7.4. Практическое применение корреляционной функции
Приемное устройство любого канала связи, использующего аналоговый сигнал, должно воспроизвести с наилучшей достоверностью первичный сигнал s(t). Поэтому выходной сигнал такого приемника по форме должен совпадать с входным воздействием. При использовании дискретных или цифровых сигналов для передачи сообщений, приемник должен определить наличие или отсутствие импульса на определенной позиции кодовой посылки и не обязательно с сохранением формы входного импульса.
Используя выражение (7.1), можно построить приемное устройство, структурная схема которого (рис. 7.5) состоит из линии задержки 1, с помощью которой образуется копия сигнала, перемножителя 2 и интегратора 3. Особенностью данного способа приема, называемого корреляционным приемом, является то обстоятельство, что выходным сигналом является корреляционная функция входного сигнала.
Рис. 7.5. Структурная схема корреляционного приемника
Если входной сигнал представляет последовательность прямоугольных импульсов, то на выходе корреляционного приемника существует последовательность импульсов в виде равнобедренных треугольников.
При задании некоторого уровня, который называют порогом (рассчитывается в зависимости от вида сигнала и уровня помех в канале связи), то в случае превышения его выходным сигналом регистрирующее устройство фиксирует «1», в противном случае фиксируется «0».
Введение порогового уровня позволяет избавиться от импульсных помех, амплитуда которых ниже заданного порога.
Структурная схема корреляционного приемника для приема двоичных сигналов с пассивным нулем представлена на рис. 7.6.
На вход перемножителя поступает сигнал из канала связи z(t), равный сумме исходного двоичного сигнала s(t) и шума n(t), а также копия импульсов от генератора Г1 , который запускается импульсами битовой синхронизацией. Отклик интегратора поступает на регистрирующее устройство РУ, которое в случае превышения порогового уровня с блока ЗП (задатчик порога) фиксирует «1» и отправляет ее в регистр оперативной памяти.
Если максимальное значение АКФ не превышает уровень порога, то на соответствующую позицию записывается «0».
Рис. 7.6. Корреляционный приемник двоичных сигналов
II. Методы формирования и преобразования сигналов
8. Модуляция сигналов
8.1. Общие положения
Формирование модулированных сигналов (модуляция) предполагает взаимодействие двух сигналов: управляющего модулирующего и вспомогательного несущего. Суть управляющего воздействия модулирующего сигнала sc(t) заключается в том, что некоторые параметры несущего колебания изменяются в соответствии с модулирующим колебанием.
В системах связи в качестве управляющих колебаний используются разнообразные первичные электрические сигналы (ПЭС): телефонные, телеграфные, телевизионные и др.
В качестве несущих широко применяются гармонические сигналы, собственная частота которых ω0 значительно превосходит верхнюю частоту спектра модулирующего колебания Ωmax. Это означает, что по отношению к несущему колебанию модулирующее колебание медленно изменяет свои значения во времени. Медленность изменения sc(t) подчеркивает, что на период модулирующего колебания приходятся тысячи, сотни тысяч и более периодов несущего колебания. При этом с одной стороны, обеспечивается достаточно полное отображение модулирующего колебания в несущем колебании, а с другой, обусловливается узкополосность спектра модулированного колебания.
Таким образом, для передачи информации, содержащейся в ПЭС, используется вспомогательное несущее колебание, выполняющее роль переносчика сообщения
Sн(t) = U∙cos(ωнt + φн), (8.1)
Обычно полагают fн >> kF1 , где F1 – наивысшая гармоника ПЭС.
Процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного (несущего) колебания в соответствии с первичным (модулирующим) сигналом называется модуляцией. Дискретную модуляцию обычно называют манипуляцией.
При модуляции информационными параметрами несущего колебания Sн(t) = U∙cos(ωнt + φн) могут быть амплитуда U, частота ωн или фаза φн, которые изменяются в соответствии с модулирующим сигналом sc(t), поэтому различают амплитудную модуляцию (АМ), частотную модуляцию (ЧМ) и фазовую модуляцию (ФМ).
В модулируемых колебаниях изменяемые параметры имеют вид:
при амплитудной модуляции – U(t) = Um + ∆U(t) = Um + a∙sc(t);
при частотной модуляции – ωн(t) = ω0 + ∆ω(t) = ω0 + a∙sc(t);
при фазовой модуляции – φн(t) = φ0 + ∆φ(t) = φ0 + a∙sc(t);
где ∆A(t), ∆ω(t), ∆φ(t) – приращения, пропорциональные модулирующему колебанию sc(t); a – коэффициент пропорциональности.
Устройство для получения результирующего (модулированного) сигнала Sм(Sc, t), называется модулятором, (рис. 8.1), на один вход которого подается несущее (модулируемое) колебание Sн(t), на второй вход первичный (модулирующий) сигнал sc(t).
Рис. 8.1. Обобщённая схема модулятора