- •Вводная лекция
- •В.1 Определение, задачи и проблемы
- •В.2 Телемеханические устройства, комплексы и системы
- •В.3 Краткая историческая справка развития телемеханики
- •Часть 1. Сообщения и сигналы
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИГНАЛАХ
- •1.1. Основные типы сигналов
- •1.2. Периодические сигналы
- •1.4. Спектр одиночного прямоугольного импульса
- •2. МОДУЛЯЦИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
- •2.1. Амплитудная модуляция
- •2.2. Частотная модуляция (ЧМ)
- •2.3. Фазовая модуляция (ФМ)
- •2.4. Одновременная модуляция по амплитуде и по частоте
- •3. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
- •3.2. Фазоимпульсная модуляция (ФИМ)
- •3.3. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
- •4. МАНИПУЛИРОВАННЫЕ СИГНАЛЫ
- •4.1. Амплитудная манипуляция (АМП)
- •4.2. Фазовая манипуляция (ФМП)
- •4.3. Частотная манипуляция (ЧМП)
- •4.4. Двукратная модуляция
- •4.5. Спектры радиоимпульсов
- •5. МОДУЛЯТОРЫ И ДЕМОДУЛЯТОРЫ
- •5.1. Амплитудные модуляторы
- •5.2. Детекторы АМ-сигналов
- •5.3. Модуляторы однополосного сигнала
- •5.4. Детекторы ОАМ-сигнала
- •5.5. Частотные модуляторы
- •5.6. Детекторы ЧМ-сигналов
- •5.7. Фазовые модуляторы
- •5.8. Фазовые детекторы (ФД)
- •5.9. Амплитудно-импульсные модуляторы
- •5.11. Широтно-импульсный модулятор
- •5.12. Демодуляторы ШИМ-сигналов
- •5.13. Фазоимпульсные модуляторы
- •5.14. Детекторы ФИМ-сигналов
- •5.15. Дискретный амплитудный модулятор
- •5.17. Модуляторы ЧМП-сигналов
- •5.19. Модуляторы ФМП-сигналов
- •5.20. Детекторы ФМП-сигнала
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Часть 2. Коды и кодирование
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. КОДЫ И КОДИРОВАНИЕ
- •1.1. Основные понятия
- •1.2. Цифровые коды
- •1.3. Простые двоичные коды
- •1.4. Оптимальные коды
- •2. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ КОДЫ
- •2.1. Основные понятия
- •2.2. Коды с обнаружением ошибок
- •2.3. Коды с обнаружением и исправлением ошибок
- •2.4. Частотные коды
- •3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ НЕПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫХ КОДОВ
- •3.2. Дешифратор двоичного кода в десятичный код
- •3.3. Дешифратор двоично–десятичного кода в десятичный
- •3.4. Преобразователи двоичного кода в двоично–десятичный код и обратно
- •3.5. Преобразователь двоичного кода 8–4–2–1 в самодополняющийся двоично–десятичный код 2–4–2–1
- •3.6. Преобразователь самодополняющего двоично–десятичного кода 2–4–2–1 в двоичный код 8–4–2–1
- •3.7. Преобразователь кода Грея в двоичный код и обратно
- •3.8. Технические средства кодирования и декодирования эффективных кодов
- •3.9. Схемы равнозначности кодов
- •4.1. Кодер и декодер кода с защитой на четность
- •4.2. Кодер и декодер кода с постоянным весом
- •4.3. Кодер и декодер кода с двумя проверками на четность
- •4.4. Кодер и декодер кода с повторением
- •4.5. Кодер и декодер кода с числом единиц, кратным трем
- •4.6. Кодер и декодер инверсного кода
- •4.7. Кодер и декодер корреляционного кода
- •4.8. Кодер и декодер кода Бергера
- •4.10. Кодирующее и декодирующее устройство кода Хемминга
- •4.11. Технические средства умножения и деления многочлена на многочлен
- •4.12. Кодер и декодер циклического кода
- •4.13. Кодер и декодер итеративного кода
- •4.14. Кодер и декодер рекуррентного кода
- •5.1. Кодер и декодер кода на перестановки
- •5.2. Кодер и декодер кода на размещения
- •5.3. Кодер и декодер кода на сочетания
- •5.4. Дешифратор одночастотного кода
- •5.5. Кодер и декодер сменно–качественного кода
- •6. КОДЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ КАНАЛАМ СВЯЗИ
- •6.1. Методы кодирования
- •6.2. Шифратор и дешифратор кода Манчестер–2
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Часть 3. Линии связи и помехоустойчивость информации
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ЛИНИИ И КАНАЛЫ СВЯЗИ
- •1.1. Понятие о линии и канале связи
- •1.2. Способы разделения каналов
- •1.3. Проводные линии связи
- •1.4. Использование высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) в качестве линий связи
- •1.6. Радиолинии
- •1.7. Оптические линии связи
- •1.9. Структура линий связи
- •1.10. Сети передачи дискретных сообщений
- •1.11. Расчет основных характеристик цифровых линий связи
- •1.12. Расчет волоконно–оптической линии связи
- •2. ПОМЕХИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- •2.1. Общие сведения о помехах
- •2.2. Математическое описание помехи
- •2.3. Виды искажений
- •3. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ
- •3.1. Основные понятия
- •3.2. Помехоустойчивость передачи дискретных элементарных сигналов
- •3.3. Приём с зоной стирания
- •3.4. Помехоустойчивость двоичных неизбыточных кодов
- •3.5. Помехоустойчивость кодов с обнаружением ошибок
- •3.7. Помехоустойчивость систем с дублированием сообщений
- •3.8. Помехоустойчивость систем с обратными каналами связи
- •4. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ
- •4.1. Общие соображения
- •4.2. Помехоустойчивость непрерывных методов модуляции
- •4.3. Помехоустойчивость импульсных методов модуляции
- •4.4. Потенциальная помехоустойчивость сложных видов модуляции
- •5. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
- •5.1. Методы повышения помехоустойчивости передачи дискретных сообщений
- •5.2. Методы повышения помехоустойчивости передачи непрерывных сообщений
- •ЛИТЕРАТУРА
- •ПРИЛОЖЕНИЕ
λ = |
2 |
|
− |
β2 |
τ |
|
= |
1 |
2π |
U (β) |
− |
β2 |
π |
Fβe |
2 , |
в.ср |
2 |
F |
e |
2 ; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
– гауссов полосовой фильтр ( Fэ– общая эффективная полоса)
|
λ = F βe− |
β2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
||||
|
|
2 , |
τ |
в.ср |
= |
|
; |
||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
Fэβ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
– RC – фильтр нижних частот |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
1 |
|
e− |
β2 |
|
|
|
|
2 U (β) |
|
|||
λ = |
|
2 |
|
, |
τв.ср = |
|
RC . |
||||||
RC |
π |
|
|
|
β2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e− 2 |
|
2.3. Виды искажений
Потеря информации может происходить по следующим причинам:
–несовершенство методов преобразования сообщения в сигнал и технического их осуществления;
–несовершенство методов преобразования принимаемого сигнала в сообщение и технической реализации этих методов;
–несовершенство методов передачи и приёма сигналов и технической реализации этих методов;
–особенности распространения сигнала по линии связи;
–недостаточная помехозащищённость сигнала.
Всё эти причины приводят к трём видам искажений: линейным, нелинейным и случайным.
Линейные искажения – это искажения сигнала, не сопровождающиеся появлением новых частотных составляющих в его спектре. Линейные искажения разделяются на частотные (амплитудно–частотные) и фазовые.
Частотные искажения возникают из–за наличия в цепях сосредоточенных и распределённых реактивностей, общее сопротивление которых зависит от частоты, что приводит к неравномерным воспроизведениям амплитуд отдельных гармонических составляющих сигнала.
Фазовые искажения вызываются неодинаковым сдвигом во времени отдельных гармонических составляющих, что приводит к сдвигу начала импульса и искажению его формы. К нелинейным искажениям следует отнести искажения из-за ограничения полосы пропускания.
Нелинейные искажения сопровождаются появлением в спектре сигнала новых гармонических составляющих. Этот вид искажений вызывается наличием нелинейных элементов в аппаратуре.
82
Случайные искажения вызываются помехами, действующими в канале и аппаратуре связи. Эти помехи вызывают подавление сигнала или создают ложный сигнал. Если в результате действия помех сигнал окажется неподавленным, то могут возникнуть краевые искажения и дробления.
Краевые искажения (рис. 2.6, а) выражаются в искажении импульса, что приводит при восстановлении импульса к изменению его месторасположения.
Краевые искажения подразделяются на искажения преобладания, характеристические и случайные.
Искажения преобладания вызывает увеличение (уменьшение) длительности импульса за счёт паузы (рис. 2.6, б).
Характеристические искажения проявляются в виде искажений формы импульсов и смещений их фронтов под воздействием переходного процесса от предыдущей посылки. Этот вид искажений зависит от АЧХ и ФЧХ.
Дробление. Эти искажения выражаются в дроблении импульса и изменении его полярности как на части импульса, так и на всей его длительности
(рис. 2.6, в).
|
Передача |
|
|
Передача |
|
|
Передача |
|||||||
|
|
t |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.Прием U.пор |
Прием |
Прием |
|
|
|
|
|
|
t |
t |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Восста- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
новление |
|
|
|
б |
|
в |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t
τ
а
Рис. 2.6. Случайные искажения:
а – краевые; б – преобладания; в – дробления
Искажения по соседнему каналу (переходные искажения) вызываются влиянием смежного канала. Они обусловливаются неидеальностью АЧХ характеристик фильтров.
Перекрёстные искажения. Этот вид искажений вызывается нелинейностью характеристик элементов и узлов общих для всех каналов (усилители, модуляторы и т.д.).
83