Главная | Обратная связь

Тактовая сетевая синхронизация

Фазовые дрожания

Под действием внешних помех, изменения параметров передачи среды распространения линейного цифрового сигнала, погрешностей функционирования системы тактовой синхронизации на приеме неизбежно возникают определенные нарушения временных соотношений в ИКМ сигнале и, в конечном итоге, в АИМ сигнале на выходе канального селектора. Эти нарушения называются фазовыми дрожаниями (ФД). Наличие ФД в принятом на приемном конце цифровом сигнале приводит к флуктуациям тактовой частоты, выделяемой в приемном оконечном оборудовании. При этом принятый после декодирования АИМ сигнал будет модулирован по временному положению импульсов отсчетов, т.е. будет иметь место паразитная фазо-импульсная модуляция (ФИМ), что может привести к взаимному влиянию между каналами и искажениям восстанавливаемого сигнала. Если исходный аналоговый сигнал описывается функцией c(t), то при наличии ФД этот сигнал может быть представлен фазомодулированной последовательностью отсчетов в виде

, (5.1)

где T_Д - номинальный период дискретизации; - временное отклонение отсчетов от их номинального положения.

Спектр этой последовательности определяется преобразованием Фурье членов суммы (5.1) и может быть записан в виде

где С_n - амплитуда отсчетов, - временное отклонение n-го отсчета.

Полагая, что при граничной частоте ФНЧ, включенного на выходе канального селектора, произведение .

когда ехр( ) для спектра Y(ω) получим

Первое слагаемое этого равенства определяет спектр дискретизиро-ванного аналогового сигнала, а выражение

- спектр произведения дискретизированных временных функций и с(t). Последнее выражение может быть определено сверткой спектров фазовых дрожаний Е(ω) и аналогового сигнала С(Ω). Таким образом, для спектра на выходе ФНЧ канального селектора получим

- коэффициент передачи ФНЧ.

Как видно, при наличии фазовых дрожаний наряду с неискаженным спектром исходного сигнала на выходе ФНЧ появляется спектр, определяемый дифференцированной сверткой спектров сигнала и ФД. Эта часть спектра определяет шум и искажения, обусловленные ФД символов цифрового сигнала. При более строгом расчете помех за счет ФД нужно учитывать спектральную плотность и функцию корреляции ФД группового ИКМ сигнала. Зная спектральную плотность помех на выходе ФНЧ, обусловленных ФД, можно определить защищенность от этих помех при известной среднеквадратической величине ФД либо определить требования к допустимым ФД при заданных требованиях к защищенности от указанных помех. Расчеты показывают, что в ЦСП ИКМ-ВРК при защищенности от помех, вызванных ФД, не менее 40 дБ, эффективное значение флуктуаций отсчетов сигнала на выходе канального селектора тракта приема не должно превышать 810 нс. Эта величина соответствует, например, семи тактовым интервалам цифрового потока Е2.

При передаче по трактам ЦСП ИКМ-ВРК группового многоканального сигнала систем передачи с частотным разделением каналов при допустимой мощности переходных помех 250 nВт и защищенности канала тональной частоты не хуже 30 дБ допустимая величина ФД не должна превышать 0,3...4 нc в зависимости от ширины спектра флуктуации. Эти величины составляют доли тактового интервала даже для высокоскоростной ЦСП. Поэтому для выполнения требований к допустимой величине временных флуктуаций на выходе тракта предусматривают включение подавителей ФД.

При передаче сигналов телевидения из-за временных флуктуаций возникают размытости отдельных элементов яркости на экране, деформации разных переходов. При передаче цветных программ, кроме того, возникает изменение фазы цветовых поднесущих, что приводит к искажениям оттенков цвета отдельных участков изображения, а также увеличивается влияние сигналов цветности на сигнал яркости. При нормальном законе распределения фазовых дрожаний и ширине их спектра до 0,6 МГц среднеквадратическое значение флуктуации отсчетов не должно превышать 0,5 нс. Столь малая величина допустимых ФД в системе цветного телевидения делает обязательным использование в трактах передачи подавителей фазовых дрожаний.

Проскальзывания

Цифровая сеть, в которой передача и коммутация информации производятся с использованием основных цифровых каналов (ОЦК) со скоростью 64 кбит/с и трактов с более высокими скоростями, не может нормально функционировать без применения сетевой синхронизации. Все операции по обработке сигналов в ЦСП и цифровых системах коммутации (ЦСК) должны выполняться синхронно и в строгой последовательности. Этим обеспечивается высокое качество обработки цифровых сигналов и их коммутация в соответствии с принципами работы аппаратуры. На каждой цифровой коммутационной станции (ЦКС) скорость обработки сигналов задается одним станционным генератором (СГ).

