Теория передачи сигналов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оба метода могут применяться при любых видах модуляции. Однако из-за большой сложности реализации ,когда методы применяются при ФМ.

Частотные демодуляторы : здесь возможны оптимальные и близкие к оптимальным решения. Т.к. 2 сигнала , то обычно в схеме частотного детектора присутствует 2 канала, каждый на свой сигнал , а затем на выходе ставится решающее устройство, которое определяет какой сигнал был принят. Оптимальные схемы частотного детектора могут быть реализованы в 2-х формах:

1) на использовании согласованных фильтров;

2) на основе корреляционного приема.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Согласованный фильтр - фильтр, у которого частотная характеристика совпадает с частотной характеристикой сигнала, а фазовая - противоположна. Каждый из сигналов и существует в течении . По окончанию интервала должны принять решение, следовательно, поступают синхроимпульсы СИ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДО - детектор огибающей ;

РУ - принимает решение в момент .

детектирование когерентный детектор фазирование

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

На устройство умножения поступают опорные колебания. Практическая реализация таких схем требует сложных аппаратных решений. Поэтому на практике делают упрощение : фильтр в первой схеме согласуют только по полосе(полосовой фильтр).

Размещено на http://www.allbest.ru/

При этом есть потери, т.к. согласованный фильтр улучшает отношение сигнал/шум. Вторая схема отличается тем, что вместо интегратора ставится ФНЧ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Часто встречается и более простая схема на расстроенном колебательном контуре. Это самая простая схема частотного дискриминатора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фазовые демодуляторы: демодуляторы для ФМ имеют самый простой вид:

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФОК - формирователь опорных колебаний;

ФД - фазовый детектор, выполняет операцию

ФОК должно обеспечить колебание когерентно воспринимаемому. Это сложная техническая задача. Ее реализация осуществляется 3-мя способами:

1) от высокостабильного местного опорного генератора;

2) с помощью пилот сигналов;

3) выделение опорного сигнала из информационного .

При ФМ выделении опорного колебания заключается в том, что в ФОК частота входного сигнала умножается на 2, после такого умножения теряется информация о фазе, но опорная фаза осталась, далее сигнал фильтруется и затем частота делится в 2 раза. Получаем опорный сигнал с опорной фазой. Однако при приеме с абсолютной ФМ возможен скачек фазы на р и возникнет эффект обратной работы. Чтобы избавиться используют ОФМ. Возможны 2 метода приема сигналов с ОФМ:

1) когерентный корреляционный;

2) некогерентный автокорреляционный.

Размещено на http://www.allbest.ru/

СС - схема сравнения полярности;

ЭП - элемент памяти.

Вторая часть схемы осуществляет сравнение фазы текущей и предыдущей посылки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЭП запоминает всю посылку. Эта схема сложнее, т.к. ЭП должен запомнить не «1» и «0» , а синусоиду. Самую высокую помехоустойчивость обеспечивает абсолютная ФМ.

Демодулятор ДОФМ: для них характерная особенность - они 2-х канальные. Это связано с тем, что ФД дает возможность однозначно определять фазу.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДШ - дешифратор, анализирует код (двоичный 4-х разрядный), на выходе одноразрядный.

В этом случае нам необходимо знать только знак.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основные параметры УСЭ.

Основные параметры:

- погрешность или точность синхронизации;

- время синхронизации;

- время поддержания синхронизма.

Погрешность синхронизации е характеризует наибольшее отклонение фазы синхроимпульсов от их номинального положения, которые с заданной вероятностью появляются при работе устройства синхронизации. Погрешность синхронизации складывается из статистической и динамической:

Статистическая погрешность является аппаратной и появляется в том случае , когда на вход устройства синхронизации поступает неискаженные сигналы. Причиной статистической погрешности может быть например нестабильность частот генераторов на приемной и передающей стороне.

Динамическая погрешность характеризует степень увеличения фазовых отклонений в условиях , когда на вход устройства синхронизации поступают искаженные сигналы.

Время синхронизации - это время , необходимое для устранения первоначального фазового рассогласования между синхроимпульсами и принимаемыми единичными элементами. Это важный параметр и он характеризует быстродействие устройства синхронизации по элементам.

Выход из синхронизма в результате отсутствия на входе сигналов может привести к потерям больших объемов информации .

