Сигнальных созвездий

Для решения этой проблемы необходимо иметь технологические варианты производства коммутационных плат, содержащих несколько десятков уровней разводки с плотностью размещения проводников в одном уровне не менее 10 линий на 1 мм. Коммутационные платы должны содержать сотни переходных отверстий между уровнями, десятки контактных площадок для присоединения выводов СБИС на 1 см2 и допускать размещение проводников между ними. Возможность размещения одного или нескольких проводников между соседними контактными площадками и переходными отверстиями ( 2.2) позволяет повысить плотность монтажа, но одновременно усложняет технологию изготовления и требует автоматизации процесса конструирования коммутационной платы с многоуровневой разводкой. Конструктивные требования определяют оптимальную схему соединений для данной технологии монтажа. Максимальная длина соединений, приходящаяся на единицу площади поверхности многоуровневой коммутационной платы, равна числу сигнальных слоев, умноженному на число сигнальных проводников, которые можно расположить между двумя соседними отверстиями, и деленному на шаг выводов. Например, для двусторонней платы с шагом сетки 2,5 мм, двумя рядами проводников между отверстиями максимальная длина соединений равна 15,5 см на 1 см2 площади платы.

тить до 120 бескорпусных цифровых БИС с 48 выводами, используя 10 уровней тонкопленочных сигнальных проводников шириной до 70 мкм с минимальным диаметром переходных отверстий 50 мкм. Схематически внешний вид со стороны монтажа цифровых БИС с гибкими выводами такой многоуровневой коммутационной платы на жестком алюминиевом основании показан на 2.3. Коммутационные тонкопленочные проводники шириной 100 мкм, а также переходы с одного уровня на другой выдерживают достаточно большие токи.

/ — цепь питания; 2 — кристалл полупроводниковой СБИС; 3 — контрольные и резервные контактные площадки; 4 — жесткий шариковый вывод; 5 — перераспределяющие слои; 6, 7 — слои сигнальных проводников (лг и У), 8 — слои проводников с опорным напряжением: 9 — штыри внешних выводов ячейки

а — верхний слой для монтажа бескорпусных кристаллов полупроводниковых СБИС; б — один из пяти перераспределяющих слоев; в •— один из х слоев сигнальных проводников; г — слой у сигнальных проводни ков; д — слой проводников с опорным напряжением; е — слой шин питания

кая связь данной платы с другими платами. Жесткие шариковые выводы кристаллов СБИС, так же как и система штырьковых внешних выводов многоуровневой керамической платы, имеют вид двухмерных матриц для уменьшения занимаемой ими площади. Керамическая подложка содержит 33 слоя проводников, слои соединяются между собой с помощью более чем 350 тыс. сквозных контактных отверстий. Ширина проводников и диаметр сквозных отверстий, соединяющих различные уровни разводки, составляют 120 мкм. Из указанного числа проводящих слоев в плате 16 отведены под сигнальные проводники, прокладываемые по осям х и у. Проектные нормы предусматривают расположение сквозных контактных отверстий в узлах прямоугольной сетки с шагом 0,5 мм. Между соседними отверстиями можно прокладывать одну сигнальную линию. Указанные 16 слоев сигнальных проводников обеспечивают максимальную длину соединений 320 см на 1 см2 площади платы. В общей сложности в этих слоях керамической платы размещается 130 м сигнальных проводников. Между каждой парой слоев хну размещается слой с опорным напряжением, позволяющий контролировать сопротивление сигнальных линий (см. книгу / серии), значение которого в данной конструкции равно 55 Ом.

Применение интегральных схем требует коренного изменения методов компоновки и монтажа ЦВМ; плотность монтажа существенно увеличивается; должна быть обеспечена также высокая скорость распространения сигналов и хорошая защита от помех. В вычислительных машинах третьего поколения это решается путем применения многослойного печатного монтажа. Общее число слоев может превышать 10, хотя наибольшее распространение получил четырехслойныи печатный монтаж, при котором внутри плоского листа изоляционного материала располагаются слой земляных шин и слой шин питания, а снаружи—два слоя сигнальных проводников.

