Теория передачи сигналов
Оба метода могут применяться при любых видах
модуляции. Однако из-за большой сложности реализации ,когда методы применяются
при ФМ.
Частотные демодуляторы : здесь возможны
оптимальные и близкие к оптимальным решения. Т.к. 2 сигнала , то обычно в схеме
частотного детектора присутствует 2 канала, каждый на свой сигнал , а затем на
выходе ставится решающее устройство, которое определяет какой сигнал был
принят. Оптимальные схемы частотного детектора могут быть реализованы в 2-х
формах:
1) на использовании согласованных
фильтров;
2) на основе корреляционного приема.
Согласованный фильтр - фильтр, у
которого частотная характеристика совпадает с частотной характеристикой
сигнала, а фазовая - противоположна. Каждый из сигналов 
и 
существует
в течении 
. По
окончанию интервала должны принять решение, следовательно, поступают
синхроимпульсы СИ.
ДО - детектор огибающей ;
РУ - принимает решение в момент 
.
детектирование
когерентный детектор фазирование
На устройство умножения поступают опорные
колебания. Практическая реализация таких схем требует сложных аппаратных
решений. Поэтому на практике делают упрощение : фильтр в первой схеме согласуют
только по полосе(полосовой фильтр).
При этом есть потери, т.к. согласованный фильтр
улучшает отношение сигнал/шум. Вторая схема отличается тем, что вместо
интегратора ставится ФНЧ.
Часто встречается и более простая схема на
расстроенном колебательном контуре. Это самая простая схема частотного
дискриминатора.
Фазовые демодуляторы: демодуляторы для ФМ имеют
самый простой вид:
ФОК - формирователь опорных колебаний;
ФД - фазовый детектор, выполняет
операцию 
ФОК должно обеспечить колебание
когерентно воспринимаемому. Это сложная техническая задача. Ее реализация
осуществляется 3-мя способами:
1) от высокостабильного местного
опорного генератора;
2) с помощью пилот сигналов;
) выделение опорного сигнала из
информационного .
При ФМ выделении опорного колебания заключается
в том, что в ФОК частота входного сигнала умножается на 2, после такого
умножения теряется информация о фазе, но опорная фаза осталась, далее сигнал
фильтруется и затем частота делится в 2 раза. Получаем опорный сигнал с опорной
фазой. Однако при приеме с абсолютной ФМ возможен скачек фазы на π
и
возникнет эффект обратной работы. Чтобы избавиться используют ОФМ. Возможны 2
метода приема сигналов с ОФМ:
1) когерентный корреляционный;
2) некогерентный автокорреляционный.
СС - схема сравнения полярности;
ЭП - элемент памяти.
Вторая часть схемы осуществляет сравнение фазы
текущей и предыдущей посылки.
ЭП запоминает всю посылку. Эта схема сложнее,
т.к. ЭП должен запомнить не «1» и «0» , а синусоиду. Самую высокую
помехоустойчивость обеспечивает абсолютная ФМ.
Демодулятор ДОФМ: для них характерная
особенность - они 2-х канальные. Это связано с тем, что ФД дает возможность
однозначно определять фазу.
ДШ - дешифратор, анализирует код (двоичный 4-х
разрядный), на выходе одноразрядный.
В этом случае нам необходимо знать только знак.
. Основные параметры УСЭ.
Основные параметры:
погрешность или точность синхронизации;
время синхронизации;
время поддержания синхронизма.
Погрешность синхронизации ε
характеризует
наибольшее отклонение фазы синхроимпульсов от их номинального положения,
которые с заданной вероятностью появляются при работе устройства синхронизации.
Погрешность синхронизации складывается из статистической и динамической:
Статистическая погрешность является
аппаратной и появляется в том случае , когда на вход устройства синхронизации
поступает неискаженные сигналы. Причиной статистической погрешности может быть
например нестабильность частот генераторов на приемной и передающей стороне.
Динамическая погрешность
характеризует степень увеличения фазовых отклонений в условиях , когда на вход
устройства синхронизации поступают искаженные сигналы.
Время синхронизации 
- это время
, необходимое для устранения первоначального фазового рассогласования между
синхроимпульсами и принимаемыми единичными элементами. Это важный параметр и он
характеризует быстродействие устройства синхронизации по элементам.
Выход из синхронизма в результате
отсутствия на входе сигналов может привести к потерям больших объемов информации
.
Время поддержания синхронизма
- время в
течении которого фаза СИ не выйдет за допустимые пределы рассогласования 
. Эти
допустимые пределы определяют исправляющую способность приемного устройства.
Прекращение поступления значащих
моментов на вход устройства синхронизации может произойти в случае обрыва
связи, резкого ухудшения качества связи или в случае , когда еа вход длительно
поступают элементы одного знака (одни 1 или0).
Определим основные параметры
устройства синхронизации с дискретным управлением. Как следует из принципа
работы фаза СИ принимает только дискретные значения с точностью до шага
коррекции.
Тогда относительная ошибка, определяемая этой
величиной :
; n -
коэффициент деления делителя.
Очевидно , что если искажения
отсутствуют и расхождения частот генераторов тоже отсутствуют ε определяет
статистическую ошибку. Если есть расхождения по фазе генераторов и приемников
из-за нестабильности их частоты, то в промежутке времени между 2-мя соседними
моментами коррекции произойдет накопление фазы, которая зависит от длительности
посылки.
- коэффициент нестабильности частот
генераторов у передатчика и приемника.
В - скорость модуляции;
;
- среднее время между двумя
соседними моментами корректирования. В УСЭ без реверсивного счетчика 
,
вероятность появления ЗМ Рзм =1. Вероятность ЗМ в реальности : Рзм = 0,3-0,5.
При учете емкости РС :
;
Если имеются краевые искажения
сигнала, то появляется динамическая погрешность.
Динамическая погрешность зависит от
коэффициента основного делителя n и от М - емкости РС. При малых
значениях n даже
незначительные краевые искажения могут привести к значительным сдвигам фазы -
возникнет ложная коррекция. Поэтому n выбирается
как можно большим.
Если коэффициент деления n >100 и
сигнал поступает с нормальным распределением краевых искажений, имеющих нулевое
мат. ожидание. И среднеквадратичное отклонение , то дисперсия отклонений СИ 
равна :
Тогда
tс зависит от
величины первоначальной фазового рассогласования и шага коррекции. Максимальное
фазовое рассогласование - 
, а шаг
коррекции Δt.
.
Возникают противоречивые требования
на величину М и n.
tпс
определяется тем, как долго доходит расхождение фазы до.
Назначение и классификация устройств
фазирования по циклам Фазирование по циклу - это процесс автоматического
установления такого фазового соответствия между приемным и передающим
распределителем, при котором циклы приема и передачи совпадают по времени.
Процедура фазирования по циклу осуществляется и в аппаратуре передачи и в
каналообразующей аппаратуре с ВРК. В аппаратуре передачи данных цикл обычно
соответствует кодовой комбинации с n элементами;
среди этих элементов могут находиться избыточные. В КОО один цикл соответствует
(разрядных
комбинаций n). КОО
разделение обеспечивает правильное выделение временных каналов, т.е. в
аппаратуре ПД:
В КОО :
.
Особенность циклового фазирования по
сравнению с тактовой синхронизацией - это необходимость формирования и передачи
в дискретном канале спецсигнала фазирования. Структура этого сигнала
(фазирующая кодовая комбинация) является критерием цикловой фазы передатчика.
Если сравнивать с тактовой синхронизацией, то критерием синхронизации по
элементам являлись границы элементов. Поэтому УФЦ по сравнению с УСЭ требует
внесения дополнительной избыточности в передаваемое сообщение. Передатчик
формирует и передает в дискретный канал фазирующую комбинацию ФК. В этой
комбинации содержится 
разрядов. В
зависимости от способа внесения избыточности различают УФЦ с постоянной и
переменной избыточностью.
При постоянной избыточности ФК
передается в течении всего времени работы системы. Во втором случае ФК
передается периодически вместо сообщения в определенном промежутке времени.
В зависимости от режимов работы
передатчика и приемника различают УФЦ с непрерывной работой (синхронные) и УФЦ
с одноразовым запуском приемника и передатчика (старт - стоповые системы).
Цикловое фазирование с постоянной
избыточностью.
Для осуществления такого фазирования
в передатчике дискретной системы устанавливается датчик фазирующих комбинаций,
а в приемнике - УФЦ. С помощью датчика элементы ФК передается в КС в
определенные интервалы времени. При этом возможны 2 способа передачи:
1) сосредоточенные ФК;
2)
Вся ФК передается сразу в конце каждой посылки
информационного элемента (или вначале).
3) распределенные ФК:
После каждой информационной посылки передается 1
разряд ФК.
