Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория передачи сигналов. Учебное пособие
.pdf
61
с
с
2
0
2
Формирование АМ-сигнала (модулятор)
ПФ
)(t
)(tS
),( tS
Вх
Вых
)(t
)(tS
),( tS
)(S
c
0
0
2
c
2
c
0
c
0
U
I
...
210
uauaai
tUtUu
cm
coscos
00
Спектр
)(t
)(S
также следующие составляющие на частотах:
синусоидального сообщения),
,
(удвоенная несущая частота). Отсюда,
(круговая частота
понятно назначение полосового фильтра, который выделяет только спектр АМсигнала.
Рис.60. Схема формирования АМ сигнала
Демодулятор АМ-сигнала можно реализовать также на основе схемы с
полупроводниковым диодом (рис.61). В этом случае входным сигналом
являются АМ-сигнал или ОМ-сигнал и восстановленное несущее колебание,
выходным – переданное сообщение
. В случае демодуляции усложняется
вид спектра
вызывает трудностей в процессе демодуляции, так как эти дополнительные
, появляются дополнительные составляющие. Однако, это не
62
Демодулятор АМ-сигналов
)(t
)(tS
),( tS
ФНЧ
)(S
0
c
c
2
0
2
c
0
c
0
)(2
0 c
)(2
0 c
c0
2
c0
2
),( tS
)(t
)(tS
составляющие находятся в более высокой области частот, чем исходное
сообщение, которое выделяется с помощью ФНЧ.
Рис.61. Демодуляция АМ-сигнала
5.16. Угловая модуляция (УМ)
Угловая модуляция используется для передачи сигналов по радиоканалам,
так как обладает высокой помехоустойчивостью по сравнению с амплитудной
модуляцией. Основные характеристики УМ-сигналов приведены на рис.62.
63
Угловая модуляция (УМ)
]),(cos[
000
ttUS
УМ
)(),( tMt
ФМ
ФМ
M
t
д
dttt
0
)(),(
д
tt
c
cos)(
с
д
ЧМ
M
1
ЧМ
М
0
c
0c
0
с
2
0с
2
0
с
3
0с
3
0
)1(2
УМс
УМ
эф
МFf
1
УМ
М
дэфЧМ
Ff 2
cФМэфФМ
FМf 2
1
УМ
М
cэфУМ
Ff 2
- индеск ФМ
модуляции
(максимальное
отклонение фазы)
1
- индеск ЧМ
модуляции
(максимальное
отклонение
фазы)
- девиация частоты
ФМ
ЧМ
Рис.62. Основные характеристики УМ-сигналов
На рис.62. представлены выражения изменений фазы гармонического
несущего для частотной и фазовой модуляций, величины эффективной
полосы частот бесконечно большого спектра УМ-сигнала.
Отличия фазовой модуляции от частотной представлены на рис.63 на
примере простейшего сообщения в виде линейного сигнала. При фазовой
модуляции по закону передаваемого сообщения изменяется фаза
(информационная часть полного угла несущего колебания). При частотной
модуляции по закону передаваемого сообщения изменяется частота
несущего сигнала.
64
)(t
Рис.63. Отличия ЧМ-сигнала от ФМ-сигнала
Наибольшее распространение получила частотная модуляция (полоса
частот не изменяется в зависимости от частоты модулирующего сигнала).
На рис.64. приведена схема модулятора ЧМ-сигналов в виде частотно-
зависимого генератора. Он состоит из автогенератора и частотно-зависимой
нагрузки (колебательного контура, параллельно которому через
разделительный конденсатор подключается варикап). Емкость закрытого
перехода варикапа зависит от приложенного напряжения в виде первичного
сигнала
. Таким образом, от амплитуды модулирующего сигнала
изменяются частота настройки резонансного контура и частота несущего
колебания (выходного модулированного сигнала).
Процесс демодуляции состоит из двух этапов: 1) с помощью
колебательного контура происходит преобразование ЧМ-сигнала в АМ-
сигнал; 2) амплитудная демодуляция с помощью детектора огибающей
(рис.65).
