Синхронизация в системах пдс icon

Синхронизация в системах пдс



НазваниеСинхронизация в системах пдс
Дата конвертации09.08.2012
Размер189.38 Kb.
ТипДокументы
скачать >>>

Содержание

Глава 1. Синхронизация в системах ПДС

1.1 Классификация систем синхронизации.

1.2 Поэлементная синхронизация с добавлением и вычитанием

импульсов (принцип действия).

1.3 Параметры системы синхронизации с добавлением и

вычитанием импульсов.

1.4 Расчет параметров системы синхронизации с добавлением и

вычитанием импульсов (задачи).

Глава 2. Кодирование в системах ПДС.

2.1 Классификация кодов.

2.2 Циклические коды (теория).

2.3 Построение кодера и декодера циклического кода. Формирование кодовой комбинации циклического кода (задачи).

Глава 3. Системы ПДС с ОС.

3.1 Классификация систем с ОС.

3.2Временные диаграммы для систем с обратной связью и ожиданием

для неидеального обратного канала.

Заключение.

Список используемой литературы

Глава 1. Синхронизация в системах ПДС


Синхронизация есть процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более процессами. Различают поэлементную, групповую и цикловую синхронизацию. Поэлементная синхронизация позволяет на приеме правильно отделить один элемент от другого и обеспечить наилучшие условия для его регистрации. Групповая синхронизация обеспечивает правильное разделение принятой последовательности на кодовые комбинации, а цикловая синхронизация – правильное разделение циклов временного объединения на приеме. Обычно задачи цикловой и групповой синхронизации решаются одними и теми же методами.


    1. Классификация систем синхронизации


Системы синхронизации можно классифицировать по следующим признакам:

а) прохождение синхроимпульсов; 

б) способ формирования синхросигналов;


1.2 Поэлементная синхронизация с добавлением и вычитанием

импульсов (принцип действия)


При работающей системе синхронизации возможны три случая:

1)Импульсы генератора без изменения проходят на вход делителя частоты;

2)К последовательности импульсов добавляется 1 импульс;

3)Из последовательности импульсов вычитается 1 импульс;



Рис. 1.1 Структурная схема устройства синхронизации

Задающий генератор вырабатывает относительно высокочастотную последовательность импульсов. Данная последовательность проходит через делитель с заданным коэффициентом деления. Тактовые импульсы с выхода делителя обеспечивают работу блоков системы передачи и также поступают в фазовый дискриминатор для сравнения.


Фазовый дискриминатор определяет знак расхождения по фазе ЗМ и ТИ задающего генератора. Если частота ЗГ приема больше, то ФД формирует сигнал вычитания импульса для УДВИ, по которому запрещается прохождение одного импульса. Если частота ЗГ приема меньше, то импульс добавляется. В результате тактовая последовательность на выходе Dk сдвигается на D . Рисунок 1.2 иллюстрирует изменение положения тактового импульса в результате добавления и исключения импульсов.

ТИ2 – в результате добавления, ТИ3 – в результате вычитания.



Рис. 1.2 Изменение положения тактового импульса в результате добавления и исключения импульсов.

В реальной ситуации принимаемые элементы имеют краевые искажения, которые изменяются случайным образом положение значащих моментов в разные стороны от идеального ЗМ. Это может вызвать ложную подстройку синхронизации. При действии КИ смещения ЗМ как в сторону опережения, так и в сторону отставания равновероятны. При смещении ЗМ по вине устройства синхронизации фаза стабильно смещается в одну сторону. Поэтому для уменьшения влияния КИ на погрешность синхронизации ставят реверсивный счетчик емкости S. Если подряд придет S сигналов на добавление импульса, говорящих об отставании генератора приема, то импульс добавится и следующий ТИ появится раньше на D. Если сначала придет S-1 сигнал об опережении, потом S-1 об отставании, то добавления и вычитания не будет.


1.3 Параметры системы синхронизации с добавлением и вычитанием импульсов


К основным параметрам системы синхронизации относятся:

- погрешность синхронизации;

- максимальное отклонение синхросигналов от их идеального положения, которое может произойти при работе устройства синхронизации с заданной вероятностью. (выражается в долях единичного интервала).

Погрешность синхронизации – складывается из статической , определяемой нестабильностью генераторов и шагом коррекции и динамической , определенной краевыми искажениями.

-коэффициент деления, где - длительность единичного элемента, - шаг коррекции. В силу конечности шага коррекции возникает погрешность:



Вследствие нестабильности генераторов, между двумя подстройками накапливается погрешность равная:



где – среднее число принимаемых подряд элементов одного знака.

Период корректирования – время между двумя подстройками, в общем случае определяется так:



однако нужно понимать, что – случайная величина и определяется структурой сообщения. Таким образом, общее выражение для статической погрешности:



Динамическая погрешность синхронизации - вызывается краевыми искажениями единичных элементов. Краевые искажения имеют случайный характер со среднеквадратичным значением . Следовательно, динамическая погрешность также случайная величина. Она подчиняется нормальному закону и имеет свое среднеквадратическое значение .



Окончательно погрешность синхронизации определяется выражением:




- Время синхронизации (или вхождения в синхронизм) ;

Это время необходимое для корректирования первоначального отклонения синхроимпульсов относительно границ единичных принимаемых элементов.

В момент включения расхождение по фазе между тактовыми импульсами передачи и приема – случайно и имеет в пределах от 0 до . Выбирая наихудший случай, когда сдвиг фаз равен получим время синхронизации равное:

Так как ,, то окончательно:


- Время поддержания синхронизма ;

Это время, в течение которого отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов не превысит допустимый предел () при прекращении работы устройства синхронизации по подстройке фазы.

Эта задача аналогична задаче об автономных генераторах, рассмотренной нами выше, поэтому можно записать:



В качестве - выбирают теоретическую исправляющую способность приемника, уменьшенную на погрешность синхронизации. Поэтому окончательно:




- Вероятность срыва синхронизма ;

Это вероятность того, что под действием помех отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов превысит половину единичного интервала . - можно уменьшить, увеличив время усреднения сигналов коррекции фазы. Т.е. увеличив емкость реверсивного счетчика.


1.4 Расчет параметров системы синхронизации с добавлением и

вычитанием импульсов (задачи)


Задача №1

Коэффициент нестабильности задающего генератора устройства синхронизации и передатчика К=. Исправляющая способность приемника m %. Краевые искажения отсутствуют. Постройте зависимость времени нормальной работы (без ошибок) приемника от скорости телеграфирования после выхода из строя фазового детектора устройства синхронизации. Будут ли возникать ошибки, спустя минуту после отказа фазового детектора, если скорость телеграфирования В = 9600 Бод?

m - две последние цифры пароля.


Решение:

Расчеты будем производить по формуле: ,при чем, где , т.к. по условию краевые искажения отсутствуют; предположим, что задающий генератор идеальное устройство синхронизации, тогда , а сумма этих двух составляющих и есть - как было изложено выше, характеризует собой наибольшее отклонение синхросигналов от оптимального (идеального) положения, которое с заданной вероятностью может произойти при работе устройства. Следовательно, наша формула для расчетов примет вид:

, таким образом, получим:



Т.к. <1мин , то спустя минуту при скорости модуляции В=9600 будут возникать ошибки, ведь - характеризует собой время, в течение которого фаза синхроимпульсов не выйдет за допустимы пределы при прекращении работы устройства синхронизации. Для построения графика зависимости составим таблицу расчетных значений:

B, бод

300

600

1200

2400

4800

9600



383,33

191,67

95,83

47,92

23,96

11,98




Рис. 1.3 График зависимости от B

Задача №2

В системе передачи данных используется устройство синхронизации без непосредственного воздействия на частоту задающего генератора. Скорость модуляции равна B. Шаг коррекции должен быть, не более . Определите частоту задающего генератора и число ячеек делителя частоты, если коэффициент деления каждой ячейки равен двум. Значения В, определите для своего варианта по формулам:

B = 1000 + 100N*Z,

D j = 0,01 + 0,003N,

где N - последняя цифра пароля.


Решение:

B = 1000 + 100*23 = 3300 (бод).

= 0,01 + 0,003*23 = 0,079

Определим расчетное значение коэффициента деления делителя исходя из исходных данных:



Т.к. коэффициент деления каждой ячейки равен 2 то получаем:

, следовательно, количество ячеек делителя частоты n = 6.

Частота задающего генератора определяется как:

=52,8 кГц

Ответ: =52,8 кГЦ, n = 4


Задача №3

Рассчитать параметры устройства синхронизации без непосредственного воздействия на частоту задающего генератора со следующими характеристиками: время синхронизации не более 1 с, время поддержания синфазности не менее 10 с, погрешность синхронизации не более 10% единичного интервала.

– среднеквадратическое значение краевых искажений равно 10%, исправляющая способность приемника 45%, коэффициент нестабильности генераторов k=. Скорость модуляции для своего варианта рассчитайте по формуле: В=(600 + 100N) Бод, где N – предпоследняя цифра пароля.


Решение:

B = 600 + 100*23 = 2900 (бод)

Для решения задачи понадобятся следующие формулы:

, где , подставим данное выражение в нашу формулу:

, выразим S:





, где , значит



Выполним расчет по выведенной формуле:





Из выше приведенной формулы находим коэффициент деления делителя:



Зная коэффициент деления делителя, находим частоту задающего генератора:



Ответ: S=158,4; =12,2; =35,4 кГц.


Задача №4

Определить реализуемо ли устройство синхронизации без непосредственного воздействия на частоту задающего генератора, обеспечивающее погрешность синхронизации e=2,5% при условиях предыдущей задачи.


Решение:

Воспользуемся решением предыдущей задачи, в ней мы вывели формулу для расчета емкости реверсивного счетчика, найдем емкость счетчика при заданном значении погрешности синхронизации:





Ответ: Устройство реализуемо.


Задача №5

В системе передачи данных использовано устройство синхронизации без непосредственного воздействия на частоту задающего генератора с коэффициентом нестабильности К =. Коэффициент деления делителя m = 10, емкость реверсивного счетчика S = 10. Смещение значащих моментов подчинено нормальному закону с нулевым математическим ожиданием и среднеквадратическим отклонением, равным длительности единичного интервала (N – две последние цифры пароля). Рассчитать вероятность ошибки при регистрации элементов методом стробирования без учета и с учетом погрешности синхронизации. Исправляющую способность приемника считать равной 50%.

Решение:



Решение при ;

, где соответственно вероятности смещения левой и правой границ единичного элемента на величину больше . Т.к. смещения значащих моментов подчинены нормальному закону то:



Т.к. устройство по элементной синхронизации вырабатывает синхроимпульсы (стробирующие импульсы) с некоторым смещением (погрешностью ), то получим:



Плотности вероятности и описываются гауссовым законом с параметрами и , то вероятности можно выразить через функцию Крампа:



, где

, где

Найдем значение погрешности синхронизации по формуле:





Найдем :





Теперь можно определить :





Таким образом, общая вероятность ошибки:




Решение при ;







Ответ: () = 0,17042=17%; () = 0,96624=96%

Глава 2. Кодирование в системах ПДС

2.1 Классификация кодов


Код, способный обнаруживать или исправлять ошибки, называется корректирующим. Помехоустойчивые (корректирующие) коды (рис. 2.1) делятся на блочные и непрерывные. К блочным относятся коды, в которых каждому символу алфавита сообщений соответствует блок (кодовая комбинация) из n(i) элементов, где i – номер сообщения. Если n(i) = n, т.е. длина блока постоянна и не зависит от номера сообщения, то код называется равномерным. Такие коды чаще применяются на практике. Если длина блока зависит от номера сообщения, то блочный код называется неравномерным. Примером неравномерного кода служит код Морзе. В непрерывных кодах передаваемая информационная последовательность не разделяется на блоки, а проверочные элементы размещаются в определенном порядке между информационными.




Рисунок 2.1 Классификация корректирующих кодов


Равномерные блочные коды делятся на разделимые и неразделимые. В первых элементы разделяются на информационные и проверочные, занимающие определенные места в кодовой комбинации, во вторых отсутствует деление элементов кодовых комбинаций на информационные и проверочные. К последним относится код с постоянным весом, например рекомендованный МККТТ семиэлементный телеграфный код №3 с весом каждой кодовой комбинации, равным трем.


2.2 Циклические коды (теория)


Широкое распространение получил класс линейных кодов, которые называются циклическими. Название этих кодов происходит от их основного свойства: если кодовая комбинация , , …, , принадлежит циклическому коду, то комбинация , , , …, ; , , …, и т.д., полученные циклической перестановкой элементов, также принадлежат этому коду.

Общим свойством всех разрешенных кодовых комбинаций циклических кодов является их делимость без остатка на некоторый выбранный полином, называемый производящим. Синдромом ошибки в этих кодах является наличие остатка от деления принятой кодовой комбинации на этот полином. Описание циклических кодов и их построение обычно проводят с помощью многочленов (полиномов). Так, n – элементная кодовая комбинация записывается в виде




Где ={1,0}, причем =0 соответствуют нулевым элементам комбинации, а =1 – ненулевым.

