ilyachalov (ilyachalov) wrote,
ilyachalov
ilyachalov

Category:

Синхронизация при передаче цифрового сигнала

Предыдущие посты:
1. Последовательная и параллельная передача данных.
2. Почему аналоговый сигнал так называется (на примере звука).
3. Непрерывность аналогового сигнала.
4. Что такое цифровой сигнал.
5. Прерывность цифрового сигнала.

Я уже писал в одном из предыдущих постов (тут), что для передачи данных на большие расстояния обычно выбирают последовательную передачу данных (биты данных пересылаются по одному каналу по очереди). Поэтому далее речь пойдет именно про последовательную передачу данных.

В предыдущем посте (тут) я рассмотрел, почему цифровой сигнал называют прерывным (дискретным по времени и квантованным по уровню).

При передаче сигнала, очевидно, существуют источник сигнала и получатель сигнала (рисунок 1). С источником сигнала всё понятно: он формирует цифровой сигнал и передает его по каналу связи получателю сигнала. Получатель сигнала — это тоже (как и источник сигнала) цифровое устройство, которое по своей природе (цифровой) работает прерывно (дискретно по времени) и не может непрерывно анализировать пришедший от источника цифровой сигнал.


Рисунок 1

Таким образом, получатель сигнала может проверять значение (уровень) пришедшего от источника цифрового сигнала только в определенные моменты времени, через одинаковые промежутки.


Рисунок 2

На рисунке 2 изображены три последовательных состояния нашей системы через некие равные промежутки времени. Источник сигнала передал (слева направо) по каналу связи получателю цифровой сигнал, несущий двоичное число 101. Этот сигнал с течением времени постепенно движется к получателю. Естественно, он движется не прерывисто, рывками на длину бита, а плавно, непрерывно, так как цифровой сигнал переносится электрическим сигналом, который по своей природе является непрерывным. Красная стрелка указывает место, в котором получатель сигнала прерывно, через равные промежутки (интервалы) времени, анализирует приходящий от источника сигнал.

При этом, чтобы корректно извлечь из пришедшего цифрового сигнала цифровые данные (последовательность битов — нулей и единиц), получателю необходимо знать два следующих обстоятельства.

1) В какой момент времени начать анализировать пришедший цифровой сигнал, то есть время получения начала пришедшего цифрового сигнала. Ведь, если получатель сигнала начнет анализировать канал связи раньше прихода цифрового сигнала, то, к примеру, в случае на рисунке 2 он будет попадать на низкий уровень сигнала и регистрировать нули. Таким образом, вместо двоичного числа 101 он получит это число со множеством нулей перед ним. В принципе, точно также получателю необходимо знать, в какой момент времени пришедший цифровой сигнал заканчивается, иначе, к примеру, в случае на рисунке 2 он зарегистрирует после двоичного числа 101 еще кучу нулей. В итоге, не зная момента начала и момента окончания цифрового сигнала, получатель вместо двоичного числа 101 может получить что-то вроде ...0000010100000... (здесь многоточие обозначает любое количество нулей).

2) Протяженность промежутка (интервала) времени, через который в пришедшем цифровом сигнале размещены соседние биты. Предположим, получатель сигнала анализирует (берет образец) приходящий от источника цифровой сигнал быстрее, чем источник выдавал в канал связи биты этого сигнала. Предполжим, быстрее в 2 раза. В этом случае получатель сигнала может получить каждый отправленный источником бит дважды и в результате может получить двоичное число 110011 вместо 101. Предположим, получатель сигнала анализирует (берет образец) приходящий от источника цифровой сигнал медленнее, чем источник выдавал в канал связи биты этого сигнала. Предположим, медленнее в 2 раза. Тогда получатель сигнала может пропустить некоторые биты переданного источником цифрового сигнала и, к примеру, вместо двоичного числа 101 получить двоичное число 01 (пропущен старший бит). См. рисунок 3.


Рисунок 3

На рисунке 3 цифровой сигнал, переданный источником, получен получателем сигнала. Красными стрелками показаны моменты анализа получателем входящего от источника сигнала. Естественно, эти взятия образца (анализ) происходят не одновременно, а последовательно, в то время как сигнал заходит слева направо в получатель сигнала. На рисунке изображены два варианта развития событий: в первом случае (сверху) получатель сигнала анализирует входящий сигнал быстрее, чем источник сигнала выдавал биты этого сигнала в канал связи; во втором случае (снизу) получатель сигнала анализирует входящий сигнал медленнее, чем источник сигнала выдавал биты этого сигнала в канал связи.

Процесс подстройки работы получателя цифрового сигнала под перечисленные выше два обстоятельства и называется синхронизацией получателя цифрового сигнала с источником цифрового сигнала при передаче этого цифрового сигнала.
Tags: Образование
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments