4. Влияние помех в канале связи
Наличие шума и помех в двоичном канале приводит к ошибкам, которые проявляются в том, что некоторые двоичные символы изменяют свое значение на обратное. Поскольку импульсная переходная характеристика интегратора равна
|
(7) |
,то, в частности, замена единицы нулем на его входе в момент времени to приводит к тому, что на выходе интегратора вместо положительного приращения (7) появляется равное по величине отрицательное приращение. Это эквивалентно возникновению ошибки на выходе в виде отрицательного скачка напряжения сколь угодно большой длительности ε(t)=-2g(t-to). Аналогично, вследствие замены нуля единицей появляется ошибка в виде скачка положительной полярности.
Большое
последствие ошибок связано с тем, что
в амплитудном спектре
единичного скачка S1(ω)=1/ω
амплитуды составляющих бесконечно
возрастают
при
.
В целом результат воздействия
некоррелированной помехи
– это серия случайно возникающих скачков
обеих полярностей, которая
представляет собой дискретный случайный
процесс с независимыми приращениями,
который суммируется с полезным сигналом.
Следует отметить, что ДМ по своей сути не предназначена для передачи сигналов, содержащих постоянную составляющую, более того, реально она применяется для передачи сигналов, например речевых, спектр которых заключен в ограниченной полосе частот (ωн, ωв). В этих условиях идеальный интегратор целесообразно заменить обычной интегрирующей RC-цепью, имеющей АЧХ
|
(8) |
и импульсную характеристику
|
(9) |
где ωс<<ωн.
При этом условии в полосе передаваемых частот RC-цепь действует почти как идеальный интегратор, а на более низких частотах (ωс<<ωн) ее коэффициент передачи существенно ниже, чем у идеального интегратора, что уменьшает время последействия помехи.
В качестве имитатора двоичного симметричного канала с независимыми ошибками в лабораторном макете используется сумматор по модулю 2, на один вход которого поступает передаваемая двоичная последовательность, а на другой вход - двоичная последовательность, имитирующая поток ошибок. Источником последней является генератор псевдослучайной M-последовательности с набором переключаемых схем совпадения, позволяющим изменять относительное количество единиц в потоке символов на втором входе сумматора по модулю 2. В итоге вероятность появления ошибки в одном символе принимает одно из следующих значений
|
(10) |
где i=1, 2, ... ,8 - номер положения переключателя (по часовой стрелке);
p0 - некоторая постоянная величина (p0<1). В макете также предусмотрен тумблер для отключения имитатора ошибок.
Интегратор приемника с импульсной характеристикой (9) содержит четырехразрядный двоичный сумматор с ЦАП (идеальный интегратор), устройство блокировки переполнения и цепь частотно-зависимой цифровой обратной связи.
Импульсы, соответствующие нулям и единицам входного сигнала, подаются раздельно на входы сложения и вычитания двоичного сумматора, при этом устройство блокировки предотвращает поступление очередного импульса на вход сложения, если напряжение на выходе ЦАП достигло максимального значения Umax=∆r(24-1), или на вход вычитания, если выходное напряжение равно Umin =0.
Наличие цепи частотно-зависимой обратной связи превращает идеальный интегратор в цифровой фильтр с импульсной характеристикой, которая является цифровым аналогом (9).
Для наблюдения формы напряжения в контрольных точках предусмотрены следующие гнезда для подключения осциллографа:
А1 - входной сигнал;
А2 - выход компаратора;
A3 - выход генератора тактовых импульсов;
А5 - выход интегратора передатчика;
Б1 - выход имитатора потока ошибок;
Б2 - выход канала с ошибками;
Б4 - выход генератора приемника;
Б5 - выход ФНЧ приемника.