Badanie właściwości skramblera samosynchronizującego

Transkrypt

1 Badanie właściwości skramblera samosynchronizującego Skramblery są układami służącymi do zmiany widma sekwencji cyfrowych przesyłanych torami transmisyjnymi.bazują na rejestrach przesuwnych ze sprzeżeniami zwrotnymi. Rejestry takie służą do budowy generatorów sekwencji pseudoprzypadkowych i ich działanie w skramblerach polega na randomizacji przebiegu wejściowego w kierunku wyrównania średniej ilości zer i jedynek a przez to eliminacji z widma sygnału składowej stałej. Deskramblery odtwarzają pierwotną postać sygnału w odbiorniku. Układ skramblera i deskramblera 4-ogniwowego samosynchronizującego przedstawia rys. 1 SKRAMBLER DESKRAMBLER We NRZ Wy We + + Wy NRZ We zegara We zegara + + Rys. 1 Podstawowe ogniwo to rejestr przesuwny 4 bitowy z szeregowym przesuwem w prawo. Sprzeżenie rejestru wzięte jest z ogniw 1 i 4 co odpowiada rownaniu: 1+ x + x w notacji GF(2). Jest to wielomian krótki aby możliwe było przeanalizowanie pełnego cyklu pracy i jego praktyczne sprawdzenie. Do wejść skramblera dostarcza się dwa sygnały: sekwencję NRZ i ciąg zegarowy powodujący przesuw informacji w rejestrze w prawo. Prawidłowe działanie układu jest takie, że informacja zawarta w rejestrze modyfikuje bit i-ty ciągu NRZ; bit ten wprowadzany jest do 1-go przerzutnika rejestru(pozostale są przesuwane o jedno ogniwo w prawo) a nowa zawartość rejestru będzie modyfikować bit i+1. Aby to prawidłowo działało konieczna jest relacja czasowa miedzy ciągiem NRZ a zegarem pokazana na rys. 2 4

2 td - opóźnienie bitu A NRZ i i+1 Zegar ZEG Przesuw rejestru na opadaj¹cym zboczu Rys.2 t d Startując od punktu czasowego zaznaczonego na rysunku jako A następuje: a) pojawienie się bitu i-tego na wejściu i po operacji OR-EXL z sygnałem Y(i-1) prawie natychmiastowe pojawienie się wyniku na wyjściu WY i trwanie tego przez całą długość bitu b) przed końcem bitu z niezbędnym wyprzedzeniem td bit i-ty z WY jest wpisany (strzałka na impulsie zegarowym) do 1-go przerzutnika z jednoczesnym przesuwem zawartości rejestru o 1 krok w prawo - powstaje nowa wartość Y(i) c) pojawia się bit i+1, jest sumowany modulo 2 z Y(i) dając wyjściowy bit i+1 BIT i CIĄGU NRZ JEST MODYFIKOWANY WARTOŚCIĄ Y(i-1) POJAWIAJĄC SIĘ NA WYJŚCIU JAKO WY(i). W deskramblerze sytuacja jest analogiczna. Opis modelu. Analogicznie jak w innych modelach układ zbudowano wykorzystując układ logiki programowanej. Sygnały i przełączniki opisano na fotografii modelu. foto Ćwiczenie będzie wykonywane wg schematu na rys.3

3 SCHEMAT POMIAROWY Generator Wyzwalania 11/16 bitowy generator programowany DANE We WY(LED) Scrambler Wy Descrambler FF WY ZEGAR CLK Rys.3 Pozycja przełącznika 4 Dla szybkiej orientacji we wszystkich istotnych punktach struktury zainstalowano różnokolorowe indykatory LED stanów logicznych 1 - dioda świeci 0 - dioda nie świeci 1.1 Określ dowolną 11 bitową sekwencję wejściową NRZ z dużą różnicą w liczbie zer i jedynek

4 1.2 Przeanalizuj cykl pracy skrambler-deskrambler dla kilku pełnych słów z punktu Sprawdź praktycznie krok po kroku to działanie - impulsy wyzwalające mogą być podawane z dowolnie długimi odstępami tak, że jest czas na sprawdzenie stanów logicznych w interesujących punktach 1.4 Określ liczbę zer i jedynek w ciągu wyjściowym - porównaj z ciągiem NRZ. Określ liczbę zboczy w przebiegach przed i po scramblingu 1.5 Zbadaj po ilu krokach następuje synchronizacja we-wy jeżeli zawartości startowe rejestrów są niejednakowe. Do zmian pozycji startowych rejestrów użyj przycisków chwilowych 1.6 Wprowadź 1 błąd w ciągu zeskramblowanym; określ warunki ponownej synchronizacji. Określ stopień powielania błędu 1.7 Zrób oscylogramy przebiegów przy wyzwalaniu periodycznym. 1.8 Zmierz i zarejestruj widmo sygnału NRZ i sygnału WY skramblera, porównaj obydwa Uwaga: Wyjście z descramblera zaopatrzono dodatkowo w przerzutnik dla reklokingu sygnału wyjściowego rys.3 Porównaj oscylogramy i widma (1.7,1.8) przed i po reklokingu. Przełącz przełącznik w pozycję 9 W tej pozycji w układzie zrealizowany jest scrambler-descrambler 9-cio ogniwowy wg wielomianu 4 1+ x + x 9 Dla tej samej sekwencji wejściowej wykonaj punkty 1.5, 1.6, 1.7 i 1.8. Porównaj otrzymane wyniki. Badanie Kodera-dekodera różnicowego Na tej samej płytce drukowanej wykonano model kodera-dekodera różnicowego wg schematu rys. 4

5 WY WE NRZ D Q D Q WY ZEGAR CLK CLK KR (koder różnicowy) DEKR (dekoder różnicowy)

6 Rys Dla wybranej sekwencji wejściowej (np jak w p-cie 1.1) określ prawidłowość pracy systemu koder-dekoder dla różnych warunków początkowych (stan przerzutników zgodny i niezgodny).warunki początkowe ustawisz przyciskami chwilowymi. (Sygnały danych i zegarowy są równolegle podawane na scrambler i koder róznicowy w modelu). 2.2 Wprowadź 1 błąd w połączeniu koder/dekoder zaobserwuj skutki 2.3 Zrób oscylogramy przebiegów przy wyzwalaniu periodycznym. 2.4 Zmierz i zarejestruj widmo sygnału NRZ i sygnału WY z kodera, porównaj obydwa

7