Сигналы и помехи в сети передачи дискретной информации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание:

1. Структурная схема СПДИ

2. Нормирование искажений в СПДИ.

3. Формы и спектры сигналов при передаче ДИ

4. ЕЭС прямоугольной формы

5. ЕЭС синусоидальной формы

Заключение

Список литературы

1. Структурная схема СПДИ

В современной СПДИ, каждый из основных этапов преобразования сообщений, выполнен соответствующим техническим средством. Обычно они создаются как отдельные автоматические устройства. Выделяют 3 устройства:

-ОУ и устройства сопряжения;

- устройство защиты от ошибок (УЗО);

-устройство преобразования сигналов (УПС).

Структура каждой СПДИ зависит от множества исходящих технических требований. В самом минимальном наборе СПДИ обеспечивается двустороння передача информации.

Схема, соответствующая одностороннему действию с одним источником и одним получателем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кодовые комбинации первичного кода поступают от ИИ через ГУ в один из двух резервирующих друг друга каналов передачи. Каждый передатчик состоит из УЗО и УПС.

Сигнал проходит НКС, где добавляются шумы и помехи. Из КС сигнал поступает в приемник, далее к получателю. Важнейшие требования к СПДИ:

- скорость передачи;

- срок доставки;

- верность, надежность.

Различают следующие элементы схемы:

1. НКС - непрерывный канал связи - описывается помехами и шумами и характеризуется скоростью передачи, которая задается полосой частот.

2. ДК - дискретный канал - современные НКС и устройства преобразования сигнала предназначены для передачи дискретных сигналов. При этом УПС предназначена для согласования сигналов по частоте, по амплитуде.

В приемнике аналогично, но с ПИ.

ДК характеризуется допустимой скоростью модуляции, вероятностью ошибки и надежностью. Никаких специальный мер для увеличения вероятности здесь не применяется, качество передачи информации по дискретному каналу зависит от характеристик реального канала и реальных устройств передачи информации.

КПД - современный дискретный канал и УЗО. Наличие УЗО гарантирует заданную вероятность передачи. С этой целью в передаваемое сообщение вводят избыточность. При этом естественно уменьшается пропускная способность. Канал передачи данных характеризуется заданной вероятностью, эффективной скоростью передачи и надежностью. Эффективная скорость передачи (средняя скорость передачи) - -характеризует отношение числа единицы элементов, принятых ПИ к общему времени передачи. Она меньше, чем скорость передачи информации из-за того, что не вся информация, пришедшая на выход канала поступает к ПЧ. Часть сообщений может быть переспрошена и отсеяна. Специальный передатчик по увеличению надежности в КПД не предусматривается.

Тракт передачи данных - ТПД - современных резервируемых КПО, минимум двух, но может быть и более; и групповых устройств.

ТПД обеспечивает передачу информации с заданной эффективной скоростью, вероятностью и надежностью. Для обеспечения совместимости и унификации аппаратуры СПД, сигналы и электрические цепи на входе и выходе строго регламентированы соответствующим стандартам. Называются стыками (С1,С2,С3).

В результате кодирования и модуляции из набора первичных сообщений, т.е. символов алфавита, появляется сообщение .

Современные операции, связанные с преобразованием сообщений в передаваемое сообщение называется способом передачи.

-операция способа передачи;

-операция кодирования;

-операция модуляции.

Сигналы, прошедшие КС изменяют сигнал

Кроме того в КС добавляются аддитивные шумы

В приёмной части этот сигнал подвергается обратному преобразованию:

2. Нормирование искажений в СПДИ

Сети передачи дискретной информации организованы на базе каналов первичной сети. В этих каналах для обеспечения высокой вероятности передачи стремятся сохранить их форму при прохождении их по КС.

Условием отсутствия искажений является идентичность спектров исследуемых входных и выходных сигналов. Искажение спектра на выходе относительно входного приводят к ошибкам. Искажением называется нежелательное изменение переданного сигнала, в том числе и изменения вызванные наличием дополнительных сигналов, возникающих из самого переданного сигнала. Искажения могут быть линейные и нелинейные.

Для того чтобы отсутствовали искажения необходимо чтобы

Форма частотных характеристик в реальных каналах в системах с ЧРК определяются наличием каналообразования ПФ. Чаще всего характеристики цепей отличаются от требуемых. Искажения, которые вызваны отличием АЧХ и ФЧХ называются линейные.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Можно указать на 2 фактора, которые вызывают линейные искажения при передаче:

1) Ограничение полосы пропускания канала, следовательно, ограничение полосы спектра;

2) Неравномерность АЧХ и нелинейность ФЧХ.

При нормировании АЧХ и ФЧХ задается отклонение затухания и ГВЗ от идеального.

Каналы с идеальными параметрами имеют нулевое значение. Такие каналы физически не реализуемы, т.е. такие модели используют в редких случаях.

