Главная | Обратная связь

Принципы построения и классификации регенераторов

Линейный цифровой сигнал (ЛЦС), проходя по линии связи, испытывает ослабление, подвергается воздействию различного вида помех и искажений, что приводит к деформациям формы и длительности импульсов, уменьшению их амплитуды и случайным временным сдвигам и задержкам сигнала.

Напомним, что с целью снижения межсимвольных искажений форма импульса ЛЦС имеет плавные передний и задний фронты, обеспечивающие минимум последействий переходных процессов, обусловленных ограничениями полосы частот линейного тракта. Для передачи по кабельным линиям используются видеоимпульсы, описываемые, например, функцией вида f(t) = U_m ехр( - β² t²), называемые еще колокольными, или видеоимпульсы типа выпрямленной синусоиды.

Для устранения или уменьшения указанных деформаций ЛЦС в линейном тракте через определенные расстояния устанавливаются линейные регенераторы (ЛР), задача которых состоит в усилении сигналов, коррекции постоянных и переменных амплитудно-частотных искажений, восстановлении амплитуды, формы и длительности импульсов ЦЛС, а также временных соотношений между соседними символами. Этот процесс называется регенерацией цифрового сигнала и позволяет очистить от помех и искажений сигнал, прошедший через участок линии связи - регенерационный участок (РУ) и восстановить его в такой форме, какую он имел на входе РУ. Процесс регенерации ЛЦС, в широком смысле, состоит в опознавании переданных символов на фоне помех, восстановлении в соответствии с опознанными символами формы, амплитуды и временного положения импульсов и пробелов и передачи их на вход следующего РУ. Опознание символов ЛЦС осуществляется методом однократного отсчета, заключающегося в сравнении амплитуды регенерируемого сигнала с эталонным пороговым уровнем (порогом опознания) в момент опознания, априорно соответствующий наибольшей вероятности верного опознавания. Если в момент опознавания уровень сигнала превышает порог опознавания, то принимается решение о том, что на вход регенератора поступил импульс (единица), если не превышает - пробел (нуль). В процессе опознавания символа положительной полярности регенерируемый сигнал сравнивается с положительным пороговым напряжением (током), отрицательной полярности - с отрицательным пороговым напряжением (током).

Число РУ в линейном тракте может достигать нескольких десятков (и даже сотен). Отношение сигнал-помеха на выходе каждого ЛР практически одинаково, т. е. внешние аддитивные помехи и шумы (внутреннего и внешнего происхождения), не зависящие от сигнала, практически полностью подавляются в пределах одного РУ и вдоль всего линейного тракта ЦСП не накапливаются. В этом состоит основное отличие ЦСП от аналоговых систем передачи, в которых шумы и помехи усиливаются вместе с полезным сигналом, к этим шумам добавляются собственные шумы линейных усилителей и передаются от усилителя к усилителю. Происходит накопление помех и шумов, в результате чего отношение сигнал-помеха уменьшается.

Регенераторы видеоимпульсов, используемые в ЦСП ИКМ-ВРК, можно классифицировать по различным признакам:

- по способу синхронизации по тактовой частоте или получения хронирующей информации (далее будем использовать этот термин, как равноправный термину синхронизация по тактовой частоте информации);

- по способу использования хронирующей информации в процессе регенерации;

- по виду порогового и решающего устройства.

По способу получения хронирующей информации ЛР можно разделить на регенераторы с самохронированием (или с внутренней синхронизацией) и полным восстановлением временных интервалов и регенераторы с внешним хронированием (или внешней синхронизацией).

В регенераторах с самохронированием колебания тактовой частоты, необходимые для формирования последовательности стробирующих импульсов, выделяются непосредственно из спектра входного ЛЦС. Для выделения хронирующего сигнала используются ранее рассмотренные устройства выделения тактовой частоты (УВТЧ) из спектра ЛЦС. При использовании регенераторов с внешним хронированием к цифровому сигналу примешивается синусоидальный хронирующий сигнал. Этот сигнал может также передаваться по отдельной цепи.

Передача хронирующего сигнала по специальной паре кабеля неэкономична. Кроме того, она сопряжена со значительными трудностями из-за возникающей необходимости точной коррекции фазовых характеристик хронирующей и рабочей пары на каждом РУ с целью получения одинакового группового времени прохождения (ГВП) для частотных составляющих ЛЦС и хронирующего сигнала. Если специальный хронирующий сигнал передается по рабочей паре, то в каждом ЛР необходимо выполнить следующие операции: выделить этот сигнал узкополосными фильтрами; подавить (например, с помощью заграждающих фильтров) составляющие, близкие к тактовой частоте, на выходе ЛР; вновь замешать в линейный сигнал хронирующее колебание. Такие устройства получаются достаточно сложными, но в последнее время в связи с проблемами тактовой сетевой синхронизации находят применение. Поэтому широкое применение получили ЛР с самохронированием с использованием различных способов построения УВТЧ.

Хронирующая информация может быть получена как из входного ЛЦС (регенераторы прямого действия), так и из его выходного сигнала (регенераторы обратного действия). Недостатком регенератора обратного действия является наличие цепи обратной связи, что снижает устойчивость регенератора и повышает требования к стабильности и точности работы его узлов.

По способу использования хронирующего сигнала для управления работой ЛР различают регенераторы с полным и частичным восстановлением временных соотношений (или, как иногда говорят, с полной или частичной регенерацией). В регенераторах с полным восстановлением временных соотношений используется схема выделения тактовой частоты, приведенная на рис. 5.4, на выходе которой формируется стробирующая последовательность импульсов тактовой частоты, управляющая работой ЛР. При частичном восстановлением временных соотношений для выделения тактовой частоты используется только узкополосный фильтр (УФ), напряжение с выхода которого сфазированно таким образом, чтобы положительные (или отрицательные) его полупериоды совпадали с регенерируемыми импульсами, поступающими с выхода порогового устройства ЛР.