- •Формирование и передача сигналов
- •Сигналы и их классификация
- •Виды сигналов:
- •Основные этапы формирования сигнала в цифровой системе связи
- •1. Кодирование источника (форматирование)
- •Сжатие данных (этап кодирования источника):
- •2. Кодирование канала:
- •3. Цифровая модуляция (манипуляция)
- •Математические модели детерминированного сигнала
- •Математическое описание гармонического сигнала
- •Амплитудно-фазовая, квадратурная, комплексная
- •Геометрическая
- •Спектр периодического сигнала
- •Спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов (сигнал типа «меандр»)
- •Спектр непериодического сигнала конечной длительности
- •Преобразование Фурье:
- •Спектральные функции видеоимпульсов
- •Динамические характеристики линейного элемента
- •Определение реакции элемента на входной сигнал
- •Передаточная (системная) функция элемента
- •H(s) - передаточная функция элемента,
- •Следствия преобразования Фурье
- •Понятие идеального канала
- •Спектр дискретного сигнала
- •«Естественная» дискретизация (отсчет - прямоугольный импульс)
- •Теорема Котельникова
- •Синусоида как сумма функций Котельникова при двух отсчетах на периоде:
- •Канал Найквиста
- •Характеристики канала Найквиста
- •Требования к частотной характеристике цифрового канала связи
- •Автокорреляционная функция
- •Примеры плотностей распределения вероятностей
- •Понятие белого шума
- •Примеры осциллограмм сигналов и их автокорреляционных функций
- •Импульсная модуляция
- •Импульсно-кодовая модуляция (икм)
- •Примеры кодов канала
- •Коды 4, 5, 6 с возвратом к нулю (rz).
- •Аналоговая амплитудная модуляция
- •Пример реализации квадратурного фильтра
- •Характеристики квадратурного фильтра
- •Угловая модуляция
- •Примеры сигналов с угловой модуляцией
- •Примеры частотных детекторов
- •Квадратурный детектор сигналов с угловой модуляцией
- •Примеры противоположных и ортогональных сигналов
- •Понятие согласованного фильтра
- •Фильтр, согласованный с прямоугольным импульсом
- •Относительное (дифференциальное) кодирование
- •Некогерентная демодуляция в системе с двоичной частотной манипуляцией
- •Частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом
- •Модулятор системы с минимальным частотным сдвигом
- •Когерентная демодуляция сигналов с мчс
- •Оценка частотной полосы сигнала в системах bpsk, qpsk, msk, fsk по ширине первого лепестка спектра
- •Модуляция с минимальным частотным сдвигом и гауссовой фильтрацией (gmsk)
- •Модуляция ofdm (Orthogonal frequency division multiplex –
- •Основные показатели эффективности цифровой системы связи
- •Вероятность битовой ошибки рb
- •Максимальная пропускная способность канала
- •Расширение спектра прямой последовательностью
- •Пример вычисления корреляционных функций псп
- •Методы формирования псп
- •Примеры корреляционных функций m-последовательностей
- •Оценка корректирующей способности кода
- •Перемешивание символов
- •Пример блочного перемешивания
- •Принцип построения кодов Хемминга (с исправлением одиночной ошибки)
- •Порождающая и проверочная матрицы
- •Представление двоичного слова многочленом
- •Порождающая матрица циклического кода:
- •Принципы многоканальной связи
- •Принцип временного уплотнения
- •Временное разделение каналов в проводной системе связи
- •Принципы построения систем связи с подвижными объектами
- •Структура системы
- •Разделение каналов в системе сотовой связи gsm
- •Логические каналы сотовой системы связи gsm
- •Основные типы окон системы сотовой связи gsm
- •Понятие количества информации
- •X1, x2,…, xm – набор знаков (алфавит х объема m),
- •Эффективное кодирование
- •Кодируем блоки из трех знаков
- •Форматирование аналогового сигнала в цифровой системе
- •Компандирование
- •Кодирование звуковых сигналов
- •Кодирование параметров источника сигнала
- •Кодирование спектра сигнала
- •Характеристики каналов связи
- •Основные типы моделей канала
- •Основные проявления замираний
- •Временное рассеяние
