Исследование методов синхронизации. Лабораторная работа

Лабораторная работа

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ СИНХРОНИЗАЦИИ

Цель работы

1. Ознакомление студентов с методами синхронизации, используемыми в системах телемеханики и передачи данных с временным разделением каналов, и особенностями их реализации.

2. Исследование помехоустойчивости различных методов синхронизации при действии помех в канале связи.

Основные сведения

В большинстве систем телемеханики (СТМ) и передачи данных (СПД) сообщения передаются по линии связи последовательно, т. е. реализуется временное разделение. Правильный прием сообщений возможен только в том случае, если на приемной стороне известны продолжительность и моменты начала временных интервалов, выделяемых для передачи сообщений и их отдельных элементов. Для этого необходимо, чтобы распределители на передающей и приемной сторонах системы работали синхронно (пере-ключались с одинаковой скоростью) и синфазно (с заданной, постоянной разностью фаз). Первое достигается тактированием распределителей от одного общего или нескольких идентичных генераторов, второе – использованием специальных сигналов синхронизации (СС), обозначающих начало цикла передачи, и схемами подстройки фазы генераторов.

Синхросигналы, обозначающие начало цикла передачи, обеспечивают синфазирование по циклу, и именно это обычно понимают под синхронизацией (или методом синхронизации). Схемы подстройки фазы местного генератора обеспечивают синфазирование по такту, что обычно называют просто синфазированием. Правильность и надежность функционирования канала синхронизации во многом определяют качество работы СТМ и СПД. Существуют четыре основных метода синхронизации.

Жесткая синхронизация характеризуется тем, что запуск распреде-лителей на обеих сторонах системы осуществляется от единой промышленной питающей сети 220/380В 50 Гц (жестко привязан), а тактирование – от идентичных генераторов тактовых импульсов ГТИ1 и ГТИ2 (рис.1). Формирователи импульсов ФИ1 и ФИ2 обычно вырабатывают импульсы, разрешающие работу распределителей при переходе синусоидального напряжения промышленной сети через ноль в ту или иную сторону. Передача сообщения может осуществляться за половину периода сети или за весь период, первый вариант используется чаще. При жесткой синхронизации по линии связи (ЛС) передаются только сообщения без сигналов синхронизации. Данный метод обладает высокой помехоустойчивостью, однако может применяться только в пределах действия одной питающей подстанции и с ограниченной длиной передаваемого сообщения (не более 20 мс), поэтому на практике применяется ограниченно.

 

Шаговая синхронизация характеризуется тем, что тактирование обоих распределителей осуществляется от одного генератора тактовых импульсов (ГТИ), расположенного на передающей стороне системы. При этом по ЛС должны передаваться специальные импульсы движения, которые обеспечат переключение распределителя на приемной стороне. Обычно они не передаются отдельно, а накладываются на передаваемое сообщение (в формирователе сигнального признака ФСП по сигналам от ГТИ формируются разделительные паузы). В этом случае РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ 2 будет пере-ключаться по фронтам пришедших из ЛС сигналов, т. е. в начале каждой элементарной посылки (соответствует переднему фронту импульсов с ГТИ). Схема, реализующая шаговую синхронизацию, представлена на рис. 2.

 

Рис.2. Шаговая синхронизация

 

Данная синхронизация обладает низкой помехоустойчивостью (так как функцию синхронизации несет каждый элемент сообщения, то при искажении любого из них синхронизация всех последующих, а значит и всего сообщения, будет нарушена) и низкой скоростью передачи, обусловленной наличием разделительных пауз. Шаговая синхронизация используется при передаче сообщений на небольшие расстояния, при действии помех с малой интен-сивностью или без них, в низкоскоростных системах.

Циклическая синхронизация заключается в тактировании распреде-лителей системы от идентичных высокостабильных генераторов ГТИ1 и ГТИ2, при этом начало каждого цикла передачи обозначается специальным СС, который передается с передающей стороны на приемную. Схема, реализующая циклическую синхронизацию, приведена на рис. 3.

 

При запуске РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ 1 сначала формируется СС (форми-рователь ФСС) и передается в ЛС. На приемной стороне выявитель ВСС устанавливает РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ 2 в исходное состояние и разрешает работу местного генератора ГТИ2. Помехоустойчивость циклической синхронизации достаточно высока и практически полностью определяется помехоустойчи-востью СС, который передается, как и сообщение, по ЛС. Данная синхронизация может применяться практически на любых ЛС, при действии помех различной интенсивности и на любых расстояниях. На сегодняшний день она является наиболее распространенной.

