Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория передачи сигналов. Учебное пособие
.pdf
141
Особенности методов уплотнения
ВРК
Сигналы-переносчики – импульсные последовательности (кодовые
комбинации), которые передаются для каждого сообщения в отведенные
временные интервалы (тайм-слоты), занимают всю полосу частот линии ,
требуют временной синхронизации (точного совпадения начала и конца
временных каналов на передающей и приемной сторонах).
ЧРК
Сигналы-переносчики – амплитудно-модулированные синусоидальные сигналы,
которые передаются в разных частотных полосах линии связи, существуют в
одно и то же время (передаются одновременно), требуют частотной
синхронизации (точного совпадения спектра модулированного сигнала с
выделенной полосой частотного канала на передающей и приемной сторонах).
КРК
Сигналы-переносчики – дискретные ортогональные последовательности в виде
прямоугольных импульсов различной длительности и полярности
(«прямоугольной волны» функций Уолша, Радемахера, Чебышева и т.д.),
требуют точного совпадения начала и конца интервалов ортогональности
(тактовых интервалов) на передающей и приемной сторонах, передаются
одновременно и занимают одну и ту же полосу частот линии связи .
к
F
к
T
к
F
к
ТТ
0
АИМ
t
Рис.143. Особенности методов уплотнения
14.2. Принципы временного уплотнения АИМ-сигналов в системе с
временным разделением каналов (ВРК)
В основе принципов ВРК лежит формирование АИМ-сигналов
(дискретизация по выборкам) для каждого источника сообщений, которые
затем объединяются в общий поток импульсов, каждый из которых находится
на временной шкале в своем временном промежутке (рис.144). Период опроса
делится на количество сообщений, в результате получаем
длительность отдельного тайм-слота (сигнала АИМ
сообщений, тем меньше длительность АИМ-сигнала и больше полоса частот
спектра, требуемая для передачи таких сигналов. Главным элементом
). Чем больше
приемно-передающей аппаратуры в системах с ВРК является временной ключ
Кл (рис.145) и коммутационная система КС, позволяющая не накладываться
друг на друга отдельным импульсам разных источников (сообщений). Для
преобразования группового АИМ-сигнала в цифровой с последующим
формированием радиоимпульсов в схеме передатчика присутствуют
соответствующие блоки. На приеме (рис.146) все операции осуществляются в
142
АИМ-импульсы
эфо
fТ 2/1
АИМ
t
АИМ
о
t
T
N
N
- число
временных
каналов в системе
с ВРК
Принципы временного уплотнения АИМ-сигналов в системе с ВРК
эф
f
- эффективная полоса
частот сообщения
Период опроса
АИМ
t
В может
учитываться
межканальный
интервал
Структурная схема передающей аппаратуры системы с ВРК
Электронный ключ
(Кл)
Кл
Кл
Кл
Кл
ФСИ
ФНЧ
ФНЧ
ФНЧ
ГИ
Распределитель
управляющих импульсов (РИ)
АИМ
ИКМ
Мн
Гн
АМн, ЧМн,
ФМн,
ОФМн
Коммутационная система КС=РИ+Кл
Управляющий
импульс (УИ)
Длительность УИ =
Под действием
УИ замыкается Кл
и формируется
выборка АИМ
)(1t)(2t
)(t
n
ФСИ - формирователь синхроимпульса
АИМ
t
РИ состоит из линий задержки
на
АИМ
t
обратном порядке, включая операцию интерполяции (ФНЧ). Для синхронной
работы систем КС на передаче и приеме посылаются специальные
синхроимпульсы, которые отличаются от информационных импульсов
амплитудой и длительностью.
Рис.144. Принцип временного уплотнения (разделения каналов) ВРК
Рис.145. Структурная схема передатчика системы уплотнения с ВРК
143
Структурная схема приемной аппаратуры системы с ВРК
ДМ
Кл
Кл
Кл
АИМ
АИМ
АИМ
ИКМ
ИКМ
ИКМ
ФНЧ
ФНЧ
ФНЧ
)(1t
)(2t
)(t
n
ВСИ
ВСИ - выделитель синхроимпульса (СИ) для запуска генератора
управляющих импульсов и распределительной системы. СИ отличаются от
импульсов АИМ большей амплитудой и большей длительностью. Кл
каждого временного канала на передающей и приемной сторонах должны
работать синхронно (замыкаться и размыкаться).
