|
| |
|
Слаботочка Книги Восстановление колебаний тактовой частоты Входной сигнал Колебания тактовой частоты входного сигнала П реобразователь последовательного сигнала в параллельный Регистр Рис. 7.4. Основной вариант реализации эластичной памяти П реобразователь параллельного сигнала в последовательный Колебания тактовой частоты выходного сигнала Выходной цифровой сигнал До тех пор, пока переносы на выходе регистра происходят между переносами на его входе, цифровой сигнал не теряется, а кратковременные фазовые дрожания поглощаются за счет изменяющихся задержек в эластичной памяти. Обычно требуется некое управляющее устройство (на рисунке не показано) для первоначальной установки эластичной памяти так, чтобы первый перенос в регистр происходил мелсду двумя переносами на его выходе. Этот процесс означает, что вначале часть входного цифрового сигнала преобразователем последовательного сигнала в параллельный отбрасывается, пока не получится требуемое время переноса. Разница в моментах времени между параллельными переносами на входе и на выходе регистра прямо указывает на разность фаз колебаний тактовой частоты на входе и на выходе. Таким образом, колебания тактовых частот, используемые для параллельного переноса, содержат информацию, необходимую для получения напряжения, управляющего ГУН, если эластичная память используется для удаления накопленных при передаче фазовых дрожаний. Основную структуру, показанную на рис. 7.4, можно использовать для реализации эластичной памяти большого объема, как показано на рис. 7.5. Единственное изменение состоит в замене регистра на рис. 7.4 на буферное устройство, работающее в режиме FIFO (считывание в порядке поступления) Такое буферное устройство для цифровых сигналов специально рассчитано на то, чтобы обеспечить ввод входного сигнала под управлением колебания одного генератора, в то в отечественной литературе по теории телетрафика эта дисциплина обслуживания называется обслуживанием в порядке поступления. Кроме того, иногда испольуется термин естественная дисциплина обслуживания . В литературе по вычислительной технике большее распространение получил термин первым пришел, первым обслужен .- Прим. перев. Входной цифровой сигнал Колебания тактовой частоты входного сигнала П реобразователь последовательного сигнала в параллельный Блок обработки сигнала в порядке поступления Рис. 7.5. Реализация эластичной памяти с блоком обработки сигнала в порядке поступления Преобразователь параллельного сигнала в последовательный Колебания тактовой частоты выходного сигнала Выходной цифровой сигнал время как вывод зависит от колебаний другого генератора. В обычных условиях работа буферного устройства в режиме FIFO начинается с запрета считывания на выходе до тех пор, пока буферная память не заполнится наполовину. Некоторые из имеющихся в продаже разновидностей блоков обработки сигнала в порядке поступления формируют на выходе специальный сигнал, указывающий на заполнение половины (или большей части) объема буферной памяти. 7.1.3. Измерения фазовых дрожаний Простая схема измерения фазовых дрожаний приведена на рис. 7.6. Как здесь показано, она представляет собой не что иное, как цепь фазовой автоподстройки, где измерение фазовых дрожаний хронирующего колебания производится на выходе фазового компаратора. Фазовый компаратор Сигнал тактовой °ф частоты с фазовыми дрожаниями Стабильные опорные колебания д 2 Сигнал фазовых V дрожаний  Цепь фазовой автоподстройки Рис. 7.6. Схема измерения фазовых дрожаний хронирующего колебания 12 Зак. 143Я 353 в обычных условиях ширина полосы фильтра нижних частот весьма мала, так что на ГУН не влияют кратковременные фазовые дрожания хронирующего сигнала. Если фазовых дрожаний вообще нет, то сигнал на выходе фазового компаратора представляет собой постоянный ток, и на выход фильтра верхних частот сигнал не проходит. В схеме на рис. 7.6 нельзя измерить фазовые дрожания с очень низкими частотами, поскольку ГУН отслеживает медленно изменяющиеся фазовые сдвиги. На фазовые дрожания с очень низкими частотами, однако, можно не обращать внимания, поскольку их можно отслеживать цепью фазовой автоподстройки. Фазовые дрожания с более высокими частотами, с другой стороны, чаще могут вызвать ошибки при принятии решения или потерю синхронизма при восстановлении колебаний тактовой частоты в регенераторе. Вследствие этого интерес представляют как спектр, так и амплитуда фазовых дрожаний. Распределение вероятностей числа символов в пинии -Мгновенное число(равно N У -Среднее (равно N ) Линия цифровой передачи  Передатчик со стабильным источником хронирования Приемник Рис. 7.7. Фазовые дрожания, представленные как изменение числа символов, накопленных в линии передачи Фазовые дрожания обычно нормируются, как при измерениях мощности, в единицах радиан в квадрате или периодов в квадрате. Как показано на рис. 7.7, мощность фазовых дрожаний представляет собой меру дисперсии числа тактовых интервалов, накопленных в линии передачи. В этом случае фазовые дрожания выражаются в единицах периодов тактовой частоты, возведенных в квадрат. Мощность фазовых дрожаний большого физического смысла не имеет, поскольку она отражает изменения фазы хронирующего колебания, а не мощность. Некоторое физическое оправдание для того, чтобы выражать фазовые дрожания в виде мощности, можно получить из того, что значение мощности сигнала на выходе фазового детектора о I пропорционально среднему квадратическому значению фазовых дрожаний о al = Klal, (7.1) где - коэффициент усиления фазового детектора в вольтах на радиан, а Оу выражена в вольтах в квадрате. Пример 7.2. Задавшись средним квадратическим значением фазовых дрожаний, равным 10,7 дБ по отношению к одному тактовому интервалу в квадрате, определим стандартное отклонение сдвига фазы. 10,7/10 Решение. Дисперсия фазы сигнала определяется как = 10 =11,76 такто- вых интервалов в квадрате. Отсюда стандартное отклонение равно \f[lJ6- 3,43 тактовых интервала. Поскольку при нормальном распределении вероятностей в пределах одного стандартного отклонения находится 68 % площади, ограниченной кривой нормального распределения вероятностей, фаза этого сигнала находится в пределах ± 3,43 тактового интервала в течение 68 % времени. В течение одного процента времени фаза сигнала будет находиться за пределами 2,6 стандартных отклонений, или ± 8,9 тактовых интервалов. Если фазовые дрожания возникают вследствие воздействия аддитивного гауссовского шума на стабильный сигнал, то фазовые шумы могут быть аппроксимированы следующим образом: ol==ol/2Pg, (7.2) где о - мощность аддитивного шума, - мощность сигнала, а Оф выражена в радианах в квадрате. Выражение (7. 2) является основной формулой для фазовых дрожаний, порождаемых воздействием аддитивного шума на непрерывную синусоиду [7]. Когда хронирующее колебание извлекается из цифрового сигнала, хронирующая информация обычно не является непрерывной. Это свойство несущественно, так как фазовые дрожания из-за аддитивного шума обычно невелики по сравнению с фазовыми дрожаниями из-за других причин [8]. Анализ фазовых дрожаний, создаваемых регенераторами, работаюищми при случайно расположенных хронирующих переходах, проведен в [9]. 7.1,4. Систематические фазовые дрожания Первоначальный анализ фазовых дрожаний в цепочке регенераторов был проведен в [6]. Основная модель для их анализа представлена на рис. 7.8. В каждом из регенераторов в линии системы передачи типа Т хронирующее колебание извлекается из принятого сигнала и передается к следующему регенератору в качестве колебания тактовой частоты передачи. Вследствие несовершенств реализации (в первую очередь, межсимвольной интерференции) цепей восстановления хронирующего колебания (резонансные контуры в линиях типа Т1) фазовые дрожания, порождаемые регенераторами, зависят от структуры цифрового сигнала. При одном из наихудших вариантов последователь- входной сигнал без фазовых дрожаний 1>-<>- Ф2 - Фазовый сдвиг зг счет отдопьного регенератора Переключение последовательностей цифрового сигнала N- 0, Накопленный уфазовый сдвиг \ Рис. 7.8. Модель систематических фазовых дрожаний в цепочке регенераторов: Ч,. 4-1 - фазовые сдвиги, вызываемые наихудшим вариантом последовательности цифрового сигнала соответственно для опережающей и отстающей фазы ности создается крайнее значение задержки фазы. Крайнее значение опережения фазы создает другой вариант последовательности. Когда в последовательности цифрового сигнала происходит переход от одного наихудшего варианта к другому, возникает сдвиг фазы. Поскольку все регенераторы реализованы, в общем, одинаково, фазовые дрожания, порождаемые отдельными регенераторами, имеют тенденцию к когерентности. Вследствие систематической природы фазовых дрожаний такого вида они становятся в конце цепочки регенераторов самым существенным источником накопленных в линии фазовых дрожаний колебания тактовой частоты. Накопленные в линии фазовые дрожания колебаний тактовой частоты в первую очередь имеют значение для стыка хронирующего сигнала аппаратуры группообразования высших порядков или коммутационной станции. В обоих случаях входной цифровой поток с помощью эластичной памяти синхронизируется с тактовой частотой местного генератора. Особое значение накопленные фазовые дрожания имеют на стыке коммутационной станции при использовании заворота по тактовой частоте в каналообразующем блоке (см. рис. 7.2), поскольку тактовая частота местного генератора является фиксированной, а эластичная память должна поглощать все фазовые дрожания. Объем эластичной памяти в аппаратуре группообразования более высокого порядка может быть несколько меньше, так как эффективную скорость передачи компонентного сигнала на выходе можно изменять, используя способ, называемый согласованием скоростей (описывается далее в этой главе). В отдельном регенераторе накопленные фазовые дрожания не имеют такого значения, как фазовые дрожания колебаний тактовой частоты входного сигнала относительно колебаний тактовой частоты местного генератора, служащих для определения моментов решения и передачи. Этот последний вид фазовых дрожаний может привести к ошибкам при принятии решений. Та часть накопленных фазовых дрожаний, которая отслеживается местной цепью восстановления колебаний тактовой частоты, не имеет значения. Накопленные фазовые дрожания важны только в тех стыках хронирующих сигналов, где местный задающий генератор не может быть подстроен или подстраивается только в небольшой степени. 7.2. НЕТОЧНОСТИ ХРОНИРОВАНИЯ В предыдущем разделе были рассмотрены свойства некоторых видов нестабильностей или преходящих изменений хронирующего колебания. Хотя эти изменения и соответствуют сдвигам частоты задающего генератора линии, эти сдвиги являются только временными и могут быть поглощены устройствами эластичной памяти. В ряде случаев бывает необходимо соединить устройства цифровой связи, использующие автономные источники частоты. В этих случаях значения тактовых частот двух систем никогда точно не совпадают, как бы точно ни были рассчитаны источники частоты. Сдвиг между двумя тактовыми частотами, как бы он ни был мал, создает такие требова- Задающий генератор 1 Задающий генератор 2 Коммутационная станция 1 Скорость передачи Rj Эластичная память Эластичная память Скорость передачи /?j Коммутационная станция 2 Рис 7.9. Связь между коммутационными станциями, хронируемыми автономно ния к взаимным соединениям, какие не могут быть выполнены с помощью лишь устройств эластичной памяти. В предыдущем разделе был упомянут заворот по тактовой частоте в каналообразующем блоке в качестве примера того, как от цифровой коммутационной станции синхронизируется удаленное оконечное устройство. Если удаленное оконечное устройство представляет собой другую цифровую коммутационную станцию, использующую в качестве эталона свой собственный источник частоты, это приводит к другой ситуации. Как показано на рис. 7.9, тактовая частота исходящего сигнала для каждого направления передачи определяется тактовой частотой местного задающего генератора коммутационной станции. В соответствии с этим колебание тактовой частоты входящего сигнала на каждом стыке коммутационной станции содержит не только фазовые дрожания, обусловленные линией передачи, но также и маленький, но неизбежный сдвиг частоты. МККТТ рекомендует, чтобы первичный сигнал со скоростью передачи 2,048 Мбит/с имел допуск на скорость передачи, равный 50- 10 [10]. 7.2.t.- Проскальзывания Как показано на рис. 7. 9, на стыке каждой входящей цифровой линии обязательно содержится устройство эластичной памяти, предназначенное для удаления фазовых дрожаний хронирующего колебания, которые обусловлены линией передачи. В первой цифровой коммутационной станции запись в эластичную память производится с помощью восстановленных из линейного сигнала колебаний тактовой частоты, а считывание осуществляется с частотой местного генератора Rt. Если среднее значение тактовой частоты Ro отличается от Ri, то эластичная память постепенно опустошается или переполняется в зависимости от того, какая из частот больше. Если R больше R\, то эластичная память первой цифровой коммутационной станции переполняется, что приводит к потере цифрового сигнала. Если R2 меньше R\, то эта эластичная память опустошается, что заставляет вносить посторонний цифровой сигнал в цифровой поток, вводимый в коммутационную станцию. Обычно посторонний цифровой сигнал представляет собой повторение одного или большего числа битов цифрового сигнала, уже введенных в коммутационную станцию. Разрывы в потоке 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 [59] 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |