2.13. Причины использования модуляции при передаче данных. Разновидности модуляции и необходимые полосы пропускания линий связи.

Модуляція – це змінювання параметру носія сигналу у відповідності до функції, що відображає передане повідомлення. Якщо змінюваний параметр при модулюванні змінюється дискретно, то модуляція має назву маніпуляція.

При частотной мани­пуляции частота колебаний передатчика манипулируется относи­тельно среднего значения f_нес. Символам «1» и «0» соответствуют двоичные сигналы:

Разность частот F_p = f₀-f₁, где называется разносом частот, а величина — девиацией частоты.

Отношение девиации к основной частоте манипуляции т = Fd/Fm называется индексом частотной манипуляции. Обычно F_d<<f_нес.

Эффективная полоса сигнала ∆F_чм зависит от способа осуще­ствления частотной манипуляции. Существует два способа манипуляции:

1. Способ с разрывом фазы предполагает наличие двух задающих генераторов, генерирующих колебания с частотами и коммутируемых в соответствии с видом передаваемых по­сылок. Так как фазы колебаний задающих генераторов независи­мы, в моменты переключения возникают резкие скачки фазы, приводящие к нежелательному расширению эффективной ширины спектра сигнала. Вследствие этого, а также из-за сложности реализации (необходимость иметь два задающих генератора) и других недостатков способ частотной манипуляции с разрывом фазы применяется редко.

2. Способ без разрыва фазы предусматривает наличие одного задающего генератора. Частотная манипуляция осуществ­ляется изменением параметров (обычно емкости) его колебательного контура, благодаря плавному переходу от посылки «1» к активной паузе «0» спектр сигнала оказывается значительно более узким, чем при ЧМ с разрывом фазы. Хотя и в этом случае спектр сигнала тео­ретически бесконечен, основная энергия сосредоточена в сравни­тельно узкой полосе, ширина ко­торой определяется частотой ма­нипуляции F_m и индексом частотной манипуляции т. В системах передачи данных, использующих узкополосные тракты (например, стандартный телефонный канал), с целью по­вышения пропускной способно­сти значения т выбирают ма­лыми. Удовлетворительная с точки зрения помехоустойчивости эффективная полоса при узкополосной ЧМ может быть в первом приближении определена из выражения

В радиолиниях, использующих метод ЧМ, величина девиации выбирается обычно (с учетом требований помехоустойчивости и стабильности параметров передатчика и приемника) в несколько раз большей, чем при узкополосной ЧМ.

0. 2.14. Геометрическая интерпретация сигналов и помех. Идеальный приёмник котельникова и другие варианты построения приёмников двоичных сигналов.

Теорема Котельникова определяет интервал преобразования. Она связывает частоту с максимальной шириной спектра.

1 )Набор чисел считаем многомерным вектором.

Любе три числа х1, х2, х3 можно представить в виде точки в трехмерн простр-ве (рис.1б), удаленной от начала коорд на расст D= .

Этими числами могут быть ординаты ф-ции f(t).(рис.1а)

П одобная трактовка может быть распространена на любое кол-во чисел (ординат), если ввести понятие о многомерном простр-ве, в кот. коорд оси взаимно перпенд. Как следует из теоремы Котельникова, любой сигнал длительностью Т, занимающий участок спектра шириной F, однозначно определяется k=2FT числами, характеризующими ординаты Длина вектора, отображающего сигнал в многомерном простр-ве, пропорциональна эффективному значению его напряжения.

2)Вычисляем косинус угла (изменяется от -1 до +1). Если косинус = 1, то сигналы отличаются только масштабами; если косинус = -1, то сигналы перевернули; если косинус = 0, то два сигнала взаимно ортогональном пространстве (ни -1 ни 1).

Ограниченная по спектру и по длительности флуктуационная помеха также может быть представлена в виде вектора в многомерном простр-ве. Ф-ция, отображающая такую помеху, однозначно определяется с помощью 2FT определяющих ординат, отстоящих друг от друга на интервалы, равные 1/2F. Совок всех возможных сообщ образует в общем случае многомерное простр-во сообщ. Каждое из возможных сообщ преобразуется в передатчике в соотв ему линейный сигнал. Совок возможных сигналов в линии связи образует многомерное простр-во сигналов. В приемном устр-ве производится преобразов сигналов в соотв им сообщ.

В идеальном приемнике Котельникова все простр-во сигналов разделяется на области, границы кот. равноудалены от концов векторов соседних сигн. При этом ошибка в приеме сообщения возникает лишь в том случае, когда конец результирующего вектора сигнала и помехи оказывается в области, относящейся к другому сигналу. В этих условиях достигается принципиальная помехоустойчив. Именно в этом смысле рассмотренный приемник наз идеальным. Расстояние между концами векторов соседних сигналов является геометрич интерпретацией различия между этими сигналами.

Идеальный приёмник Котельникова – это идея постройки приёмника двоичн сигн при наличии помех, которая базируется на геометрич интерпрет сигн и помех.

Если конец суммарного вектора находится над плоскостью разделения – сигнал интерпретируется как «1», если в плоскости или под ней – интерпретируем как «0».

Т.обр., геометр интерпрет сигн и помех явл. плодотворной для создания алгор постройки и действия приёмников двоичных сигналов в аппаратуре передачи данных.

Существует 2 метода распознавания двоичных сигналов:

• Распознавание нулей и единиц по признаку расстояния от эталонных точек

• Распознавание нулей и единиц корреляционным методом