КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Виды и характеристики носителей и сигналов
Общая схема системы передачи информации Обобщенная структурная схема системы передачи информации (СПИ) изображена на рис. 7.1. В ее состав входят ИИ – источник информации, ПрС (КИ) – преобразователь сообщений (кодер источника), КУ (КК) – кодирующее устройство (кодер канала), М – модулятор, ЛК – линейные каскады, ДМ – демодулятор, ДКУ – декодирующее устройство, ДС – детектор сигнала ПИ – получатель информации Источник сообщений в общем случае образует совокупность ИИ (исследуемый или наблюдаемый объект) и ПрС. ПрС может выполнять две функции. Первая – преобразование сообщения любой физической природы (изображение, звуковой сигнал и т. п.) в первичный электрический сигнал S(t). Рис. 7.1. Структурная схема СПИ
Вторая – преобразование большого объема алфавита сообщений в малый объем алфавита первичного сигнала (кодирование). Например, 32 буквы русского алфавита передаются посредством двух символов алфавита первичного сигнала — «0» и «1» или «-1» и «1». В этом случае первичный сигнал, однозначно соответствующий сообщению, представляет собой некоторую кодовую комбинацию. В одних СПИ преобразователь сообщения выполняет обе функции — преобразование и кодирование (например, телеграфия), в других — только преобразование сообщения в электрический сигнал (например, телефония). В состав передающего устройства может входить устройство, обеспечивающее помехоустойчивое кодирование – КУ (КК). Первичный электрический сигнал, как правило, непосредственно не передается по линии связи. В передатчике первичный сигнал S(t) преобразуется во вторичный (высокочастотный) сигнал u(t), пригодный для передачи по линии связи. Такое преобразование осуществляется посредством М, который изменяет один из параметров высокочастотного колебания, создаваемого генератором высокой частоты, в соответствии с изменением первичного сигнала S(t).
В процессе передачи сигнала по линии связи он искажается помехой и на входе приемника отличается по форме от переданного. Приемное устройство обрабатывает принимаемый сигнал и восстанавливает по нему переданное сообщение. Принимаемый полезный высокочастотный сигнал фильтруется и усиливается ЛК приемного устройства и поступает на ДМ, в котором высокочастотный сигнал преобразуется в низкочастотный первичный сигнал. В ДКУ низкочастотный сигнал преобразуется в кодовую комбинацию символов первичного сигнала. Одновременно в ДКУ осуществляются обнаружение и исправление искаженных символов первичного сигнала. Эта операция осуществляется в случае использования на передающей стороне помехоустойчивого кодирования. Таким образом, на выходе ДКУ имеется кодовая комбинация символов первичного сигнала, соответствующая передаваемому сообщению. В результате различных искажений и воздействия помех пришедший сигнал может существенно отличаться от переданного. Задачей приемного устройства является решение о том, какое из возможных сообщений действительно передавалось источником. Для принятия такого решения принятый сигнал подвергается анализу с учетом всех сведений об источнике (вероятность передачи того или иного сообщения), о применяемом помехоустойчивом коде и виде модуляции, а также о свойствах помех. В результате такого анализа принимается решение о том, какое сообщение передано. Та часть приемного устройства, которая осуществляет анализ приходящего сигнала и принимает решение, называется решающей схемой. В системах передачи непрерывных сообщений решающей схемой является ДМ, а ДКУ – отсутствует. В системах передачи дискретных сообщений решающая схема состоит из двух частей: ДМ и ДКУ. В некоторых СПИ роль решающей схемы полностью или частично выполняет человек. В общем случае на выходе ДКУ имеется кодовая комбинация символов первичного сигнала, соответствующая определенному сообщению. ДС преобразует кодовую комбинацию символов первичного сигнала в соответствующее сообщение, которое поступает на вход ПИ.
В широком смысле слова под сигналом понимают материальный носитель информации. В современных СПИ используются электрические сигналы. Физической величиной, определяющей такой сигнал, является ток или напряжение. Сигнал передается на несущей частоте. Процесс изменения параметров несущей частоты в соответствии с сигналом, передаваемым на этой несущей, называют модуляцией. На рис. 7.2 в качестве примера изображен электрический сигнал единичной амплитуды, а также модулированное по амплитуде этим сигналом синусоидальное колебание. Данное колебание можно записать в виде: u(t)=U∙rectT (t-∆t) ∙sin(ωt-φ0), (7.1) где U — амплитуда; t — длительность; ∆t — временное положение; ω — частота; φ0 — начальная фаза; rectT — единичная прямоугольная функция (рис. 7.2 а). Рис. 7.2. Виды сигналов: а) электрический сигнал; б) синусоидальное колебание
В общем случае у этого колебания (рис. 7.2 б) можно изменять в соответствии с передаваемым сообщением любой из его параметров: при изменении амплитуды получаем амплитудно-модулированный сигнал (AM), если изменить частоту или фазу, то соответственно частотно-модулированный (ЧМ) и фазомодулированный (ФМ) сигналы. Манипуляция представляет собой дискретную модуляцию. При дискретной модуляции сообщение выступает как последовательность кодовых символов (например, «0» и «1»), которым соответствуют импульсы постоянного напряжения с одинаковой длительностью, но различной полярности. Эта последовательность импульсов посредством манипулятора преобразуется в последовательность элементов сигнала. В этом случае можно получить амплитудную, частотную и фазовую модуляции (манипуляции). На рис. 7.3 показаны формы сигналов для двоичных символов при различных видах дискретной модуляции. При AM символу «1» соответствует передача колебания в течение времени τ (посылка), символу «0» — отсутствие колебания (пауза). При ЧМ передаче колебания с частотой ω1 соответствует символ «1», а с частотой ω2 — «0».
Рис. 7.3. Виды двоичных сигналов
Наиболее помехоустойчивой является фазовая модуляция, или манипуляция (ФМн). Это объясняется «амплитудным» характером воздействующих помех, и такой параметр, как фаза несущей, менее других параметров подвергается этому воздействию. При ФМн меняется фаза колебания на 180° при каждом переходе от символа «1» к «0» и от «0» к «1». Основными параметрами сигнала являются длительность сигнала Т и ширина спектра. Спектром сигнала как временной функции u(t) называется совокупность его гармонических составляющих (гармоник), образующих ряд Фурье: (7.2) где f1 — частота повторения сигнала (или частота первой гармоники); k — номер гармоники. Кроме ряда (7.2) широко используется ряд: (7.3) где — амплитуды гармоник; — фазы гармоник (косинусоид). Применяются также ряды с синусоидами под знаком суммы. Коэффициенты Фурье определяются выражениями: , (7.4) , (7.5) где T=1/f1 — период повторения сигнала (периодической функции) u(t). Для нахождения коэффициентов (7.4) и (7.5) используют формулы численного интегрирования: (7.6) (7.7) где ∆t = T/N — шаг, с которым расположены абсциссы u(t). Найденные по (7.6) и (7.7) коэффициенты Фурье аппроксимируют сигнал u(t) рядом (7.2) или (7.3) с наименьшей среднеквадратической погрешностью. На рис. 7.4 представлен сигнал (периодическая последовательность прямоугольных импульсов) полученный путем суммирования нескольких первых членов ряда Фурье. Рис. 7.4. Получение сигнала путем суммирования его гармоник
Полученная последовательность импульсов отличается от прямоугольных в основном недостаточной крутизной фронтов. Крутизна фронтов импульсов определяется наличием в их спектре составляющих с частотами, многократно превышающими основную частоту. Таким образом, ширина спектра сигнала дает представление о скорости изменения сигнала.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 2501; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |