- •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
Характеристики каналов связи
Каналы связи классифицируют по разным признакам:
– по назначению (телефонные, радиовещательные, телевизионные),
– по типу линии связи (кабельные, волоконно-оптические, спутниковые),
– по диапазону частот,
– по виду сигналов на входе и выходе канала (непрерывные, дискретные),
– по виду математической модели канала.
Основные типы моделей канала
Линейный канал с аддитивным шумом. Канал описывается постоянной передаточной функцией и характеристиками шума.
Канал с аддитивным шумом и случайной амплитудой и фазой несущего колебания (из-за нестабильности характеристик элементов канала и интерференции сигналов, приходящих в приемник разными путями с разбросом по времени). При большом разбросе возникают межсимвольные искажения.
Канал с межсимвольными искажениями и аддитивным шумом (канал с памятью).
Дискретные каналы характеризуют распределением вероятностей векторов ошибок при приеме конкретной последовательности символов.
Симметричный канал без памяти: каждый символ может быть ошибочно принят за любой другой символ с вероятностью р и принят правильно с вероятностью 1 – р.
Основные проявления замираний
Временное рассеяние
Временное рассеяние делает ачх неравномерной:
Характеристики замираний
Амплитудные Частотно-селективные
Полоса когерентности – интервал частот, в котором усиление почти одинаковое.
«Время когерентности» Т0 = 0,5 λ/v – интервал времени, на котором характеристика канала существенно не меняется. 1/Т0 – скорость замирания
(характеристики изменяются в основном из-за перемещения).
Замирания быстрые (Ts > T0 ) и медленные (Ts < T0)
Желательно τm<< Ts<< Т0.
Доплеровский сдвиг частоты fd = vf/c = v/λ, T0 = 0,5/fd
Доплеровское «расширение частоты» происходит в результате суммирования многолучевых компонент с разным доплеровским сдвигом.
При суммировании сигналов с противоположными фазами (x, y) незначительное изменение фазы одного сигнала (x, y) может вызвать большой скачок фазы суммарного сигнала (s) и его мгновенной частоты – производной фазы, намного превышающий доплеровский сдвиг.
Средства борьбы с замираниями
Наиболее опасны частотно-селективные и быстрые замирания.
Влияние частотно-селективных замираний ослабляют:
– расширением спектра (если τэс < τm, то запаздывающий сигнал воспринимается как шум). RAKE – приемник суммирует многолучевые сигналы,
– увеличением длительности символов, превращающим частотно-селективные замирания в амплитудные замирания (например, при модуляции OFDM),
– разнесением (пространственным, угловым, по времени, по частоте). Одновременное появление глубоких замираний в разных сигналах маловероятно,
– выравниванием характеристики канала специальным фильтром – эквалайзером, компенсирующим амплитудно-фазовые искажения в канале. В многолучевом канале цель выравнивания – ослабление межсимвольных искажений.
Влияние быстрых замираний снижают:
– применяя методы модуляции без фазовой синхронизации,
– помехоустойчивое кодирование и чередование,
– многоканальную связь с временным уплотнением, отличающуюся от других способов уплотнения более короткой длительностью символа.