
Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції. / Зміст / Розділ 8. Системи синхронізації / Тема 8.2. Фазова (частотна) синхронізація
- Розділ 1. Основи побудови телекомунікаційних систем
- Тема 1.1. Місце систем телекомунікацій в інформаційній інфраструктурі сучасного суспільства
- Тема 1.2. Загальна архітектура й завдання телекомунікаційних систем
- Тема 1.3. Класифікація мереж, клієнтів, операторів і послуг зв’язку
- Тема 1.4. Стисла характеристика існуючих телекомунікаційних технологій
- Тема 1.5. Вимоги до сучасних і перспективних ТКС
- Тема 1.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 2. Мережі зв’язку наступного покоління: архітектура, основні характеристики й послуги
- Тема 2.1. Визначення й характеристика основних можливостей NGN
- Тема 2.2. Інфокомунікаційні послуги. Особливості послуг зв’язку наступного покоління
- Тема 2.3. Багаторівнева архітектура й функціональний склад NGN
- Тема 2.4. Перспективи концепції NGN
- Тема 2.5. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 3. Стандартизація мережних протоколів і телекомунікаційного обладнання
- Тема 3.1. Відкриті системи та їх взаємодія
- Тема 3.2. Основні організації зі стандартизації мережевих рішень
- Тема 3.3. Еталонна модель взаємодії відкритих систем
- 3.3.1. Багаторівневий підхід і декомпозиція задачі мережної взаємодії
- 3.3.2. Інтерфейс, протокол, стек протоколів
- 3.3.3. Загальна характеристика моделі OSI
- 3.3.4. Фізичний рівень. Функції й приклади протоколів
- 3.3.5. Канальний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.6. Мережний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.7. Транспортний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.8. Сеансовий рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.9. Представницький рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.10. Прикладний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.11. Поділ ЕМВВС на мережонезалежні і мережозалежні рівні
- Тема 3.4. Стандартні стеки мережних протоколів
- 3.4.1. Стек протоколів OSI
- 3.4.2. Стек протоколів TCP/IP
- 3.4.3. Стек протоколів IPX/SPX
- 3.4.4. Стек протоколів NetBIOS/SMB
- 3.4.5. Стек протоколів технології Х.25
- 3.4.6. Стек протоколів технології Frame Relay
- 3.4.7. Стек протоколів технологій B-ISDN та АТМ
- 3.4.8. Сімейство протоколів DECnet
- 3.4.9. Мережна модель DoD
- 3.4.10. Зв’язок стандартів IEEE 802 з моделлю OSI
- 3.4.11. Стек протоколів мереж наступного покоління
- Тема 3.5. Стандартизація мережного обладнання
- Тема 3.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 4. Лінії зв’язку
- Тема 4.1. Фізичні параметри середовищ поширення електромагнітних хвиль
- Тема 4.2. Загальні відомості про лінії зв’язку
- Тема 4.3. Основні властивості кабельних ліній зв’язку
- Тема 4.4. Металеві лінії зв’язку
- Тема 4.5. Теорія волоконних світловодів
- Тема 4.6. Властивості неоднорідних ліній
- Тема 4.7. Конструкції кабелів зв’язку
- Тема 4.8. Електромагнітні впливи в лініях зв’язку
- Тема 4.9. Структуровані кабельні системи
- Тема 4.10. Атмосферний лазерний зв’язок
- Тема 4.11. Особливості радіоліній, радіорелейних і супутникових ліній зв’язку
- 4.11.1. Загальні принципи побудови радіоліній зв’язку
- 4.11.2. Поширення радіохвиль у радіолініях зв’язку
- 4.11.3. Особливості поширення радіохвиль у радіорелейних лініях зв’язку
- 4.11.4. Особливості поширення радіохвиль у супутникових лініях зв’язку
- 4.11.5. Особливості побудови радіоліній зв’язку
- 4.11.6. Загальні характеристики побудови супутникових ліній зв’язку
- 4.11.7. Зони бачення для ССЗ
- 4.11.8. Статистична структура сигналів СЛЗ
