СПЕКТРЫ СИГНАЛОВ С ЛИНЕЙНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Заведомо известный сигнал не несет информации

Хотя, если опять докопаться, можно вообразить математическое

89

1. Введение

Данная лабораторная работа адресована студентам, изучающим принципы цифровой связи.

В цифровых системах связи исходная информация представляется в виде последовательности символов, например, битов

...100101101010...

Символы, являющиеся абстракцией, без формирования соответствующих сигналов не могут быть переданы по линиям связи, поэтому используют отображение множества символов в множество сигналов. Этот процесс можно назвать модуляцией. Таким образом, в цифровых системах связи под модуляцией понимается процесс отображения потока символов в набор сигнальных импульсов (импульсов-носителей). Хотя, если докопаться, поток символов, поступающих на вход модулятора, уже представлен в виде сигналов, но других, не тех, которые пригодны для конкретной линии связи. Поэтому под модуляцией можно понимать переход от одной системы сигналов к другой, согласованной с линией связи.

отображение «символ-сигнал». Хотя… Хотеть не вредно!

Важно! Требуется усвоение таких понятий как спектр сигнала, ряд и интеграл Фурье.

Основная особенность данной лабораторной работы заключается в наличии в цифровом сигнале такого качества как информационная случайность. Такая особенность делает спектр Фурье соответствующего сигнала зависимым от конкретной реализации символов. Обратите внимание на слово реализация, которое говорит о наличии ансамбля реализаций

(множества реализаций).

Спектры, содержащие случайную составляющую, не всегда нужны, поэтому эту составляющую ослабляют с помощью операции усреднения, которая сохраняет регулярную (неслучайную) составляющую, обязательно присутствующую в спектре хотя бы из-за неслучайной формы импульсаносителя…

90

Почему последовательность символов случайная?

Дело здесь в том, что передача информации происходит лишь тогда, когда приемник различает изменение сигнала и это изменение для приемника непредсказуемо — вот в этой частичной (или полной) непредсказуемости и кроется та случайность, которую можно назвать информационной и которая является столпом любой связи. При полной предсказуемости нет смысла передавать информацию, так как она уже известна.

Поясним предыдущий абзац на житейском примере.

Допустим, у нас есть уговор с рыбаком, отплывающим в 6 часов утра на другой берег. Уговор в том, что он в 10 часов утра в случае удачного улова зажигает красный сигнальный огонь, а в случае неудачного — зеленый, но один из двух обязательно должен быть зажжен. Какой это будет цвет, нам (приемнику) заранее не известно, зато алфавит (все возможные цвета),

разумеется, известен, иначе мы ничего не примем (не поймем).

Информация от рыбака в час X будет получена лишь тогда, когда будет определен цвет (этому может помешать дым костра). В случае определения цвета происходит снятие имевшейся до приема неопределенности. Если она снимается полностью, когда уверенность в цвете на все сто, то мы получаем всю информацию, а если частично, то — не всю.

Сигнальный огонь определенного цвета — это оптический сигнал, в котором заложена информация о текущем символе. Сигнал генерируется передатчиком и распознается приемником. Случайность сигнала заключается в непредсказуемости выбора из заранее известного набора сигналов. Естественно, что у принимаемого сигнала есть и другая случайность: мерцание (случайное изменение яркости), которое на больших расстояниях может дать ошибку определения цвета. Однако в этой работе вредное влияние таких шумов не изучается.

В системах связи идет поток сигналов-импульсов, причем каждому импульсу соответствует один символ алфавита. Рассмотрим самый простой алфавит — двоичный (битовый).