Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

ЛЕкции - Передача дискретных сообщений - файл Zu_K_PDS.doc


ЛЕкции - Передача дискретных сообщений
скачать (98.3 kb.)

Доступные файлы (1):

Zu_K_PDS.doc500kb.09.12.2006 02:19скачать

Zu_K_PDS.doc

1   2   3   4   5

Рис. 3.3



В верхнем тракте демодулятора выделяется огибающая сигнала с частотой f1, в нижнем – с частотой f2. В каждом тракте имеются полосовые фильтры, один из которых (ПФ1) настроен на частоту f1, а другой (ПФ2) на частоту f2. При широкополосной ЧМ, когда спектры сигналов с частотами f1 и f2 практически не перекрываются, происходит разделение сигналов по частоте. Амплитудные демодуляторы (Д1 и Д2) совместно с фильтрами нижних частот (ФНЧ1 и ФНЧ2) выделяют огибающие сигналов. Сигналы трактов сравниваются в схеме сравнения (СС), и в зависимости от того, какой из сигналов больше, принимается решение о том, какой из двух сигналов (0 или 1) передавался.

Способы приема в зависимости от метода выделения модулирующего сигнала можно разделить на две группы: когерентные и некогерентные. При когерентном детектировании используются опорные сигналы, представляющие собой точные копии передаваемых (с точностью до начальной фазы). При некогерентном детектировании сведения о начальной фазе несущей частоты не учитываются. Оба вида детектирования могут применяться при любых видах модуляции. Однако из-за большой сложности реализации когерентные методы практически не применяются при АМ и ЧМ, а используются только при фазовой модуляции в сочетании с противоположными сигналами, что позволяет получить выигрыш в помехоустойчивости. Поэтому для АМ и ЧМ сигналов были рассмотрены только некогерентные методы приема.

Некогерентный метод приема сигналов АМ и ЧМ обеспечивает одинаковую помехоустойчивость, если исходить из среднеэнергетических затрат. При ЧМ средняя мощность равна максимальной, а при АМ – вдвое меньше максимальной, поскольку при АМ передается только один сигнал. Однако системам с АМ по сравнению с системами с ЧМ присущ серьезный недостаток: для получения одинаковой помехоустойчивости необходимо для каждого отношения сигнал/помеха оптимизировать порог, что при быстрых изменениях уровня сигнала АРУ не в состоянии полностью обеспечить. В системе с ЧМ производится сравнение разности огибающих частот f1 и f2 с нулевым порогом, не зависящим от отношения сигнал/помеха, и за счет этого получается значительный выигрыш в верности. Этим и объясняется более широкое применение систем с ЧМ. Системы с АМ и ЧМ «прозрачны», т.е. обеспечивают передачу как изохронных, так и анизохронных сигналов.


3.4. Дискретный канал с фазовой модуляцией


Упрощенная структурная схема дискретного канала с фазовой модуляцией (ФМ) приведена на рис. 3.4.

UC (t)



^

М


ПФпер

Канал


ПФпр

УС

ОА

Д








UН (t)

U0 (t)

Г

Г




Рис. 3.4




Назначение элементов схемы ПФпер, ПФпр, УС, ОА в этой схеме такое же, как в схеме системы с ЧМ.

Как известно, оптимальный в смысле минимальный вероятности ошибки метод передачи двоичных сигналов заключается в представлении модулирующего сигнала (0 или 1) противоположными сигналами. Наиболее характерным примером таких сигналов являются сигналы фазовой модуляции, в которых фаза скачком меняется между двумя значениями, отличающимися на 180о.

Если при частотной модуляции информация о виде модулирующего сигнала заложена в значение несущей частоты, то при фазовой модуляции информационным параметром является фаза передаваемого сигнала.

Процесс модуляции осуществляется в фазовом модуляторе, а демодуляция – в фазовом демодуляторе.

При поступлении единичного элемента 1 на вход модулятора сигнал на выходе модулятора совпадает по фазе с несущей, а при поступлении единичного элемента 0 – сдвинут по фазе на 180о.