- 4.11.9. Основні складові систем супутникового зв’язку
- 4.11.10. Методи організації супутникового зв’язку
- 4.11.11. Обґрунтування щодо вибору параметрів апаратури при проектуванні радіорелейних ліній
- 4.11.12. Вибір енергетичних характеристик радіорелейних ліній
- 4.11.13. Стійкість функціонування радіорелейних ліній
- Тема 4.12. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 5. Способи формування групових сигналів
- Тема 5.1. Стисла характеристика способів формування групових сигналів
- Тема 5.2. Способи формування аналогових групових сигналів
- Тема 5.3. Способи формування цифрових групових сигналів
- Тема 5.4. Об’єднання синхронних цифрових потоків
- Тема 5.5. Об’єднання асинхронних цифрових потоків
- Тема 5.6. Об’єднання низькошвидкісних потоків
- Тема 5.7. Кодове ущільнення сигналів
- Тема 5.8. Види сигналів у системах з кодовим поділом
- Тема 5.9. Технологія спектрального ущільнення
- Тема 5.10. Формування групового сигналу з використанням IP-технологій
- Тема 5.11. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 6. Методи доступу
- Тема 6.1. Загальна характеристика методів доступу
- Тема 6.2. Методи вирішення конфліктів в алгоритмах доступу
- Тема 6.3. Моделі й архітектура мережі доступу
- Тема 6.4. Оптичні технології в мережах доступу
- Тема 6.5. Методи використання фізичних ресурсів у мережах доступу
- Тема 6.6. Особливості використання просторово-поляризаційних параметрів при радіодоступі
- Тема 6.7. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 7. Методи розподілу інформації
- Тема 7.1. Загальні положення
- Тема 7.2. Системи розподілу в мережах наступного покоління
- Тема 7.3. Системи комутації каналів
- 7.3.1. Вимоги до систем комутації ISDN
- 7.3.2. Структура вузла комутації каналів ISDN
- 7.3.3. Принцип роботи цифрового комутаційного поля типа ПВП
- 7.3.4. Загальні вимоги до комутаційних систем у Ш-ЦМІО
- 7.3.5. Вибір комутаційної технології для Ш-ЦМІО
- 7.3.6. Системи комутації для АТМ
- 7.3.7. Архітектура й характеристики комутаційних систем на базі швидкої комутації пакетів (ШКП)
- Тема 7.4. Комутаційні системи в NGN
- Тема 7.5. Системи комутації Ш-ЦМІО на базі асинхронного режиму доставки (АТМ)
- Тема 7.6. Пропускна здатність систем розподілу інформації
- 7.6.1. Основні положення пропускної здатності систем розподілу інформації
- 7.6.2. Пропускна здатність повнодоступного пучка із втратами найпростішого потоку викликів
- 7.6.3. Пропускна здатність повнодоступного пучка із втратами примітивного потоку викликів (потоку ВОКД)
- 7.6.4. Розрахунок імовірності умовних втрат і середнього часу очікування при випадковій тривалості обслуговування
- 7.6.5. Потік з повторними викликами
- Тема 7.7. Способи розподілу навантаження в мережах зв’язку
- Тема 7.8. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 9. Системи сигналізації
- Тема 9.1. Види і склад сигналів
- Тема 9.2. Класифікація протоколів сигналізації
- Тема 9.3. Внутрішньосистемна сигналізація в ЦСК
- Тема 9.4. Особливості сигналізації в стиках V.5
- Тема 9.5. Абонентська сигналізація
- Тема 9.6. Обладнання сигналізації сучасних ЦСК
- Тема 9.7. Специфічні особливості українських систем сигналізації
- Тема 9.8. Методологія специфікації та опису систем сигналізації
- Тема 9.9. Цифрова багаточастотна сигналізація R2D
- Тема 9.10. Загальноканальна система сигналізації № 7
- Тема 9.11. Сигналізація DSS1
- Тема 9.12. Сигналізація на корпоративних мережах
- Тема 9.13. Сигналізація на мережах з комутацією пакетів
- Тема 9.14. Сигналізація на мережі B-ISDN/ATM
- Тема 9.15. Сигналізація в мережі ІР-телефонії
