2.3. Искажения сигналов в системах связи

Сигналы, передаваемые в реальных системах связи, практически всегда подвержены искажениям, вызванным влиянием помех и неоднородностей линий связи.

Будем понимать, что если принятый сигнал отличается от исходного сигналатолько задержкой и масштабным коэффициентом,

,

то такой сигнал считаются принятым без искажений.

Однако на практике искажения в реальных каналах обычно носят более сложный характер:

.

Примером сложных искажений, могут быть искажения, возникающие при отражении радиосигнала, представленное на рис. 2.5. В представленном случае принятый сигнал будет иметь вид:

.

Рис. 2.5. Образование помехи вследствие рассеивания при отражении

Вторым примером искажений в канале связи это нелинейные искажения.

Рис. 2.6. Амплитудная характеристика канала связи

Амплитудная характеристика канала связи всегда нелинейная, вид амплитудной характеристики, характерной для реальных каналов приведена на рис. 2.6. Амплитудную характеристику канала связи обычно представляют в виде .

Следующим видом помех являются аддитивные помехи:

.

Как правило, складывается из множества случайных воздействий:

.

Как известно из теории вероятности в этом случае будет иметь нормальный закон распределения.

При рассмотрении дискретных каналов связи, представляется целесообразным описывать ошибку в символах алфавита кодовых символов. Для примера рассмотрим дискретный канал связи. Источник сообщений выдает символы имеющие значения, объем алфавита. На приемной стороне мы получаем из канала связи символы, имеющие значения, объем алфавита. Дополнительный символ в алфавите приемника образуется за счет стирания (неприема) передаваемого символа.

Рис. 2.7. Граф перехода для дискретного канала со стиранием

Граф перехода для данного канала связи представлен на рис. 2.7. При посылке сообщения , на приемной стороне будет получен символс вероятностью. Получатель сообщения не сможет распознать принятый символ с вероятностью. Следовательно, правильно распознать принятый символ получатель сможет с вероятностью.

2.4. Модулированные сигналы

Как правило, сигнал , вырабатываемый источником, не может эффективно передаваться по системам связи. В таких случаях для передачи первичного сигнала выбирается сигнал, хорошо передающийся по каналам связи, параметры которого меняются в зависимости от первичного сигнала. Этот сигнал называется несущим.

Чаще всего в качестве вторичного сигнала выбирается гармонический сигнал . Кроме того, такой способ позволяет передавать по одному каналу связи сразу несколько первичных сигналов.

В зависимости от изменяемого параметра гармонического сигнала разделяют следующие виды модуляции.

Амплитудная модуляция (АМ). При АМ изменяется амплитуда несущего сигнала:

,

где – составляющая вторичного сигнала, соответствующая нулевому значению первичного сигнала;– коэффициент амплитудной модуляции.

Значение коэффициента амплитудной модуляции выбирается из значения коэффициента модуляции :

.

Чаше всего коэффициент модуляции выражается в процентах. Величина называется глубиной АМ модуляции.

Частотная модуляция (ЧМ). В ЧМ сигнале, при постоянной амплитуде изменяется частота сигнала

.

Диапазон изменения называют полосой качания частоты.

Фазовая модуляция (ФМ). При малых значениях полосы качания частоты сигнал с ЧМ похож на сигнал с ФМ. В ФМ в зависимости от первичного сигнала меняется фаза вторичного сигнала

.

На рис. 2.8 представлен первичный сигнал и с использованием АМ, ЧМ и ФМ.

Рис. 2.8. Сигналы при использовании различных видах модуляции, при использовании, в качестве первичного сигнала, прямоугольный

На рис. 2.9 представлен треугольный первичный сигнал и с использованием АМ, ЧМ и ФМ.

Рис. 2.9. Сигналы при использовании различных видах модуляции, при использовании, в качестве первичного сигнала, треугольный

Импульсные виды модуляции.

В качестве несущей, кроме гармонического сигнала, могут использоваться и другие несущие, например, последовательность импульсов. На рис. 2.10 показаны параметры импульса, на изменении которых возможно построение импульсных видов модуляции.

Рис. 2.10. Способы формирования импульсной модуляции

На рис. 2.11 представлен первичный сигнал преобразованный с помощью различных видов импульсной модуляции. Сигналполучен с использованием амплитудно – импульсной модуляции (АИМ). При АИМ амплитуда импульсов (параметрна рис. 2.10) изменяется в зависимости от значений первичного сигнала:.

В широтно–импульсной модуляции (ШИМ), представленном на рис.2.11 под названием в зависимости от значений сигналаизменяется ширина импульса, обозначенная на рис. 2.10 как,.

Сигнал изображенный на рис. 2.11 получен с использованием фазоимпульсной модуляции (ФИМ). В ФИМ фаза импульса, обозначенная на рис. 2.10 как, изменяется в зависимости от первичного сигнала:.

В частотно–импульсно модулированном (ЧИМ) сигнале частота импульсов зависит от значения первичного сигнала. На рис. 2.10 частоте импульсов соответствует обратное значение периода,.

Рис. 2.11. Иллюстрация импульсных видов модуляции

Прямая посылка сигналов с импульсной модуляцией часто бывает не эффективной. В импульсных системах связи чаще всего кроме импульсной модуляции используется вторичная модуляция. Структурная схема импульсной системы связи приведена на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Структурная схема передающей части импульсной системы связи

Пример передачи сигнала , представленном на рис. 2.11, показан на рис. 2.13. В качестве первичной импульсной модуляции на рис. 2.13 используется амплитудно–импульсная модуляция, в качестве вторичной модуляция используется амплитудная модуляция.

Рис. 2.13. Сигнал передача исходного сигнала с использованием в качестве первичной амплитудно–импульсной и вторичной амплитудной модуляции