Синхронизация в системах ПДС,Кодирование в системах ПДС,Системы ПДС с ОС

 

 

Федеральное агентство связи

 

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

 

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

 

 

                                  

 

Курсовая работа

По дисциплине: Сети ЭВМ и телекоммуникации

 

Вариант №1

 

 

 

Выполнил:

Группа:

Проверил: Тимченко Светлана Владимировна

 

 

 

 

 

 

Новосибирск, 2015 г.

Содержание

 

1 Синхронизация  в системах ПДС	3
1.1 Классификация  систем синхронизации	3
1.2 Поэлементная  синхронизация с добавлением  и вычитанием  импульсов (принцип действия)	4
1.3 Параметры системы  синхронизации с добавлением  и  вычитанием импульсов	6
1.4 Расчет параметров  системы синхронизации с добавлением  и  вычитанием импульсов (задачи)	8
2 Кодирование  в системах ПДС	15
2.1 Классификация  кодов	15
2.2 Циклические коды (теория)	16
2.3 Построение кодера и декодера циклического кода.  Формирование кодовой комбинации циклического кода (задачи)	17
3. Системы ПДС  с ОС	23
3.1 Классификация  систем с ОС	23
3.2 Временные диаграммы  для систем с обратной связью  и ожиданием для неидеального обратного канала	24
Заключение	26
Список используемой литературы	27

 

 

1 Синхронизация  в системах ПДС

1.1 Классификация  систем синхронизации

 

Синхронизация – это процедура установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более процессами.

Согласно ГОСТ 17657-79 различают поэлементную, групповую и цикловую синхронизации.

При поэлементной синхронизации устанавливаются и поддерживаются требуемые фазовые соотношения между значащими моментами переданных и принятых единичных элементов цифровых сигналов данных. Поэлементная синхронизация позволяет на приеме правильно отделить один единичный элемент от другого и обеспечить наилучшие условия для его регистрации.

Требования к устройствам синхронизации по элементам:

1. Высокая точность синхронизации. (Максимальное отклонение синхроимпульсов от идеального ЗМ ± 3%.)
2. Малое время вхождения в синхронизацию как при включении, так и после перерыва связи.
3. Сохранение синхронизации при наличии помех и кратковременных перерывов связи.
4. Независимость точности синхронизации от статической структуры передаваемого сообщения.

Устройства поэлементной синхронизации подразделяются:

- с непосредственным  воздействием на генератор.

- без непосредственного  воздействия на генератор.

Групповая синхронизация – обеспечивает правильное разделение принятой последовательности на кодовые комбинации.

В устройствах групповой синхронизации информацию о фазе можно извлечь только при наличии избыточности в передаваемой последовательности. Можно использовать избыточность, введенную при помехоустойчивом кодировании, (по резкому возрастанию ошибок) или вводить специальные символы.

Устройства групповой синхронизации оцениваются в основном двумя параметрами: временем вхождения в синхронизм и временем поддержания синхронизма.

Цикловая синхронизация – обеспечивает правильное распределение циклов временного объединения элементов на приеме или синхронизация по циклам - определение в потоке битов с цикловой структурой начала и конца информации от различных источников для ее правильного распределения на приеме.

1.2 Поэлементная  синхронизация с добавлением  и вычитанием 
импульсов (принцип действия)

 

Устройство относится к классу без непосредственного воздействия на частоту генератора и является 3-х позиционным.

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.

 

Рисунок 1 - Структурная схема устройства синхронизация без непосредственного воздействия на генератор с добавлением и вычитанием импульсов

 

Задающий генератор (ЗГ) вырабатывает колебания с частотой . Фазовый детектор (ФД) определяет величину расхождения по ЗМ и ТИ генератора. Если частота генератора приемника больше, чем частота генератора передатчика (приемник «спешит»), то на входе схемы появится управляющий сигнал, который, пройдя реверсивный счетчик (усредняющее устройство), поступит на вход устройства добавления и вычитания импульсов (УДВИ), которая запретит прохождение одного импульса от ЗГ, в результате чего тактовая последовательность сдвинется на величину Δt в сторону отставания (рис. 2, в). Если же частота генератора приемника частоты генератора передатчика (приемник «отстает»), то на выходе схемы появится сигнал управления, который укажет УДВИ добавить еще один импульс, в результате чего тактовая последовательность на выходе делителя сдвинется на Δt в сторону опережения (рис 2, б).

При пропадании входного сигнала положение тактовой последовательности на выходе делителя обусловлено лишь значением коэффициента деления и нестабильностью ЗГ.