/ — слой сигнальных проводников; 2 —экранирующий слой зе^ли; 3 — экранирующий слой питания; 1 — сигнальные проводники; 5—сквозное отверстие : металлическим покрытием.

1 — слей сигнальных проводников; 2— экранирующий слой -;емлн; 3 — экранирующий слой питания; 4 -- сигнальные проводники; 5—сквозное отверстие с металлическим покрытием.

Емкостная связь. Она возникает за счет емкости между проводниками, относящимися к разным цепям ( 4.41). Если цепь а генерирует помехи, влияние их на цепь Ъ ослабляется при ССе<СС2 и при уменьшении сопротивления Z2, так как при этом увеличивается падение напряжения на емкости связи Ссв. Следующие меры уменьшают емкостную связь: близкое взаимное расположение каждой пары сигнальных проводников, что, например, достигается их перекруткой; возможно большее удаление этих проводников от проводника — источника

помех, чтобы уменьшить Ссв; экранирование сигнальных проводников, чтобы ток помехи замыкался через емкость ССв непосредственно на землю. Экран должен быть изолирован от проводников и заземлен лишь с одной стороны, чтобы исключить протекание через него уравнительного тока, возможного при заземлении в двух точках. Экран никогда не должен использоваться как проводник тока. Заземлять следует точку экрана, которая соответствует наибольшей паразитной по отношению к земле емкости сигнального проводника.

Поскольку драйвер располагается рядом с силовым ключом, необходимо грамотно провести соединение между удаленной логической схемой управления и входной схемой драйвера. Как правило, по данному проводнику передается информационный сигнал на светоизлучающий диод входного развязывающего оптрона. Несмотря на потенциальную развязку цепей, между проводниками действует емкостная паразитная связь, которая проявляется как напряжение между линией передачи и шиной заземления драйверов ( 5.14) Паразитную емкостную связь можно уменьшить следующими способами: близкое расположение пары сигнальных проводников, что достигается их скручиванием; возможно большее их удаление от силовых шин — источников помех; экранирование сигнальных проводников.

В книге имеется интересный материал по эффективному синтезу сигналов (и, в частности, выбору сигнальных созвездий) для частотно-ограниченных каналов.

условие, рто d^l = 2А для обоих сигнальных созвездий, и рассчитаем среднюю переданную мощность, основываясь на предположении, что все сигнальные точки равновероятны. Для четырёхфазного сигнала имеем

Далее рассмотрим восьмиуровневый (А/= 8) сигнал КАМ. В этом случае имеются много возможных сигнальных созвездий. Рассмотрим четыре сигнальных созвездия, показанных на 5.2.15. Все они характеризуются двумя амплитудами и имеют

Для прямоугольных сигнальных созвездий при М = 2*, где k - четно, сигнальное созвездие КАМ эквивалентно сумме двух сигналов AM на квадратурных несущих, причём каждый имеет V М = 2kn сигнальных точек. Поскольку сигналы в квадратурных компонентах можно точно разделить в демодуляторе, вероятность ошибки для КАМ легко определить по вероятности ошибки AM1. Конкретнее вероятность правильного решения для М-позиционной системы КАМ равна

Для непрямоугольных сигнальных созвездий КАМ можем получить верхнюю границу для вероятности ошибки, используя объединённую границу. Очевидная верхняя граница

Расчёт и анализ сигнальных созвездий для каналов с АБГШ привлекали значительное внимание в технической литературе. В частности, исчерпывающим является анализ качества двухмерных (КАМ) сигнальных созвездий, которые рассматривались в публикациях Кана (I960), Ханкока и Лакки (1962), Кампопиано и Глэйзера (1962), Лакки и Ханкока (1962), Сальца и др. (1971), Саймона и Смита (1973), Томаса и др. (1974), Фошини и др. (1974). Синтез сигналов, основанный на использовании многомерных сигнальных созвездий, был описан и проанализирован в работах Гершо и Лоуренса (1984).

b) Соседние сигнальные точки в созвездии 8-ФМ находятся на расстоянии А единиц. Определите радиус г окружности. Определите среднюю переданную мощность для двух сигнальных созвездий и сравните обе мощности.

