13. Принцип регенерации цифровых сигналов. Общая структурная схема.

Регенерация формы цифрового сигнала. Проходя через среду распространения, цифровой сигнал ослабляется и подвергается искажению и воздействию помех, что приводит к изменению формы и длительности импульсов, изменению случайным образом временных интервалов между импульсами, уменьшению амплитуды импульсов.

Задача регенератора - восстановить амплитуду, форму, длительность каждого импульса цифрового сигнала, а также величину временных интервалов между соседними символами.

В кабельных ЦСП линейный сигнал чаще всего передается в виде комбинаций импульсов постоянного тока и пробелов, что упрощает реализацию регенераторов. В то же время регенераторы кабельных систем являются наиболее распространенным элементом современных цифровых сетей. Рассмотрим регенерацию цифрового сигнала, представляющего собой комбинацию импульсов и пробелов (единиц и нулей). Структура регенератора представлена на рисунке 4.3.

Искаженный цифровой сигнал из кабельной цепи поступает на усилитель-корректор УК, обеспечивающий частичную или полную коррекцию формы импульсов, и регистрируется решающим устройством РУ. Решающее устройство представляет собой пороговую схему. РУ срабатывает, если уровень сигнала на его входе превышает пороговый уровень Uпор, и не срабатывает, если уровень входного сигнала меньше уровня порога.

Пороговое напряжение может подаваться извне или вырабатываться в схеме РУ. При поступлении импульса на выходе РУ появляется управляющий сиг­нал, а в случае пробела (при поступлении 0) состояние РУ не изменяется. Форми­рующее устройство ФУ обеспечивает формирование по сигналам РУ импульсов с принятыми для конкретной системы стандартными параметрами.

В приведенной выше схеме регистрация входящего сигнала и принятие решения о его значении осуществляются по каждому символу в отдельности, что значительно упрощает реализацию схемы регенератора. Однако при этом требуется введение устройства тактовой синхронизации УТС, которое долж­но обеспечить принятие решений на определенных временных интервалах. Эти интервалы выбираются в пределах участков тактового интервала, на которых принимаемый импульс имеет мини­мальные искажения, так как выбор момента регистрации в менее искаженной части импульса гарантирует верность принятия решения РУ.

Рассмотрим временные диаграммы, поясняющие принцип регенерации цифрового сигнала (рисунок 4.4).

Входной сигнал, пройдя регенерационный участок (рисунок 4.4, б), искажается, форма его изменяется и на входе УК (рисунок 4.4, в) она уже сильно отличается от исходной. Усилитель-корректор, устра­няя амплитудно-частотные искажения цепи, корректирует форму импульсов, обеспечивая более крутые фронты, что облегчает процесс принятия решения в РУ. Форма сигнала на входе РУ представлена на рисунке 4.4, в, здесь же штриховой линией, показан пороговый уровень РУ. На рисунке 4.4, д показаны стробирующие сигналы УТС. Из рисунка видно, что сигналы УТС размещаются в центрах тактовых интервалов, на которых входные сигналы РУ имеют максимальное значение и наименее искаженную форму, т. е. обеспечивается максимальное превышение сигнала над помехой, а следовательно, и верность регистрации.

Смещение синхросигнала может привести к ошибке регенерации. Не исключается ошибочное решение и при правильном расположении тактовых синхроимпульсов. Такой случай возможен, если полярность помехи противоположна полярности импульса, а ее абсолютная величина больше порогового значения. Тогда уровень импульса, искаженного помехой, будет ниже порогового уровня, что при регенерации приведет к ошибке. Если при отсутствии импульса уровень помехи окажется выше порогового, это также при­ведет к ошибке.

Регенераторы ЦСП классифицируются по методу регистрации импульсов, виду тактовой синхронизации, методам получения колебания тактовой частоты и использования синхросигнала в процессе регенерации импульсов.