В фазовом демодуляторе принимаемый фазомодулированный сигнал сравнивается по фазе с эталонным сигналом, который называется обычно опорным U0 (t). Последний должен совпадать как по частоте, так и по фазе с несущей на передаче. Если принимаемый сигнал на единичном интервале времени совпадает по фазе с опорным, то выносится решение о том, что передавался элемент 1. Если же фазы принятого и опорного сигнала отличаются на 180о, то делаем вывод о том, что передавался элемент 0.

Таким образом, системы с ФМ, в принципе, предусматривают необходимость когерентного приема и являются «непрозрачными», т.е. передают только изохронные сигналы.

Одной из основных проблем при демодуляции ФМ сигнала является проблема получения опорного напряжения. В качестве опорного напряжения можно использовать: напряжение высокостабильного местного генератора (см. рис. 3.4); пилот – сигнал, передаваемый по специальному каналу от передатчика; напряжение, выделяемое из принимаемого рабочего сигнала.

Однако всем известным методам получения опорного напряжения присущ одинаковый недостаток: из-за воздействия различных неконтролируемых факторов возможны случайные изменения фазы опорного напряжения на 180о. Кроме того, при определенных условиях возможны скачки фазы на 180о и напряжения несущей передатчика. Положение усугубляется тем, что учесть эти факторы практически невозможно. При этом даже в отсутствие помех все элементы принимаются «наоборот» (0 вместо 1 и 1 вместо 0), или, как говорят, возникает явление «обратной работы», которое будет продолжаться до следующего скачка фазы. Возможность «обратной работы» является существенным недостатком фазовой модуляции или, как ее иначе называют, абсолютной фазовой модуляции для того, чтобы подчеркнуть ее отличие от относительной фазовой модуляции.


^ 3.5. Дискретный канал с относительной фазовой модуляцией


При относительной фазовой модуляции (ОФМ) явление «обратной работы» отсутствует, но достигается это ценой некоторого снижения помехоустойчивости.

Метод ОФМ заключается в том, что отсчет фазы передаваемого сигнала осуществляется не относительно фазы несущей, а относительно фазы предыдущего сигнала. Пусть при передаче элемента 0 передаваемый сигнал должен иметь сдвиг относительно предыдущего на 180о, а при передаче элемента 1 – на 0о. Очевидно, что в передатчике необходимо перед началом каждого сеанса связи обеспечить передачу вспомогательного сигнала, от фазы которого начинается отсчет фазы первого элемента.

При ОФМ сдвиг фазы необходимо осуществлять как при переходе от элемента 1 к элементу 0, так и при переходе от элемента 0 к элементу 0. На практике более удобен такой режим работы передатчика, как при ФМ, когда сдвиг фазы происходит только при смене одного элемента на другой (1 на 0 или 0 на 1). Для этого достаточно преобразовать модулирующий сигнал в перекодирующем устройстве передачи (ПКУпер). Если (-1)-й и -й элемент на выходе ПКУпер совпадают, то это означает передачу -го модулирующего сигнала 0. Если (-1)-й и -й элементы на выходе ПКУпер разные, то это означает передачу -го модулирующего сигнала 1. Далее перекодированный сигнал подается на ФМ модулятор.

Сигналы ОФМ могут приниматься различными методами. Ниже рассмотрим когерентный метод приема.

Если при приеме использовать фазовый демодулятор, на который подается когерентное опорное напряжение, то после фазового демодулятора будем иметь сигнал, совпадающий (при отсутствии ошибок) с перекодированным на передаче. Такой сигнал нуждается в обратном преобразовании в перекодирующем устройстве приема (ПКУпр) в соответствии с изложенным выше правилом. В результате на выходе ПКУпр образуется исходный модулирующий сигнал.

При таком методе приема скачок фазы может вызвать двойную ошибку, а не поток ошибок, как при абсолютной фазовой модуляции. Поэтому при когерентном приеме вероятность ошибки для ОФМ в два раза больше, чем для ФМ.

Систему с ОФМ можно рассматривать, как обычную систему с ФМ, но со специальным перекодированием модулирующего сигнала.

Отсюда следует, что структурная схема дискретного канала с ОФМ отличается от структурной схемы дискретного канала с ФМ лишь наличием дополнительных перекодирующих устройств передачи и приема.


^ 3.6. Дискретный канал с многопозиционной модуляцией


Рассматриваемые до сих пор методы модуляции являлись двоичными, так как модулируемые параметры (амплитуда, частота, фаза) принимали два возможных значения. Наряду с двоичными видами модуляции существуют методы, при которых модулируемый параметр может принимать m>2 значений. Такие виды модуляции получили название многопозиционных (m>2).

Скорость передачи информации для систем с многопозиционной модуляцией определяется как

.

R=B log2m (бит/с),


где m - основание кода. При m=2, R=B бит/с, скорость передачи информации R численно равна скорости модуляции B. При m>2 возможно, что скорость передачи информации R>B. Однако нередко в системах ПДС скорость передачи информации R<B. Это бывает, когда не все единичные элементы используются для передачи информации, например часть из них служит для обнаружения и исправления ошибок (корректирующие коды).

Системы сигналов с m>2 можно построить путем модуляции какого-либо одного параметра. Число возможных значений модулируемого параметра должно быть равно m. При изменении частоты получают многочастотные сигналы, а при изменении фазы - многофазные.

Можно одновременно изменять несколько модулированных параметров, например амплитуду и фазу, частоту и фазу и т.п. В последнее время большой интерес проявляется к сигналам с амплитудно-фазовой модуляцией (АФМ). В системах с АФМ амплитуда и фаза принимают значения, выбранные из ряда возможных дискретных значений амплитуд и фаз. Каждая комбинация значений амплитуд и фаз отображает один из многопозиционных сигналов.

Большинство ансамблей АФМ сигналов найдены опытным путем. Можно показать, что системы с АФМ при m>8 обладают более высокой помехоустойчивостью, чем многопозиционные системы с ФМ, а многие из известных ансамблей АФМ сигналов практически обеспечивают одинаковую помехоустойчивость. По крайней мере, могут быть построены различные ансамбли АФМ сигналов, помехоустойчивость которых незначительно уступает помехоустойчивости оптимальных систем сигналов. Это позволяет выбирать сигналы из соображений простоты построения УПС.

Проигрыш в скорости передачи информации для систем с двоичной модуляцией по сравнению с системами с АФМ объясняется ограничениями на число модулированных параметров и число возможных значений этих параметров. Однако и системы с АФМ не позволяют приблизиться к пропускной способности канала. Здесь вступают в силу ограничения на рассматриваемый класс синусоидальных сигналов. В настоящее время найдены значительно более эффективные в этом смысле системы сигналов. Однако при создании УПС с многопозиционной модуляцией учитывают не только теоретические возможности систем сигналов, но и сложности их практической реализации.

Следует отметить, что достижение высокой скорости передачи информации возможно только в том случае, если УПС адаптивные. Это связано с непостоянством параметров канала связи во времени, а также нестационарным характером действующих в нем помех. Для адаптации в состав УПС включаются блоки идентификации параметров канала и помех, оценки которых используются для изменения параметров и структуры блоков формирования и обработки сигналов.

^
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ




  1. Какие задачи решают УПС?

  2. Приведите структурную схему дискретного канала с АМ.

  3. Приведите структурную схему дискретного канала с ЧМ.

  4. Приведите структурную схему демодулятора ЧМ сигналов.

  5. Сравните системы с АМ и ЧМ.

  6. Приведите структурную схему дискретного канала с ФМ.

  7. В чем заключается явление «обратной работы» в системах с ФМ?

  8. В чем отличие ОФМ от ФМ?

  9. Какова скорость передачи информации для систем с многопозиционной модуляцией?

  10. Что такое АФМ сигналы?



Глава 4. СИНХРОНИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ ПДС.


^ 4.1. Синхронизация в синхронных и стартстопных системах ПДС


С





инхронизация
есть процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более процессами. Различают поэлементную, групповую и цикловую синхронизацию. Поэлементная, групповая и цикловая синхронизации - это синхронизация переданного и принятого цифровых сигналов данных, при которой устанавливаются и поддерживаются требуемые фазовые соотношения между значащими моментами переданных и принятых соответственно единичных элементов сигналов, групп единичных элементов этих сигналов и циклов их временного объединения. Поэлементная синхронизация позволяет на приеме правильно отделить один единичный элемент от другого и обеспечить наилучшие условия для его правильного воспроизведения. Групповая синхронизация обеспечивает правильное разделение принятой последовательности на кодовые комбинации, а цикловая синхронизация - правильное разделение циклов временного объединения элементов на приеме. Обычно задачи цикловой и групповой синхронизации решаются одними и теми же методами.

Рассмотрим особенности поэлементной и групповой синхронизаций синхронных и стартстопных систем.

При синхронном методе передачи передатчик непрерывно формирует элементы сигнала длительностью 0, равной единичному интервалу. Элементы объединяются в кодовые комбинации. Зная момент начала включения передатчика и время распространения сигнала, можно определить время прихода любого единичного элемента, а зная число единичных элементов кодовой комбинации, легко отделить одну кодовую комбинацию от другой. Длительность 0 на приемной стороне бывает известна достаточно точно, а время прихода единичного элемента практически никогда не бывает известным. Задачу его определения и решает поэлементная синхронизация.

Синхронная работа распределителя передатчика и приемника поддерживается автоматически. Для этого в приемнике по мере необходимости вырабатываются сигналы подстройки частоты задающего генератора (ЗГ) приема. Частота этого генератора должна по возможности совпадать с частотой задающего генератора передачи. Из гармонических сигналов задающих генераторов передачи и приема формируются тактовые последовательности (последовательности тактовых импульсов).

При стартстопном методе передачи каждая кодовая комбинация начинается со стартового элемента, за которым следуют информационные элементы. Каждая кодовая комбинация оканчивается стоповым элементом.

Приемный распределитель запускается стартовым элементом и останавливается при поступлении стопового элемента. За счет остановки распределителя приема накопившееся по фазе расхождение распределителей передачи и приема ликвидируется и прием следующей кодовой комбинации начинается при нулевом расхождении по фазе распределителей.

В режиме непрерывной передачи кодовых комбинаций неправильный прием элементов «Старт» и «Стоп» приведет к потере групповой синхронизации. Процесс восстановления синхронизма носит случайный характер и полностью определяется статистической структурой информационной последовательности.

При стартстопной передаче вследствие необходимости поддерживать требуемые фазовые соотношения только на интервале стартстопного цикла требования к стабильности задающих генераторов существенно ниже, чем при синхронной передаче. Поэтому при достаточно высокой стабильности задающих генераторов поэлементная синхронизация информационных элементов при стартстопной передаче обычно не применяется. При синхронной передаче на приеме требуется подстройка задающего генератора в течение всего сеанса связи.

Другими преимуществами стартстопного метода являются быстрое вхождение в синхронизм и возможность аритмичной работы передатчика. Однако при стартстопном методе хуже используется пропускная способность канала за счет включения в состав передаваемых кодовых комбинаций элементов «Старт» и «Стоп», которые не несут информации потребителю. Кроме того, при стартстопном методе помехоустойчивость приемника хуже, так как искажения стопового и стартового элемента могут привести либо к ложному запуску, либо к незапуску приемного распределителя, т.е. к полному срыву приема целых кодовых комбинаций.


^ 4.2. Поэлементная синхронизация


Поэлементная синхронизация может быть обеспечена за счет использования автономного источника - хранителя эталона времени и методов принудительной синхронизации. Первый способ применяется лишь в тех случаях, когда время сеанса связи, включая время вхождения в связь, не превышает время сохранения синхронизации. В качестве автономного источника можно использовать задающий генератор приема с высокой стабильностью.

^ Методы принудительной синхронизации могут быть основаны на использовании отдельного канала (по которому передаются синхросигналы, необходимые для подстройки задающего генератора приема) или информационной (рабочей) последовательности. Использование первого метода требует снижения пропускной способности рабочего канала за счет выделения дополнительного синхроканала. Поэтому на практике чаще всего используется второй метод.

В качестве примера рассмотрим два вида устройств с принудительной синхронизацией по информационной последовательности: с непосредственным воздействием на задающий генератор и без непосредственного воздействия на задающий генератор.

На рис.4.1 изображена структурная схема устройства синхронизации с непосредственным воздействием на задающий генератор

ТИ


ЗМ

ФД

ЗГ







УУ







1   2   3   4   5



Скачать файл (98.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации