книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений

из колебания с несущей частотой со<ъ амплитуда которого пропор­

тральных линий. Величины амплитуд гармонических составляющих спектра модулированного сигнала зависят от индекса частотной модуляции p = Aco/Qi. Частота первичного сигнала Qi для данной

системы связи — величина заданная. Возможная девиация частоты Дш зависит от требований к помехозащищенности передачи н отве­ денной ширины полосы канала связи. Чем больше девиация часто­

200

баииё п общем случае 'представляет собой сигнал вида' U (t) = Ui (/) cos (со,- / -|- ф,.), О < t < то,

где параметры Ui, со,-, ц>г принимают определенные зна­ чения в зависимости от вида модуляции. После подста-

-Л L

Рис. 4.18. Спектр двухпозициопного ФМ сигнала

новки этого значения в выражение (4.8) и последую­ щего преобразования 'получим

X'{sin [(coi — ©а) т0 + ф! — фа] — sin (.ф! — ф2 )]}. (4.27)

Входящие в это выражение параметры в случае ам­ плитудной модуляции равны: Ui(t) = U0; U2(t)=0, coi = = 0)2 = cooТогда

и Ф М

Как показывают статистические исследования при удельных скоростях работы до 1 бит/с-Гц, соответствую­ щих передаче двух позиционных сигналов, основная масса ошибок действительно возникает не за счет флуктуационных помех, а за счет кратковременных прерыва­ ний связи, импульсных помех и значительного увеличе-

203

ния шума, вызванного сосредоточенной помехой («пе­ реходы» между соседними каналами). Проведенные ис­ следования показали, что по отношению к импульсным и сосредоточенным помехам ФМ сигнал обладает боль­ шей помехоустойчивостью. Однако в реальных каналах связи передача сообщений с помощью рассмотренных трех видов сигналов осуществляется с примерно равной достоверностью.

Для борьбы с импульсными помехами и прерыва­ ниями применяются устройства повышения достоверно­ сти, с помощью которых первичный сигнал соответст­ вующим способом кодируется. В некоторых случаях для подтверждения правильности принятой информации ис­ пользуется специальный сигнал, передаваемый по об­ ратному каналу связи (см. гл. 7).

Повышение скоростей работы достигается увеличе­ нием удельной скорости передачи за счет применения многопозиционных методов модуляции наряду с одно­ полосными методами передачи.

Из сравнения полученных результатов очевидно пре­ имущество фазовой модуляции, дающей четырехкрат­ ный выигрыш по мощности по сравнению с амплитудной модуляцией, и двухкратный — по сравнению с частот­ ной. Подставив полученные результаты в ф-лу (4.7) и пользуясь таблицей значений интеграла вероятности, можно построить графики вероятности появления ошиб­ ки для всех трех видов модулированных сигналов (рис. 4.19). В случае передачи сигналов ОФМ вероятность появления ошибки будет несколько больше за счет раз­ множения ошибок, вызванного относительным методом приема. При появлении одиночной ошибки в принимае­ мом сигнале на выходе приемника наблюдаются две ошибки, так как каждая посылка дважды участвует в процессе детектирования. Поэтому кривая вероятности появления ошибки при ОФМ будет лежать выше, чем при ФМ.

В реальных каналах тональной частоты уровень мощ­ ности передаваемого дискретного сигнала ограничи­ вается возможностями групповых усилителей и по су­ ществующим нормам должен быть на •—13 дБ ниже но­ минального измерительного уровня (в точке нуля). Это соответствует сигналу напряжением 173 мВ на нагрузке 600 Ом. Средний уровень мощности шума на участке длиной 2500 км в точке с нулевым уровнем согласно нор-

204

Мали не должен превышать —46 дБ, что соответствует напряжению 3,8 мВ, При таких значениях сигнал пре­ вышает шум по мощности более чем в 45 раз. Следова-

0 1 z з 4 5 6 7 j й

• Р

Рис. 4.19. Вероятность ошибочного прие­ ма при различных видах модуляции

телы-ю, по отношению к флуктуационной помехе для двухпозиционных сигналов может быть обеспечена до­ статочно малая вероятность ошибки.

При амплитудной и фазовой модуляциях и двухпозиционном первичном сигнале модулированный сигнал имеет две боковые полосы частот, каждая из которых содержит всю информацию, а обе они в любой момент времени полностью симметричны несущей частоте. Та­ кая структура модулированного сигнала позволяет ис­ пользовать для передачи информации только одну бо­ ковую полосу, чем достигается или уменьшение требуе­ мой полосы частот канала, или увеличение пропускной способности системы. При этом другая боковая полоса должна быть отделена таким образом, чтобы сигнал,

дулированного сигнала, называемый передачей с одной боковой полосой частот ( О Б П ) , позволяет довести эф­ фективность использования канала связи до теоретиче­ ского предела.

205

Метод 0«Б11 позволяет лучше использовать полосу частот, а также увеличить допустимую мощность спект­ ральных составляющих сигнала при неизменной номи­ нальной мощности усилителя канала связи за счет час­ тичного подавления несущей и второй боковой полосы. Это приводит к некоторому увеличению помехоустойчи­ вости связи. При использовании ОБП мешающее дей­ ствие помех снижается вдвое с помощью полосовых фильтров на приемном конце по сравнению с действием помех при амплитудной модуляции. Недостатком ме­ тода ОБП является сложность приемника УПС, многие узлы которого являются аналоговыми устройствами.

Однополосные методы передачи нашли широкое при­ менение в системах связи, использующих многопозицтюн- !гые сигналы для которых обеспечение высокой пропуск­ ной способности является основным требованием.

Основной парк аппаратуры передачи данных в на­ стоящее время рассчитан на работу с удельной ско­ ростью передачи до 0,75 бит/с-Гц. При проектировании аппаратуры, осуществляющей передачу двухпозиционных сигналов, превалирующими являются такие пока­ затели, как простота аппаратуры, низкая стоимость и вы­ сокая надежность. Зачастую они определяют как вид модуляции, так и структуру У Я С На сегодняшний день в мировой практике установились определенные тради­ ции построения аппаратуры передачи данных с неболь­ шой удельной скоростью. Эти традиции нашли свое от­ ражение в рекомендациях М К К Т Т [61], согласие кото-: рым предлагается разработка аппаратуры с частотной

ниям простоты построения аппаратуры и позволяет вес­ ти асинхронную передачу и прием сигнала. При скоро­ сти модуляции 2400 бод, что соответствует удельной скорости 0,75 бит/с-Гц рекомендуется использовать двух­ кратную относительную фазовую модуляцию (ДОФМ) . Аппаратура с Д О Ф М получается несколько сложнее ап­ паратуры с ЧМ и не может быть использована при ра­ боте в асинхронном режиме, так как этот вид модуляции требует синхронного детектирования. Однако указанные недостатки окупаются более высокой помехоустойчи­ востью синхронного метода приема.

206

§ 4.6. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕМОВ С ЧМ

Рис. 4.20. Модем с ЧМ:

а) схема; б) формы сигналов в различных точках схемы модема

входное устройство передатчика и управляют работой частотного модулятора. Каждому 'из значащих состоя­ ний входного сигнала соответствует определенная часто­ та колебаний частотномодулируемого генератора ( Ч М Г ) . Выходное устройство осуществляет согласование частот­ ного спектра и мощности ЧМ сигнала с каналом связи.

207

Пройдя канал связи, ЧМ сигнал с некоторым запаз­ дыванием на время t3 поступает на входное устройство приемника, согласующее его по мощности и спектру с остальными узлами. На входное устройство вследствие переходных процессов, помех и других причин поступает искаженный сигнал (рис. 4.206, кривая "3). Паразитная амплитудная модуляция устраняется усилителем-огра­ ничителем УО, включаемым между входным устройст­ вом и демодулятором.

Демодулятор 'преобразует ЧМ сигналы в дискретные сигналы постоянного тока, совпадающие (с точностью до задержки на время t3) с 'исходными (дискретными) сиг­ налами на входе передатчика.

Рассмотрим некоторые устройства, с помощью кото­ рых осуществляются частотная модуляция и демодуля­ ция сигналов.

позволяющие осуществить управление частотой ЧМГ. Способы осуществления ЧМ бинарными сигналами по воздействию на генератор можно подразделить на два класса: с непосредственным воздействием на частоту ЧМГ, с косвенным управлением выходной частотой ЧМГ. Последние позволяют строить частотные модуля­ торы более стабильными и в основном на дискретных элементах. Однако в этом случае модуляторы полу­ чаются более сложными, а следовательно, более до­ рогими.

Частотные модуляторы делятся на синхронные и асин­ хронные, которые, в свою очередь, могут быть построены без разрыва и с разрывом фазы. При разработке частот­ ных модуляторов должны обеспечиваться параметры: величина девиации частоты Af, скорость модуляции В, нестабильность средней частоты б/о//о, нестабильность девиации 6Д//Д/, величина краевых искажений, уровень паразитной амплитудной модуляции, надежность, слож­ ность и стоимость.

Схема ЧМТ с переключением реактивных элементов (С5) представлена на рис. 4.21а. Генератор LC с индук­ тивной обратной связью собран на транзисторе 7Y Вход­ ные модулирующие сигналы управляют работой триг­ гера Т, один из выходов которого через резистор Ri под­ ключен к переключающему диоду Дь Если передавае­ мый символ равен 0, то триггер будет находиться в со-

208

стоянии 0. В этом случае диод Д1 запирается под воз­ действием небольшого напряжения, снимаемого с дели­ теля R5 и Re. Генерация наивысшей частоты колебаний f[ обусловливается включением в контур генератора кон­ денсатора С4 . Изменение значащего состояния модули-

потенциал. Диод Д\ откроется, к контуру подключится

ла. С помощью такой схемы можно осуществить фор­ мирование многопозиционного ЧМ сигнала.

Наряду с гармоническими генераторами типа LC в частотных модуляторах могут применяться и релакса­ ционные генераторы. Так, например, в аппаратуре «Дейта'фон» {64] .в качестве ЧМГ Использован управляемый но частоте мультивибратор,

209