Время поддержания синхронизма - время в течении которого фаза СИ не выйдет за допустимые пределы рассогласования . Эти допустимые пределы определяют исправляющую способность приемного устройства.

Прекращение поступления значащих моментов на вход устройства синхронизации может произойти в случае обрыва связи, резкого ухудшения качества связи или в случае , когда еа вход длительно поступают элементы одного знака (одни 1 или0).

Определим основные параметры устройства синхронизации с дискретным управлением. Как следует из принципа работы фаза СИ принимает только дискретные значения с точностью до шага коррекции.

Тогда относительная ошибка, определяемая этой величиной :

; n - коэффициент деления делителя.

Очевидно , что если искажения отсутствуют и расхождения частот генераторов тоже отсутствуют е определяет статистическую ошибку. Если есть расхождения по фазе генераторов и приемников из-за нестабильности их частоты, то в промежутке времени между 2-мя соседними моментами коррекции произойдет накопление фазы, которая зависит от длительности посылки.

- коэффициент нестабильности частот генераторов у передатчика и приемника.

В - скорость модуляции;

;

- среднее время между двумя соседними моментами корректирования. В УСЭ без реверсивного счетчика , вероятность появления ЗМ Рзм =1. Вероятность ЗМ в реальности : Рзм = 0,3-0,5. При учете емкости РС :

;

Если имеются краевые искажения сигнала, то появляется динамическая погрешность.

Динамическая погрешность зависит от коэффициента основного делителя n и от М - емкости РС. При малых значениях n даже незначительные краевые искажения могут привести к значительным сдвигам фазы - возникнет ложная коррекция. Поэтому n выбирается как можно большим.

Если коэффициент деления n >100 и сигнал поступает с нормальным распределением краевых искажений, имеющих нулевое мат. ожидание. И среднеквадратичное отклонение , то дисперсия отклонений СИ равна :

Тогда

tс зависит от величины первоначальной фазового рассогласования и шага коррекции. Максимальное фазовое рассогласование - , а шаг коррекции Дt.

.

Возникают противоречивые требования на величину М и n.

tпс определяется тем, как долго доходит расхождение фазы до.

Назначение и классификация устройств фазирования по циклам Фазирование по циклу - это процесс автоматического установления такого фазового соответствия между приемным и передающим распределителем, при котором циклы приема и передачи совпадают по времени. Процедура фазирования по циклу осуществляется и в аппаратуре передачи и в каналообразующей аппаратуре с ВРК. В аппаратуре передачи данных цикл обычно соответствует кодовой комбинации с n элементами; среди этих элементов могут находиться избыточные. В КОО один цикл соответствует (разрядных комбинаций n). КОО разделение обеспечивает правильное выделение временных каналов, т.е. в аппаратуре ПД:

В КОО :

.

Особенность циклового фазирования по сравнению с тактовой синхронизацией - это необходимость формирования и передачи в дискретном канале спецсигнала фазирования. Структура этого сигнала (фазирующая кодовая комбинация) является критерием цикловой фазы передатчика. Если сравнивать с тактовой синхронизацией, то критерием синхронизации по элементам являлись границы элементов. Поэтому УФЦ по сравнению с УСЭ требует внесения дополнительной избыточности в передаваемое сообщение. Передатчик формирует и передает в дискретный канал фазирующую комбинацию ФК. В этой комбинации содержится разрядов. В зависимости от способа внесения избыточности различают УФЦ с постоянной и переменной избыточностью.

При постоянной избыточности ФК передается в течении всего времени работы системы. Во втором случае ФК передается периодически вместо сообщения в определенном промежутке времени.

В зависимости от режимов работы передатчика и приемника различают УФЦ с непрерывной работой (синхронные) и УФЦ с одноразовым запуском приемника и передатчика (старт - стоповые системы).

Цикловое фазирование с постоянной избыточностью.

Для осуществления такого фазирования в передатчике дискретной системы устанавливается датчик фазирующих комбинаций, а в приемнике - УФЦ. С помощью датчика элементы ФК передается в КС в определенные интервалы времени. При этом возможны 2 способа передачи:

1) сосредоточенные ФК;

2)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вся ФК передается сразу в конце каждой посылки информационного элемента (или вначале).

3) распределенные ФК:

После каждой информационной посылки передается 1 разряд ФК.

