ТЭС_часть2

55. Методы формирования ИМ-сигпалов.

Последовательность АИМ сигналов можно рассматривать, как результат дискретизации непрерывного сообщения по времени:

Последовательность ШИМ сигналов можно получить при помощи импульсных устройств, имеющих одно или два устойчивых состояния равновесия (триггеры):

ГКИ запускает каждым импульсом, следующим с периодом TΠ , ГПН и

одновременно с этим приводит триггер из одного устойчивого

состояние в другое. В тот момент,

когда, подаваемое на СС модулирующее напряжение с

ux (t ) и нарастающее пилообразное напряжение становиться равным ux (t ) на выходе СС

формируется короткий импульс, который возвращает триггер в первоначальное

состояние. В результате этого напряжение, снимаемое с одного из плеч триггера, представляет собой последовательность односторонней ШИМ.

Последовательность ШИМ обычно получают дифференцированием ШИМа:

31

56. Импульсно-кодовая модуляция.

Патент на ИКМ появился в 1926 году, а реальная система импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) появились в 1965 году в США.

Достоинства ИКМ:

•высокая помехоустойчивость сравнительно с непрерывными видами модуляции;

•возможность регенерации ИКМ сигнала;

•ИКМ сигнал менее критичен к нелинейным искажением;

•удобство сопряжения с ЭВМ и электронными АТС.

Рассмотрим принцип ИКМ.

Передаваемое сообщение дискретизируется по времени с помощью взятия выборок, затем эти выборки квантуются по уровню. Это означает, что весь динамический диапазон разбивается на дискретное конечное число уровней, каждый из которых имеет собственное обозначение, представляющих собой группы импульсов из "1" и "0".

Интервал дискретизации

∆t = 21FB .

Требуемое число символов в одной кодовой группе зависит от числа степеней квантования:

L = 2n , где n −требуемое число

символов: n = log2 L .

ИКМ реализуется по следующие схеме:

В ВОЛС длина регенерационного участка может достигать 100 км. и более, без

ограничения по дальности.

При построении систем передачи информации по указанной структуре не учтена одна важная операция – это идентификация разрядов кода, которая осуществляется

счётчиками, позволяющими делить последовательность разрядов на комбинации, требуемой длины. Для одинаковой группировки разрядов применяется синхронизация. При синхронизации перед началом передачи сигнала передаётся код синхронизации через определённые промежутки времени, что позволяет зафиксировать чёткую работу счётчиков и исключить влияние помех.

32

57. Методы уплотнения каналов. Общие принципы уплотнения.

Канал передачи – совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающие передачу первичного сигнала. Система передачи информации, в которой по одной физической цепи передаётся первичный сигнал от одного источника сообщения к одному получателю, называется одноканальной.

Сравним полосу частот кабеля 103 ÷106 Гц и радиосистемы 106 ÷109 Гц с полосой

первичного сигнала (например, телефонный сигнал 3 103 Гц). Использование кабеля для передачи одного первичного сигнала крайне неэффективно, поэтому нужно использовать многоканальную связь.

Первые образца многоканальной связи появились в СССР в 1934 году, а именно 3-х канальная система (В-3-3), позволяющая по воздушным линиям организовать одновременную передачу трёх первичных сигналов. В 1940 году появилась 12-ти канальная система.

Многоканальная система передачи – совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающие одновременную и независимую передачи сигнала от N −источников к N −получателям по одной цепи связи.

Существует линейное и нелинейное уплотнение каналов.

В телекоммуникациях получило широкое распространение линейное уплотнение:

N

uMH (t )= ∑si (t ), где si (t )−канальные сигналы.

i=1

Вспомогательные колебания ϕi (t ) при уплотнении должны обладать свойством

«разделимости», которое обеспечивает правильность разделения принятого многоканального сигнала на отдельные канальные сигналы с последующим извлечением

из них информации для получателя.

Из теория функционального анализа, которая прорабатывает достаточно подробно и детально вопросы для создания многоканальных систем известно, что необходимым и достаточным условием разделимости функции ϕi (t ) является условие линейной

независимости, т.е. ни одну из используемых функций нельзя получить с помощью линейных комбинаций других функций этого класса.

33

Чтобы функция ϕi (t ), где i =1,2,..., N необходимо и достаточно иметь определитель матрицы aij , элементы которой определяются соотношением линейной независимости:

aij = T∫ϕi (t ) ϕj (t )dt ≠ 0 .

0

Частным важным и случаем линейной независимости является ортогональность функций:

где Ps −мощность i −ой поднесущей;

Pε −взаимная мощность k −ой и i −ой поднесущей.

Для лучшей разделимости канала необходимо соблюдать условие: Ps Pε или Ps Pε .

Доля мощности, проникающей на выходе из другого канала должна быть намного меньше мощности поднесущий.

Свойством ортогональности обладают: гармонические функции, импульсные последовательности и кодовые группы, а также функции Уолша.

Использование трёх основных видов колебаний позволяет ввести три вида уплотнения:

временное, частотное и уплотнение по форме (кодовое уплотнение).

34

58. Методы частного уплотнения каналов.

Частотное уплотнение основано на принципе частотного преобразования спектров сообщения отдельных источников на передающей стороне системы связи.