65
Модулятор ЧМ
)(t
Демодуляция ЧМ
Колебательный
контур
Детектор
огибающей
Детектор огибающей
эл
эф
f
1
Рис.64. Модулятор и демодулятор ЧМ-сигналов
Рис.65. Детектор огибающей
66
c
F
cмгн
Ff 2
1
УМ
М
Мгновенный спектр
cэфУМ
Ff 2
0
N
)(S
c
F2
ФНЧ ФНЧ
ЧМГ
Система ФАПЧ
c
F20
c
F0
),( tS
)(t
эфш
fNP
0
1
2
)1(2
)/(
21
M
F
MF
ff
c
c
эфэф
1
УМ
М
)(t
5.17. Демодулятор на основе системы фазовой автоподстройки частоты
(ФАПЧ)
Наибольшей помехоустойчивостью обладают демодуляторы,
построенные по схеме ФАПЧ (фазовой автоподстройке частоты). Принцип
ФАПЧ основан на характеристике «мгновенный спектр». Суть понятия
мгновенного спектра заключается в том, что мгновенная частота УМ-сигнала
меняется в узкой полосе частот, равной удвоенной максимальной частоте
сообщения
УМ-сигнала для
(рис.67), которая является эффективной полосой
.
Рис.66. Мгновенный спектр и система ФАПЧ
В основе системы ФАПЧ лежит идея реализация полосового фильтра, у
которого центральная полоса настройки меняется в зависимости от величины
. Схема ФАПЧ состоит из частотно-зависимого генератора ЧМГ с ФНЧ
67
ФНЧ
f
с
F2
1эф
f
2эф
f
1
2
)1(2
)/(
21
M
F
MF
ff
c
c
эфэф
шириной
=
. Принцип ЧМГ аналогичен модулятору ЧМ-сигнала, так
как изменениями частоты ЧМГ управляет сигнал с варикапа.
Преимущества системы ФАПЧ заключается в том, что мощность шума на
выходе приемника уменьшается в число раз, равное отношению ширины
эффективной полосы УМ-сигнала
спектра
, а именно:
к ширине полосы мгновенного
.
6. Основы теории кодирования
Преобразование дискретных сообщений в сигнал-переносчик
осуществляется с помощью операций: кодирования и модуляции.
Кодирование – преобразование дискретных сообщений в последовательность
некоторых символов. При кодировании каждому элементу сообщения
присваивается определенная совокупность кодовых символов, которая
называется кодовой комбинацией. Правило, по которому устанавливается
однозначное соответствие между сообщением и кодовой комбинацией,
называется кодом. Код должен быть известен на передающей и приемной
сторонах. Для этого существуют специальные кодовые таблицы, в которых
размещают алфавит кодирования.
6.1. Классификация кодов и основные параметры кодов
Классификация кодов и основные параметры кодов приведены на рис.67,68.
Коды подразделяются по величине позиционности а (двухпозиционные и
многопозиционные), по назначению: первичные (линейные), формирующие
сигнал для распространения по линии связи; корректирующие или
помехоустойчивые, обнаруживающие и исправляющие ошибки в кодовых
комбинациях; статистические, устраняющие информационную избыточность
и повышающие скорость передачи информации. Основные параметры кодов
– основание или позиционность, вес кодовой комбинации, кодовое
расстояние.
68
Лекция №10
Основы теории кодирования
Преобразование дискретных сообщений в сигнал осуществляется с помощью двух
операций: кодирование и модуляция.
Кодирование – преобразование дискретных сообщений в последовательность некоторых
символов.
Каждому элементу сообщения присваивается определенная совокупность кодовых
символов, которая называется кодовой комбинацией.
Правило, по которому устанавливается однозначное соответствие между сообщением и
кодовой комбинацией, называется кодом.
Код известен на передающей и приемной сторонах.
Для этого существует специальные кодовые таблицы, в которых размещают алфавит
кодирования.