Жесткоциклическая синхронизация отличается от циклической тем, что здесь вместо ГТИ1 и ГТИ2 используется единая промышленная сеть. При этом проблемы, связанные с реализацией идентичных генераторов, исчезают, зато выявляется ограничение на дальность действия (в пределах одной питающей подстанции) и низкая фиксированная скорость передачи сообщений (определяется частотой питающей сети). В остальном система будет работать, как и при циклической синхронизации. Схема, реализующая жестко-циклическую синхронизацию, представлена на рис. 4.

Поскольку синхросигналы, обозначающие начало цикла передачи при циклической и жесткоциклической синхронизациях, определяют помехоустой-чивость канала синхронизации, к ним предъявляются следующие требования. Они должны иметь помехоустойчивость не хуже, чем у сигналов, передающих сообщение, и отличаться от последних. Для этого можно увеличить информа-

 

тивный параметр сигнала по сравнению с используемым для передачи сообщения (например, увеличение амплитуды или длительности сигналов) или использовать дополнительный сигнальный признак, неприменяемый при передаче сообщения (например, сигналы другой полярности или частоты). Для увеличения помехоустойчивости СС можно применять одновременно несколько сигнальных признаков с увеличенными параметрами (например, использовать сигналы с увеличенными амплитудой и длительностью одновременно). Если и этого оказывается недостаточно, то в качестве СС можно использовать специальные кодовые последовательности, которые получили название синхрокодов (СК). При этом желательно, чтобы СК не совпадал ни с одним из передаваемых сообщений или с их фрагментами. В качестве СК могут использоваться произвольные последовательности, комбинации циклического кода или специальные коды, из которых наиболее известными являются коды Баркера и Шермана.

Код Баркера представляет собой псевдослучайную последовательность, обладающую автокорреляционной функцией с узким пиком и передающуюся полярным сигнальным признаком. Величина боковых лепестков автокорреляционной функции кода Баркера не превышает величины 1/n от величины пика, где n – длина кода. Структура кодов Баркера и их автокор-реляционных функций приведены в табл. 1.

Таблица 1

n	Последовательность Баркера	Автокорреляционная функция
3	+ + -	- 0 3
4	+ + + -	- 0 + 3
5	+ + + - +	- 0 + 0 5
7	+ + + - - + -
11	+ + + - - - + - - + -	- 0 11
13	+ + + + + - - + + - + - +

Здесь « + » и « - » обозначают соответственно + 1 и - 1, «а» – величину сигнала в а – единиц. Доказано, что последовательностей Баркера с n > 13 не существует. Одним из достоинств кодов Баркера является простота технической реализации устройств для их выявления. На рис. 5 представлена

схема выявления кода для n = 7.

Рис. 5.Схема выявления кода Баркера

 

Из ЛС код последовательно подается на линию задержки, начиная со старших разрядов (в табл. 1 – слева). Структура связей на сумматор (через повторитель «+» или алгебраический инвертор «-») определяется структурой применяемого кода. На выходе сумматора «å» формируется результат вычисления – автокорреляционная функция принятого сложного сигнала (кода), который далее может подаваться на компаратор и сравнивается с заданным порогом Епор. Сигналы на входе схемы и на выходе сумматора показаны соответственно на рис. 6 и рис. 7.

Характерно, что пик автокорреляционной функции всегда появляется на последней позиции принимаемого кода, т. е. сразу по окончании СС. При появлении ошибок в принимаемом коде величина пика будет пропорционально уменьшаться, а боковых лепестков – увеличиваться. Правильно выбранная величина порога позволит правильно выявить код Баркера даже при наличии в нем нескольких ошибок. Вместо линии задержки можно использовать аналоговый сдвигающий регистр.

Код Шермана отличается от кода Баркера меньшей помехоус-тойчивостью, может передаваться однополярными сигналами и проще реализуется. Здесь при «единичной» амплитуде боковых лепестков величина пика определяется не длиной кода, а числом единиц в кодовой комбинации. Одна из возможных схем выявления кода Шермана с n = 7 и структурой 1100101 (здесь «0» и «1» – уровни соответствующих логических сигналов) приведена на рис.8.

 

Работа данной и предыдущей съем схожа. Код Шермана, приходящий из ЛС, записывается в сдвигающий регистр. Связи на алгебраические сумматоры с регистра определяются структурой кода, на верхнем сумматоре собираются «единичные» позиции, на нижнем – «нулевые».