ГИ+РС
АМн, ЧМн,
ФМн, ОФМн
Корреляцион
ный
приемник
ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫЕ
ФИЛЬТРЫ
Декодирующие
устройства
FFк
1н
f
f
Рис.146. Структурная схема приемника системы с ВРК
14.3. Принципы частотного уплотнения в системе с частотным
разделением каналов (ЧРК)
В основе систем с ЧРК лежит принцип деления полосы частот канала
на отдельные частотные полосы (каналы) и перенос спектров
сообщений отдельных источников информации в эти полосы с помощью
однополосной модуляции (рис.59). Для переноса каждого сигнала требуются
синусоидальные сигналы-переносчики с несущими частотами
отличающимися друг от друга на величину частотного канала
(рис.147).
Основным блоком передающей стороны является амплитудный
преобразователь, состоящий из амплитудного модулятора и полосового
,
фильтра (для каждого частотного канала полосовой фильтр имеет свою
центральную частоту настройки). Для передачи по радиоканалу групповой
сигнал модулирует групповую несущую (по частоте или фазе) (рис.148).
Схема приемной стороны системы с ЧРК (рис.148) осуществляет все
операции передающей стороны в обратном порядке: демодуляция группового
144
Принципы частотного уплотнения в системе с ЧРК
кГц4
АЧХ линии связи и спектры уплотняемых сигналов
Частотная полоса уплотняемой линии связи
f
F
f
F
N
Число уплотняемых каналов
АМ ПФ1
)(t
1н
f
ОМ-
сигнал
f
Частотная полоса ПФ
1н
f
)(t
ОМ
Преобразователь
(Пр)
Пр=АМ+ПФ
1н
f
Мод
ЧМ,
ФМ
Ген
Демод
Гр
)(1t
)(2t
)(t
n
ПФ1
ПФn
ПФ2
ПФ1
ПФ2
ПФn
Приемо-передающая аппаратура системы с ЧРК
)(t
n
)(2t
)(1t
),(1tS
),(1tS
),(2tS
),(2tS
),( tS
n
),( tS
n
),( tS
n
),(2tS
),(1tS
1н
f
2нfнn
f
1н
f
2нfнn
f
Гр
сигнала (ЧМ или ФМ), расфильтровка сигналов с помощью полосовых
фильтров (аналогичных передающей стороне). В качестве индивидуальных
демодуляторов ОМ используются те же амплитудные преобразователи, что и
на передающей стороне. Для синхронизации несущих частот используются
специальные синусоидальные (контрольные) сигналы.
Рис.147. Принцип системы с частотным разделением каналов (ЧРК)
Рис.148. Приемо-передающая аппаратура системы с ЧРК
145
Принцип кодового уплотнения в системе с КРК
Функции Уолша
t
ttt
Амп.
Т
База шумоподобного сигнала ШПС
1
Т
В
- период ортогональности
64 ортогональных комбинаций
11
2
3
4
14.4. Принцип кодового уплотнения в системе с кодовым разделением
каналов (КРК)
При кодовом разделении сигналов (каналов) каждое сообщение
модулирует несущий сигнал-переносчик (шумоподобный сигнал), например,
по амплитуде. Разделение модулированных сигналов на приеме основано на
принципе ортогональности несущих сигналов. Для выполнения этого условия
необходимо точное соблюдение временных границ интервала
ортогональности (рис.149). Это означает, что все шумоподобные сигналы
должны одновременно начинаться и заканчиваться. Несмотря на то, что
модулированные сигналы складываются и занимают одну и ту же частотную
полосу, их разделяют по отдельным каналам на приеме с помощью
специальных фильтров из линий задержки [4].
Рис.149. Принцип кодового уплотнения в системе с кодовым разделением
каналов КРК
Более подробно описание шумоподобных сигналов, принцип модуляции и
уплотнения с КРК (на примере трех сигналов) представлено на рис. 150,151.
146
Т
- период опроса сообщений
Амп.
1
1
2
2
3
3
АИМсигнал
Т
Мод
Мод
Мод
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Принцип модуляции с помощью
ШПС
t
функция
функция
функция
)(t
В
Рис.150. Модуляция шумоподобными сигналами
На каждый модулятор (перемножитель) поступают полезный сигнал
(1,2,3) в виде АИМ-сигнала и несущий сигнал (функция Уолша) (1 функция,
2 функция, 3 функция). Вид функций 1,2,3 приведен на рис.149 (отличаются
числом прямоугольных импульсов на периоде ортогональности Т, который в
рассматриваемом примере является периодом опроса). Каждая функция
модулируется по амплитуде (высота импульса шумоподобной функции
соответствует амплитуде модулирующего сигнала, т.е. АИМ-сигнала)
(рис.150).