Классификация кодов
1) двухпозиционные и многопозиционные
2а
2а
а
- основание кода
2) равномерные и неравномерные
constn
varn
n
- длина кодовой комбинации
3) по назначению: первичные, статистические, корректирующие
Основные параметры кодов
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
0
22222222 аааааааа
3) вес кодовой комбинации . Это число ненулевых элементов в комбинации,
для двоичных кодов – число единиц в комбинации.
01110
1
v
31
01010
2
v
22
4) кодовое расстояние между двумя комбинациями . Это количество
элементов, в которых одна комбинация отличается от другой. Для двоичных кодов
– это вес суммы по модулю 2.
d
2mod)(),(
jiji
vvvvd
3),(),3(010112mod)0011001101(
ji
vvd
01101
+ 00110
= 01011
Минимальное кодовое расстояние (расстояние Хемминга) по множеству
комбинаций характеризует все множество кодовых комбинаций.
1
min
d
2
min
d
- простые коды, - корректирующие коды
srkn
информационные, проверочные,
служебные
= 0 или 1
n
а
Рис.67. Основы кодирования и классификация кодов
Рис.68. Основные параметры кодов
69
Выполнение алгебраических операций над кодовыми комбинациями
01234567
1001100110011001 xxxxxxxx
1)(
347
xxxxA
Все операции выполняются по законам двоичной алгебры.
02mod)( iixx
1
n
x
1)(
46
xxxB
[2mod)]()([ xBxA
1)(
347
xxxxA
+ ]
2mod
36746347
11 xxxxxxxx
1)1)(1()()(
3474781169101346347
xxxxxxxxxxxxxxxxxBxA
1
13-8=5
xxxxx
2567
01234567
2021212020212121
2mod
Для выполнения алгебраических операций над кодовыми комбинациями
(сложение, умножение, и др.) при вычислении, например, образующих
многочленов корректирующих кодов, кодовые слова представляют в виде
многочленов фиктивной переменной х, заменяющей собой основание системы
исчисления (рис.69).
- сумматор по модулю два (1+1=0; 0+0=0; 1+0=1; 0+1=1)
Рис.69. Правила выполнения алгебраических операций над кодовыми словами
6.2. Линейные коды
Линейные (первичные) коды служат для согласования сформированной
последовательности двоичных сигналов с параметрами линии связи и
обеспечения определенной синхронизации между передающей и приемной
сторонами (рис.70).
70
Первичные (линейные) коды
Первичные коды (ПК) служат для согласования сформированной последовательности
двоичных сигналов с параметрами линии связи и обеспечения определенной синхронизации
между передающей и приемной сторонами. Первичный сигнал должен содержать тактовую
частоту,
ПК должен иметь узкую полосу частот, не должен содержать постоянную составляющую
(длинных нулевых посылок) из-за присутствия в тракте передачи согласующих
трансформаторов и усилителей, не пропускающих низкочастотные составляющие (что
вызывает искажения импульсов). Основная часть энергии линейного сигнала должна быть
сосредоточена в среднем диапазоне частот. От выбора линейного кода зависят длина
регенерационного участка и гарантированное выделение тактовой частоты, качество
передачи и возможность совместной работы различных систем передачи.
Искажения сигнала 132 за
счет несоответствия полосе
частот
2)(
k
d
0
N
р
N
з
N
р
N
р
NN
0
Рис.70. Первичные (линейные) коды
6.3. Корректирующие коды
Корректирующие коды служат для повышения помехоустойчивости и
достоверности передачи информации в условиях помех (рис.71). Это
достигается введением в простые коды логической избыточности, которая
позволяет обнаруживать и исправлять ошибки. Избыточные символы
формируются по определенным правилам и называются проверочными или
контрольными. В корректирующих кодах минимальное кодовое расстояние
по множеству комбинаций должно быть
число комбинаций
. Это значит, что общее
делится на две части: разрешенные
, не используемые для передачи. Следовательно, при построении
и запрещенные
корректирующего кода и введения некоторого логического условия
уменьшается количество используемых комбинаций
простым кодом
. В результате действия помех в линии разрешенные
по сравнению с
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]