- •Этапы формирования сигнала в аналоговой системе радиосвязи
- •Кодирование канала:
- •Цифровая модуляция (манипуляция)
- •Спектр периодического сигнала
- •Спектр последовательности прямоугольных импульсов
- •Спектр периодического сигнала линейчатый, состоит из отдельных гармоник Спектр непериодического сигнала конечной длительности
- •Спектр произведения сигналов
- •Примеры плотностей распределения вероятностей
- •Понятие белого шума
- •Понятие модуляции
- •Импульсная модуляция
- •Импульсно-кодовая модуляция (икм)
- •Примеры кодов канала
- •Коды 4, 5, 6 с возвратом к нулю (rz).
- •Аналоговая амплитудная модуляция
- •Угловая модуляция
- •Примеры сигналов с угловой модуляцией
- •Примеры частотных детекторов
- •Квадратурный детектор сигналов с угловой модуляцией
- •Примеры противоположных и ортогональных сигналов
- •Понятие согласованного фильтра
- •Фильтр, согласованный с прямоугольным импульсом
- •Некогерентная демодуляция в системе с двоичной частотной манипуляцией
- •Частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом
- •Модулятор системы с минимальным частотным сдвигом
- •Когерентная демодуляция сигналов с мчс
- •Оценка частотной полосы сигнала в системах bpsk, qpsk, msk, fsk по ширине первого лепестка спектра
- •Модуляция с минимальным частотным сдвигом и гауссовой фильтрацией (gmsk)
- •Теорема Котельникова
- •Синусоида как сумма функций Котельникова при двух отсчетах на периоде:
- •Требования к частотной характеристике цифрового канала связи
- •Основные показатели эффективности цифровой системы связи
- •Вероятность битовой ошибки рb
- •Максимальная пропускная способность канала
- •Расширение спектра прямой последовательностью
- •Оценка корректирующей способности кода
- •Перемешивание символов
- •Пример блочного перемешивания
- •Принцип формирования линейного блокового кода Порождающая и проверочная матрицы
- •Принцип формирования циклического кода Представление двоичного слова многочленом
- •Порождающая матрица циклического кода:
- •Формирование сигналов в системе сотовой связи gsm
- •Формирование сигналов системы связи стандарта is-95
- •Теоремы Шеннона о кодировании
- •Эффективное кодирование
- •Кодируем блоки из трех знаков
- •Кодирование звуковых сигналов
- •Кодирование спектра сигнала
- •Основные причины искажения сигналов
- •Основные проявления замираний
- •Временное рассеяние делает ачх неравномерной:
- •Характеристики замираний
- •Средства борьбы с замираниями
Импульсно-кодовая модуляция (икм)
Значения выборок сигнала, в результате дискретизации по времени и квантования по уровню, преобразуются в двоичные кодовые слова.
Биты кодовых слов преобразуются в видеоимпульсы. Различные варианты такого представления называют кодами канала (line code) или модуляцией в основной полосе частот.
Влияние характеристик канала на вид цифрового сигнала демонстрирует «глазковая» диаграмма,
К кодам канала предъявляются требования:
- отсутствие постоянной составляющей,
- способность к самосинхронизации – формированию тактовых (символьных) импульсов по фронтам принятого сигнала,
- минимальная ширина частотной полосы,
- высокая помехоустойчивость и возможность обнаружения ошибок без введения избыточности.
Примеры кодов канала
Коды 1, 2, 3 без возврата к нулю, БВН (nonreturn-to-zero, NRZ).
В коде 1 высокий уровень – «1», низкий уровень – «0».
В коде 2 уровень изменяется при появлении «1».
В коде 3 уровень изменяется при появлении «0».
Кодирование 2, 3 называют дифференциальным: уровень сигнала зависит от того, совпадает ли бит с предыдущим битом или не совпадает.
Коды 4, 5, 6 с возвратом к нулю (rz).
4 – униполярное кодирование. Импульс формируется при появлении «1».
5 – биполярное кодирование. «1» и «0» – импульсы разной полярности.
6 – кодирование ЧПИ (alternate mark inversion, AMI) – с чередованием полярности импульса при появлении каждой следующей «единицы». При «нуле» сигнал не меняется. В ряде кодов вводится ограничение на число следующих друг за другом нулей.
Коды 7, 8 - фазовое кодирование.
7. Манчестерский код. «1» – импульс выдается в первой половине такта, «0» – во второй половине.
8. Код CMI (coded mark inversion). «1» – изменяется уровень сигнала по отношению к предыдущей единице. «0» – подается пара из отрицательного и положительного импульсов.
Аналоговая амплитудная модуляция
Модулирующий сигнал
М – коэффициент глубины модуляции
Принцип работы детектора
Перемодуляция
Спектр сигнала с амплитудной модуляцией
UAM(t) = [1 + McosΩt]cosωt = cosωt + 0,5Mcos(ω + Ω)t + 0,5Mcos(ω - Ω )t
При сложном модулирующем колебании, спектр которого занимает полосу с максимальной частотой Ωm, весь спектр модулирующего сигнала переносится в область высоких частот с расширением полосы до 2 Ωm
Недостатки амплитудной модуляции:
– удвоенная частотная полоса,
– на информационную часть сигнала приходится малая доля мощности всего сигнала
Принцип построения АМ-модулятора
При большом сигнале характеристику транзистора можно считать
кусочно-линейной
Амплитудная модуляция с подавлением несущей
(балансная модуляция)
синхронный детектор
UАМ(t) = cosΩt cosωt = 0,5cos(ω + Ω)t + 0,5cos (ω - Ω)t.
При отрицательном модулирующем сигнале знаки огибающей модулированного сигнала и модулирующего сигнала противоположны, но противоположны и знаки опорного и несущего колебания. Благодаря этому первичный сигнал восстанавливается правильно, несмотря на то, что огибающая модулированного сигнала отличается по форме от первичного сигнала.
Амплитудная модуляция с передачей
одной боковой полосы (ОБП, SSD – single side band)
Модуляция
Квадратичное детектирование
«Линейное» детектирование
Если опорный сигнал много больше принимаемого сигнала (b>>a), ,
переменная составляющая сигнала A(t) повторяет модулирующий сигнал.
Детектирование с умножением принятого сигнала на опорный:
Однополосный модулятор с квадратурным фильтром
(модулятор Вивера)
Квадратурный фильтр (КФ) выполняет преобразование Гильберта: изменяет фазы всех спектральных составляющих модулирующего сигнала S(t) на π/2.
В результате формируется сигнал S*(t), «сопряженный» по отношению к входному сигналу S(t).
Если S(t) = acosΩt, то S*(t) = bsinΩt, и
Аналогичным образом преобразуются все спектральные составляющие входного сигнала. На одном выходе схемы будет получен сигнал Sвбп(t), составленный из гармоник верхней боковой полосы амплитудно-модулированного сигнала, на другом выходе – сигнал Sнбп(t), составленный из спектральных составляющих нижней боковой полосы.
Квадратурный фильтр реализуют аппаратно или программно. При программной реализации используют быстрое преобразование Фурье. Спектры исходного и сопряженного сигналов связаны соотношением
.