- •Временное рассеяние делает ачх неравномерной:
- •Характеристики замираний
- •Средства борьбы с замираниями
- •Выравнивание характеристики многолучевого канала
- •Идентификация характеристик канала
- •Эквалайзер с обратной характеристикой канала
- •Принцип работы эквалайзера Витерби
- •Оптимальная фильтрация случайного сигнала
- •Определение частотной характеристики оптимального фильтра
- •Определение импульсной характеристики оптимального фильтра
- •Выделение полезного сигнала с использованием модели источника сигнала
- •Аналоговые фильтры
- •Математическое описание дискретного сигнала
- •Математическое описание дискретного фильтра
- •Структуры линейных цифровых фильтров
- •Формирование сигналов по стандарту iеее-802.11
- •Историческая справка
- •Перечень слайдов
Фильтр, согласованный с прямоугольным импульсом
Фильтр, согласованный с радиоимпульсом
Согласованный фильтр как коррелятор
Система с двоичной фазовой модуляцией (2ФМ, BPSK)
и когерентной демодуляцией
Требуется время на синхронизацию
Восстановление несущей частоты
в системе 2ФМ
Требуется время на восстановление несущей частоты
Восстановление тактовой частоты в системе 2ФМ
Требуется время на восстановление тактовой частоты
Система 2ФМ с автокорреляционным демодулятором
Сигнал правильно детектируется после завершения синхронизации
При совпадении текущего бита с предыдущим U6 =1, при несовпадении U6 =–1
Система с квадратурной фазовой модуляцией
(4ФМ, QPSK – quaternary phase shift keying)
Разделение потока данных в системе с квадратурной манипуляцией
В системе со сдвигом меньше скачки фазы
Автокорреляционный демодулятор системы 4ФМ
Векторное представление сигналов Xi, Yi Табл.1
Δφ–разность фаз сигналов, представляющих текущий и предыдущий символы
Табл.2
Сигналы I и Q принимают положительные, отрицательные или нулевые значения при перемножении идентичных, противоположных или ортогональных сигналов (XiXi-1, XiYi-1) соответственно.
В зависимости от значений сигналов I и Q по табл. 2 определяется разность фаз Δφ, а по Δφ и предыдущему символу определяется текущий символ.
Относительное (дифференциальное) кодирование
Относительное кодирование применяется в системах с амплитудно-фазовой манипуляцией при когерентной и автокорреляционной демодуляции для уменьшения количества ошибок, вызванных неоднозначностью фазовой синхронизации опорного и принимаемого сигналов.
Алгоритм относительного кодирования в системе 2ФМ:
Алгоритм относительного кодирования в системе 4ФМ:
Коммутатор КМ в передатчике разделяет поток бит на четные и нечетные, коммутатор КМ в приемнике объединяет битовые потоки синфазного и квадратурного каналов.
Частотная манипуляция (FSK)
При М-ичной частотной манипуляции каждому символу соответствует своя частота передаваемого сигнала.
Частоту изменяют:
– перестройкой генератора,
– переключением генераторов,
– использованием синтезатора частоты.
Сигналы различных частот могут быть ортогональными и не ортогональными, фаза – непрерывной или изменяющейся скачком на границе символов.
Сигнал детектируют с использованием:
– полосовых фильтров и амплитудных детекторов,
– частотного детектора, определяющего разность частот,
– процессора БПФ, определяющего частоту,
– корреляционного приемника с разными опорными сигналами. Этот способ самый помехоустойчивый, сигналы должны быть ортогональными.
Условие ортогональности сигналов разных частот:
Первый интеграл от высокочастотного сигнала пренебрежимо мал.
Значение второго интеграла зависит от to, Т и φ - фазы сигнала разностной частоты cos[(ωi – ωj)t+φ], показанного на рисунке, в момент начала интегрирования.
Этот интеграл обращается в 0 в следующих двух случаях:
– длительность символа кратна периоду сигнала разностной частоты, интегрирование можно начинать в любой момент, демодуляция некогерентная.
– длительность символа равна полупериоду сигнала разностной частоты, а момент начала интегрирования соответствующим образом синхронизован с принимаемым сигналом, демодуляция когерентная.