6.8. УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ АПД

Общие положения.

Устройства пребразования сигналов аппаратуры передачи данных могут выполняться конструктивно в одном корпусе с другими узлами АПД, однако чаще всего УПС выпускаются в виде отдельных устройств в рамкам Единой системы ЭВМ.

При этом УПС помимо своих основных функций обычно выполняют и ряд вспомогательных: автоматическое переключение АПД в режим передачи или приема; обеспечение служебной связи операторов с помощью телефонного или телеграфного аппарата без участия АПД; обеспечение блокировки АПД и включение сигнализации при понижении при пропадании уровня принимаемого сигнала; коррекцию АЧХ и ФЧХ канала связи; оценку качества принимаемых сигналов.

Устройства преобразования сигналов должны обеспечивать передачу данных с заданной верностью и краевыми искажениями элементов, не превышающими норм, которые оговорены в соответствующих стандартах. Различают УПС, позволяющие организовать передачу данных по каналам тонального телеграфа ТТ, каналам ТЧ, широкополосным каналам и физическим линиям. Промышленностью выпускаются УПС, предназначенные для работы по коммутируемым и некоммутируемым каналам, обеспечивающие одностороннюю или одновременно двустороннюю передачу данных по двухпроводным каналам. В УПС могут быть использованы различные виды сигналов. В частности, может применяться амплитудная, частотная или фазовая модуляция или комбинированные виды модуляции.

В зависимости от скорости передачи данных различают УПС: низкоскоростные (до 300 бит/с); среднескоростные, обеспечивающие передачу данных по каналам ТЧ (примерно до 9600 бит/с) и высокоскоростные, обеспечивающие передачу данных по широкополосным каналам и физическим линиям со скоростью, превышающей достигнутые при передаче данных по стандартным каналам ТЧ.

Функциональные преобразования, производимые с сигналами в УПС с различными видами модуляции, во многом совпадают. Так, в передатчике осуществляется перекодирование, модуляция и формирование спектра передаваемых сигналов, в приемнике — фильтрация, коррекция межсимвольных искажений, автоматическая регулировка уровня сигнала (АРУ), демодуляция, регенерация и обратное перекодирование. Кроме того, в УПС вырабатываются сигналы синхронизации передатчика и приемника.

Рассмотрим упрощенную обобщенную структурную схему приемопередатчика УПС (рис. 6.68). На входе передатчика и выхода приемника включены узлы сопряжения с ООД (стык ). К сигналам стыка относятся сигналы данных, синхронизации и управления. Сигналы данных имеют вид последовательности двуполярных импульсов прямоугольной формы. Синхронизирующие колебания имеют вид коротких импульсов, частота следования которых равна скорости передачи данных. Сигналы управления могут принимать значения «включено» (положительная полярность) и «выключено» (отрицательная полярность). На выходе передатчика и входе приемника расположены узлы сопряжения с каналом связи (стык ).

Рис. 6.68. Обобщенная структурная схема приемопередатчика УПС

Для регламентируются входные и выходные сопротивления, уровень сигнала, возможные пределы регулирования выходного уровня в передатчике и допустимые изменения входного уровня приемника.

Сигнал данных, поступающий на вход передатчика, можег представлять собой как случайную, так и детерминированную последовательность символов, т. е. содержать периодически повторяющиеся комбинации. Для работы отдельных узлов УПС наиболее благоприятной является случайная структура сигнала. Поэтому в УПС часто применяется скремблер — узел, преобразующий передаваемые данные (независимо от их структуры) к виду, близкому к случайному. На приеме включают дескремблер осуществляющий обратное преобразование сигнала данных, Иногда скремблер называют перемешивателем, а дескремблер — упорядочивателем.

При использовании методов передачи с числом информационных позиций например многофазной ФМ или АФМ, последовательность передаваемых элементов в передатчике разбивается на комбинации, элементы которых передаются параллельным кодом. Число элементов в комбинации определяется кратностью применяемого вида модуляции. Такое преобразование сигнала данных осуществляется в узле, называемом последовательно-параллельньш преобразователем Для обратного преобразования сигнала в приемнике служит параллельно-последовательный преобразователь Элементы кодируются в передатчике и декодируются в приемнике в соответствии с модуляционным кодом.

С этой целью в передатчике включают кодер Код, а в приемнике декодер Выходной сигнал кодера преобразуется в модулированный сигнал с заданной формой спектра в формирователе модулированного сигнала ФМС. В общем случае в ФМС осуществляется формирование низкочастотного (модулирующего) сигнала с заданным спектром, модуляция (перемножение низкочастотного сигнала на несущее колебание), формирование спектра модулированного сигнала и перенос спектра в полосу частот канала связи.

Для грубой компенсации межсимвольных искажений сигнала, вызванных неидеальностью частотных характеристик канала связи, на входе приемника включают предварительный корректор ПК частотных искажений. Более тщательную коррекцию сигнала осуществляют, как правило, во временной области с помощью точного корректора ТК межсимвольных искажений. Такой корректор может быть включен как до, так и после демодулятора сигнала.

Операциями, обратными формированию сигнала в передатчике, являются фильтрация и демодуляция принимаемогосигнала в приемнике. Эти операции выполняются обычно с помощью полосового фильтра передаточная функция которого согласована со спектром принимаемого сигнала, и демодулятора. В большинстве УПС, предназначенных для работы по каналам ТЧ, спектр принимаемого сигнала с помощью преобразователя спектра ПС перед фильтрацией и демодуляцией переносят в область более высоких частот. Эта мера позволяет упростить реализацию процесса обработки сигнала.

Опорные колебания — несущее и тактовое, необходимые для работы УПС, вырабатываются в блоках синхронизации передатчика и приемника . На входы этих блоков поступает последовательность импульсов от высокостабильного задающего генератора ЗГ. В необходимые частоты вырабатываются путем простых операций с частотой ЗГ — деления, сложения. В для получения когерентного и тактового колебаний, необходимых для демодуляции и регенерации, используют подстройку частоты и фазы ЗГ под соответствующие параметры принимаемого сигнала. Когерентное колебание используется в процессе демодуляции, а тактовые импульсы применяют для определения моментов стробирования демодулированного сигнала в регенераторе Информацию о переданных элементах извлекают из регенерированного сигнала после его декодирования с помощью декодера и преобразования в последовательный вид.

Иногда помимо основной задачи, заключающейся в обеспечении передачи с заданной помехоустойчивостью единичных элементов, на УПС возлагается задача оценки качества принимаемых единичных элементов.

Результаты этой оценки используются на последующих ступенях обработки принимаемого сигнала и, в частности, при декодировании кодовых комбинаций. Устройство, осуществляющее оценку качества принимаемого сигнала, называют детектором качества сигнала ДКС.