 

В дальнейшем вычисляется алгебраическая разность сумм и результат подается на компаратор, где сравнивается с заданным порогом. Диаграммы сигналов на входе схемы (код Шермана, поступивший из ЛС) и выходе вычитателя (результат вычисления автокорреляционной функции) пред-ставлены на рис. 9 и рис. 10.

 

Синфазирование по такту необходимо в том случае, если распределители на передающей и приемной сторонах системы тактируются от разных генераторов (жесткая и циклическая синхронизации). Даже при задании требуемой начальной фазы местного генератора на приемной стороне после выявления СС из-за неидентичности параметров генераторов через некоторое время появляется дополнительный фазовый сдвиг, который будет постоянно увеличиваться. Время, в течение которого фазовый сдвиг не превышает допустимой величины, определяется по формуле

где t – длительность элементарной посылки; – максимально допус-тимый относительный фазовый сдвиг (расхождение фаз генераторов, обычно не превышает 40 %); – относительная нестабильность генератора (– изменение частоты генератора относительно номинальной ).

Для увеличения этого времени даже в системах с высокостабильными генераторами часто используют схемы автоматической подстройки фазы. Работа этих схем основана на сравнении местоположения фронтов сигналов поступивших из ЛС (в них содержится информация о фазе колебаний генератора на передающей стороне), и местного генератора (на приемной сто-

роне). Обычно эти схемы позволяют поддерживать требуемую синфазность работы генераторов при условии, что в принимаемых сообщениях имеются отличные от нуля элементы. Схемы строятся без непосредственного воздействия на генератор с использованием делителя частоты в качестве промежуточного преобразователя.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд позволяет ознакомиться с различными методами синфазирования по циклу (жесткая, шаговая, циклическая и жесткоциклическая синхронизации), такту и провести исследование их помехоустойчивости при действии импульсных и флуктуационных помех различной интенсивности.

Функциональная схема стенда представлена на рис. 11 (передающая часть) и 12 (приемная часть). Имеются следующие органы управления и регулировки, позволяющие задавать режимы работы схемы:

Кнопка «Сбор» SB2 устанавливает все элементы схемы в исходное состояние.

Кнопка «Пуск» SB1 обеспечивает запуск схемы.

Тумблер «РС» (режимы синфазирования) SA3 в положении «1» позволяет исследовать методы синхронизации (синфазирование по циклу, основной режим работы стенда), в положении «2» – синфазирование по такту с подстройкой фазы или без.

Тумблер «ПФ» (подстройка фазы) SA22 включает схему автоматической подстройки фазы генератора на приемной стороне (тумблер в верхнем положении, основной режим). Отключение схемы АПФ (тумблер в нижнем положении) производится только при исследовании синфазирования по тактам (РС – 2).

Тумблер «Режим» (режим исследования помехоустойчивости) SA24 позволяет регистрировать число переданных сообщений (циклов передачи) до первого сбоя синхронизации (положение 1) или число несинхронизированных сообщений при фиксированном количестве передач (положение 2).

Тумблер «Контроль» SA23 – задает способ контроля синхронизации по циклам (основной, тумблер в положении «цикл») или по тактам (только для шаговой синхронизации, тумблер в положении «шаг»).

Тумблер «Сеанс – Непр» SA2 – обеспечивает передачу за один сеанс связи после нажатия кнопки «Пуск» фиксированного числа сообщений (32 или 512 в зависимости от метода синхронизации, тумблер в положении «сеанс») или непрерывную работу стенда (тумблер в положении «непр»).

Тумблеры «Данные» SA4…SA11 и «Код» SA12…SA19 позволяют задавать передаваемые сообщения и структуру синхрокода соответственно.

Тумблер SA21 включает или выключает схему кварцевой стабилизации частоты на приемной стороне (соответственно верхнее или нижнее положение).

Переключатель SA1 задает циклическую (Ц), шаговую (Ш), жесткую (Ж) или жесткоциклическую (ЖЦ) синхронизацию.

С помощью переключателя SA12 выбирается признак сигнала синхронизации – амплитудный с пороговым (АП-П) или интегральным (АП-И) способом выявления, временной (ВП), полярный (ПП), синхрокод (СК), коды Шермана (КШ) или Баркера (КБ).

Переключателем SA20 задается сигнальный признак, используемый для передачи сообщений – амплитудный (АП), амплитудный с разделительной паузой (АП-Р), временной (ВП) или полярный (ПП).

Пороги срабатывания компараторов Uпор задаются соответствующими потенциометрами.

Вид помехи – флуктуационная (ФП) или импульсная (ИП), низкочастотная (НЧ) или высокочастотная (ВЧ) задается соответствующими тумблерами. Подключение помехи к линии связи (ЛС) или к питающей сети (Сеть) задается тумблером, а ее интенсивность задается регулировкой «Уровень».

Передающая часть стенда (рис. 11) включает в себя распределитель, схемы тактирования, схемы формирования синхросигналов и сигнальных признаков и элементы схемы управления.

Распределитель состоит из двух частей и реализован на элементах D11, D15 и D8, D14. Первая часть схемы служит для формирования синхросигналов и используется при исследовании циклической и жесткоциклической синхронизации. При этом могут формироваться СС с амплитудным признаком (с помощью элемента D19), временным (D20, D25), полярным (D21), синхрокод с произвольной структурой (SA13…SA19, D37), код Шермана (D22) или код Баркера (D23, D24, D26). Синхросигналы в зависимости от их длительности начинают формироваться на разных позициях так, чтобы они всегда заканчивались на 7 позиции D15. На позиции 8 формируется контрольная пауза, а сигналом с 9 позиции D15 разрешается работа второй части распределителя. Данные, набранные на SA4…SA11, через мультиплексор D14 и элемент D16 поступают на элементы «3 ИЛИ-НЕ» D17, D18 и далее на формирователи СП D27…D32, сумматоры D33…D36, которые работают в режиме аналогового «ИЛИ». Если передается «0», то сигнал появляется на выходах элементов D18, D28, D30, D32, если «1» – то на выходах D17, D27, D29, D31. При использовании амплитудного СП без разделительной паузы сигнал на выходной сумматор D36 подается непосредственно с элемента D16.

Переключение распределителя при циклической, шаговой и жесткой синхронизациях осуществляется тактовыми импульсами ТИ от генератора ГИ1 через делитель частоты D3, а при жесткоциклической синхронизации – от промышленной сети 50 Гц через формирователь импульсов ФИ1 и элемент D4.

При установке схемы в исходное состояние (нажимается SB2 «Сброс») триггеры D2 и D12 устанавливаются в «1», счетчики D3, D5, D8, D11 – в «0». При нажатии кнопки SB1 «Пуск» триггер D2 устанавливается в «0», разрешается работа счетчика D3 или через триггер D6 открывается элемент D4

и начинается тактирование распределителя. При циклической и жестко-циклической синхронизации триггер D12 находится в состоянии «1» и сначала работает первая часть распределитактов), a затем после установки триггера D12 в «0» (через D10 по сигналу с D15) вторая часть (8 тактов). При шаговой и жесткой синхронизации D12 сразу устанавливается в «0» и работает только вторая часть распределителя.

В конце каждого цикла работы распределителя на элементе D13 формируется импульс Р1-8, который используется для контроля правильности синхронизации совместно с импульсом Р2-8. При циклической, жесткой и жесткоциклической синхронизациях по сигналу с вывода 8 счетчика D8 (9 такт работы второй части распределителя) триггер D12 устанавливается в состояние «1», после чего начинается новый цикл работы распределителя. При жесткой синхронизации до начала нового цикла работы выдерживается пауза (за счет блокирования работы счетчика D3 сигналом с триггера D6), и цикл начинается по сигналу с ФИ1. При шаговой синхронизации триггер D12 постоянно находится в «0», счетчик D8 постоянно работает, и данные передаются в ЛС. При работе в режиме «СЕАНС» система остановится через 32 цикла работы при жесткоциклической и шаговой синхронизациях или через 512 при циклической и жесткой, что обеспечивается счетчиком D5 и триггером D2.

При исследовании синфазирования по тактам (РС в положении «2», непрерывная работа при циклической синхронизации) один раз отработает первая часть распределителя, а потом постоянно будет работать вторая часть, имитируя информационную последовательность бесконечной длины.

Приемная часть стенда состоит из устройств выявления синхросигналов и сигнальных признаков, схемы тактирования, распределителя, устройства фиксации команд, схемы контроля синхронизации и элементов схемы управления.

Синхросигналы с амплитудным признаком могут выявляться простым пороговым методом (на компараторе D38) или с предварительным интегрированием (D39, D42). На этих же элементах реализовано выявление СС с временным признаком. При превышении сигналом установленных уровней или длительности компараторы будут срабатывать и запускать схему.

