С65 Телемеханика: конспект лекций для студентов специальности: 53 01 07 “Информационные технологии и управление в технических системах”. Ч.5: Технологии передачи дискретной информации. – Мн.: БГУИР, 2010. – 264 c.: ил.
В конспекте рассмотрены линейные коды, вопросы формирования и применения широкополосных сигналов, скремблирования, перемежения, синхронизация, а также методы передачи данных и устройства сопряжения с линиями и каналами.
Конспект лекций (часть 5) будет полезен как при изучении соответствующих разделов телемеханики, так и при выполнении курсового проекта.
Часть 1 издана в БГУИР в 2000г.
Часть 2 издана в БГУИР в 2001г.
Часть 3 издана в БГУИР в 2004г.
Часть 4 издана в БГУИР в 2005г.
УДК 621.398(075.8)
ББК 32.968 я 73
ISBN 985-444-090-7 (общ)
ISBN 985-444- - (ч.5)
© Н.И. Сорока, Г.А. Кривинченко, 2010
Содержание
Введение………………………………………………………………...............
|
7
|
1.Широкополосные сигналы ………………………………………………….
|
9
|
1.1. Основные термины и определения……………………………………..
|
9
|
1.2. Методы расширения спектра частот передаваемых сообщений……..
|
14
|
1.2.1. Прямое расширение спектра………………………………………..
1.2.2. Программная перестройка рабочей частоты……………………….
1.2.3. Программная перестройка временного положения импульсных сигналов……………………………………………………………....
|
14
18
22
|
1.3. Псевдослучайные бинарные последовательности (ПСП)……………
|
24
|
1.3.1. Требования, предъявляемые к ПСП………………………………..
1.3.2. М-последовательности……………………………..………………
|
24
25
|
1.3.2.1. Некоторые свойства М-последовательностей………………..
|
29
|
1.3.2.1.1. Балансное свойство………………………………………….
1.3.2.1.2. Свойство полноты состояний……………………………….
1.3.2.1.3. Свойство циклического сдвига при сложении…………….
1.3.2.1.4. Свойство децимации…………………………………………
1.3.2.1.5. Корреляционные свойства…………………………………..
1.3.2.1.6. Спектральные свойства………………………………………
1.3.2.1.7. Криптостойкость……………………………………………..
|
29
29
29
30
30
33
34
|
1.3.3. Последовательности Гоулда……………….……………………..
1.3.4. Последовательности Касами………………………………………
1.3.5. Кодовые последовательности Баркера…………………………..
1.3.6. Последовательности Уолша………………………………………
1.3.7. Сигналы на основе явления динамического хаоса……………...
|
35
38
39
41
46
|
1.4. Методы приема сложных сигналов……………………………………
|
46
|
1.4.1. Оптимальный когерентный прием………………………………….
1.4.2. Оптимальный некогерентный прием……………………………….
|
46
48
|
1.5. Примеры применения сложных сигналов в цифровых системах передачи данных…………………………………………………………..
|
50
|
1.5.1. Применение сложных сигналов в многолучевых каналах………..
1.5.2. Применение сложных сигналов для борьбы с помехами…………
1.5.3. Применение сложных сигналов для улучшения эффективности использования отведенного диапазона частот……………………
1.5.4. Скрытность системы связи………………………………………….
1.5.5. Кодовое разделение абонентов……………………………………..
1.5.6. Измерение координат подвижных объектов……………………….
1.5.7. Электромагнитная совместимость………………………………….
|
51
53
55
58
59
60
61
|
2. Формирование требуемого энергетического спектра данных…………....
|
63
|
2.1. Линейные коды для передачи информации по последовательным каналам связи……………………………………………………………
|
63
|
2.1.1. Структура последовательного канала связи……………………….
2.1.2. Униполярный код NRZ……………………………………………...
2.1.3. Биполярные код NRZ………………………………………………..
2.1.4. Код Манчестер-П (код РЕ)………………………………………….
2.1.5. Код AMI………………………………………………………………
2.1.6. Коды BNZS, HDB3…………………………………………………..