Нелинейные искажения возникают в КТЧ по 2 причинам:

1) Зависимость его остаточного затухания от уровня входного сигнала;

2) Нелинейность АХ группового тракта, в который входит КТЧ.

АХ нормируется путем задания дополнительного отклонения от прямой линии в определенном диапазоне входного сигнала. Другим нормированным параметром является коэффициент нелинейных искажений при номинальном уровне сигнала относительно суммарной мощности высших гармоник к мощности 1-ой гармоники. Нелинейность группового тракта систем с ЧРК приводит к тому, что при перегрузке групповые усилительные продукты одного КТЧ попадут в полосу пропускания другого КТЧ. Для каждого отдельно взятого канала такие продукты нелинейности являются помехами, т.к зависит от случайной величины - от общей загрузки группового тракта. Эта причина вызывает необходимость нормировать суммарные мощности групповых сигналов, следовательно ограничивается максимальное число КТЧ, занятых передачей ДИ.

3. Формы и спектры сигналов при передаче ДИ

Сигналы в СПДИ могут отличаться типом переносчика, формой и способом модуляции. Тип переносчика определяется видом КС. В каналах ЧР в качестве переносчика используются гармонические колебания; в каналах с ВР - последовательность импульсов (видео или радио). При передаче по физическим цепям используется и постоянный ток. При передаче ДИ по непрерывному каналу, применяются простые методы модуляции (АМ, ЧМ, ФМ), так и комбинированные одновременные модуляции и двух параметров переносчика (чаще амплитуда и фаза). Форма модулирующего сигнала выбирается близкой к прямоугольной, исходя из соображения наибольшего устройства реализованности, обеспечения большей помехоустойчивости, однако часто с целью сокращения ширины спектра наряду с прямоугольными, используются сигналы с плавно изменяющейся огибающей. Выбор метода модуляции и форма модулируемого сигнала должна обеспечить наибольшую вероятность и скорость передачи.

Сигналы характеризуются:

- длительностью;

- шириной спектра;

- динамическим диапазоном.

Элементарный сигнал, который получаем на выходе УПС при использовании М - позиционного кода, можно разделить на следующие группы:

1 ,которые обеспечивают получение максимальной помехоустойчивости по отношению к флюктуационным помехам в детерминированном КС. Энергия таких сигналов:

ограничение для всех , а их скалярное произведение

,

Если m = 2,то такие сигналы называются противоположными.

Ортоганальными сигналами - если уравнение равно 0.

Биортогональные сигналы - m - четная. При этом любому из m сигналов соответствует один противоположный.

Не ортогальные - если выражение больше 0.

К первой группе относят сигналы модулируемые по фазе ( ФМ и ОФМ) и двухполюсные сигналы постоянного тока.

К ортогальным относятся сигналы с ЧМ в том случае,если частоты отрезков сигналов и кратны частоте модуляции.

,

Биортоганальные - сигналы ДОФМ при m = 4.

Неортоганальные - сигналы с ФМ при

В целом сигнал ,который формируется в передатчике УПС можно разложить как сумму:

- синхронный сигнал.

Момент появления i-того единичного элемента сигнала (ЕЭС)

- это значащий момент модуляции. Интервал времени и - значащий интервал. Минимальное значение значащего интервала - единичный значащий интервал. Если в постоянной ЕЭС все значащие интервалы равны , то такой сигнал называется синхронный,в противном случае - асинхронный.

 - синхронный сигнал.

Сигналы могут быть двоичными или многокодовыми. По особенности спектра могут быть: НЧ, полосовые, УП и сигналы с двумя или одной боковой полосой. Наиболее важным признаком является форма ЕЭС. Широкое распространение при передаче ДИ получил прямоугольный и синусоидальный сигналы. Они появились исторически первыми и их использование объясняется относительной простотой формирования. Развитие теории передачи сигналов и методов, устройств цифровой обработки сигналов дают возможность использовать более сложные системы сигналов. Эти более сложные системы обеспечиваются большую помехоустойчивость и эффективны по сравнению с другими сигналами.

4. ЕЭС прямоугольной формы

В сигналах прямоугольной формы ЕЭС могут отличатся амплитудой, длительностью, числом и местоположением на единичном интервале прямоугольных импульсов. Соответственно различают амплитудно-импульсную, широтно-импульсную и фазо-, время-импульсную модуляцию. Наибольшее применение прямоугольные сигналы нашли в качестве линейных сигналов телеграфных аппаратов, сигналов взаимодействующих приборов коммутационных станций и сигналов УПС, работающих по физическим линиям и широкополосным каналам первичных групповых трактов.

