Дрейф постоянной составляющей

Принципиальным требованием к кодам линии связи является отсутствие постоянной составляющей либо, если постоянная составляющая все же присутствует, ее уровень должен оставаться неизменным. Это связано с тем, что большая часть каналов передачи систем связи не предназначены для передачи сигналов постоянного тока. Проблема, которая возникает в случае присутствия значительной составляющей постоянного тока, протекающего в цифровой линии связи, продемонстрирована на рис. 8.10.

Последовательность из логических единиц или логических нулей большой длительности может привести к дрейфу амплитуды сигнала относительно уровня нулевого напряжения. Если это возникает, схемы восстановления формы сигнала, которые, прежде всего, определяют наличие логической единицы или логического нуля, теряют истинный уровень эталонного напряжения, что приводит к возникновению ошибки. Специальные схемы, получившие название схем восстановления уровня постоянного смещения, разработаны для того, чтобы исключить дрейф постоянной составляющей и восстанавливать действительный уровень эталонного напряжения.

Последовательность, состоящая из большого количества единиц или нулей и проходящая по цифровой линии связи, может привести к дрейфу уровня постоянной составляющей. Схема восстановления постоянной составляющей привязывает линию передачи к неизменному уровню эталонного напряжения во время прохождения такой последовательности.

Восстановление формы импульсов и синхронизирующих сигналов.Цифровой сигнал обладает весьма полезной особенностью, а именно – всегда при начале его передачи иметь строго определенную и свойственную только ему форму. Схема кодирования, предназначенная для передачи битовых потоков по каналу связи, разрабатывается таким образом, чтобы при передаче сигнала могло использоваться только ограниченное количество (как правило, два или три) форм сигнала импульсов.

Это позволяет достаточно просто отличать действительную информацию, передаваемую в двоичном виде, от шумов, даже в том случае, если форма сигнала повсеместно искажена. Сигналы, проходящие по кабелю связи, уменьшаются по своей амплитуде (ослабляются), причем степень такого ослабления частично зависит от частоты самого сигнала (приближенно эта ослабление выражается как корень квадратный из частоты, умноженный на множитель 8,6). Это также означает, что если исходный сигнал имел достаточно широкую полосу, то ослабление в области высоких частот будет сильнее, чем в области низких.

Цифровые сигналы при прохождении по линии связи ослабляются, величина ослабления определяется частотой сигнала.

Сдвиг во временных характеристиках сигналов (или фазовый сдвиг) также наблюдается при передаче сигнала по линии связи. Фазовый сдвиг также приводит к искажению формы передаваемого сигнала. Процесс компенсации изменений амплитуды сигнала и его фазы получил названия коррекции (выравнивания, или компенсации) канала связи.

В принципе, выравнивающая коррекция должна была бы оказывать такое влияние на частотные зависимости амплитуды и фазы, которое было бы точно противоположно воздействию, оказываемому на сигнал при его прохождении по каналу связи. Однако на практике компенсация оказывает вполне удовлетворительное влияние на амплитуду сигнала, но эффективность коррекции оказывается менее значительной для выравнивания фазы.

Характеристики линии с распределенными параметрами приводят как к снижению амплитуды сигнала, так и ухудшению его качества, а также к фазовому сдвигу. Эти ухудшения качества сигнала частично компенсируются за счет использования схем коррекции (или выравнивания), которые позволяют снизить влияние линии связи и восстановить сигнал.

Тем не менее форма исходного сигнала оказывается восстановленной, и для этого процесса используется термин, получивший название регенерации сигнала. Этот процесс вовсе не напоминает процесс простого усиления сигнала, хотя в действительности амплитуда сигнала по напряжению и может возрасти в результате его воздействия. Наиболее важным моментом является то, что регенерированные импульсы имеют характеристики по амплитуде и форме сигнала точно такие же, что были и у исходных импульсов. Они могут оказаться задержанными по времени, но занимать точно такое положение относительно друг друга по координате времени, что и исходные импульсы.