5.3.2. КОРРЕКЦИЯ ПРИНИМАЕМОГО СИГНАЛА ДАННЫХ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ

Требование постоянства затухания и ГВЗ канала связи, как показано в предыдущем разделе, можно выполнить за счет коррекции принимаемого сигнала в частотной области лишь приближенно. Какая часть используемой для передачи полосы частот должна быть скорректирована особенно хорошо, а в какой части имеет место отклонение от теоретических требований и в каких пределах оно допустимо, можно установить только по передаваемому сигналу путем расчетов, моделирования системы связи на ЭВМ или путем измерений.

При методах передачи, которые предъявляют высокие требования к коррекции канала связи, более выгодно минимизировать в процессе коррекции не только неравномерность частотных характеристик затухания и ГВЗ, но и отклонения основных параметров принимаемого сигнала от требуемых значений во временной области.

Особые требования К качеству коррекции канала связи возникают только при высоких удельных скоростях передачи. В этом случае используются синхронные методы передачи, при которых в приемнике аппаратуры передачи данных имеется синхросигнал, определяющий моменты отсчета. Поэтому в качестве критерия коррекции канала связи может использоваться отклонение, которое имеет в моменты отсчета принимаемый сигнал по отношению к требуемым значениям. Эта погрешность складывается из отклонения, которое имеет сам искаженный передаваемый импульс в момент отсчета, и из нежелательного вклада от всех соседних искаженных импульсов в этот же момент времени (межсимвольной интерференции). Для наглядности на рис. 5.1 уже был показан отдельный искаженный импульс, а на рис. 5.2 — наложение соседних импульсов, образующее глазковую диаграмму. Чтобы достигнуть качества передачи, возможно более близкого к качеству передачи без влияния, канала связи, путем коррекции канала

необходимо свести к минимуму пиковое, абсолютное или среднее значение квадрата указанной погрешности в определенном числе отсчетных точек.

Этот критерий настройки, выведенный из глазковой диаграммы, если число регулируемых параметров не слишком велико, т. е. если требования к точности коррекции не слишком высоки (см. разд. 5.3.1.2), может быть использован также для ручной настройки корректора в частотной области. Однако при высоких требованиях к коррекции канала связи затраты времени на ручную настройку корректирующих цепей слишком велики. Хотя коррекцию в частотной области можно было бы осуществлять и автоматически, однако и в этом случае затраты и время настройки были бы слишком большими, поэтому автоматические корректоры обычно работают во временной области.

В следующем разделе эти корректоры и способы их настройки рассматриваются более подробно. Затем будет исследовано, как быстро может быть настроен корректор во временной области и при каких условиях обеспечена устойчивость настройки. Рассуждения, проведенные для двоичных сигналов, конечно, применимы и к многопшиционным сигналам.

5.3.2.1. СТРУКТУРА КОРРЕКТОРА ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ

Прежде чем обсуждать в деталях возможности реализации и свойства рассматриваемого корректора, необходимо пояснить вначале, как можно реализовать желаемую передаточную функцию с помощью линии задержки с отводами. Такого рода линия задержки, схематически изображенная на рис. 5.20, называется трансверсальным фильтром. Звенья задержки должны создавать запаздывание аналогового сигнала. Это может осуществляться либо с помощью комбинации фазовых фильтров, которые создают желаемую задержку равномерно во всей интересующей полосе частот, либо путем дискретизации поступающего аналогового сигнала, после которой отсчетные значения запоминаются и сдвигаются с тактовым интервалом достаточно коротким, чтобы удовлетворять теореме отсчетов (ем. разд. 2.2.2). При синхронных методах передачи в качестве тактового сигнала сдвига, как правило, используется синхросигнал, имеющийся в приемнике.

Отсчеты и процесс их запоминания с интервалов времени показаны на рис. 5.18 для неискаженного импульса и искаженного импульса Дискретизация и запоминание могут осуществляться с помощью звена выборки и фиксации (одна из возможностей показана на рис. 5.19). Если ключ первого звена выборки и фиксации замкнут, то конденсатор С заряжается в соответствии с входным напряжением — значением отсчета. Заряд происходит с постоянной времени Если ключ разомкнут,

то на напряжение конденсатора оказывает влияние только входное сопротивление усилителя, действие которого в общем незначительно, поэтому приложенное ранее через замкнутый ключ входное напряжение (значение отсчета) на некоторое время сохраняется.

Рис. 5.18. Отсчеты импульсов: неискаженный импульс; искаженный импульс

Для звена задержки нужны два звена выборки и фиксации, как это показано на рис. 5.19а. Временная диаграмма работы ключей показана на рис. 5.196. Пусть в момент ключ разомкнут, следовательно, значение отсчета хранится в первом звене; ключ замкнут и конденсатор второго звена, таким образом, заряжается также в соответствии со значением отсчета. Если затем разомкнуть ключ то это значение отсчета сохраняется во втором звене. Если теперь замкнуть ключ то можно снять с предыдущего звена задержки новый отсчет, а из второго звена выборки и фиксации передать зафиксированный там отсчет в следующее звено задержки. Если разомкнуть затем ключ то новое значение отсчета сохраняется в первом звё-не выборки и фиксации; если замкнуть ключ то это новое значение запоминается также и во втором звене выборки и фиксации. Следовательно, в момент оба состояния становятся такими же, как в момент Этот процесс можно периодически повторять. При этом предполагается, что постоянная времени первого звена выборки и фиксации достаточно мала для того, чтобы за время, в течение которого замкнут ключ с пренебрежимо малой погрешностью принять отсчет от предыдущего звена задержки. Кроме того, входные параметры усилителей должны быть выбраны такими, чтобы напряжение на конденсаторе С в течение времени запоминания существенно не снижалось.

Так как в описанной схеме осуществляется сдвиг отсчетов аналогового сигнала, то в этом случае обычно говорят об аналоговом регистре сдвига или, в переводе из американской литературы, о «многозвенной ячейке памяти» (bucket-brigade).

Кроме рассмотренных ранее видов трансверсальных фильтров имеются и другие аналогичные схемы, которые частично работают также с внутренней обратной связью. В таком случае говорят о рекурсивных фильтрах. При этом, как правило, осуществляется квантование сигнала, т. е. приведение в соответствие аналоговому сигналу дискретных ступеней с тем, чтобы подавить склонность

системы с обратной связью к самовозбуждению. На рис. 5.24 показан такого рода рекурсивный фильтр с квантованной обратной связью, применяемый в качестве корректора. В [5.23] приведен обзор имеющихся возможностей, а в разд. 5.3.2.4 подробнее говорится об этом способе реализации корректора во временной области.

Рис. 5.19. Звено задержки, выполненное на основе двух звеньев выборки и фиксации: а) принципиальная схема; б) временная диаграмма состояний ключей

Передаточная функция фильтра, показанного на рис. согласно [5.1] имеет вид

Путем подбора коэффициентов можно реализовать практически любую передаточную функцию. Существенным преимуществом такого траназерсалытого фильтра по сравнению с LC-фильтрами является то, что автоматическое изменение коэффициентов трансверсального фильтра реализуется гораздо проще, чем изменение значений или С. Бели выбрать достаточно длинную линию задержки, то путем подбора коэффициентов с можно

скорректировать любой канал с точностью до некоторой допустимой погрешности.

Для бесконечно длинной линии задержки необходимое для коррекции значение каждого коэффициента можно рассчитать непосредственно по желаемой передаточной функции.

Рис. 5.20. Трансверсальный корректирующий фильтр на основе звеньев задержки на время

Это означает, что характеристики затухания и ГВЗ канала связи могут быть скорректированы идеально, без остаточной погрешности; при этом исчезает и остаточная погрешность во временной области, импульс корректируется идеально. Однако бесконечно длинная линия задержки вереализуема. Поэтому рассмотрим только процесс коррекции с трансверсальным фильтром конечной длины (рис. 5.21).

Отсчет импульса, который несет информацию и играет решающую роль для коррекции (при достаточно малых колебаниях в начале и в конце импульса это наибольшее из отсчетных значений), назовем здесь кратко — главным значением. Момент времени выбран на рис. 5.21 так, что в этот момент главное значение - умножается на коэффициент Если импульс не искажен, то и главное значение без изменения имеется на выходе трансверсального фильтра. Все остальные коэффициенты должны быть равны нулю, так как в противном случае главное значение после прохождения через трансверсальный фильтр создавало бы на его выходе в моменты дополнительную реакцию, соответствующую колебаниям в начале и конце импульса, которых, однако, здесь, при принятом допущении о неискаженном импульсе на входе, нет.

В примере на рис. 5.21 показаны отсчеты взятые с коэффициентами для случая, когда через трансверсальный фильтр (ом. рис. 5.20) проходят отсчеты искаженного импульса (строка 1). Соответственно в качестве требуемого значения принимается главное значение искаженного импульса, и, таким образом,

Рис. 5 21. (см. скан) Коррекция принимаемого сигнала с тактовым интервалом с помощью трансверсального корректирующего фильтра по рис. 5.20 . Индекс обозначает момент отсчета; в момент берется главное значение с коэффициентом

коэффициент Со должен быть равен единице. Другие коэффициенты выбираются так, чтобы начальное ,и конечное колебания в тот момент, когда они отсчитываются с коэффициентом Со, были скомпенсированы главным значением, взятьтм с соответствующим коэффициентом Например, если первое конечное колебание с отсчетным значением взято с коэффициентом то главное значение, чтобы получить на выходе сумму обеих реакций равной нулю, нужно веять с коэффициентом Поскольку, однако, остальные коэффициенты чтобы компенсировать другие колебания искаженного импульса, также должны быть отличными от нуля, то они тоже создают вклад в реакцию в рассматриваемый момент времени (строки 3 и 6). Поэтому в результате достигается, как это видно по отсчетам скорректированного выходного сигнала на рис. 5.21 (строка 7), лигць уменьшение вклада от амплитуд начальных и конечных колебаний (сравните строки 7 и 1).

Конечно, дополнительно появляются еще и такие начальные и конечные колебания, которых пет в искаженном импульсе. Возникающая остаточная погрешность зависит от длины линии задержки. Но так как длина линии задержки ограничивается только практическими соображениями, связанными, например, с неизбежной «еточностью значений коэффициентов то необходимо теперь обсудить вопрос, какими установить коэффициенты трансверсального фильтра, чтобы сделать остаточную погрешность возможно меньше.