Для выравнивания скоростей передачи и скоростей коммутации на стыках ЦСП и ЦКС включаются устройства буферной памяти (БП) так, что запись входной информации происходит на скорости поступающего цифрового сигнала, а считывание - на скорости местного генератора (рис. 5.7). Блок БП предназначен для удаления фазовых дрожаний тактовой частоты, обусловленных ЦСП. В ЦКС-1 запись информации в БП производится с помощью восстановленной из цифрового сигнала ЦСП тактовой частоты f_т1, а считывание осуществляется с частотой станционного (местного) генератора СГ-1 f_сг1.Если среднее значение тактовой частоты f_т1 отличается от тактовой частоты f_сг1, то блок БП постепенно опустошается или переполняется в зависимости от того, какая из частот больше. Если f_т1 больше f_сг1, то БП коммутационной станции

Рис. 5.7. Схема связи между цифровыми коммутационными станциями

переполняется, что приводит к потере цифрового сигнала. Если наоборот, то БП опустошается, что заставляет вносить посторонний цифровой сигнал в цифровой поток, вводимый в ЦКС. Обычно посторонний цифровой сигнал представляет собой повторение одного или большего числа бит цифрового сигнала, уже введенных в ЦКС.

Исключение или повторение в цифровом сигнале одного или нескольких бит, происходящее вследствие различия в скоростях записи и считывания БП, называются проскальзываниями. Проскальзывания подразделяются на управляемые и неуправляемые.

Неуправляемые проскальзывания представляют необратимые потери или повторения блока позиций цифрового сигнала, которые происходят за счет нарушения процессов тактовой синхронизации, связанных с передачей и коммутацией цифровых сигналов, когда как величина, так и моменты потери или повторения позиций в цифровом сигнале не управляются. Неуправляемые проскальзывания приводят к весьма существенному ухудшению работы цифровой сети. Проскальзывания наносят наибольший вред, если они приводят к потере циклового синхронизма. С другой стороны, изменение структуры кодовых комбинаций, обусловленное потерей или повторением бит, вызывает сбой работы устройств обработки сигналов управления и взаимодействия (СУВ), что приводит к повторным наборам номеров вызываемых абонентов и влиянию на общий трафик цифровой сети.

Управляемые проскальзывания представляют необратимые потери или повторения блока позиций цифрового сигнала, когда как величина, так и моменты потери или повторения позиций в цифровом сигнале управляются таким образом, чтобы дать возможность данному сигналу согласовать свою скорость с другой скоростью, отличающейся от его собственной. Общий подход к организации управляемых проскальзываний состоит в том, чтобы обеспечить их появление только в форме повторения или удаления целого цикла. Образование управляемых проскальзываний

Двукратное считывание

 

Рис. 5.8. Работа блока БП объемом в один цикл

в виде целых циклов можно обеспечить, если использовать буферную память объемом не менее одного цикла. При проскальзывании уровень заполнения БП фактически увеличивается или уменьшается на целый цикл. Необходимый эффект легче получить, не производя фактических удалений и вставок циклов информации, а используя указатели индексирующего адреса в памяти с произвольным доступом. Такая система показана на рис. 5.8.

В буферную память последовательно записывается информация со входа по адресам памяти, соответствующим отдельным каналам при временном группообразовании. Считывая информацию по тем же адресам в той же последовательности, можно получить на выходе цифровые сигналы отдельных каналов. В идеальном случае, когда нет сдвига между тактовыми частотами станционных (задающих) генераторов, моменты считывания для каждого из каналов расположены посредине между моментами записи соответствующих каналов. Тогда буферная память способна поглотить изменения задержки в передаче, равные времени передачи цикла.

На диаграмме согласования (рис. 5.8) изображен с преувеличением сдвиг частот записи и считывания, когда тактовая частота коммутационной станции f_сг больше тактовой частоты входного сигнала f_т. Как показано на рисунке, моменты считывания постепенно догоняют моменты записи до тех пор, пока не произойдет двукратное считывание. В этот момент информация, считываемая для каждого из каналов, представляет собой информацию, считанную для предыдущего исходящего цикла. Хотя на рисунке показаны моменты записи и считывания только одного канала, то же соотношение справедливо и для соответствующих моментов во всех остальных каналах. Таким образом, проскальзывание наступает во всех каналах одновременно. Если f_т больше f_сг, то проскальзывание происходит, когда двукратная запись во всех каналах приводит к тому, что информация в предыдущем из пришедших циклов теряется.

Буферная память (рис. 5.8) сочетает в себе две функции: собственно БП и временной коммутации. Когда эти две функции объединяются, проскальзывания в общем случае могут случиться в разных каналах в разные моменты времени. Несмотря на это, в индивидуальных каналах поддерживается правильное положение символов в цикле, поскольку сигнал каждого из каналов проходит через устройство входной памяти под управлением именно ему присвоенного адреса в памяти.