Разработка структурной схемы системы связи
 Скачать 1.66 Mb.
|
Оптимальный фильтр, согласованный с прямоугольным импульсомРассмотрим согласованный фильтр для прямоугольного фильтра для прямоугольного импульса длительности  . Спектральная плотность такого импульса равна Для согласованного фильтра в случае  : Пользуясь последним выражением, можно легко построить схему фильтра для данного случая. Т.к. из теории электрических цепей известно, что деление на  означает интегрирование сигнала, а множитель  означает задержку сигнала на время , в результате схема фильтра будет содержать интегратор, линию задержки и вычитатель (рис. 12). Рисунок 12. Пример реализации СФ и вид сигналов в различных его точках На выходе фильтра получился треугольный импульс с основанием  (это – функция корреляции входного импульса прямоугольной формы). На выходе канала сигнал оказывается деформированным так, что одновременно присутствуют отклики канала на отрезки входного сигнала, относящиеся к другим моментам времени. При передаче дискретных сообщений это приводит к тому, что при приеме одного символа на вход приемного устройства воздействуют также отклики на более ранние символы, которые действуют как помехи. Часть выходного сигнала от  до будет накладываться на выходной сигнал следующего импульса, что является недостатком оптимального фильтра, называемым межсимвольной интерференцией.Межсимвольная интерференция вызывается нелинейностью ФЧХ канала и ограниченностью его полосы пропускания. Поэтому на практике применяют схему фильтра, содержащую интегрирующую  -цепь с  и ключ  (рис. 13). Рисунок 13. Схема устранения межсимвольной интерференции В момент окончания входного импульса ключ замыкается, конденсатор интегратора быстро разряжается через ключ и схема готовы к приему следующего импульса.Передача аналоговых сигналов методом ИКМПреобразование непрерывного первичного аналогового сигнала в код называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Основание кода может быть любым. В системах электросвязи наибольшее распространение получили двоичные коды, реализуемые с меньшими аппаратурными затратами. Устройство, преобразующее непрерывный первичный аналоговый сигнал в двоичный код, называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Основными операциями при ИКМ являются операции дискретизации, квантования и кодирования. При дискретизации получают выборочные значения из непрерывного аналогового сигнала. Дискретизация по времени выполняется путем взятия отсчетов функции  в определенные дискретные моменты времени  . В результате непрерывную функцию заменяют совокупностью  . Обычно моменты отсчетов выбирают на оси времени равномерно, т. е.  .Интервал  называется интервалом дискретизации. Его величина выбирается в соответствии с теоремой Котельникова. Согласно этой теореме, дискретизация не приводит к искажениям, если  , где  — верхняя граничная частота спектра сигнала .Полученные в результате дискретизации выборочные значения далее переводятся в двоичные числа. Вначале каждое значение  сравнивается с заранее заданными постоянными уровнями, которые называются уровнями квантования. Затем ближайший к выборочному значению уровень  переводится в двоичное число  . Процесс замены выборочного значения ближайшим к нему уровнем называется квантованием. При квантовании возникает погрешность Ее величина тем меньше, чем больше уровней квантования  . Таким образом, каждое выборочное значение преобразуется в одно из возможных значений, которое далее преобразуется в двоичное кодовое слово. Его длина  Длина двоичной кодовой комбинации, определяемая длиной кодового слова, не должна превышать интервал дискретизации, т.е. Определим число разрядов применяемого двоичного кода по заданному количеству уровней квантования  : На рис.14 изображен процесс формирования цифрового сигнала с помощью ИКМ для числа разрядов  .Отношение мощности сигнала к мощности шума квантования при ИКМ зависит от числа разрядов кода  и пик-фактора  в соответствии с выражением Тогда в данном случае имеем  Достоинства ИКМ: Основное техническое преимущество цифровых систем перед непрерывными – высокая помехоустойчивость ( не происходит накапливание помехи при переприемах). Широкое использование в аппаратуре преобразования сигналов современной элементарной базы цифровой вычислительной техники и микроэлектроники. Возможность приведения всех видов передаваемой информации к цифровой форме позволит осуществить интеграцию систем передачи и систем коммуникации, а также расширить область использования техники при построении аппаратуры связи и единой автоматизированной сети связи. Аппаратуре не трубуются настройки. Недостатки ИКМ: Основным недостатком является то, что преобразование непрерывных сообщений в цифровую форму в системах ИКМ сопровождается округлением мгновенных значений до ближайших разрешенных уровней квантования. Возникающая при этом погрешность преобразования является неустранимой, но контролируемой (т.к. не превышает половины шага квантования). При передаче аналогового сигнала его величина (мгновенная амплитуда) изменяется в пределах от  до  .  Рисунок 14. Процесс формирования цифрового (кодированного) сигнала в ЦСП: а) исходный аналоговый сигнал; б) дискретизированный по времени сигнал; в) квантованный по уровню АИМ сигнал; г) двоично-кодированный цифровой сигнал (по циклам дискретизации) |