СС отрицательной полярности выявляется с помощью компаратора D40, на который задается отрицательное пороговое напряжение Uпор2, а сигнал снимается с инверсного выхода. Синхрокод выявляется схемой сравнения кодов, реализованной на тумблерах SA13…SA19, элементах D47…D53 и схеме «7ИЛИ-НЕ» D57. Предварительно синхрокод преобразуется из после-довательного в параллельный с помощью сдвигающего регистра D44. Компаратор D41 имеет положительное значение Uпор3 и выявляет «1» и «0», приходящие из ЛС. Если пришедший код совпадет с набранным на ключах SA13…SA19, на выходе D57 появляется «1», что обеспечивает запуск схемы. Код Шермана, который записывается в D44, выявляется с помощью сумматора D45 и компаратора D55. Связи регистра на сумматор заводятся в соответствии со структурой используемого кода. Код будет выявлен, если сигнал на выходе D45 превысит Uпор4. Код Баркера выявляется с помощью элементов D40, D41, D43, D44, D46, D56. Приходящая из линии связи последовательность разделяется на две – «положительные» символы записываются в D44, «отрицательные» – в D43. Связи на сумматор D46, где вычисляется автокорреляционная функция, заводятся в соответствии со структурой кода Баркера. Если результаты вычисления превысят величину Uпор4, компаратор D56 сработает и запустит схему. Запись кодов в регистры D43, D44 осуществляется короткими импульсами, частота следования которых f равна частоте следования тактовых импульсов на распределители. Эти импульсы действуют постоянно (схема их формирования не показана).

Схема тактирования реализована на элементах ФИ2, ГИ2, D54, D59, D62, D63, D66, D67, D69, D70, D71. При жесткой синхронизации импульсы с ГИ2 поступают на делитель частоты D62 и снимаются с его восьмого вывода. При циклической синхронизации к этой схеме добавляются элементы D66, D70, на которых реализована задержка формирования тактовых импульсов на два периода для пропуска двух позиций без информационных символов – последней позиции СС и контрольной паузы. Аналогичная схема для жестко-циклической синхронизации реализована на D69, D71, когда тактирование осуществляется от промышленной сети через ФИ2. Разрешение работы схемы тактирования осуществляется триггером D58, который устанавливается в состояние “0” при выявлении СС или по сигналу с ФИ2 через ФКИ2.

Распределитель выполнен на счетчике D76 и регистре D73, которые переключаются по переднему фронту тактирующего импульса (распределитель на передающей стороне переключается по заднему фронту). Поэтому момент переключения распределителя на приемной стороне соответствует середине приходящего из ЛС сигнала. При шаговой синхронизации сигналы с компараторов D40, D41 (один из них обязательно сработает) через D59 устанавливают триггер D63 в состояние “1”. Через время задержки несколько большее, чем половина периода следования сигналов из ЛС (обеспечивается элементом D67) распределитель (D73, D76) переключится в следующее состояние. Сигналы тактирования подаются на распределитель через переключатель SA1.

Схема автоматической подстройки фазы (АПФ) выполнена по схеме без непосредственного воздействия на генератор и реализована на элементах D59, D62, D63, D67 и ФКИ3. При установке триггера D63 в исходное состояние (через время задержки D67, по входу R) сигнал с ФКИ3 поступает на вход L (загрузки) счетчика D62 и обеспечивает запись в него кода 01000, что соответствует моменту переключения распределителя и середине временного интервала, выделенного для передачи сигнала. Схема АПФ может быть отключена тумблером SA22.

Выявление сигнальных признаков реализовано на элементах D38, D41, D59, D60, D63, D64, D65. Амплитудный СП выявляется непосредственно компаратором D41, амплитудный с разделительной паузой и полярный –

соответственно компараторами D38 и D41 с последующей фиксацией результата в триггере D64. Временной СП выявляется с помощью счетчика D65 методом числоимпульсного интегрирования (на его счетный вход подаются импульсы fги2 с частотой в 16 раз больше тактовой). Если за время интегрирования появится «1» на 8 выходе D65 это воспринимается как
«1», нет – то «0». Выявленные значения кода через переключатель SA20 подаются на D-вход сдвигающего регистра D73, откуда по окончании цикла приема сигналом с 8 выхода D76 переписываются в УФК (D77). Этим же сигналом через элемент задержки D79 и схему «ИЛИ» D75 счетчик D76 устанавливается в исходное состояние.

