Теоретические основы передачи ВЧ сигналов
Применение и создание амплитудной и частотной модуляций. Особенности кодирования и аппаратная реализация фазовой манипуляции. Общее описание шумов, их фильтрация в системах связи. Изучение разрешающей способности. Основы передачи широкополосных сигналов.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | учебное пособие |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.03.2013 |
| Размер файла | 5,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КУРС
«ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ВЧ СИГНАЛОВ»
Данный учебный курс является частью серии National Instruments Measurement Fundamentals. В каждом из учебников этой серии приводится теория и рассматриваются примеры, посвященные специфическим темам из различных областей применения измерительных систем. В настоящем курсе обсуждаются аспекты беспроводной передачи данных по ВЧ каналам связи.
Чтобы посмотреть полный список учебников, вернитесь на главную страницу NI Measurement Fundamentals или на страницу NI RF Fundamentals Main, следующую за списком учебников по RF. Для получения более подробной информации о продуктах National Instruments, предназначенных для работы с ВЧ сигналами, посетите сайт www.ni.com/RF
1. Амплитудная модуляция
Предисловие
Модуляция - это процесс изменения высокочастотного несущего сигнала с целью передачи информации. Несмотря на то, что теоретически возможна передача сигнала с ограниченной полосой частот (или информации) без модуляции, гораздо эффективней передавать данные, модулируя высокочастотный несущий сигнал. Это связано с тем, что высокочастотные сигналы требуют антенн меньших размеров, повышается пропускная способность канала связи, и возможна передача различных видов данных. АМ радиостанции транслируют аудиосигналы на частотах в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, используя несущие сигналы с частотой от 500 кГц до 1,7 МГц. Если бы мы были вынуждены передавать аудиосигналы напрямую, нам понадобилась бы антенна апертурой около 10000 км! В общем случае модуляцию можно разделить на аналоговую и цифровую. Амплитудная модуляция является одной из форм аналоговой модуляции.
Рис. 1. Основные стадии АМ модуляции
Математические аспекты
Несущий сигнал - это, как правило, высокочастотная синусоидальная волна. Имеется три параметра синусоидальной волны, которые могут изменяться - это амплитуда, частота и фаза. Любой из этих параметров может быть модулирован или изменён для передачи информации. Синусоидальная волна может быть математически описана синусной или косинусной функцией с амплитудой Ac, частотой fc и фазой ц.
Несущий сигнал модулируется путём изменения амплитуды по отношению к исходному сигналу с ограниченной полосой. Исходный сигнал может быть представлен следующей формулой:
m(t) = Mb cos(2рfb+ ц)
а несущий сигнал может быть представлен так:
c(t) = Ac cos(2рfc)
Для упрощения уравнения будем считать, что между несущим и исходным сигналом нет фазовых различий и поэтому ц = 0.
Модулированный сигнал можно представить как добавление амплитуды исходного сигнала к амплитуде несущего сигнала.
(Ac + m(t)) cos(2рfc)
С помощью тригонометрических формул форма волны может быть преобразована к виду:
|
+CosA * CosB = 0.5Cos(A-B) + 0.5Cos(A+B) |
Ac cos(2рfc) + Mb/2 cos(2р(fc - fb)) +
Mb/2 cos(2р(fc + fb))
Типы Амплитудной Модуляции (АМ)
Как видно из приведенного выше уравнения, модулированный сигнал имеет составляющие на трёх частотах: fc, fc - fb и fc + fb. Для передачи сигнала на всех трёх частотах, необходимы затраты энергии и увеличение полосы пропускания. Чтобы обойти эту проблему, мы можем использовать фильтр для отсечки одной из боковых полос (обычно нижней боковой полосы). Получающаяся модуляция называется модуляцией с одной боковой полосой. (Single Sideband Modulation (SSB)).
Рис. 2. Вид области частот с двумя боковыми полосами - Полный сигнал
Как бы то ни было, путём фильтрования одной из боковых полос мы теряем часть исходной мощности модулированного сигнала. Для увеличения передаваемой мощности, мы можем транслировать вместе и нижнюю и верхнюю полосу. Это - двуполосная модуляция (Double Sideband modulation (DSB)).
Одним из компонентов модулированного сигнала является чистое несущее колебание. Так как оно не содержит какой-либо информации, необходимости передавать его нет. Таким образом, перед передачей сигнала такое колебание можно удалить. Такая модуляция называется одно/двуполосной модуляцией с подавлением несущей (Single Sideband/Double Sideband - Suppressed Carrier Modulation. (SSB-SC, DSB-SC)).
Однако, несущая частота требуется для демодуляции сигнала. Поэтому существуют специальные схемы, которые могут извлекать информацию о несущей с помощью одной из боковых полос. Они и используются при демодуляции.
Амплитудная модуляция может быть также использована для передачи цифровых данных. Квадратурная амплитудная модуляция (QAM) использует 4 заранее установленных амплитудных уровня для определения цифровых битов.
Применение в реальных условиях
Несмотря на то, что АМ модуляция полезна для изучения предмета, это не самый эффективный и удобный способ модуляции сигнала. Простая АМ - это медленный процесс, требующий большой мощности. Поскольку сегодня большинство коммуникаций цифровые, на практике применяются намного более сложные методы, которые, в основном, используют фазовую манипуляцию (PSK). PSK - это тип фазовой модуляции, который используется для передачи цифровых данных.
Фазовая автоподстройка частоты
Фазовая автоподстройка частоты (PLL) - это схема с управляемой обратной связью, которая синхронизирует фазу сгенерированного сигнала с фазой опорного сигнала. Важно помнить, что генерироваться могут только те сигналы, частота которых кратна частоте опорного сигнала.
Основными компонентами схемы фазовой автоподстройки частоты являются: опорный генератор (reference oscillator), фазовый детектор, делитель частоты, генератор, управляемый напряжением (VCO), усилители и фильтры.
