Модулированные импульсные сигналы и их спектры

Модулированные импульсные сигналы и их спектры

В качестве «несущего колебания» вместо гармонического сигнала служит периодическая последовательность коротких импульсов.

Из левого получаем правое:

Импульсный модулятор – устройство с двумя входами. На один подается аналоговый сигнал x(t), а на другой вх. – короткий синхронизированный импульс с интервалом повторения Δ;.

В момент подачи импульса происходит измерение мгновенного значения сигнала x(t). На вых. модулятора возникает последовательность импульсов каждый из которых имеет площадь, пропорциональную соответствующему отсчетному значению аналогового сигнала. На выходе появляется модулируемая импульсная последовательность (МИП).

В частности эти импульсы могут иметь одинаковую длительность, в то время как их амплитуда пропорциональна значениям дискретизируемого(не сломайте язык =Р) сигнала (амплитудно-импульсная модуляция АИМ)

Или широтно-импульсная модуляция – амплитуды постоянны, а длительность (ширина) пропорциональна мгновенным значениям.

Импульсно-кодовая модуляция - также сигнал может быть расквантован и каждое его значение будет передоваться в виде битовой последовательности. (что не понятно, смотри вопрос 8, про теорему Котельникова)

Импульсно модулируемые сигналы позволяют создать многоканальные системы связи с временным разделением каналов, позволяют добиться большей помехоустойчивости по сравнению с той, которая будет наблюдаться при использовании в качестве несущего колебания простого гармонического сигнала.

14. Диаграммы сигналов на фазовой плоскости временных диаграмм.

ОФМ

Информация передается за счет сдвига фазы передаваемого сигнала. Например, при передаче "1" изменения фазы не происходит, при передаче "0" фаза сигнала изменяется на 180⁰ по отношению к предыдущему сигналу.

Многопозиционные (многократные) виды модуляции

ДОФМ

Двойная относительная фазовая модуляция. При использовании ДОФМ каждые два передаваемых двоичных символа (дибит) кодируются одним линейным сигналом. Например,

Дибит	Фаза
	900
	2700
	1800

Диаграмма сигналов на фазовой плоскости имеет вид

						Каждый сигнал изображается в виде вектора, исходящего из центра диаграммы и имеющего определенную амплитуду и фазу, или просто в виде точки, являющейся окончанием вектора. Такая диаграмма сигналов выбирается из соображений минимизации ошибки.

 

ТОФМ

Тройная относительная фазовая модуляция. Каждые три двоичных символа кодируются одним линейным сигналом, используется 8 сигналов с различными фазами. Фазовый сдвиг между соседними сигналами составляет минимум 45⁰. Эта величина является минимально допустимой с точки обеспечения помехоустойчивого приема.

Диаграмма сигналов на фазовой плоскости имеет вид

 

 

 

15. СПДС с использованием амплитудной модуляции. СПДС с

различными типами частотной модуляции. СПДС с абсолютной и относительной фазовой модуляцией.

Изохронный цифровой сигнал электросвязи

1. Цифровой сигнал электросвязи, у которого тактовый интервал является постоянным

анизохронный сигнал (с непостоянным тактовым интервалом)

 

16) Виды системы СПДС с обратной связью. Характеристики и качества работы системы с обратной связью. Основные алгоритмы работы систем с обратной связью. Временные диаграммы работы.

 

 

 

17. Шумовые характеристики каналов связи и их влияние на коэффициент ошибок при передачи дискретных сообщений.

 

Помехами называют напряжение (ток) постороннего происхождения появляющееся в каналах связи и ограничивающее дальность передачи полезных сигналов. Помехи, частоты которых лежат в полосе звуковых частот, создают слышимый в телефоне или громкоговорителе шум, снижающий качество связи или вещания. Такие помехи называют шумами. Высокочастотные помехи, проходя через аппаратуру канала связи, также могут проявляться виде шумов. Помехи в полосе видеочастот ухудшают изображение на экране кинескопа телевизора.

В зависимости от источника возникновения и от характера их воздействия помехи делятся на собственные помехи канала связи, взаимные, создаваемые влиянием каналов друг на друга, и внешние (наводки) от посторонних электромагнитных полей.

 

Собственные помехи или шумы возникают от источников находящихся в данном канале связи. Они существуют независимо от передачи информации по другим каналам связи и в основном определяются следующими причинами: флуктуационными шумами; пульсацией выпрямленного напряжения источников питания; контактными шумами, вызываемыми недоброкачественными контактами в аппаратуре и на линиях, кратковременными короткими замыканиями, тресками, создаваемыми токами разряда конденсаторов, микрофонными шумами и акустическими, попадающими в микрофоны продуктами нелинейных искажений в аппаратуре тракта передачи.