В дополнении к решётчето-кодированной ФМ модуляции, описанной выше, мощные решёточатые коды были также разработаны для сигнальных созвездий AM и КАМ. Особенно важен для практики класс решётчато-кодированных двухмерных прямоугольных сигнальных созвездий. 8.3.9 иллюстрирует эти сигнальные созвездия для М-КАМ, где М=16, 32, 64 и 128.

8.3.10. Решётка с 8 состояниями для прямоугольных сигнальных созвездий с КАМ

Поскольку пропускная способность канала определяет окончательный предел качества кодирования, мы можем подчеркнуть, что непрерывное расчленение больших ансамблей сигналов быстро ведет к разделению сигнальных точек внутри некоторого подобраза, что расширяет свободное евклидово расстояние кода. В таких случаях параллельные переходы больше не являются ограничивающим фактором для DCB. Обычно расчленение на восемь подобразов достаточно для получения выигрыша кодирования 5-6 дБ при помощи решётчатых кодов со скоростью 1/2 или со скоростью 2/3 с 64 или 128 ступенями решётки, как указанно в табл. 8.3.1...8.3.3. Свёрточные кодеры для линейных решётчатых кодов, иллюстрируемые в табл. 8.3.1...8.3.3 для сигнальных созвездий М-AM, М-ФМ и М-КАМ даны в статьях Унгербоека (1982... 1987). Кодеры могут быть реализованы с обратной связью или без неё. Например, 8.3.11 иллюстрирует три свёрточных кодера без обратной связи, соответствующие решётчатым кодам с 4, 8, 16 состояниями для сигнальных созвездий 8 ФМ и 16 КАМ.

Схемы решётчато-кодированной модуляции были также разработаны для многомерных сигналов. В практических системах многомерные сигналы передаются как последовательность или одномерных (AM) или двухмерных (КАМ) сигналов. Решётчатые коды, основанные на 4, 8, и 16 сигнальных созвездий были сконструированы и некоторые из этих кодов были внедрены в имеющиеся в распоряжении коммерческих модемов. Потенциальное преимущество решётчато - кодированных многомерных сигналов заключается в том, что мы можем использовать узко избирательные двухмерные сигнальные созвездия, что позволяет осуществлять выбор между выигрышем кодирования и сложностью реализации. Статьи Вая (1987), Унгербоека (1987), Гершо и Лоуренса (1984) и Форни и др. (1984) трактуют многомерные сигнальные созвездия для решётчато-кодовой модуляции.

Оригинальная работа Сато (1975) по слепому выравниванию была сконцентрированы на AM (одномерных) сигнальных созвездий. Впоследствии она была обобщенна на двух мерные и многомерные сигнальные созвездия в алгоритмах, открытых (?) Годардом (1980), Бенвинистом и Гоурсатом (1984), Сато, (1986) Фошини (1985), Пичи и Прати (1987) и Шалви и Вайнштейном (1990). Методы слепого выравнивания, основанные на использовании моментов второго и более высоких порядков принимаемого сигнала были предложены Хатзинакосом и Никиасом (1991) и Тонгом и другими (1994). Использование правила максимального правдоподобия для совместного оценивания канала и детектирование данных были исследованы и обсуждены в статьях Сешадри (1991), Гоша и Вебера (1991), Зерваса и других (1991) и Рахели и других (1995). Наконец, характеристики сходимости алгоритмов стохастического градиентного слепого выравнивания были исследованы Дингом (1990), Дингом и другими (1989) и Джонсоном (1991).