На практике условие синхронизации периодов ортогональности не
выполняется, из-за чего появляются шумы «ортогональности». Для их
уменьшения необходимо увеличивать базу шумоподобных сигналов
(широкополосность). При
Отсюда происходит название сигналов: «шумоподобные».
сигналы превращаются в белый шум.
147
Модулированные сигналы (64 комбинации ШПС) складываются и поступают
на модулятор ЧМ (ФМ). На одной несущей частоте могут одновременно
обслуживаться 64 абонента (на практике используют 32 комбинации для
уменьшения «шумов ортогональности», возникающих за счет отсутствия
возможности синхронизации периодов ортогональности ШПС, например, в
системах сотовой связи).
Чем больше база ШПС, тем меньше длительность элементарного
импульса, тем больше ширина полосы частот, занимаемая системой КРК,
тем сильнее спектр ШПС приближается к спектру белого шума, тем меньше
«шумы ортогональности» (выше качество связи).
На приемной стороне используются согласованные фильтры, настроенные
на прием определенной комбинации импульсов (функций Уолша). В основе
согласованных фильтров (СФ) – линии задержки на время длительности
элементарного импульса. На выходе СФ формируется метка по аналогии с
оптимальным приемником, пропорциональная амплитуде АИМ
(сообщения) на передающей стороне.
х
х
х
Мод
ЧМ,ФМ
Демод
ЧМ,ФМ
1СФ
2СФ
СФn
)(1t
)(2t
)(t
n
)(1t
)(2t
)(t
n
Структурная схема системы передачи сигналов ШПС
Рис.151. Описание шумоподобных сигналов
15. Заключение
Дисциплина «Теория передачи сигналов» является базовым предметом,
который изучают студенты специальностей автоматики, телемеханики, связи
и энергоснабжения.
Материал курса ТПС охватывает все основные разделы, касающиеся
вопросов и задач передачи электрических сигналов по направляющим
линиям. Сигналы (информация) может носить самый разный характер и
назначение: измерительный сигнал, управляющий, телекоммуникационный,
сигнал энергоснабжения. Критерии качества также могут быть разными
(минимум приведенной дисперсии текущей погрешности, минимум
вероятности ошибки, минимум потерь в линии связи, максимум отношения
мощностей сигнала и шума и т.д.). Используя теоретический материал курса
ТПС, для каждого критерия качества можно построить оптимальный
приемник и эффективную систему передачи сигналов.
148
Список литературы
1.Горелов Г.В., Фомин А.Ф., Волков А.А., Котов В.К. Теория передачи
сигналов на железнодорожном транспорте – М.: ФГ БОУ «Учебно-
методический центр» по образованию на железнодорожном транспорте,
2013.- 530 с.
2. Скляр Б. Цифровая связь /Пер. с анг. – М.: Издательский дом «Вильямс»,
2004.
3. Каллер М.Я., Фомин А.Ф. Теоретические основы транспортной связи.- М.:
Транспорт, 2003.- 383с.
4.Фомин А.Ф. Поездная радиосвязь и борьба с помехами //ВКСС, Connect. –
2007. - №6.
5. Фомин А.Ф., Волков А.А., Горелов Г.В., Журавлева Л.М. Расчет
характеристик сигналов с импульсно-кодовой модуляцией и разработка
структурной схемы модема цифровой системы передачи: Методические
указания к курсовому проекту.- М.: МГУПС (МИИТ), 2014.- 24с.
6. Фомин А.Ф., Волков А.А., Горелов Г.В., Журавлева Л.М. Изучение
оптимальных систем передачи дискретных сообщений при воздействии
гауссовских и негауссовских помех: Методические указания к
лабораторным работам.- М.: МГУПС (МИИТ), 2015.- 42с.
7. Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов - М.: Радио и связь, 1986.- 303с.
149
Св.план 2017 г., поз.53
Журавлева Любовь Михайловна
Теория передачи сигналов
Учебное пособие
_________________________________________________
Тираж 100 экз.
_________________________________________________
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]