Особое значение имеют флуктуационных помехи, вызываемые случайными колебаниями (флуктуациями) некоторых физических величин около их среднего значения. К ним относятся: тепловые флуктуации в резисторах, дробовый эффект в электронных лампах, флуктуации контактных разностей потенциалов и магнитных параметров. Тепловые флуктуации в резисторах, обусловленные движением свободных электронов в веществе, создают переменное напряжение, которое определяется формулой Найквиста

 

где (постоянная Больцмана)

Т — температура, К;

R — сопротивление резистора, Ом, при Т=290^оК.

∆f_э — эквивалентная полоса пропускания, Гц;

Спектральная плотность флуктуационных помех постоянна во всем используемом в технике связи диапазоне частот. Это усложняет борьбу с их влиянием на работу каналов и аппаратуры связи, т.к. эти помехи невозможно устранить без потери информационного сигнала.

 

Взаимные помехи возникающие при передаче информации по соседним каналам, появляются в результате: недостаточного переходного затухания между данным каналом и влияющими каналами, незначительного затухания фильтров, предназначенных для разделения каналов или для подавления частот, различных повреждений в аппаратуре влияющих каналов (выход из строя ламп, разбалансировка преобразователя частоты, нарушение заземления и экранирования аппаратуры, повреждения фильтров, появление асимметрии в аппаратуре).

Внешние помехи делятся на промышленные, радиопомехи, атмосферные и космические. Промышленные помехи создаются в результате влияния электромагнитных полей различных электрических устройств: линий электропередач, электрооборудования промышленных предприятий, медицинских установок, контактных сетей электрифицированного транспорта (трамвая, троллейбуса и т.п.), световой рекламы на газоразрядных лампах и т.п.

Радиопомехи возникают от излучения радиостанций различного назначения, спектр которых по каким-либо причинам накладывается на спектр полезных сигналов тракта связи. К атмосферным помехам относятся помехи, вызванные различными атмосферными явлениями: магнитными бурями, северными сияниями, грозовыми разрядами и т.д. К космическим помехам относятся электромагнитные помехи, создаваемые излучениями Солнца, видимых и невидимых звезд, туманностей в соответствующих диапазонах частот.

Чтобы шумы заметно не снижали качества передачи их влияние необходимо ограничивать. Значительного ослабления помех всех видов можно добиться рациональным конструированием аппаратуры.

Мешающее действие шумов в проводных каналах связи определяется отношением напряжения шумов к напряжению полезного сигнала. Это отношение оценивается разностью между уровнями полезного сигнала и шумов, называемой защищенностью канала от шума. Иногда измеряют напряжение шумов в точке тракта с известным полезным уровнем и получают защищенность в данной точке.

В радиотехнике особое внимание уделяется шумам, определяющим предельную чувствительность устройства – радиоприемника или усилителя, поэтому последние характеризуются коэффициентом шума. Коэффициент шума показывает, как ухудшается отношение сигнал/шум на выходе некоторого линейного 4^х-полюсника при прохождении через него сигнала с некоторым отношением сигнал/шум на входе.

Исследования показали, что при воспроизведении речи и музыки необходимо иметь вполне определенные соотношения сигнал/шум. Так, предел понимания речи составляет 10 дБ (1,15 Нп), нормальный прием речевого сигнала обеспечивается при 20 дБ (2,3 Нп). Хорошее воспроизведение радиовещания возможно при 40 дБ (4,6 Нп), а высококачественная передача музыки – при 60 дБ (6,9 Нп).

В телефонных и вещательных каналах мешающее действие шумов определяется наличием в их частотном спектре составляющих, которые наиболее сильно воздействуют на слух человека.

Известно, что не все частоты одинаково воспроизводятся телефоном или громкоговорителем и воспринимаются ухом. Поэтому при определении действия шумов на речевые и музыкальные сигналы необходимо учитывать частотную зависимость чувствительности слуха и частотные характеристики телефона и громкоговорителя. Доказано что наибольшая чувствительность системы «телефон-ухо» лежит в области 800 Гц, а «громкоговоритель-ухо» - в области 1000 Гц. Это положение легло в основу оценки шумов в каналах связи и вещания, рекомендованной МККТТ.

Аддитивный белый гауссовский шум (АБГШ, англ. AWGN) — вид мешающего воздействия в канале передачи информации. Характеризуется равномерной спектральной плотностью, нормально распределённым значением амплитуды и аддитивным способом воздействия на сигнал. Наиболее распространённый вид шума, используемый для расчёта и моделирования систем радиосвязи. Термин «аддитивный» означает, что данный вид шума суммируется с полезным сигналом. В противоположность аддитивному, можно указать мультипликативный шум — шум, перемножающийся с сигналом.