Схема фазовой автоподстройки частоты сравнивает фазу сгенерированного сигнала и сигнала опорного генератора, и затем использует их разницу для регулировки сгенерированного сигнала. Чтобы сравнить два колебания, необходимо, чтобы у них была одна и та же частота. Поскольку, частота генерируемого сигнала может быть больше частоты опорного сигнала, в схеме присутствует блок деления частоты. Так как он может делить только на целое число, частота сгенерированного сигнала должна быть целочисленно кратной частоте опорного генератора. В результате, фазовый детектор выдает напряжение, пропорциональное разности фаз между двумя колебаниями. Это напряжение усиливается, фильтруется и затем используется в качестве управляющего в VCO. VCO регулирует сигнал в соответствии с данным напряжением.
Фазовая автоподстройка частоты играет существенную роль во многих современных схемах. Она используется для демодуляции амплитудно- и частотно-модулированных сигналов, синхронизации, распознавания слабых сигналов на фоне шумов и в DTMF декодерах и модемах.
Практические занятия
Создание математической модели процесса - стр. 63
Практическая реализация с использованием оборудования National Instruments - стр.126
2. Частотная модуляция
Введение
Частотная модуляция (ЧМ, FM - Frequency Modulation) - это такой тип модуляции, при котором изменения частоты несущего колебания соответствуют изменениям в информационном сигнале. Такая модуляция считается аналоговой, так как исходный сигнал является типичным аналоговым сигналом без дискретных цифровых значений.
Применение
Частотная модуляция обычно используется для радио- или телевизионной трансляции. FM радиостанции, вещают в диапазоне от 88 МГц до 108 МГц и используют FM модуляцию для передачи аудиосигнала. Каждая радиостанция использует полосу частот в 38 кГц. Аналоговое телевидение также применяет FM модуляцию. Фактически, телевизионные каналы с 0 по 72 передают сигналы в диапазоне от 54 МГц до 825 МГц.
Принципы создания частотно модулированного сигнала
Основной принцип FM модуляции заключается в том, что амплитуду исходного аналогового сигнала можно представить как небольшое изменение частоты несущего колебания. Ниже показана реализация сказанного.
Из рисунка видно, что разные амплитуды исходного сигнала (график белого цвета) соответствуют определенным частотам несущего колебания (красный график). Математически можно представить это уравнением, характеризующим FM модуляцию.
Во-первых, обозначим исходный сигнал в виде:
Во-вторых, можно представить синусоидальную несущую уравнением:
Собственно математический процесс модуляции несущей исходным сигналом m(t) требует двухступенчатого процесса. Во-первых, исходный сигнал необходимо проинтегрировать по времени, чтобы получить зависимость фазы от времени, ?(t). Это делает возможным процесс модуляции, так как ЧМ реализуется стандартной схемой фазовой модуляции. Блок-схема FM передатчика представлена ниже.
Как показано на вышеприведённой блок-схеме, интеграция исходного сигнала даёт зависимость фазы от времени, которая выражается следующим образом:
Ещё раз уточним, что полученная модуляция является фазовой, поскольку определяется изменением фазы несущей во времени. Этот процесс осуществляется квадратурным модулятором, принцип действия которого показан ниже:
Полученный в результате фазовой модуляции сигнал s(t) является FM модулированным сигналом. Его уравнение приведено ниже:
Упрощённо это уравнение выглядит так:
Индекс фазовой модуляции
Одним из важных аспектов частотной модуляции является индекс фазовой модуляции. Мы уже установили, что изменения в амплитуде исходного сигнала соответствуют изменениям частоты несущего колебания. Фактором, который определяет, насколько несущее колебание отклоняется от центральной частоты, является индекс модуляции. Математически наш интегрированный исходный сигнал уже идентифицирован следующим образом:
Можно упросить это уравнение так:
В приведённом выше уравнении ?ѓ - это частотное отклонение и оно представляет собой максимальную разницу между мгновенной частотой и частотой несущего колебания. По сути, отношение ?ѓ к частоте несущего сигнала и есть индекс модуляции. Данный индекс, в, определяется уравнением:
Таким образом, интегрированный исходный сигнал может быть представлен как
В результате, можно подставить это выражение в нашу исходную формулу, представляя полученный FM сигнал следующим уравнением:
Влияние индекса на модулированную синусоиду таково: чем больше индекс модуляции, тем больше мгновенная частота сигнала может отличаться от частоты несущего колебания. Ниже проиллюстрирован FM сигнал, центральная частота которого равна 500 кГц. Причем указано, что девиация частоты равна 425 кГц. В результате, модулированный сигнал будет иметь мгновенные частоты в диапазоне от 75 кГц до 925 кГц. Широкий диапазон частот особенно заметен при минимальной амплитуде модулирующего сигнала (baseband), когда частота модулируемого сигнала очень мала.
Сигнал, приведённый на рисунке, можно сравнить с FM сигналом, девиация которого сравнительно мала. Ниже представлен FM сигнал с девиацией 200 кГц.
Как видим, область изменения мгновенной частоты в модулированном сигнале меньше, если меньше FМ девиация.
Заключение
Частотная модуляция (ЧМ, FM) является важной из-за широкого коммерческого применения и простоты использования. Как было рассмотрено выше, частотная модуляция может быть сведена к фазовой модуляции с простым интегратором. В результате, сигналы с модулированной частотой могут генерироваться векторных генератором сигналов National Instruments, так как для этого не требуется ничего кроме IQ модулятора.
Литература
[1]. Simon Haykin, Communications Systems.
[2]. B.P. Lathi, Modern Digital Analog and Digital Communications.
Практические занятия
Создание математической модели процесса - стр. 68
Практическая реализация с использованием оборудования National Instruments - стр.128
3. Квадратурная амплитудная Модуляция (QAM)
Введение
Множество современных коммуникационных протоколов используют квадратурную амплитудную модуляцию или QAM. Среди них, например, 802.11b беспроводной Ethernet (Wi-Fi) и цифровое видео-вещание (Digital Video Broadcast (DVB)), в которых применяется модуляция 64-QAM, а также новые беспроводные технологии, такие как WiMAX, 802.11n и HSDPA/HSUPA (новый стандарт передачи данных в сотовой связи).