- Тема 9.16. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 10. Технології та протоколи управління в ТКС
- Тема 10.1. Зміст задач управління в мережах наступного покоління
- Тема 10.2. Підсистема управління послугами
- Тема 10.3. Підсистема контролю й управління мережею
- Тема 10.4. Підсистема мережного управління на рівнях транспорту й доступу
- 10.4.1. Базова архітектура управління на рівнях транспорту й доступу ТКС
- 10.4.2. Класифікація й маркування пакетів трафіка
- 10.4.3. Управління інтенсивністю трафіка
- 10.4.4. Управління чергами на мережних вузлах
- 10.4.5. Маршрутизація: мета, основні задачі й протоколи
- 10.4.6. Сигнальні протоколи резервування мережних ресурсів
- 10.4.7. Функції управління канального рівня щодо забезпечення QoS
- 10.4.8. Рівні якості обслуговування й відповідні їм моделі обслуговування
- Тема 10.5. Перспективи розвитку технологій мережного управління
- Тема 10.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 11. Конвергенція в телекомунікаційних системах
- Тема 11.1. Конвергенція в ТКС: історія, мета та задачі
- Тема 11.2. Види конвергенції
- Тема 11.3. Приклади рішень щодо конвергенції в системах телекомунікацій
- Тема 11.4. Якість конвергентних послуг
- Тема 11.5. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 12. Методи забезпечення інформаційної безпеки об’єктів телекомунікаційної системи
- Тема 12.1. Основні терміни та поняття у сфері інформаційної безпеки
- Тема 12.2. Основні підходи до забезпечення інформаційної безпеки
- Тема 12.3. Криптографічний захист інформації
- Тема 12.4. Використання механізму електронного цифрового підпису
- Тема 12.5. Технічний захист інформації
- Тема 12.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 13. Електроживлення телекомунікаційних систем зв’язку
- Тема 13.1. Загальні положення
- Тема 13.2. Системи електроживлення підприємств електрозв’язку
- Тема 13.3. Типове обладнання електроустановок підприємств електрозв’язку
- Тема 13.4. Дистанційне електроживлення
- Тема 13.5. Джерела безперебійного живлення (ДБЖ)
- Тема 13.6. Електромагнітна сумісність джерел електроживлення
- Тема 13.7. Перспективи розвитку електроживлення ТКС
- Тема 13.8. Контрольні запитання та завдання
8.2.1. Система ФАПЧ як пристрій фільтрації невідомої фази сигналу
Фазова синхронізація приймача забезпечує формування опорної напруги під час когерентної обробки сигналів. За способом формування опорної напруги приймача можна розглядати системи синхронізації двох типів:
- систему, у якій синхронізація частоти й фази опорного коливання виробляється за пілот-сигналом, який передається по окремому каналу;
- систему, у якій значення частоти й фази опорного коливання визначаються в результаті обробки інформаційного сигналу.
Складнішою є система синхронізації іншого типу, оскільки вона має виконувати над прийнятим сигналом певні операції, що дозволяють оцінити фазу й частоту прийнятих коливань. В основу пристроїв фазової синхронізації покладено принцип фазового автопідстроювання частоти.
Схему базового контуру ФАПЧ показано на рис. 8.2.1. Контур ФАПЧ самокерований, причому управляючим параметром є фаза генеруючої копії прийнятого носійного сигналу. Базовий контур ФАПЧ складається із трьох основних компонентів: фазового детектора, контурного фільтра нижніх частот (ФНЧ) й генератора, що управляється напругою (ГУН).
Рис. 8.2.1. Схема фазового автопідстроювання частоти
ГУН — це пристрій, що створює копію носійної частоти приймального інформаційного сигналу. Цей генератор є генератором синусоїдального коливання, частота якого управляється рівнем напруги на вході пристрою.
Фазовий детектор — це пристрій, що вимірює розбіжність фаз носійної частоти приймаючого сигналу й опорного коливання ГУН. Якщо приймальний сигнал і опорне коливання змінюються один відносно одного, то їхня неузгодженість за фазою φy – φx = Δφ у вигляді залежного від часу сигналу e(t) надходить на контурний фільтр. Контурний фільтр формує відгук контуру ФАПЧ на ці зміни сигналу. Контур ФАПЧ повинен мати можливість відслідковувати зміни фази приймального сигналу й не має бути надмірно сприйнятливим до шуму приймача. На рис. 8.2.1 фазовий детектор показаний як помножувач, контурний фільтр описується власною імпульсною характеристикою f(t) і її Фур’є-образом F(ω). ГУН — це генератор, вихідна частота якого є лінійною функцією вхідної напруги (у робочому діапазоні частот). Додатна вхідна напруга призведе до того, що вихідна частота ГУН буде вищою за номінальне значення ω0, тоді як негативна напруга призведе до того, що частота ГУН буде меншою за це значення. Синхронізація за фазою досягається шляхом подачі відфільтрованого значення напруги сигналу помилки, що відповідає неузгодженості за фазою між вхідним сигналом y(t) і вихідною напругою з ГУН x(t), на вхід ГУН (на рис. 8.2.1 ця функція позначена як y(t)).
Для сучасних цифрових приймачів фазовий детектор може бути набором кореляторів (погоджених фільтрів), кожний з яких служить для зіставлення з певним значенням зсуву фаз, з наступною подачею на вхід ГУН зваженої суми сигналів з виходів цих кореляторів. Вихід вагової функції може бути оцінкою неузгодженості за фазою. Така функція може бути математично дуже складною, але її легко апроксимувати, використовуючи сучасні цифрові технології. ГУН не обов’язково має бути генератором синусоїдального сигналу, він може бути реалізований як постійна пам’ять, параметри якої управляються таймером і виходом пристрою оцінки неузгодженості за фазою. Контур зворотного зв’язку не обов’язково має бути безперервним (як на рис. 8.2.1), а корекція фази може виконуватися тільки один раз на кадр або один раз на пакет, залежно від структури сигналу. У інформаційного потоку може вводитися спеціальний заголовок або відома послідовність символів, які полегшуватимуть процес синхронізації. Однак, незважаючи на ці очевидні відмінності, основні елементи всіх схем ФАПЧ подібні з показаними на рис. 8.2.1.
Розглянемо можливості фазового автопідлагоджування частоти на підставі теорії нелінійної фільтрації невідомої фази сигналу. Нехай на вхід приймального пристрою надходить адитивна суміш інформаційного сигналу S(t, φ(t)) і білого шуму n(t) зі спектральною щільністю потужності N0
y(t) = S(t, φ(t)) + n(t), | (8.2.1) |
де S(t, φ) = Acos[ω0t + φ(t)] — вузькосмуговий радіосигнал із флуктуючою фазою; φ(t) — випадковий процес, який заданий рівнянням
dφ/dt = nφ(t), M(nφ(t1)nφ(t2)) = (N0/2)δ(t2 – t1). | (8.2.2) |
Отримаємо квазіоптимальний алгоритм ФАПЧ. Запишемо рівняння квазіоптимальної оцінки фази
![]() | (8.2.3) |
Доданок, що містить не відіграє суттєвої ролі, його можна не враховувати. Тоді маємо
![]() | (8.2.4) |
Вираз (8.2.4) визначає алгоритм фазового автопідлагоджування частоти, який може бути реалізований системою, структурну схему якої зображено на рис. 8.2.1. Згідно з рівнянням (8.4) у складі пристрою ФАПЧ є генератор коливань , частоті ω0 якого передається відхилення
, пропорційно добутку
на y(t). З урахуванням наближеної рівності
рівняння для дисперсії фазової неузгодженості R(t) має вигляд:
![]() | (8.2.5) |
У стаціонарному режимі роботи при більших відношеннях сигнал/шум типову схему ФАПЧ можна розглядати як найкращий пристрій, що стежить за випадковою фазою радіосигналу.
У системах цифрового зв’язку, у яких опорне коливання виділяється з інформаційного сигналу, основною проблемою є перетворення модульованого сигналу в гармонічне коливання на носійній частоті (зняття маніпуляції).
Розглянемо основні способи відновлення коливань на носійній частоті в системах зв’язку з фазовою модуляцією.