Во втором случае для полной передачи
всей ФК требуется циклов.,
поэтому фазирование осуществляется медленнее. Структура ФК и ее длина должны
выбираться таким образом , чтобы обеспечить наибольшую помехоустойчивость ,
т.е. добиться наименьшей вероятности ложного формирования ФК из информационных
символов. При цикловом фазировании датчик ФК формирует эту комбинацию и она
постоянно передается в дискретный канал. В пункте приема на выходе канала
имеется опознаватель ФК , который выявляет ее наличие . Этот импульс поступает
на устройство выявления рассогласование фаз. на второй вход этого устройства
поступают импульсы с устройства управления приемным распределителем. В
идеальном случае эти импульсы совпадают по времени и продолжается нормальная
работа , если не совпадает , то устройство выявляет рассогласование фазы , т.е.
режим работы приемного распределителя начинает меняться. Устройство управления
на каждом цикле двигает импульс на единичный цикл.
Цикловое фазирование с переменной
избирательностью.
Такое фазирование используется в УФЦ
с ОС, она позволяет осуществить переменную избирательность. В этом случае
избирательность вносится только тогда, когда это необходимо. При этом
используется 2 режима работы:
1) фазирование ;
2) передача информационных
элементов(рабочий):
В режиме 1 передаются только ФК и он
продолжается пока приемный распределитель не сфазируется , в этот момент по
обратному каналу передается сигнал «есть фаза». После этого в канал передается
информационная комбинация. Так продолжается пока на приемной стороне
не обнаружится нарушения фазирования.Индикатором
нарушения является устройство обнаружения ошибок. В этом случае по обратному
каналу передается сигнал «нет фазы». Из передающей стороны опять непрерывно
передается ФК.
Заключение
Каналом передачи называют
совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих
передачу электрических сигналов с ограниченной мощностью и в ограниченной
полосе частот (т.е. с ограниченной скоростью), электрическим сигналом в общем
смысле называется изменяющееся во времени и пространстве параметры
электромагнитного поля. Под модуляцией понимается процесс изменения тех или
иных параметров одного сигнала под воздействием каких-либо параметров другого.
В случае если в качестве передаваемого сигнала используется синусоидально
изменяющееся напряжение или ток, его параметрами можно считать амплитуду и
полную фазу, содержащую в себе частоту и начальную фазу.
Аналитически сигналы есть
функции от времени и бывают дискретными и непрерывными или аналоговыми. Если
сигнал как функция u(t)
принимает только определенные дискретные значения и (например, 0 и 1), то он
называется, дискретным по состояниям. Если же сигнал может принимать любые
значения в некотором интервале, то он называется аналоговым или непрерывным по
состояниям. Под дискретным по времени сигналом необходимо понимать сигнал,
заданный не на всей области значений времени, а только в определенные моменты tu.
Рисунок 2.1 поясняет эти отличия. Здесь а - сигнал непрерывный по времени и по
состояниям, б - дискретный по состояниям и по времени сигнал, в-непрерывный по
состояниям и дискретный по времени сигнал, г - сигнал дискретный и по
состояниям, и по времени.
Поскольку заранее известный
(детерминированный) сигнал не может нести никакой информации, то все сигналы,
рассматриваемые нами в курсе ТЭС и работе, являются случайными процессами.
Длительность сигнала Тс -
интервал времени в пределах которого он существует, его динамическим диапазоном
Dc - отношение
наибольшей мгновенной мощности сигнала к той наименьшей мощности, которую
необходимо отличать от нуля при заданном качестве передачи. За ширину спектра
сигнала Fc примем
диапазон частот, в пределах которого сосредоточена основная его энергия. В
технике связи спектр сигнала часто сознательно сокращают, т. к. аппаратура и
линии связи имеют ограниченную полосу пропускаемых частот. Сокращение спектра
осуществляется исходя из допустимых норм искажений сигнала.
Список литературы
1.
Лидовский
В.И. Теория информации. - М., "Высшая школа", 2002г. - 120с.
2.
Метрология
и радиоизмерения в телекоммуникационных системах. Учебник для ВУЗов. / В.И.
Нефедов, В.И. Халкин, Е.В. Федоров и др. - М.: Высшая школа, 2001 г. - 383с.
3.
Цапенко
М.П. Измерительные информационные системы. - . - М.: Энергоатом издат, 2005. -
440с.
4.
Зюко
А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов. М: Радио
и связь, 2001 г. -368 с.
5.
Б.
Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд.
2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003 г. -
1104 с.