2.1.7. RZ – Return to Zero (возврат к нулю)……………………………….
2.1.8. CDP – Conditional Diphase…………………………………………..
2.1.9. Логический код 4В/5В………………………………………………
|
64
64
66
66
66
67
67
68
69
|
2.2. Трехуровневое кодирование сигнала с гарантированным изменением уровней между соседними битовыми интервалами………………
|
71
|
2.3. Кодирование PAM-5…………………………………………………….
|
73
|
2.4. Способы кодирования сигнала для уменьшения излучаемых помех при его передаче по витой паре проводов…………………………….
|
75
|
2.4.1. Скремблирование полярностей импульсов………………………...
2.4.2. Двубинарное кодирование…………………………………………..
|
75
79
|
2.5. Передача данных с использованием скремблера и дескремблера…...
|
83
|
2.5.1. Самосинхронизирующиеся скремблер и дескремблер……………
2.5.2. Аддитивные скремблер и дескремблер…………………………….
2.5.3. Улучшенный вариант самосинхронизирующихся скремблера и дескремблера…………………………………………………………
2.5.4. Синхронизация аддитивных скремблера и дескремблера………...
|
85
86
87
90
|
2.6. Кодирование данных и синхросигнала для параллельной передачи по группе витых пар проводов…………………………………………
2.6.1. Схема кодирования-декодирования……………………………….
|
92
92
|
3. Сетевая модель OSI, каналы и режимы передачи данных………………
|
100
|
3.1. Сетевая модель OSI .………..…………………………………………
|
100
|
3.2. Классификация каналов……………………………………………….
3.2.1. Витая пара…………………………………………………………..
3.2.2. Коаксиальный кабель………………………………………………
3.2.3. Волновод……………………………………………………………
3.2.4. Оптоволокно………………………………………………………..
3.2.5. Инфракрасное излучение…………………………………………
|
101
103
106
107
107
111
|
3.3. Виды связи и режимы передачи данных ……………………………
|
112
|
3.3.1. Методы передачи данных канального уровня…..…………………
3.3.2. Асинхронные протоколы………………………………………….
3.3.3. Байт-ориентированные и бит-ориентированные протоколы…..
3.3.4. Байт-ориентированные протоколы……………………………….
3.3.5. Бит-ориентированные протоколы………………………………...
3.3.6. Протоколы с переменным форматом кадра……………………..
3.3.7. Передача с установлением логического соединения и без уста- новления логического соединения………………………………..
3.3.8. Обнаружение и коррекция ошибок……………………………….
|
114
115
116
116117
120
120
122
|
3.4. Сети передачи дискретных сообщений………………………………..
|
125
|
4. Структуры форматов кадров телемеханических сообщений.………….
|
130
|
4.1. Классы организации передачи и форматы кадров………………….
4.2. Процедуры в каналах передачи…….………………………………...
|
131
134
|
4.3. Общая структура данных пользователя………………………………
|
140
|
4.4. Определение и кодирование элементов пользовательской информации………………………………………………………………………
|
142
|
4.5. Основные прикладные функции………………………………………
|
145
|
5. Технологии передачи данных……………………………………………..
|
148
|
5.1. Технологии DSL………………………………………………………..
|
148
|
5.1.1. Технологии ADSL…………………………………………………..
|
150
|
5.2. Технологии мультиплексирования……………………………………
|
152
|
5.2.1. Мультиплексирование с разделением частоты………………….
|
153
|
5.2.2. Мультиплексирование с разделением времени………………….
|
155
|
5.2.3. Статистическое мультиплексирование с разделением времени…
|
159
|
5.2.4. Кадрирование………………………………………………………..
|
161
|
5.2.5. Низкоскоростные мультиплексоры речь/данные………………….
|
163
|
5.2.5.1. Кодирование формы сигнала…………………………………..
5.2.5.2. Вокодерное кодирование………………………………………..
5.2.5.3. Гибридное кодирование…………………………………………
5.2.5.4. Адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуля- ция…………………………………………………………………
5.2.5.5. Оцифровка речи по технологии CVSE…………………………
5.2.5.6. Использование мультиплексоров речь/данные………………
|
164
164
164
165
166
167
|
5.2.6. Способы размещения низкоскоростного потока данных в высокоскоростном потоке кадров………………………………………
|
169
|
5.2.7. Резюме……………………………………………………………….
|
173
|
5.3. Асинхронный режим передачи……………………………………….
5.4. Соотношение между скоростью передачи и шириной полосы…….
|
175
181
|
6. Методы повышения качества работы системы педедачи дискретной информации………………………………………………………………..
|
185
|
6.1. Общие сведения….…………………………………………………….
6.2. Методы перемежения………………………………………………….
|
185
186
|
6.2.1. Блоковое перемежение…………………………………………….
6.2.2. Межблоковое перемежение……………………………………….
6.2.3. Сверточное перемежение……………………………………………
|
186
188
189
|
6.3. Автоматический запрос повторной передачи……………………….
|
190
|
6.3.1. Автоматический запрос повторной передачи с остановом и ожиданием…………………………………………………………
6.3.2. Автоматический запрос повторной передачи с возвращением на N блоков……………………………………………………………
6.3.3. Автоматический запрос повторной передачи с селективным повторением………………………………………………………….
|
191
192
193
|
6.4. Многочастотные способы модуляции……………………………….
|
195
|
6.4.1. DMT-модуляция……………………………………………………
6.4.2. OFDM-модуляция………………………………………………….
|
195
197
|
6.5. Треллис-кодирование…………………………………………………
|
197
|
6.6. Треллис-кодирование 4D/PAM-5…………………………………….
|
202
|
7. Устройства систем передачи дискретных сообщений………………….
|
206
|
7.1. Устройство защиты от ошибок (УЗО)....………………………………
|
206
|
7.1.1. Основные типы УЗО………………………………………………..
7.1.2. Алгоритм функционирования УЗО……………………………….
7.1.3. Структурная схема передающей части УЗО…………………….
7.1.4. Структурная схема приемной части УЗО………………………..
|
206
207
208
210
|
7.2. Модемы…………………………………………………………………
|
213
|
7.2.1. Общие сведения…………………………………………………….
|
213
|
7.2.1.1. Область применения………….…………………………………
7.2.1.2. Метод передачи…………………………………………………
7.2.1.3. Интеллектуальные возможности………………………………
7.2.1.4. Конструктивное исполнение……….…………………………..
7.2.1.5. Поддержка международных и фирменных протоколов……..
|
213
215
215
215
216
|
7.2.2. Структурная схема…………………………………………………
|
216
|
7.2.2.1. Элементы синхронного модема для телефонной сети общего пользования (ТфОП)……………………………………………..
|
219
|
7.2.2.1.1. Эхо-подавление………………………………………………
|
220
|
7.2.2.2. Устройство цифрового модема…………………………………
|
225
|
7.2.3. Интерфейсы модемов……………………………………………….
|
227
|
7.2.3.1. Интерфейс RS-232……………………………………………….
7.2.3.2. Интерфейсы RS-422A, RS-423A и RS-449(V.36)………………
|
227
230
|
7.3. Методы и устройства синхронизации………………………………...
|
231
|
7.3.1. Выходное устройство………………………………………………
7.3.2. Входное устройство………………………………………………..
|
231
232
|
7.4. Устройства синхронизации……………………………………………
|
234
|
7.4.1. Тактовая синхронизация……………………………………………
|
235
|
7.4.1.1. Выделение синхросигнала и данных схемами на основе генераторов с фазовой автоподстройкой частоты……………..
7.4.1.2. Выделение синхросигнала и данных схемой на основе сдвиговых регистров…………………………………………………...
7.4.1.3. Узел тактовой синхронизации с инерционным управлением
|
236
242
244
|
7.4.2. Посимвольная синхронизация……………………………………
7.4.3. Кадровая синхронизация………………………………………….
|
248
251
|
7.4.3.1. Распознавание многоразрядного флага в битовых потоках данных……………………………………………………………
7.4.3.2. Использование раздробленного флага начала кадра……….
7.4.3.3. Распознавание и восстановление искаженных кадров при передаче данных по радиоканалу……………………………….
7.4.3.4. Поиск флага в потоке данных, передаваемых по волоконно-оптической линии связи……………………………………….
|
252
252
255
258
|
Литература……………………………………………………………………...
|
262
|