Для этого используется набор гармонических поднесущих s0i (t ) с разными частотами fΠ1, fΠ2 ,..., fΠN поднесущих. Модулируя поднесущие можно получить N канальных сигналов. si (t )−канальные сигналы, которые будут формироваться с помощью

модуляции сообщения набором этих поднесущих. Каждый из канальных сигналов занимает полосу ∆Fi . Эта полоса зависит от ширины спектра сообщения и вида

модуляции. Чтобы уменьшить взаимное влияние соседнего канала и обеспечить их

разделение между каналами вводят защитные промежутки: ∆F3i .

Многоканальный сигнал при частотном уплотнении образуются простым линейным сложением канальных сигналов, а его спектр равен сумме спектров этих сигналов:

FH = 0,3кГц, FB = 3,4 кГц.

35

Если число каналов и полоса частот, занимаемая каждым каналом известно, то

N

FBMH fΠN + ∑∆Fki . i=1

Структурная схема системы передачи информации с частотным разделением каналов:

36

При временном уплотнении может использовать любой вид модуляции: АИМ, ШИМ, ВИМ, ЧИМ, ФИМ.

Приведём структурную схему системы передачи информации с временным уплотнением

каналов при АИМ:

Электронные ключи – это есть модуляторы АИМ. Электронные ключи управляются импульсами с канального распределителя импульсов. Канальный распределитель импульсов организует сдвиг последовательности импульсов во времени. Таким образом,

38

импульсы каждого канала несущие информацию в амплитуде импульса передаются только в определённый промежуток времени. При передаче импульсов оп первого

источника к первому получателю работает только ветвь, которая отвечает за первый

канал. Разделение каналов на приёмной стоне также осуществляется с помощью электронных ключей, которые должны работать синхронно и синфазно с передающими электронными ключами. Электронные ключи в приемнике выполняют роль канальных селекторов. Демодуляция канальных сигналов осуществляется по дискретным отсчётам

путём восстановления непрерывных сигналов при помощи фильтров нижних частот.

Также существуют и другие виды уплотнения.

Частотное и временное уплотнение считались основными видами уплотнения, пока не появилось комбинированное уплотнение, т.е. применяют одновременное частотное и

временное уплотнение. Частотно-временное уплотнение обычно применяют в

телеметрии и системах управления.

В настоящее время используют также уплотнение по форме, т.е. используются функции

Уолша, образующие псевдослучайную импульсную последовательность. Также в

качестве поднесущей могут использоваться другие функции, обладающие свойством ортогональности. Характерная особенность систем с кодовым уплотнением в том, что в

них используются сложные сигналы. Такие сигналы позволяют получить очень ценные

свойства для систем связи: возможность одновременной работы многих систем в одном

и том же частотном диапазоне, высокая помехоустойчивость, скрытность работы.

Систему с кодовым уплотнением называют также асинхронно-адресной системой, т.к. в ней используется адресный способ передачи информации. Суть этого способа состоит в том, что каждому источнику информации выделяется сигнал, форма которого является его отличительным признаком (адресом). Приёмник настроен на сигнал определённой формы и не будет принимать сигналы других форм.

39

60. Общие сведения об оптимальном приеме и фильтрации.

Основной задачей любого приёмного устройства – выделение полезного сигнала из поступающего на вход приёмника смеси сигнала и помехи. При этом на приёмной стороне имеются априорные сведения о сигнале (амплитуда, частотна несущей, форма). Может быть, известен только один параметр или несколько, а остальные неизвестны. В неизвестном параметре бывает заложена информация. Динамический диапазон изменения неизвестного параметра известен.

Всвязи с этим основные задачи на приёме:

1.обнаружение сигнала;

2.различие сигнала;

3.воспроизведение формы сигнала;

4.оценка параметров сигнала.

Обнаружение сигнала Под обнаружением понимается установление факта наличия сигнала. Предполагается,

что идёт сигнал + помеха, причём шум аддитивный. Тогда задача сводиться к ответу на вопрос: Является ли сигнал на входе приёмника сигнал и шум или просто шум.

Различие сигнала

Различение идёт при передачи двух ненулевых сигналов s1 (t ) и s2 (t ). В этом случае

речь идёт не об обнаружении, а о различении этих сигналов. Если помеха является аддитивной, то на входе приёмника будет s1 (t )+Ш или s2 (t )+Ш.

Воспроизведение формы сигнала Воспроизведение формы сообщения возникает при передаче непрерывного сообщения

модулированными или немодулированными сигналами. Она состоит в том, чтобы получить сигнал y(t ), наименее отличающийся от передаваемого сообщения m(t ),

причём m(t ) заранее неизвестно, а известно лишь то, что оно пренадлежит к какому-то

классу. В этих условиях передаваемое сообщение можно рассматривать, как одну из реализаций случайного процесса с частично известной статистической характеристикой. Тогда при восстановлении сообщения величина отклонения y(t ) от m(t ) оценивается по

•4) задача оценки параметров сигнала:

задача оценки параметров сигнала характерна для радиолокации, радионавигации, измерительной техники. В этом случае информационный параметр (амплитуда,

частота, длительность импульса) может принимать любое значение из заданного интервала, являясь при этом случайной величиной. Блок – схема приёмника:

Основная операция – операция фильтрации.

Развивали теорию оптимальной фильтрации: Котельников, Винер, Колмогоров.

40