Схема контроля синхронизации реализована на элементах D61, D68, D72, D74, D78 и проверяет совпадение сигналов Р1-8 и Р2-8 с последних позиций распределителей (в режиме контроль–цикл) или тактирующих распределители импульсов при шаговой синхронизации (в режиме контроль–шаг). Если в течение действия импульсов Р1-8 или ТИ на триггер D68 поступят передние фронты импульсов Р2-8 или с D67 соответственно, что соответствует нормальной синхронизации, на выходе элемента D72 постоянно будет «0». Если импульсы Р1-8 или ТИ не будут совпадать с соответствующими фронтами, то на выходе D72 будут появляться импульсы, указывающие на сбой синхронизации. В зависимости от положения тумблера SA24 «Режим» счетчик D78 будет подсчитывать число переданных символов (при шаговой синхронизации) или число циклов работы системы (при других методах синхронизации) до первого сбоя синхронизации («Режим-1», на схеме нижнее положение тумблера SA24) или число сбоев синхронизации («Режим-2», на схеме верхнее положение SA24). В «Режиме-1» триггер D74 установится в единичное состояние («0» на инверсном выходе), при первом сбое работа счетчика D78 прекратится. В «Режиме-2» после передачи соответствующего числа сообщений прекращается работа передающей части системы, и подсчет несинхронизированных комбинаций или символов счетчиком D78 также прекращается. Счетчик D78 является 3-декадным двоично-десятичным.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Перед началом выполнения лабораторной работы необходимо получить у преподавателя номер варианта задания (табл. 4) или перечень пунктов подлежащих выполнению и номер передаваемого сообщения.

Ознакомление с методами синхронизации

В этом случае стенд работает в непрерывном режиме (SA2 в положении «НЕПР»), синфазирование по циклу (SA3 в положении «1»), схема АПФ выключена (SA22 в нижнем положении), частота ГИ2 стабилизирована (тумблер SA21 в верхнем положении). Виды СС и СП задаются соответственно переключателями SA12 и SA20, передаваемое сообщение набирается на тумблерах SA4…SA11, метод синхронизации выбирается переключателем SA1. Задание режимов работы стенда производится после включения тумблера «Сеть» и нажатия кнопки SB2 «Сброс». Запуск стенда обеспечивается кнопкой SB1 «Пуск». Для всех МС осциллограммы снимаются в ЛС (гн. 8), а в других точках – в зависимости от выбранных МС, СС и СП. При снятии осциллограммы для внешней синхронизации на осциллограф заводится сигнал Р1-8 (Гнездо внешней синхронизации).

Циклическая синхронизация. Переключатель SA1 в положении “Ц”, SA20 – в положении «АП». Запустить схему последовательным нажатием кнопок SB2, SB1. Наблюдать принятое сообщение на индикаторах УФК (D77), снять осциллограммы и определить параметры сигналов.

1. Переключатель SA12 в положении «АП-П» – в гн.3, ЛС и гн.15, гн.26.

2. Переключатель SA12 в положении «АП-И» – в гн.3, ЛС и гн.15, гн.26.

3. Переключатель SA12 в положении «ВП» – в гн.3, ЛС и гн.15, гн.26.

4. Переключатель SA12 в положении «ПП» – в гн.3, ЛС и гн.15, гн.26.

5. Переключатель SA12 в положении «СК”. По указанию преподавателя

набрать комбинацию синхрокода на тумблерах SA12…SA19. Запустить систему, снять осциллограммы и определить параметры сигналов в гн.3, ЛС и гн.15, гн.26.

6. Переключатель SA12 в положении «КШ». Снять осциллограммы и определить параметры сигналов в гн.3, ЛС, гн.16 и гн.15, гн.26.

7. Переключатель SA12 в положении «КБ». Снять осциллограммы и определить параметры сигналов в гн.3, ЛС, гн.17 и гн.15, гн.26.

Шаговая синхронизация. Переключатель SA1 в положении “Ш”. Запустить систему. Наблюдая принятое сообщение на индикаторах УФК (D77), снять осциллограммы и определить параметры сигналов.

1. Переключатель SA20 в положении «АП-Р» – в гн.3, ЛС и гн.26. Если сигналы в гн.26 отсутствуют, то необходимо подстроить величину Uпор1 соответствующим резистором.

2. Переключатель SA20 в положении «ВП» – в гн.3, ЛС и гн.26.

3. Переключатель SA20 в положении «ПП» – в гн.3, ЛС и гн.26. При отсутствии сигнала в гн.26 подстроить величину Uпор2 соответствующим резистором.