Во втором случае для полной передачи всей ФК требуется циклов., поэтому фазирование осуществляется медленнее. Структура ФК и ее длина должны выбираться таким образом , чтобы обеспечить наибольшую помехоустойчивость , т.е. добиться наименьшей вероятности ложного формирования ФК из информационных символов. При цикловом фазировании датчик ФК формирует эту комбинацию и она постоянно передается в дискретный канал. В пункте приема на выходе канала имеется опознаватель ФК , который выявляет ее наличие . Этот импульс поступает на устройство выявления рассогласование фаз. на второй вход этого устройства поступают импульсы с устройства управления приемным распределителем. В идеальном случае эти импульсы совпадают по времени и продолжается нормальная работа , если не совпадает , то устройство выявляет рассогласование фазы , т.е. режим работы приемного распределителя начинает меняться. Устройство управления на каждом цикле двигает импульс на единичный цикл.

Цикловое фазирование с переменной избирательностью.

Такое фазирование используется в УФЦ с ОС, она позволяет осуществить переменную избирательность. В этом случае избирательность вносится только тогда, когда это необходимо. При этом используется 2 режима работы:

1) фазирование ;

2) передача информационных элементов(рабочий):

Размещено на http://www.allbest.ru/

В режиме 1 передаются только ФК и он продолжается пока приемный распределитель не сфазируется , в этот момент по обратному каналу передается сигнал «есть фаза». После этого в канал передается информационная комбинация. Так продолжается пока на приемной стороне

не обнаружится нарушения фазирования.Индикатором нарушения является устройство обнаружения ошибок. В этом случае по обратному каналу передается сигнал «нет фазы». Из передающей стороны опять непрерывно передается ФК.

Заключение

Каналом передачи называют совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу электрических сигналов с ограниченной мощностью и в ограниченной полосе частот (т.е. с ограниченной скоростью), электрическим сигналом в общем смысле называется изменяющееся во времени и пространстве параметры электромагнитного поля. Под модуляцией понимается процесс изменения тех или иных параметров одного сигнала под воздействием каких-либо параметров другого. В случае если в качестве передаваемого сигнала используется синусоидально изменяющееся напряжение или ток, его параметрами можно считать амплитуду и полную фазу, содержащую в себе частоту и начальную фазу.

Аналитически сигналы есть функции от времени и бывают дискретными и непрерывными или аналоговыми. Если сигнал как функция u(t) принимает только определенные дискретные значения и (например, 0 и 1), то он называется, дискретным по состояниям. Если же сигнал может принимать любые значения в некотором интервале, то он называется аналоговым или непрерывным по состояниям. Под дискретным по времени сигналом необходимо понимать сигнал, заданный не на всей области значений времени, а только в определенные моменты tu. Рисунок 2.1 поясняет эти отличия. Здесь а - сигнал непрерывный по времени и по состояниям, б - дискретный по состояниям и по времени сигнал, в-непрерывный по состояниям и дискретный по времени сигнал, г - сигнал дискретный и по состояниям, и по времени.

Поскольку заранее известный (детерминированный) сигнал не может нести никакой информации, то все сигналы, рассматриваемые нами в курсе ТЭС и работе, являются случайными процессами.

Длительность сигнала Тс - интервал времени в пределах которого он существует, его динамическим диапазоном Dc - отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к той наименьшей мощности, которую необходимо отличать от нуля при заданном качестве передачи. За ширину спектра сигнала Fc примем диапазон частот, в пределах которого сосредоточена основная его энергия. В технике связи спектр сигнала часто сознательно сокращают, т. к. аппаратура и линии связи имеют ограниченную полосу пропускаемых частот. Сокращение спектра осуществляется исходя из допустимых норм искажений сигнала.

Список литературы

Лидовский В.И. Теория информации. - М., "Высшая школа", 2002г. - 120с.

Метрология и радиоизмерения в телекоммуникационных системах. Учебник для ВУЗов. / В.И. Нефедов, В.И. Халкин, Е.В. Федоров и др. - М.: Высшая школа, 2001 г. - 383с.

Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. - . - М.: Энергоатом издат, 2005. - 440с.

Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов. М: Радио и связь, 2001 г. -368 с.

Б. Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003 г. - 1104 с.

Размещено на Allbest.ru