Прямоугольные сигналы могут быть однополярные и двухполярные:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Спектр такого сигнала представляет функцию типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Если импульсы повторяются, то спектр становится линейчатым. Иногда первичные сигналы перекодируются, с помощью введения избыточности, т.е каждый единичный элемент представляется последовательностью из к-сигналов. Типичный представитель - би-импульсный сигнал.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Характерная особенность этого сигнала - нет постоянной составляющей.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Поэтому его можно передать по каналу ТЧ. Иногда с целью уменьшения ширины эффективной полосы, чтобы уменьшить влияние нелинейных искажений формирующиеся сигналы на выходе передатчика сглаживают, пропуская через фильтры.

Для этого существуют специальные фильтры.

Поэтому спектр уже, чем у прямоугольного импульса.

Выводы:

- спектр их линейчатый и вписывается в спектр одиночного импульса;

- спектр занимает бесконечную полосу частоты;

- амплитуды гармоник убывают с ростом частоты, и основная энергия сосредоточена в области низких частот;

- можно рассмотреть конечную ширину спектра; чем короче импульс, тем шире его спектр;

-чем более плавный характер имеет форму, тем больше энергии сосредоточено в низкочастотной области спектра, тем меньше будут потери. Спектр имеет постоянную составляющую.

5. ЕЭС синусоидальной формы

Синусоидальные ЕЭС представляют собой отрезки синусоидальных колебаний, отличающихся амплитудой, фазой, частотой и формой огибающей. Большинство применяемых сигнаналов с модуляцией по амплитуде и фазе могут рассматриваться как системы сигналов с алфавитами ЕЭС вида:

- единичный элемент сигнала.

функции, которые задают форму ЕЭС.

-вещественные коэффициенты, которые рассматриваются как двумерные сигналы модуляционного кода.

-несущая частота сигнала.

Чаще , тогда сигнал

-форма ЕЭС, амплитуда и фаза .

В простейшем случае - прямоугольный импульс



синусоидальные сигналы с прямоугольной огибающей используются при относительно невысоких удельных скоростях модуляции Бод/Гц.

С помощью такого представления эти сигналы можно представить 2-мерными векторами на плоскости.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Крестиками обозначены АМ сигналы, точками - ФМ сигналы.

На этой плоскости множество сигнальных точек образуют сигнальную сетку. В зависимости от выбора сигнальных точек и правил модуляционного кодирования получаем разные сигналы. При этом каждый символ или блок символов исходного модулирующего кода управляет коэффициентами , задавая точку или группу точек на этой сигнальной сетке. Если , то получим сигналы с амплитудной модуляцией. АМ на сигнальной сетке представляет 2 точки, расположенных на одной линии . Если , то получим фазовую модуляцию. Любые другие случаи приводят к амплитудно-фазовой модуляции. Если сигнальные точки на этой плоскости образуют прямоугольную сетку, то такая система сигналов может рассматриваться как продукт взаимодействия сигналов 2-х подканалов с АМ модуляцией (квадратурных подканалов). Это квадратурная модуляция. Она позволяет получить высокие скорости передачи.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эти сигнальные сетки характеризуются расстоянием между сигналами d, он определяет помехоустойчивость вида модуляции.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эти сигналы определены международными стандартами. При построении этих сигналов используются ОФМ и АФМ.

дискретный информация сигнал

Заключение

В настоящее время тяжело представить себе жизнь людей без систем передачи информации. С помощью систем передачи информации соединяются в одну структуру компьютерные, телефонные и другие сети различных структур, городов и предприятий. С каждым днем растут потребности в скорости передачи информации, а главное в степени ее защищенности. Использование цифровых линий передачи информации значительно повысило и скорость передачи информации, и степень ее защищенности за счет использования в них оптического волокна и меньшей восприимчивости к помехам цифровых сигналов.

Существенное преимущество цифровых систем также в простоте их подключения к ЭВМ, что позволяет существенно расширить применение вычислительной техники в исследовании систем связи и в управлении ими. Для исследования систем связи современная теория связи использует как детерминированные модели сигналов, так и вероятностные модели для передаваемых сообщений, соответствующих им сигналов и помех (шумов) в канале.

Вероятностный подход учитывает случайный (для получателя) характер передачи сообщений и помех в канале и позволяет определить оптимальные приемные устройства (обеспечивающие максимально возможное качество) и предельные показатели систем передачи сообщений (систем связи).

Список литературы

1. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. М.: Связь, 1985г.

2. Кириллов В.И. Многоканальные системы передачи. Минск. Новое издание, 2003г.

3. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Москва. Вильямс, 2003г.

4. Курулев А.П., Батура М.П. Теория электрических цепей. Установившиеся процессы в линейных электрических цепях. Минск. Бестпринт, 2001г.

5. Татур Т.А., Татур В.Е. Установившиеся и переходные процессы в электрических цепях. Москва. Высшая школа, 2001г.

Размещено на Allbest.ru