Жесткая синхронизация. Переключатель SA1 в положении «Ж», SA20 – в положении «АП». Запустить систему, наблюдая принятое сообщение на индикаторах УФК (D77), снять осциллограммы и определить параметры сигналов в гн.2, гн3, ЛС, гн.14, гн.15, гн.26.

Жесткоциклическая синхронизация. Переключатель SA1 в положении «ЖЦ», SA20 – в положении «АП», SA12 – в положении «АП-П». Запустить систему, наблюдать принятое сообщение на индикаторах УФК (D77), снять осциллограммы и определить параметры сигналов в гн.2, гн3, гн.14, ЛС, гн.15, гн.26.

2. Исследование помехоустойчивости синхросигналов и методов синхронизации

В зависимости от выбранного режима исследования помехоустойчивости на индикаторах счетчика D78 будет отображаться число правильно синхронизированных информационных символов (при шаговом МС) или сообщений (при всех прочих МС) до первого сбоя синхронизации (SA24 «Режим» в положении «1», SA2 в положении «НЕПР») или число несинхронизированных символов (при шаговом МС) или сообщений (при прочих МС) за сеанс связи фиксированной продолжительности (512 циклов передачи при циклической или жесткой синхронизациях, 32 цикла передачи при жесткоциклической синхронизации, 512 символов при шаговой синхронизации, SA24 «Режим» в положении «2», SA2 в положении «СЕАНС»). Положение тумблеров SA3, SA21, SA22 такое же, как при снятии осциллограммы. При жесткой синхронизации помехи подключаются к сети, во всех остальных случаях – к линии связи (тумблер «ЛС – СЕТЬ» на генераторе помех). Запуск системы осуществляется последовательным нажатием кнопок SB2, SB1. Результаты считываются со счетчика D78 после остановки системы (когда содержание счетчика перестает изменяться) и заносятся в табл. 2 или 3.

Таблица 2

Число передач до первого сбоя m1
Число наблюдений данного события n
Вероятность появления данного события Pi

Таблица 3

Число сбоев за сеанс связи m2
Число наблюдений данного события n
Вероятность появления данного события Pi

Здесь , где N – число опытов (не менее 50).

По данным табл. 2 и 3 строятся гистограммы распределений и рас-считываются среднее время между сбоями синхронизации (среднее время синхронной работы) Тсрс и вероятность сбоя синхронизации Pсб.

.

Здесь Тц – длительность цикла (период) работы системы или период следования сигналов (для шаговой синхронизации), Nс – число сообщений (символов), передаваемое за один сеанс связи.

1. Исследовать помехоустойчивость СС для заданных преподавателем видов СС, величин Uпор, помех и их интенсивностей (SA1 в положении «Ц», SA2 в положении «СЕАНС», SA23 в положении «ЦИКЛ», SA24 в положении «2»). Изменяя интенсивность помехи (уровень контролировать по осциллографу), снять зависимость вероятности неправильного выявления СС (сбоя синхронизации) Рсб от соотношения сигнал / помеха. Построить график зависимости.

2. Исследовать помехоустойчивость СС в зависимости от величин Uпор (контролировать по осциллографу). При режимах из п. 1,+ меняя соот-ветствующие Uпор для заданных преподавателем видов СС, помех и их уровней, снять зависимости , где Uсс – уровень СС (для КШ и КБ – амплитуда пика автокорреляционной функции). Построить график зависимости при фиксированном уровне помех.

3. Исследовать помехоустойчивость циклической синхронизации для заданных преподавателем СС, величин Uпор, вида помех и их интенсивности, режимов исследования. Переключатель SA23 установить в положение «ЦИКЛ». Построить гистограммы и рассчитать Тсрс и Pсб.

4. Исследовать помехоустойчивость шаговой синхронизации для за-данных преподавателем видов СП, величин Uпор, вида помех и их интенсивности, режимов исследования. Переключатель SA23 установить в положение «ШАГ». Построить гистограммы и рассчитать Тсрс и Pсб.

5. Исследовать помехоустойчивость жесткой синхронизации для заданных преподавателем режимов исследования, видов и уровней помех, которые в этом случае подключаются к питающей сети. Переключатель SA23 установить в положение «ЦИКЛ». Построить гистограммы и рассчитать Тсрс
и Pсб.

6. Исследовать помехоустойчивость жесткоциклической синхронизации для заданных преподавателем режимов исследования, видов и уровней помех. Переключатель SA23 установить в положение «ЦИКЛ». Построить гистограммы и рассчитать Тсрс и Pсб.

3. Исследование синфазирования по тактам

В этом случае SA1 устанавливается в положение «Ц», SA2 в положение «НЕПР», SA3 в положение «2», SA20 в положение «АП», SA21 в нижнее положение, SA22 в нижнее положение, SA23 в положение «ЦИКЛ», SA24 в положение «1», помехи отключены. После запуска схемы последовательным нажатием кнопок SB2, SB1 на элементах индикации счетчика D78 будет отображаться число циклов по 8 тактов, в течение которых фазовые сдвиги в пределах такта не превышают допустимых значений. Когда счет прекратится, число, зафиксированное в счетчике, умноженное на восемь, покажет число тактов работы местного генератора на приемной стороне, в течение которых можно было обеспечить правильную синхронизацию в системе без подстройки фазы генераторов Nбпф. Повторить опыт 50 раз и определить относительную нестабильность частот генераторов на передающей и приемной сторонах системы

.

здесь fн – номинальная частота генераторов, – отклонение частот от fн; – допустимое расхождение фаз генераторов – 0,4 (40 %).

Включить схему АПФ (перевести тумблер SA22 в верхнее положение) и повторив опыт убедиться, что теперь нормальное синфазирование в пределах такта обеспечивается постоянно.

Таблица 4

№ вар.	Ознакомление												Помехоустойчи-вость	Син-фази-рова-ние по тактам
Ц	Ш	Ж	ЖЦ
1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	1	2	3	4	5	6
1	+	-	+	+	-	+	-	+	+	-	+	-	-	-	+	+	-	-	-
2	-	+	-	+	+	-	+	-	+	+	-	+	-	-	+	-	+	-	+
3	-	+	+	+	-	+	-	+	-	+	+	-	+	-	-	+	-	-	-
4	+	-	+	-	+	-	+	+	-	+	-	+	-	+	-	+	-	-	+
5	-	+	+	-	+	+	-	-	+	+	+	-	+	-	+	-	-	-	-
6	+	-	-	+	+	-	+	+	+	-	-	+	-	-	-	+	-	+	+
7	+	+	+	-	-	+	-	+	+	-	+	-	-	+	-	+	-	-	-
8	-	+	+	+	-	+	+	+	-	+	-	+	-	-	+	-	+	-	+
9	+	-	-	+	+	+	-	-	+	+	+	-	+	-	-	+	-	-	-
10	-	+	+	-	+	-	+	+	-	+	-	+	-	+	-	-	+	-	+

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Функциональные схемы для отдельных видов синхронизации или стенда в целом (по указанию преподавателя).

3. Осциллограммы сигналов в ЛС и других указанных точках в соответствии п. 1 порядка выполнения и вариантом задания.

4. Результаты исследования помехоустойчивости МС в соответствии с п. 2 порядка выполнения и вариантом задания (параметры, таблицы, графики).

5. Результаты исследований синфазирования по тактам в соответствии с п. 3 порядка выполнения и вариантом задания.

6. Выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Циклическая синхронизация.

2. Шаговая синхронизация.

3. Жесткая и жесткоциклическая синхронизации.

4. Синфазирование по такту, методы и схемы АПФ.

5. Сигналы синхронизации – требования, параметры, схемы формиро-вания и выявления.

6. Синхрокоды.

7. Сравнительный анализ помехоустойчивости различных видов МС.

8. Помехи в ЛС – разновидности, параметры, методы борьбы
с помехами.

9. Работа передающей части стенда.

10. Работа приемной части стенда.

ЛИТЕРАТУРА

1. Телемеханика. – М.: Высшая школа, 1985.

2. Телеуправление и телеизмерение. – М.: Энергоиздат.,1982.

3. , Передача дискретной информации. – М.: Радио и связь, 1982.

4. Синхронизация в системах передачи дискретных сообщений. – М.: Связь, 1972.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Исследование сигнальных признаков......................................................... 3

Исследование методов избирания............................................................ 17

Исследование методов синхронизации..................................................... 29

Передача сообщений

Методические указания

Редактор

Технический редактор

Подписано в печать 27.06.2001. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная.

Тираж 200 экз. Уч.-изд. л. 2,75. Печ. л. 3,0. Изд. № 000. Заказ №

Цена договорная

_______________________________________________________________________________

Отпечатано в типографии

Новосибирского государственного технического университета

6 г. Новосибирск, пр. К. маркса, 20