Таким образом, благодаря широкому использованию QAM, понимание этого способа модуляции необходимо.
QAM модуляция предназначена для передачи цифровой информации путём периодического изменения фазы и амплитуды синусоидальной электромагнитной волны. Каждая комбинация фазы и амплитуды называется символом и кодирует цифровой поток битов. Мы рассмотрим, во-первых, аппаратные средства, требующиеся для изменения фазы и амплитуды несущего сигнала. А во-вторых, - двоичное значение, которое ставится в соответствие каждому символу.
Аппаратная реализация
При квадратурной амплитудной модуляции (QAM) требуется изменение фазы и амплитуды несущего синусоидального колебания. Одним из самых простых способов достичь этого является генерация и смешивание двух синусоидальных сигналов, фазы которых сдвинуты на 90° относительно друг друга. Регулируя амплитуды каждого из сигналов, мы можем влиять на фазу и амплитуду полученного смешанного сигнала.
Эти два несущих колебания называются I и Q компонентами нашего сигнала. По отдельности каждый из этих сигналов может быть записан в виде:
и
Сигнал I является компонентом «в фазе», а Q - «квадратурный» компонент. Обратите внимание, что они представлены в виде синуса и косинуса, то есть их фазы смещены относительно друг друга на 90°. В результате, генерируемый сигнал можно представить следующим образом:
Как видно из этого уравнения, фаза сигнала может регулироваться изменением амплитуд I и Q. Итак, цифровую модуляцию несущего сигнала можно осуществить путём изменения амплитуды двух смешиваемых сигналов.
Ниже показана блок-схема технических средств, необходимых для генерации сигнала. Блок квадратурного модулятора (Quadrature Modulator) предназначен для смешивания I и Q компонент исходного сигнала (Baseband) с сигналами гетеродина (local oscillator), и дальнейшего сложения друг с другом. Отметим, что фазы сигналов гетеродина также смещены на 90° относительно друг друга.
Далее мы обсудим, как I и Q компоненты используются для представления реальных цифровых сигналов. Для этого рассмотрим взаимосвязь между отображением символа QAM и реальным сигналом.
Отображение символа QAM
Повторим, что QAM модуляция предназначена для передачи цифровой информации путём периодического изменения фазы и амплитуды синусоидальной электромагнитной волны. При 4-QAM модуляции используется 4 комбинации фазы и амплитуды. Более того, каждая комбинация представляет собой определенный 2-х битовый набор. Например, предположим, что мы хотим сгенерировать цифровой поток: (1,0,0,1,1,1). Так как каждый символ представляется набором из 2 битов, эти биты группируются по два. В нашем случае исходный поток битов (1,0,0,1,1,1) группируется в три символа (10,01,11). Ниже будет показан модулированный сигнал (без фильтрации формы импульсов), при котором каждый символ обозначается одним периодом модулированной несущей. Видно, что цифровая информация передаётся путём изменения фазы и амплитуды несущего сигнала.
Одним из простых способов визуализировать смещения фазы и амплитуды относительно несущего сигнала является построение схемы «созвездие». Созвездие, приведённое ниже, демонстрирует все возможные фазы и амплитуды несущего сигнала в полярных координатах.
Справа показано символьное отображение 4-QAM. Как видно из рисунка, каждый символ может быть представлен уникальной фазой (И) и амплитудой (A). 4-QAM состоит из четырёх комбинаций фаз и амплитуд. Комбинации, называемые «символами», представлены на схеме «созвездие» как белые точки. Красные линии обозначают перемещения фаз и амплитуд от одного символа к другому. На рисунке указан также цифровой набор битов, представляемый каждым символом.
Как уже было сказано, при использовании 4-QAM можно отправить двухбитный символ. Однако, возможна передача и большего объема данных путём увеличения количества символов в нашей карте символов. Число символов на карте, обозначаемое в курсе буквой “M”, называется “M-арным” способом модуляции. Другими словами, 4-QAM имеет M=4, а 256-QAM - M=256. Кроме того, количество бит, которое может быть представлено символом, имеет логарифмическую взаимосвязь с M. Например, известно, что 2 бита могут быть представлены одним из символов в 4-QAM. Этот факт может быть записан в виде уравнения, приведённого ниже:
Бит на символ = log2 (M)
Таким образом, каждый символ в 256-QAM может быть использован для того, чтобы представить 8-битовый цифровой набор (log2 (256) = 8). Так как M-арный способ модуляции QAM определяет количество бит, кодируемых символом, он сильно влияет на фактическую скорость передачи данных.
Заключение
QAM является важным способом модуляции благодаря широкому использованию в современных технологиях. Более того, этот способ может применяться в LabVIEW с использованием пакета Modulation toolkit. Modulation toolkit вместе с векторным генератором сигналов и векторным анализатором сигналов, дает возможность внедрять QAM модуляцию для реальных сигналов.
4. Фазовая манипуляция (PSK)
Введение
Фазовая манипуляция (phase-shift keying - PSK) является широко используемым способом цифровой модуляции, при которой данные кодируются путем изменения фазы несущего сигнала. Сигнал на несущей частоте с фазой 0° декодируется как один бит или набор битов, а с фазой 90° - как другой бит. Имеется два основных метода декодирования таких сигналов: дифференциальный и недифференциальный. Демодулятор, содержащий специальную схему PSK модуляции, может сравнивать фазу входящего сигнала с опорным сигналом или же сравнивать только изменения в фазе сигнала на несущей частоте, как это происходит при определении следующего символа.
Кодирование PSK
PSK - это метод, при котором фаза несущего сигнала соответствует определенному символу. При недифференциальном кодировании на демодулятор подается опорный сигнал, который сравнивается с входящим сигналом. Разность фаз, которая сопоставляется одному символу, впоследствии, если фаза принимаемого сигнала сдвигается на какую-то величину от фазы опорного сигнала, сопоставляется другому символу или набору символов. Таким образом, фазу предыдущего символа знать необязательно. Это облегчает декодирование, так как ненужным становится механизм запоминания. Недостатком метода является необходимость включения демодулятора с опорным сигналом для выполнения сравнения.