Найдем алгоритмы построения циклического кода, удовлетворяющего перечисленным выше условиям. Задан полином , определяющий корректирующую способность кода, и задан исходный код, который требуется преобразовать в корректирующий циклический. Обозначим многочлен, соответствующий комбинации простого кода, Q(x). Возьмем произведение Q(x) и разделим его на P(x). В результате получим многочлен G(x) и остаток R(x)/P(x):

(2.2.1)


Умножим левую и правую части на P(x), тогда (2.2.1) перепишется в виде:

(2.2.2)


Перепишем равенство (2.2.2) в виде:

(2.2.3)


Левая часть (2.2.3) делится без остатка на P(x), значит без остатка делится и правая часть. Из (2.2.3) вытекают два способа формирования комбинаций циклического кода: путем умножения многочлена G(x) на P(x) и путем деления Q(x) на P(x) и приписывания к Q(x) остатка от деления R(x). Циклические коды достаточно просты в реализации, обладают высокой корректирующей способностью (способностью исправлять и обнаруживать ошибки) и поэтому рекомендованы МСЭ-Т для применения в аппаратуре ПД.


2.3 Построение кодера и декодера циклического кода. Формирование кодовой комбинации циклического кода (задачи)


Задача №1

Нарисовать кодер циклического кода для которого производящий

полином задан числом (2N+1), где N – две последние цифры пароля.

Решение:

2*23+1 = 47

Переводим число 47 в двоичную СС:



Записываем проводящий полином:



Изобразим кодер соответствующий данному полиному (рис. 2.2):




Рисунок 2.2. Кодер циклического кода соответствующий полиному


Задача №2

Записать кодовую комбинацию циклического кода для случая, когда

производящий полином имеет вид . Кодовая комбинация, поступающая от источника – две последние цифры пароля, представленные в двоичном виде.

Решение:

N = 23;



Представим это число в виде полинома:



Теперь следуя алгоритму получения циклического кода производим следующие действия:

1) Пусть r=3, тогда:



В двоичном коде:

2) Выполняем операцию деления:













R(x)=11101001

3) Окончательно имеем сигнал на выходе кодера:

A(x) * + R(x)=1011111101001


Задача №3

Нарисовать кодирующее и декодирующее устройство с обнаружением ошибок и "прогнать" через кодирующее устройство исходную кодовую комбинацию с целью формирования проверочных элементов.

Решение:

Для изображения кодирующего и декодирующего устройства с обнаружением ошибок воспользуемся условием предыдущей задачи, конкретно возьмем образующий полином и информационный сигнал.



A(x) = 10111

На вход будем подавать информационный сигнал со сдвигом на 3 элемента, т.к. число проверочных элементом для данного образующего полинома будет равняться 3, в результате мы подадим комбинацию на вход .




Рисунок 2.3. Строим кодер

Прогон кодовой комбинации через кодер:

№ такта

Кодовая комбинация

1

2

3

A

B

C

1

0



















2

0



















3

0



















4

1



















5

0



















6

1



















7

1



















8

1




















Задача №4

Вычислить вероятность неправильного приема кодовой комбинации

(режим исправления ошибок) в предположении, что ошибки независимы, а вероятность неправильного приема на элемент соответствует вычисленной в главе 2 (с учетом погрешности синхронизации и без учета погрешности синхронизации).

Решение:

Если код используется в режиме исправления ошибок и кратность исправляемых ошибок равна tи.о., то вероятность неправильного приема кодовой комбинации определяется следующим образом:



Здесь рош. – вероятность неправильного приема единичного элемента;

n – длина кодовой комбинации;

tи.о. – кратность исправляемых ошибок;

.

Кратность исправляемых. ошибок tи.о определяется как , где d0 – кодовое расстояние. Для кода (23,8), заданного в задаче №3, d0 = 15 и tи.о. = 7, т.е. данный код способен исправлять семикратные ошибки.

Расчет вероятности неправильного приема без учета погрешности синхронизации. Вероятность ошибки на элемент без учета погрешности синхронизации равна рош. = 0,17042



Глава 3. Системы ПДС с ОС


В системах с ОС ввод в передаваемую информацию избыточности производится с учетом состояния дискретного канала. С ухудшением состояния дискретного канала вводимая избыточность увеличивается, и наоборот, по мере улучшения состояния канала она уменьшается.

В зависимости от назначения ОС различают системы:

  • с решающей обратной связью (РОС)

  • информационной обратной связью (ИОС)

  • с комбинированной обратной связью (КОС)

Структурная схема системы ПД с ОС

РОС


ИОС

В системе с РОС приемник, приняв кодовую комбинацию и проанализировав ее на наличие ошибок, принимает окончательное решение о выдаче комбинации потребителю информации или о ее стирании и посылке по обратному каналу сигнала о повторной передаче этой кодовой комбинации. Поэтому системы с РОС часто называют системами с переростом или системами с автоматическим запросом ошибок (АЗО). В случае принятия кодовой комбинации без ошибок приемник формирует и направляет в канал ОС сигнал подтверждения, получив который, передатчик ПКпер передает следующую кодовую комбинацию. Таким образом в системах с РОС активная роль принадлежит приемнику, а по обратному каналу передаются вырабатываемые им сигналы решения.

