11) Понятие сигнала (функции) с ограниченным спектром

В простейшем случае непрерывный сигнал может быть представлен в виде гармонического колебания, описываемого синусоидой. y(t) = Asin(ωt +ϕ) = Acos(ωt +ϕ'),

Синусоидальный сигнал несет в себе информацию в виде трех параметров: амплитуды, частоты и фазы, причем с точки зрения обеспечения высокой скорости передачи данных основной является частота сигнала – чем выше частота, тем больше скорость передачи данных. Среда передачи должна обеспечивать качественный перенос сигнала с минимально возможными искажениями его параметров. Функция времени y(t) , описывающая некоторый непрерывный сигнал, в общем случае, может быть произвольной и иметь временные изменения любой скорости – от самых медленных и вплоть до бесконечно быстрых скачкообразных изменений. Тогда широкий класс периодических функций y(t) может быть представлен рядом Фурье.

Сигналы, обладающие бесконечным спектром, которые содержат синусоиды с частотами в интервале от 0 f0= до f= ∞ , в природе практически нет. Преобладающая часть энергии реальных сигналов сосредоточена в ограниченной полосе частот. Такие сигналы и отображающие их функции называются сигналами (функциями) с ограниченным спектром и могут быть представлены в виде конечной суммы синусоидальных сигналов:

Тогда: S = (fn – f1) − представляет собой спектр сигнала y(t), где fn – верхняя граница частот (верхняя частота); f1 – нижняя граница частот (нижняя частота). Для того чтобы передать такой сигнал без искажений, канал связи должен иметь полосу пропускания шириной не менее S.

12) Модуляция. Принцип амплитудной, частотной и фазовой модуляции

Модуляция (modulation) – перенос сигнала в заданную полосу частот путем изменения параметра (амплитуды, частоты, фазы; величины или направления постоянного тока) переносчика сигнала, называемого несущей, в соответствии с функцией, отображающей передаваемые данные. Другими словами модуляция – это изменение характеристик несущей в соответствии с информативным сигналом.

Аналоговая модуляция – преобразование непрерывного низкочастотного сигнала x(t) в непрерывный высокочастотный сигнал y(t) , называемый несущей и обладающий более высокими характеристиками в отношении дальности передачи и затухания. Аналоговая модуляция может быть реализована двумя способами:

1) амплитудная модуляция, при которой амплитуда высокочастотного сигнала y(t) изменяется в соответствии с исходной функцией x(t) так, как это показано на рис.2.20,б: огибающая амплитуды несущей повторяет форму исходной функции x(t) ;

2) частотная модуляция (рис.2.20,в), при которой в соответствии с исходной функцией x(t) изменяется частота несущей – чем больше значение x(t) , тем больше частота несущей y(t) .

Аналоговая модуляция используется в радиовещании при работе множества радиостанций в одной общей среде передачи (радиоэфире): амплитудная модуляция для работы радиостанций в АМ-диапазоне и частотная модуляция для работы радиостанций в FM-диапазоне.

13) Характеристики цифрового канала связи

В качестве основных характеристик каналов связи используются следующие величины.

1. Скорость модуляции – число интервалов модуляции передаваемого сигнала в секунду (число переключений, сделанных за секунду); величина, обратная единичному интервалу.

2. Пропускная способность канала связи [бит/с] – предельная скорость передачи данных – количество данных, которое может быть передано по каналу связи за единицу времени.

Пропускная способность канала связи может быть повышена за счёт увеличения полосы пропускания или увеличения отношения сигнал/шум, причём более эффективным является первый способ, поскольку логарифмическая зависимость пропускной способности С от отношения Pc / Pш делает второй способ менее эффективным и более трудоёмким.

Пропускная способность дискретного КС, построенного на основе непрерывного канала, без учета шума на линии может быть вычислена по формуле Найквиста:

где T = 1/2F – длительность единичного интервала; nc – число значащих позиций в. Реальная скорость передачи по каналу связи, измеряемая как количество данных, передаваемое за единицу времени (бит/с), обычно меньше пропускной способности и зависит от параметров каналообразующей аппаратуры и способа организации передачи данных.

3. Достоверность передачи данных – вероятность искажения бита из-за воздействия помех и наличия шумов в канале связи.