Реверсивный счетчик (РС) включен в схему для уменьшения влияния краевых искажений, величина которых носит случайный характер. Он играет роль усредняющего устройства и представляет собой элемент задержки управляющих сигналов не менее, чем на S тактов, где S – емкость счетчика. При поступлении на один из входов подряд S импульсов на выходе РС появится управляющий сигнал. Если же в процессе синхронизации на левый вход поступит (S – 1) импульс, а затем на правый вход также поступит (S – 1) импульс, то счетчик возвращается в исходное состояние. Включение РС приводит к увеличению времени синхронизации. Ложное корректирование фазы может произойти лишь в том случае, когда в S подряд принимаемых информационных элементах ЗМ смещены влево или вправо относительно идеального положения. Такое событие маловероятно.

Рисунок 2 - Изменение положения тактового импульса в результате добавления и исключения импульсов: а – нормальный процесс деления (m = 4); б – добавление импульса; в – исключение импульса

 

 

1.3 Параметры  системы синхронизации с добавлением и вычитанием импульсов

 

Основными параметрами системы синхронизации являются:

1. Погрешность  синхронизации  - максимальное отклонение синхросигналов от их идеального положения, которое может произойти при работе устройства синхронизации с заданной вероятностью.  
Погрешность синхронизации – складывается из статической , определяемой нестабильностью генераторов и шагом коррекции ∆ и динамической , определенной краевыми искажениями. Они определяются по формулам

,

,

где - шаг коррекции, - длительность единичного элемента, m - коэффициент деления, – среднее число принимаемых подряд элементов одного знака, - среднеквадратичное отклонение краевых искажений, S - емкость РС.

Окончательно погрешность синхронизации определяется выражением:

.

2. Время синхронизации (или вхождения в синхронизм) - 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

,

где .

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

.

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

.

4. Вероятность  срыва синхронизма  - вероятность того, что под действием помех отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов превысит половину единичного интервала .

Такой сдвиг фазы нарушает работу устройств синхронизации и приводит к сбою групповой синхронизации. Уменьшить величину Рсс можно путем увеличения времени усреднения сигналов корректирования, т.е. уменьшить емкость реверсивного счетчика S. Однако время синхронизации будет также расти пропорционально S, а период корректирования уменьшаться. Следовательно, необходимо решать и другую оптимизационную задачу – выбора параметров с учетом конкретных условий передачи для обеспечения минимума. При проектировании и расчете устройств синхронизации обычно задаются следующие параметры: погрешность синхронизации ε; скорость модуляции В; среднеквадратическое значение краевых искажений ; исправляющая способность приемника μ; время синхронизации ; время поддержания синхронизма . на основании заданных параметров рассчитываются: частота задающего генератора ; допустимый коэффициент нестабильности генератора k; емкость реверсивного счетчика S; коэффициент деления делителя m.

Коэффициент нестабильности задающего генератора определяется:

.

Емкость реверсивного счетчика и коэффициент деления делителя определим из системы уравнений (2.3.1) и (2.3.3) относительно и :

Частота задающего генератора определяется как

.

5. Шаг коррекции (Δφ) – смещение фазы ТИ в долях единичного интервала (τ0) на выходе делителя частоты (ДЧ) при добавлении или вычитании одного корректирующего импульса.

,

где m – коэффициент деления делителя частоты.

6. Интервал времени  между двумя подстройками Минимальный интервал времени между двумя подстройками равен если передается последовательность вида 10101010… и отсутствует усредняющее устройство (реверсивный счетчик), т.е. S = 1. Если есть реверсивный счетчик, то этот интервал равен. В общем случае интервал времени между двумя подстройками определяется как

,

где – среднее число принимаемых подряд элементов одного знака, определяющее период корректирования.

 

1.4 Расчет  параметров системы синхронизации  с добавлением и 
вычитанием импульсов (задачи)

 

Задача 1. Коэффициент нестабильности задающего генератора устройства синхронизации и передатчика К=10-6. Исправляющая способность приемника μ = 1%. 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?

Дано

К =

μ = 1%

В = 9600 Бод

Найти:  

 

Решение

Расчеты будем производить по формуле:

,

причем , где , т.к. по условию краевые искажения отсутствуют. Предположим, что задающий генератор идеальное устройство синхронизации, тогда , а сумма этих двух составляющих и есть , которая характеризует собой наибольшее отклонение синхросигналов от оптимального (идеального) положения, которое с заданной вероятностью может произойти при работе устройства. Следовательно, формула для расчетов примет вид:

.

Таким образом, получим:

.

Т.к. = 0,521 с < 1 мин, то спустя минуту при скорости модуляции В = 9600 Бод 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
, с	16,667	8,333	4,167	2,083	1,042	0,521