
. Такой сдвиг фазы нарушает работу устройств синхронизации и приводит к сбою групповой синхронизации. Уменьшить величину можно путем увеличения времени усреднения сигналов корректирования, т.е. уменьшения емкости реверсивного счетчика S. Однако время синхронизации будет также расти пропорционально S, а период корректирования уменьшаться. Следовательно нужно решать другую оптимизационную задачу – выбора параметров с учетом конкретных условий передачи для обеспечения минимума.
При проектировании и расчете устройств синхронизации обычно задаются следующие параметры: погрешность синхронизации ; скорость передачи В; среднеквадратическое значение краевых искажений ; исправляющая способность приемника 
; время синхронизации ; время поддержания синхронизма . На основании заданных параметров рассчитываются: частота задающего генератора 
; допустимый коэффициент нестабильности генератора 
; емкость реверсивного счетчика S; коэффициент деления делителя .
S и определяются по формулам:
; 
.
При этом частота задающего генератора 
.
|
|
|