В системах с ИОС по обратному каналу передаются сведения о поступающих на приемник кодовых комбинаций до их окончательной обработки и принятия заключительных решений. Частным случаем ИОС является полная ретрансляция поступающих на приемную сторону КК или их элементов. Эти системы получили название ретрансляционных. Если количество информации, передаваемое по каналу ОС равно количеству инфомации в сообщении, передаваемому по прямому каналу, то ИОС называется полной. Если содержащаяся в квитанции информация отражает лишь некоторые признаки сообщения, то ИОС называется информационной.

Полученная по каналу ОС информация анализируется передатчиком, и по результатам анализа передатчик принимает решение о передаче следующей КК или о повторении ранее переданных. После этого передатчик передает служебные сигналы о принятых решениях, а затем соответствующие КК. Приемник ПКпр или выдает накопленную кодовую комбинацию получателю, или стирает ее и запоминает вновь переданную. В система с укороченной ИОС меньше загрузка обратного канала, но больше вероятность появления ошибок по сравнению с полной ИОС.

В системах с КОС решение о выдаче КК получателю информации или о повторной передаче может приниматься и в приемнике, и в передатчике системы ПДС, а канал ОС используется для передачи как квитанций, так и решений.

Системы ОС:

  • с ограниченным числом повторений (КК повторяется не более L раз)

  • с неограниченным числом повторений (КК повторяется до тех пор, пока приемник или передатчик не примет решение о выдаче этой комбинации потребителю).


Системы с ОС могут отбрасывать либо использовать информацию, содержащуюся в забракованных КК, с целью принятия более правильного решения. Система первого типа называется системой без памяти, а второго система с памятью.

Системы с ОС являются адаптивными: темп передачи информации по каналам связи автоматически приводится в соответствие с конкретными условиями прохождения сигналов.

Наличие ошибок в каналах ОС приводит к тому, что в системах с РОС возникают специфические потери верности, состоящие в появлении лишних КК - вставок и пропаданий КК - выпадений.

Заключение

В работе рассмотрены способы расчета систем синхронизации и кодирования. По результатам расчетов видно, что краевые искажения в каналах связи влияют на верность передачи информации, так же влияние оказывает и погрешность системы синхронизации. Одним из методов борьбы с ошибками может являться применение помехоустойчивых кодов, один из вариантов которых - циклический рассмотрен в этой работе.

Список используемой литературы

1)Буга Н.Н., Основы теории связи и передачи данных, ЛВИКА им. Можайского, 1970.

2)Шувалов В.П., Захарченко Н.В., Шварцман В.О., Передача дискретных сообщений/ Под ред. Шувалова В.П.-М.: Радио и связь - 1990.




Похожие:

Синхронизация в системах пдс iconСинхронизация информационных и производственных потоков

Синхронизация в системах пдс iconНациональный исследовательский Томский политехнический университет Кафедра Автоматики и компьютерных систем 220400 «Управление в технических системах»
«Управление в технических системах». Профиль подготовки – управление и информатика в технических системах – предполагает освоение...
Синхронизация в системах пдс iconЛекция №2 потребление тепловой энергии
В системах централизованного теплоснабжения тепло расходуется на отопление в системах отопления зданий, нагревание приточного воздуха...
Синхронизация в системах пдс icon«Логистика и управление цепями поставок»
Ния», «Логистика производства», «Логистика распределения», «Логистика складирования», «Управление запасами в логистических системах»,...
Синхронизация в системах пдс iconВиды излучений Инфракрасное излучение
Ик (инфракрасные) диоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах...
Синхронизация в системах пдс iconПримерный образец заполнения приложения к экспертному заключению сведения о распространении опыта учителя русского языка и литературы моу «Лицей №22»
Выступление «Синхронизация в изучении истории, литературы, мировой художественной культуры как средство интенсификации обучения»
Синхронизация в системах пдс iconКод и наименование направления подготовки: 220400. 62 «Управление в технических системах»
Инженер по управлению и информатике в технических системах
Синхронизация в системах пдс iconУправление переходными процессами в системах с ограничением координат
Рассматривается методика последовательного многошагового синтеза оптимальных по быстродействию управлений в нелинейных системах,...
Синхронизация в системах пдс iconПримерная рабочая программа по курсу "Системное программное обеспечение" Факультет экономический
...
Синхронизация в системах пдс iconАварии на коммунальных системах жизнеобеспечения
Аварии на электроэнергетических системах могут привести к долговременным перерывам электроснабжения потребителей, обширных территорий,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы