- •Формирование и передача сигналов
- •Сигналы и их классификация
- •Виды сигналов:
- •Основные этапы формирования сигнала в цифровой системе связи
- •1. Кодирование источника (форматирование)
- •Сжатие данных (этап кодирования источника):
- •2. Кодирование канала:
- •3. Цифровая модуляция (манипуляция)
- •Математические модели детерминированного сигнала
- •Математическое описание гармонического сигнала
- •Амплитудно-фазовая, квадратурная, комплексная
- •Геометрическая
- •Спектр периодического сигнала
- •Спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов (сигнал типа «меандр»)
- •Спектр непериодического сигнала конечной длительности
- •Преобразование Фурье:
- •Спектральные функции видеоимпульсов
- •Динамические характеристики линейного элемента
- •Определение реакции элемента на входной сигнал
- •Передаточная (системная) функция элемента
- •H(s) - передаточная функция элемента,
- •Следствия преобразования Фурье
- •Понятие идеального канала
- •Спектр дискретного сигнала
- •«Естественная» дискретизация (отсчет - прямоугольный импульс)
- •Теорема Котельникова
- •Синусоида как сумма функций Котельникова при двух отсчетах на периоде:
- •Канал Найквиста
- •Характеристики канала Найквиста
- •Требования к частотной характеристике цифрового канала связи
- •Автокорреляционная функция
- •Примеры плотностей распределения вероятностей
- •Понятие белого шума
- •Примеры осциллограмм сигналов и их автокорреляционных функций
- •Импульсная модуляция
- •Импульсно-кодовая модуляция (икм)
- •Примеры кодов канала
- •Коды 4, 5, 6 с возвратом к нулю (rz).
- •Аналоговая амплитудная модуляция
- •Пример реализации квадратурного фильтра
- •Характеристики квадратурного фильтра
- •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
- •Относительное (дифференциальное) кодирование
- •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)
- •Модуляция ofdm (Orthogonal frequency division multiplex –
- •Основные показатели эффективности цифровой системы связи
- •Вероятность битовой ошибки рb
- •Максимальная пропускная способность канала
- •Расширение спектра прямой последовательностью
- •Пример вычисления корреляционных функций псп
- •Методы формирования псп
- •Примеры корреляционных функций m-последовательностей
- •Оценка корректирующей способности кода
- •Перемешивание символов
- •Пример блочного перемешивания
- •Принцип построения кодов Хемминга (с исправлением одиночной ошибки)
- •Порождающая и проверочная матрицы
- •Представление двоичного слова многочленом
- •Порождающая матрица циклического кода:
- •Принципы многоканальной связи
- •Принцип временного уплотнения
- •Временное разделение каналов в проводной системе связи
- •Принципы построения систем связи с подвижными объектами
- •Структура системы
- •Разделение каналов в системе сотовой связи gsm
- •Логические каналы сотовой системы связи gsm
- •Основные типы окон системы сотовой связи gsm
- •Понятие количества информации
- •X1, x2,…, xm – набор знаков (алфавит х объема m),
- •Эффективное кодирование
- •Кодируем блоки из трех знаков
- •Форматирование аналогового сигнала в цифровой системе
- •Компандирование
- •Кодирование звуковых сигналов
- •Кодирование параметров источника сигнала
- •Кодирование спектра сигнала
- •Характеристики каналов связи
- •Основные типы моделей канала
- •Основные проявления замираний
- •Временное рассеяние
- •Временное рассеяние делает ачх неравномерной:
- •Характеристики замираний
- •Средства борьбы с замираниями
- •Выравнивание характеристики многолучевого канала
- •Идентификация характеристик канала
- •Эквалайзер с обратной характеристикой канала
- •Принцип работы эквалайзера Витерби
- •Оптимальная фильтрация случайного сигнала
- •Определение частотной характеристики оптимального фильтра
- •Определение импульсной характеристики оптимального фильтра
- •Выделение полезного сигнала с использованием модели источника сигнала
- •Аналоговые фильтры
- •Математическое описание дискретного сигнала
- •Математическое описание дискретного фильтра
- •Структуры линейных цифровых фильтров
- •Формирование сигналов по стандарту iеее-802.11
- •Историческая справка
- •Перечень слайдов
Понятие белого шума
Белый шум – случайный процесс с равномерным энергетическим спектром. Его характеризуют односторонней спектральной плотностью мощности N0.
Автокорреляционная функция белого шума R(τ) = 0,5N0δ(τ).
R(τ) = 0 при всех τ ≠ 0, R(0) = σ2 = ∞. Эта бесконечность объясняется идеализацией процесса, предполагающей постоянство спектральной плотности мощности на всех частотах, в том числе бесконечно больших. На выходе реальных устройств дисперсия σ2 белого шума конечна. Считается, что σ2 = 0,5 N0.
Примеры осциллограмм сигналов и их автокорреляционных функций
Шире спектр сигнала – уже его автокорреляционная функция
Осциллограмма и спектр амплитудно-модулированного
сигнала с шумом
s(t)=sin400t+0.4sin300t+0.4sin500t+2N(t)
Спектральный анализ позволяет выделить все гармонические составляющие сигнала на фоне шумов и тем самым получить информацию об источнике сигнала. Чем короче сигнал по времени, тем ниже точность спектрального анализа. Для повышения точности спектрального анализа кратковременных сигналов применяют специальные методы.
Понятие модуляции
Модуляция – процесс изменения одного или нескольких параметров сигнала, переносящего информацию, в зависимости от параметров первичного сигнала от источника сообщения. Метод модуляции выбирается с учетом характеристик канала связи.
При цифровом модулирующем сигнале, который изменяется скачкообразно, процесс модуляции часто называют манипуляцией.
При модуляции в основной полосе частота модулированного сигнала соответствует частоте первичного сигнала от источника сообщения (высокочастотное несущее колебание не используется).
Модуляция в основной полосе применяется при магнитной записи, передаче сигналов по проводу, является одним из этапов модуляции сигналов, передаваемых по радиоканалу.
При полосовой модуляции ширина спектра модулированного сигнала много меньше несущей частоты.
Импульсная модуляция
Преобразование аналогового сигнала в последовательность видеоимпульсов с изменением:
- амплитуды импульсов (амплитудно-импульсная модуляция АИМ),
- длительности импульсов (широтно-импульсная модуляция, ШИМ),
- временного сдвига относительно тактовых импульсов (фазоимпульсная модуляция, ФИМ),
- частоты следования импульсов (частотно-импульсная модуляция, ЧИМ).
АИМ выполняется при оцифровке аналогового сигнала: значение «выборки» запоминается на время аналого-цифрового преобразования, т.е. сигнал заменяется последовательностью прямоугольных импульсов разной амплитуды, следующих с частотой дискретизации.
Пример применения ШИМ – управление скоростью вращения двигателя постоянного тока. Длительность импульсов, подаваемых на двигатель, пропорциональна управляющему напряжению U.
Пример применения ЧИМ – управление перемещением рабочего механизма по заданной траектории. Механизм поворачивается на угол, пропорциональный количеству управляющих импульсов.