С другой стороны, при дифференциальном декодировании можно сравнивать фазу входящего сигнала с фазой предыдущего декодированного символа. Здесь необходим механизм запоминания предыдущего символа, однако нет необходимости включения демодулятора с опорным сигналом, и мы можем игнорировать неопределённость в фазе несущего сигнала.
PSK широко применяется в различных технологиях, включая ZigBee, WiFi и радиочастотную идентификацию. Некоторые из приложений рассматриваются ниже.
Реализация PSK
Рис. 3
Имеется много способов реализация PSK. Можно увеличить число бит, кодирующих каждый символ (состояние) путем добавления других символов. На рисунке 3(а) показан пример Двоичной Фазовой Манипуляции (BPSK или Binary-PSK), где каждый символ кодирует один бит. На следующем рисунке 1(b) показан вариант, когда два бита кодируют символ. Данный способ называется Квадратурной Фазовой Манипуляцией (QPSK или Quadrature-PSK). На последнем рисунке, 3(с), каждый символ кодируется тремя битами. Приведенные примеры являются лишь немногими из большого количества вариантов PSK. Имеются ряд причин для увеличения количества бит, кодирующих один символ. Одной из них является увеличение количества данных, которые можно передавать по каналам за определенное время.
DPSK - Относительная Фазовая Манипуляция
Как рассматривалось выше, вместо включения демодулятора с опорным сигналом для сравнения фазы входящего сигнала, можно сравнивать фазу текущего символа с фазой предыдущего символа. Это и есть пример DPSK или Относительной Фазовой Манипуляции. Данная система может быть также характеризована как некогерентная. Это означает, что нет необходимости постоянно знать фазу несущего сигнала.
OQPSK - Квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом
OQPSK - так обозначают манипуляцию, при которой квадратурный компонент сигнала задерживается на половину цикла. В результате компонент в фазе (I) и квадратурный компонент (Q) никогда не изменяются одновременно. Наибольшее преимущество этого факта проявляется в процессе усиления, поскольку уровень входящего сигнала практически не изменяется в промежутках между последовательными символами. Линейные усилители остаются линейными в ограниченном диапазоне амплитуд входного сигнала, и, если можно уменьшить амплитуду, будет проще подобрать соответствующий усилитель для конкретного приложения. Кроме того, такой усилитель потребует меньше мощности, что делает его идеально подходящим для ситуаций, где используется малая мощность, как, например, в случаях с ZigBee и радиочастотной идентификацией. Лучше всего это видно при сравнении фазовых траекторий QPSK без сдвига и со сдвигом.
Рис. 4
Видно, что траектория QPSK со сдвигом никогда не проходит через начало координат в отличие от QPSK без сдвига.
Аппаратная реализация
Поскольку способы PSK демодуляции несложны, при их аппаратной реализации также не возникает проблем. Например, модуляция BPSK, используемая в радиочастотной идентификации и при передаче данных в ZigBee, может быть реализована с помощью пассивных передатчиков, требующих очень малых мощностей. Так как нас интересует только фаза сигнала, основные функции для разных типов модуляции в некоторых случаях могут быть сведены к таблице соответствий, поэтому нет необходимости вычислять при помощи процессора функции sin() или cos(). Это упрощает аппаратную реализацию и программное обеспечение для цифровой обработки сигнала. В случае применения BPSK, 2 символа разделены друг от друга углом 180° и одного взгляда на месторасположение символа на оси фазы достаточно для определения, какой символ был передан. Протоколы IEEE 802.11a, b и g отличаются различными скоростями передачи данных. 802.11b может передавать данные со скоростью 1 Мб/с, 5,5 Мб/с и 11Мб/с. В каждом случае для достижения этих скоростей используются разные способы модуляции. Подобным образом 802.11g может передавать данные на скоростях 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Мб/с. Для скоростей 6 и 9 Мб/с используется цифровая модуляция BPSK, а для 12 и 18 Мб/с используется QPSK. Для остальных скоростей передачи данных используется одна из модификаций квадратурной амплитудной модуляции.
Вопросы надёжности
Вероятность битовых ошибок при различных способах цифровой PSK модуляции - это достаточно объемная тема для целой книги.
Мы рассмотрим лишь некоторые проблемы и то поверхностно.
Во-первых, мы рассмотрим кодирование Грея (Gray coding) - метод, при котором различные последовательности битов разделяются путём изменения лишь одного бита. Обычно, считая от 0 до 3 в двоичном виде, при переходе между 1 (01) и 2 (10) изменяются оба бита. Чтобы минимизировать этот переход, мы будем использовать кодирование Грея.
Обычная запись Кодирование Грея
00 00
01 01
10 11
11 10
Рис. 5
Можно видеть, что в таблице кодов Грея единовременно изменяется только один бит. Это очень важно при расположении созвездий для различных способов модуляции. См. Рис. 5
Заключение
Фазовая манипуляция (PSK) является важным способом цифровой модуляции благодаря своей простоте и широкому коммерческому применению.
Практические занятия
Создание математической модели процесса - стр. 72
Практическая реализация с использованием оборудования National Instruments - стр.130
5. Коэффициент ошибки модуляции (Modulation Error Ratio)
Коэффициент ошибки модуляции (MER) является мерой отношения сигнал/шум (SNR) в дискретном модулируемом сигнале. Так же как и SNR, MER обычно измеряется в dB. MER для N символов определяется как:
в этом выражении,
Ij -это I компонент j-го принятого символа,
Qj - это Q компонент j-го принятого символа,
Ij - это идеальный I компонент j-го принятого символа, и
Qj это идеальный Q компонент j-го принятого символа.
Длина вектора ошибки (Error Vector Magnitude)
Длина вектора ошибки (EVM) является мерой качества демодуляции при наличии помех. Приблизительные решения по выбору символа, полученные после прореживания восстановленного колебания на выходе демодулятора сравниваются с идеальными местоположениями символов. Среднеквадратическая (rms) длина вектора ошибки и фаза ошибки используется в определении EVM, измеряемого по окну N демодулированных символов.
Как показано на рисунке ниже, выходной символ с демодулятора называется w. А идеальное местоположение символа (используя карту символов) обозначено - v. Поэтому результирующий вектор ошибки - это разница между полученным и идеальным векторами символа, то есть e=w-v. Вектор ошибки e для полученного символа, графически представлен следующим образом:
где v - идеальный вектор символа,
w - измеренный вектор символа,
w-v - величина ошибки,
и - фаза ошибки,
e=w-v - вектор ошибки, и
e/v - EVM.
Эта величина количественно определяет ухудшение приема, однако природа ухудшения не всегда понятна. Для устранения зависимости EVM от распределения затухания в системе, длина нормализуется на |v| и выражается в процентах. Аналитически СКО EVM вычисляется по окну N символов, как показано в следующей формуле
где Ij - I-компонент j-го принятого символа,
Qj - Q-компонент j-го принятого символа,
~Ij - идеальный I-компонент j-го принятого символа, и
~Ij - идеальный Q-компонент j-го принятого символа.
EVM связан с коэффициентом ошибки модуляции MER и с. Существует взаимно-однозначное соответствие между EVM и MER. Но, в то время как EVM измеряет векторную разницу между полученным и идеальным сигналами, с измеряет корреляцию между двумя сигналами.
Практические занятия
Создание математической модели процесса - стр. 72
Практическая реализация с использованием оборудования National Instruments - стр.130
6. Общее описание шумов
Введение
В реальных системах радиосвязи характеристики шума являются чрезвычайно важными, так как они включают в себя высокие частоты. Поэтому важно точно представлять две характеристики шума: фазовый шум (спектральная чистота) и шумовой порог (интенсивность шума). Эти две темы обсуждаются в данном разделе.
Фазовый шум (Спектральная чистота) (Spectral Purity)
Фазовый шум имеет отношение к несущему сигналу и влияет на фазу и частоту модуляции сигнала. Фазовый шум обычно очень близок к несущей и измеряется в децибелах относительно несущей частоты (dBc).
Фазовый шум выражается в виде функции от спектральной плотности мощности и частоты. В полосе 1Гц фазовый шум задается как:
= 10log[0.5(S Ц(ѓ))] Ц
где SЦ(ѓ) спектральная плотность фазовых флуктуаций.
Шумовой порог (плотность шумов) (Noise Density)
Шумовой порог - это уровень, ниже которого сигналы не могут быть выделены при тех же условиях выполнения детектирования.
Например, в аудиосистемах уровень помех при широкополосной передаче может достигать 5 мкВ. Это означает, что широкополосные сигналы ниже этого уровня не могут быть детектированы. Однако, если сигнал имеет природу случайного широкополосного шума, содержащего гармонический компонент, вы можете использовать узкополосный фильтр, чтобы выделить его на фоне помех.
Для шумового порога обычно вводят одно (или несколько) из следующих определений:
1. Широкополосный шум (относительно всей шкалы)
2. Динамический диапазон, свободный от гармонических составляющих (“Spurious free”): наивысший синусоидальный компонент относительно полного размаха шкалы
3. Спектральная плотность шума. Используется для определения случайного шума при широкополосной передаче. Это мощность шума в полосе 1 Гц, следовательно, её единица измерения В2/Гц или dBm/Гц.
Спектральный анализ
Обычно спектральный анализ в РЧ системах и системах связи включает: оценку мощность в полосе сигнала, поиск пиков, ширину занимаемой полосы и мощность в соседнем канале.
Любой из этих параметров может быть измерен с помощью специального пакета для спектральных измерений (spectral measurements toolkit) в комбинации с векторным анализатором сигналов фирмы National Instruments. Далее в разделе описывается теория и применения по каждому из этих измерений.
Мощность в полосе
Мощность в полосе (Power in Band) измеряет общую мощность сигнала в любом определенном диапазоне частот или полосе
Х - входная спектральная мощность в определенной полосе. Нижняя и верхняя и границы этой полосы и, могут быть определены относительно центральной частоты.
Ширина занимаемой полосы
Ширина занимаемой полосы (Occupied Bandwidth) - это ширина полосы частот, в которой содержится определенная часть полной мощности сигнала.
Для заданного процента В нижним и верхним пределом полосы частот являются частоты, выше и ниже которых находится полной мощности сигнала. Например, если выбран B=99, то занимаемой полосой частот будет полоса, содержащая 99% полной мощности сигнала. На рисунке 1 показан пример вычисления занимаемой полосы в 15 МГц.
Рис. 6. Вычисление занимаемой полосы в LabVIEW
Пиковый детектор
Алгоритм поиска спектральных пиков предназначен для нахождения уровней и частот пиков в определенной полосе. Алгоритм использует интерполяцию для уточнения локализации частотных пиков в амплитудном спектре или спектре мощности, выраженных в любых единицах и масштабах. Кроме этого, вы можете определить местоположение одиночного максимального пика либо нескольких пиков, превышающих определенный порог.
Рис. 7. Пиковый детектор может использоваться для нахождения амплитуд и частот пиков
Мощность в смежных каналах (Adjacent Channel Power)
Этот параметр определяет, каким образом мощность распределяется в заданном и двух соседних каналах. Измерение производится путем определения полной мощности в канале, а также полных мощностей в соседних каналах. На Рисунке 8 приведено типичное измерение ACP с указанием параметров, описывающих каналы: центральной частоты, ширины полосы и межканальных интервалов.
Рис. 8. Измерение мощности в соседних каналах
Во многих технологиях, таких как сотовые сети, ТВ, радио и кабельные сети, смежные каналы используются для разделения информации между различными провайдерами. В этих и других приложениях важно, чтобы передача по одному каналу не влияла на соседний канал, так как при этом снижается качество передачи в этом канале.
В зависимости от технологического стандарта, в рамках которого проводятся измерения, существуют различные критерии отбора при измерении мощности в соседних каналах. Например, стандарт беспроводной связи CDMA требует для передачи каналы с полосой 4.096 МГц. Кроме того, мощность в смежных каналах, измеренная со смещением в 5 МГц должна быть, по крайней мере, на 70 дБ ниже, чем средняя мощность в рабочем канале.
7. Разрешающая способность
Введение
Две измеряемые величины являются основными в спектральном анализе, это - ширина полосы разрешения и динамический диапазон. Ширина полосы разрешения определяет разрешающую способность по частоте, а динамический диапазон - разрешающую способность по амплитуде при измерении спектра. Эти два понятия обсуждаются ниже.
Ширина полосы разрешения (RBW)
Ширина полосы разрешения (resolution bandwidth - RBW) определяет интервал между гармониками БПФ преобразования или ближайшие различаемые частоты. Следующие графики представляют один и тот же сигнал с различными RBW. Наименьшая RBW справа дает самое высокое разрешение и позволяет увидеть боковые полосы. Это требует наибольшего времени сбора данных. Если определяющим является время сбора, а изображение необходимо обновлять быстро, или же если полоса модуляции довольно широка, может использоваться большая RBW. Часто используют компромисс между RBW и временем сбора данных.
Таблица 1. Характеристики RBW
|
Большая RBW |
Меньшая RBW |
|
|
Меньшее количество точек БПФ, меньше выборок, требуется меньше времени на сбор данных и вычисления |
Большее количество точек БПФ, больше выборок, требуется больше времени на сбор данных и вычисления |
|
|
Часто невозможно различить две гармоники в спектре |
Гармоники легко различимы |
В цифровых анализаторах спектра и векторных анализаторах сигнала (VSA) ширина полосы разрешения обратно пропорциональна количеству выборок. Чем больше число выборок во временной области или дольше время сбора данных при той же частоте дискретизации, тем более узкой будет RBW.
Процесс БПФ эквивалентен прохождению сигнала во временной области через набор полосовых фильтров, чьи центральные частоты соответствуют точкам БПФ преобразования в частотной области.
В традиционных (не цифровых) анализаторах спектра ширина полосы разрешения является полосой пропускания ПЧ фильтра. Для точной перестройки используются узкополосные фильтры, увеличивая тем самым разрешение по частоте.
Динамический диапазон
Динамический диапазон (Dynamic range) - это отношение наибольшего уровня сигнала, с которым может работать схема, к наименьшему (обычно эквивалентному уровню шума). Обычно выражается в дБ.
Условно свободный динамический диапазон (Spurious Free Dynamic Range) -это динамический диапазон, в котором частотный спектр свободен от нежелательных частотных компонент.
Нелинейное искажение
В идеальной системе результатом БПФ синусоиды будет одиночный пик на соответствующей частоте. Однако, в реально существующих системах, нелинейность и шум приводят к искажениям. Когда сигнал определенной частоты f1 проходит через нелинейную систему, выход системы содержит f1 и ее гармоники. Следующий рисунок показывает их соотношение.
Нелинейное искажение является мерой величины мощности, содержащейся в гармониках основного сигнала. Нелинейное искажение свойственно устройствам и системам, которые обладают нелинейными характеристиками, чем более нелинейно устройство, тем больше нелинейное искажение.
Вычисление нелинейного искажения
Нелинейное искажение может быть выражено как отношение мощностей или как процентное отношение. Используемая далее формула выражает его как отношение мощностей:
,
где PHD мощность нелинейного искажения в dBc, Pfund мощность основного сигнала в dB или dBm.
Преобразуем мощности в напряжения, для вычисления нелинейного искажения в процентном отношении:
В некоторых приложениях нелинейное искажение измеряется как полное нелинейное искажение в процентах (THD). Это измерение предполагает суммирование мощностей всех гармоник в рабочей полосе и определяется следующим выражением:
Проверка нелинейного искажения
Типичная установка для проверки нелинейного искажения приведена на рисунке ниже. Фильтр нижних частот или полосовой фильтр пропускают основной сигнал, подавляя его гармоники. В результате чисто синусоидальный сигнал подается в тестируемое устройство (UUT). Любая гармоника на выходе UUT считается проявлением нелинейности устройства.
Нелинейное искажение может быть эффективно уменьшено в любой реальной системе с помощью низкочастотной или полосовой фильтрации.
8. Многоканальные коммуникационные системы
Введение
Цифровые системы связи требуют, чтобы каждый канал работал на определенной частоте и с определенной пропускной способностью. Фактически, системы коммуникации развивались таким образом, чтобы обеспечить передачу наибольшего количества данных в конечном диапазоне частот. В этом разделе мы познакомимся с современными достижениями систем связи, применяющих различные механизмы для эффективного использования частотного спектра. А именно, мы увидим, как обычное (FDM) и ортогональное (OFDM) частотное мультиплексирование могут эффективно использовать частотный спектр. Кроме того, мы приведем отличия между ними и выясним, почему системы OFDM в настоящее время применяются в наиболее распространенных системах связи.
Частотное мультиплексирование
При частотном мультиплексировании (FDM) каждый канал размещается в уникальном частотном диапазоне. Этот диапазон задается центральной частотой и шириной канала. Поскольку эти каналы не перекрываются, многие пользователи могут работать одновременно, используя различные каналы в частотной области. Ниже показана частотная область системы FDM. Из диаграммы видно, что каждый канал оперирует разной несущей частотой, и что эти каналы имеют ограничение полосы.
Важно отметить, что ограничение полосы в заданном частотном диапазоне осуществляется с помощью фильтров - формирователей импульсов («Pulse-Shaping»), о которых мы будем рассказывать далее.
Применение FDM в промышленности
FDM обычно используется в различных протоколах связи, включая Bluetooth и протоколы сотовой связи, такие как GSM, TDMA и CDMA. Первый пример - Bluetooth, протокол цифровой связи, который используется сотовыми телефонами, ноутбуками и карманными компьютерами. Он работает в нелицензируемом диапазоне 2,4 ГГц и использует FDM, определяя 79 каналов с частотами от 2,402 ГГц до 2,480 ГГц, которые расположены с интервалом 1 МГц. Ограничение полосы каждого канала осуществляется с помощью гауссовского фильтра.
Второй пример использования FDM - применение в протоколе GSM, который является стандартом сотовой связи 3G. В GSM частотный диапазон разделен на каналы передачи от базовой станции к абонентам в диапазоне 890 - 915 МГц и каналы обратной передачи в диапазоне 935 - 960 МГц. Кроме того, эти полосы частот делятся на 124 канала, расположенных с интервалом 200 кГц. Полоса каждого из каналов ограничивается с помощью фильтра с косинусоидальным сглаживанием (root raised cosine filter).
Использование формирователей импульсов для ограничения полосы частот
Поскольку при цифровой модуляции для передачи информации используются изменяющиеся характеристики несущего синусоидального сигнала, фильтрация является важным механизмом ограничения скорости их изменения. Резкие изменения синусоиды приводят к появлению гармоник несущей на более высоких частотах. Это может вызвать серьезную помеху в системах связи по двум причинам. Во-первых, гармоники требуют большей мощности при генерации. Во-вторых, канал без фильтра отдает существенную часть мощности в смежные каналы, что может вызывать интерференцию. Проиллюстрируем эту ситуацию. Рассмотрим систему, каждый канал которой имеет полосу 80 МГц и расположен с интервалом в 100 МГц. Ниже на диаграмме показан тестовый канал в виде белого графика. Моделируемый физический канал показан красным цветом. Обратите внимание, что одна из гармоник тестового канала попадает в спектр соседнего канала на частоте 1,1 ГГц всего лишь с -20 dB ослаблением.
Таким образом, из рисунка видно, что отсутствие формирующего фильтра создает существенную интерференцию между соседними каналами, поэтому полосу пропускания каждого из каналов необходимо ограничивать. С применением формирующего фильтра, символьные переходы сглаживаются, и гармоники существенно ослабляются. Ниже показана частотная область той же самой физической системы после того, как была применена фильтрация с формированием импульсов для каждого из каналов. На рисунке видно, что мощность смежных каналов значительно снижена.
Таким образом, применение фильтрации уменьшает спектральную утечку в полосу соседнего канала. Из рисунка видно, что интерференция от тестового канала (1,0 ГГц) была уменьшена до -70 дБ после применения формирующего фильтра. Обратите внимание, что полоса пропускания (Bandwidth) каждого канала определяется исключительно скоростью передачи символов (symbol rate), так что:
Полоса пропускания (Bw) = 2 / Символьная скорость (Rs)
Следовательно, применяя формирующий фильтр, мы в состоянии ограничить полосу частот каждого канала для реализации многоканальных систем связи.
Уменьшение межсимвольной интерференции (ISI)
Кроме того, что формирующие фильтры могут использоваться для устранения интерференции от соседних каналов в частотной области, они могут также использоваться для устранения интерференции от следующих символов в том же самом канале. Межсимвольная интерференция (ISI) может быть вызвана слабым затуханием из-за наличия нескольких трактов распространения сигнала. Это приводит к тому, что некоторые символы могут выйти за заданный им интервал времени. В результате они могут смешиваться со следующими или предыдущими переданными символами.
Единственное решение этой проблемы - применение формирующего фильтра. Применяя фильтрацию к каждому сгенерированному символу, мы ослабляем его начальную и конечную части. Это уменьшает ISI, благодаря уменьшению последней части каждого символа, которой требуется самое большое время, чтобы достигнуть приемника. Ниже показан пример использования формирующего фильтра для каждого генерируемого символа. Из рисунка видно, что максимальное пропускание фильтра приходится на середину периода символа.
Пик каждого символа соответствует точке пересечения нуля для каждого последующего символа. Кроме того, начальные и конечные части символьного периода ослаблены. Таким образом, благодаря появлению интервала псевдозащиты, ослабляющего сигналы от многолучевых отражений, ISI уменьшается.
Ортогональное частотное мультиплексировании (OFDM)
OFDM - одна из разновидностей частотного мультиплексирования, в котором единственный канал использует кратные поднесущие на смежных частотах. Кроме того, поднесущие в системе OFDM накладываются, чтобы увеличить спектральную эффективность. Обычно, перекрытие на соседние каналы может вызывать взаимную интерференцию. Однако поднесущие в системе OFDM точно ортогональны к друг другу, поэтому они накладываются без интерференции. В результате системы OFDM позволяют увеличить спектральную эффективность, не вызывая интерференции в соседних каналах. Частотная область системы OFDM представлена на диаграмме ниже.
Обратите внимание, есть семь поднесущих для каждого отдельного канала. Поскольку с увеличением полосы пропускания канала увеличивается поток символов, такая модуляция позволяет увеличить пропускную способность по сравнению с FDM системой.
Ортогональность поднесущих канала
Системы связи OFDM в состоянии более эффективно использовать частотный спектр из-за наложения поднесущих. Эти поднесущие могут частично перекрываться, не интерферируя со смежными поднесущими, поскольку максимальная мощность каждой поднесущей совпадает с минимальной мощностью каждого соседнего канала. Ниже показана частотная область системы OFDM. На графике видно, что каждая поднесущая представлена отдельным пиком. Кроме того, пик каждой поднесущей совпадает с пересечением нуля всех каналов.
Отметим, что каналы OFDM отличаются от каналов FDM с ограниченной полосой способом применения формирующего фильтра. В системах с FDM фильтр с sinc образной характеристикой используется во временной области, формируя каждый отдельный символ и предотвращая ISI. В системах OFDM такой фильтр применяется в частотной области для каждого канала. В результате каждая поднесущая остается ортогональной к остальным.
Реализация приема/передачи
Чтобы использовать несколько поднесущих для передачи информации в отдельном канале, система связи OFDM должна состоять из нескольких элементов, показанных на рисунке ниже.
Преобразование из последовательного в параллельный поток
В системе OFDM, каждый канал может быть разбит на несколько поднесущих. Использование поднесущих делает оптимальным использование частотного спектра, но также требует дополнительной обработки сигнала передатчиком и приемником. Эта дополнительная обработка необходима для преобразования последовательного потока (bitstream) битов в несколько параллельных потоков для разделения между отдельными несущими. Как только поток был разделен для передачи на отдельных поднесущих, каждая поднесущая модулируется, как будто это был прежде отдельный канал. Приемник выполняет обратный процесс, чтобы разделить поступающий сигнал на соответствующие поднесущие и затем демодулирует их отдельно перед восстановлением исходного битового потока.
Модуляция с обратным БПФ
Модуляция сигнала происходит при Обратном БПФ (IFFT) на стадии передачи. На этом этапе схема модуляции может быть выбрана абсолютно независимо от используемого канала исходя из требований. Фактически, для каждой отдельной поднесущей можно использовать различные схемы модуляции. Роль IFFT - смодулировать каждый подканал на соответствующую несущую.
Вставка циклического префикса
Так как системы радиосвязи чувствительны к многолучевым отражениям в канале, для уменьшения ISI добавляется циклический префикс. Циклический префикс - это повторение начальной части символа в конце. Это важно ещё и потому, что в результате многолучевые вклады в исходный сигнал постепенно расплываются, снижая интерференцию с последующим символом.
Преобразование параллельных потоков в последовательный
Как только циклический префикс был добавлен в каналы поднесущих, они должны быть переданы как один сигнал. Таким образом, стадия преобразования параллельных протоков в последовательный сигнал - это процесс сложения (суммирования) всех поднесущих и объединения их в один сигнал. В результате все поднесущие генерируются одновременно.
Преимущества OFDM
Ортогональное частотное мультиплексирование обычно осуществляется во многих новых протоколах связи, потому что оно дает несколько преимуществ перед традиционной FDM модуляцией. А именно, системы OFDM имеют большую спектральную эффективность, уменьшают межсимвольную интерференцию (ISI) и устойчивы к многолучевому искажению.
Спектральная эффективность
В традиционной FDM системе, каждый канал расположен с интервалом примерно в 25% от ширины канала. Это сделано, чтобы гарантировать, что соседние каналы не смешаются. Пример такой системы приведен на диаграмме ниже, которая показывает защитные полосы между отдельными каналами.
Вследствие требования к защитным полосам, необходимо чтобы скорость передачи символов (Rs) была достаточной для существования защитных полос. А именно, допускаемая пропускная способность канала (Bw) равна 2/Rs. При этом, каналы могут быть разделены в достаточной степени.
С другой стороны, в системе OFDM каналы фактически перекрываются. Как результат, возможно увеличение скорости передачи символов, и таким образом, пропускной способности для данной полосы частот. На рисунке ниже, показаны перекрывающиеся поднесущие в системе OFDM. В таком варианте, пропускная способность канала (Bw) приближается 1/Rs. Таким образом, когда число поднесущих приближается к бесконечности, OFDM системы показывают почти удвоенную спектральную эффективность.
Отметим, что в системе OFDM все еще необходимо иметь защитную полосу между отдельными каналами. Однако эффективная скорость передачи символов при использовании набора поднесущих больше чем с единственной несущей.
Отметим, что эффективное использование перекрывающихся ортогональных поднесущих требует применения циклического префикса для предотвращения межсимвольной интерференции (ISI). Поэтому некоторые из преимуществ, полученные при использовании накладывающихся поднесущих, могут быть поставлены под сомнение. Однако преимущество спектральной эффективности является настолько большим, что в системе OFDM достигается большая пропускная способность.
Уменьшение межсимвольной интерференции (ISI)
В системах с одной несущей из-за многолучевого распространения радиосигнала часто возникает межсимвольная интерференция. А именно, при передаче электромагнитной волны на большое расстояние сигнал проходит через разнообразные физические среды. В результате, принятый сигнал содержит комбинацию сигналов, распространяющихся напрямую и с отражениями. Диаграмма, показанная ниже, иллюстрирует, что при высоких скоростях передачи потока символов отраженные сигналы могут смешиваться с последующими символами.
Отраженные сигналы частично подавляются формирующим фильтром, который ослабляет начальную и конечную части периода символа. Однако, как видно из приведенного выше рисунка, эта проблема становится более существенной при высоких скоростях передачи. В этом случае отражения занимают существенную часть периода символа, поэтому межсимвольная интерференция будет существенной.
Системы OFDM снижают актуальность этой проблемы, используя сравнительно большой период символа. Кроме того, не теряется пропускная способность канала вследствие использования набора поднесущих. Ниже приводится пример временной области символов OFDM. Отметим, что в системе с OFDM модуляцией скорость передачи символов может быть уменьшена, однако при этом достигается подобная или более высокая пропускная способность.
Из рисунка видно, что время, требуемое для исключения влияния отражения, остается таким же, как и прежде. Однако, при использовании меньшей скорости потока символов, отражения сигнала составляют меньший процент от полного периода символа. Поэтому можно просто добавить защитный интервал, чтобы убрать интерференцию от отражений, сильно не уменьшая пропускную способность системы.
Коммерческое применение OFDM
Ряд распространенных коммерческих протоколов, таких как, стандарт цифрового телевидения DVB, ADSL, WiFI используют OFDM. Стандарты WiFI IEEE 802.11a и IEEE 802.11g используют методы OFDM с небольшими видоизменениями. В IEEE 802.11g каждый канал занимает полосу частот 16,25 МГц в диапазоне 2,4 ГГц. Кроме того, каждый канал разделен на 52 поднесущие с интервалом 312,5 кГц. Эти поднесущие накладываются, образуя полосу 16,25 МГц. При этом каждая поднесущая может использовать уникальную схему модуляции. А именно, WiFi может использовать BPS, QPSK, 16-QAM или 64-QAM в зависимости от характеристик используемого физического канала. Один из самых новых беспроводных протоколов - WiMAX - также использует технологию OFDM.
...Подобные документы
Характеристика систем спутниковой связи. Принципы квадратурной амплитудной модуляции. Факторы, влияющие на помехоустойчивость передачи сигналов с М-КАМ. Исследование помехоустойчивости приема сигналов 16-КАМ. Применение визуального симулятора AWR VSS.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 28.12.2014Специфика сигналов с частотной модуляцией. Спектры сигналов различных индексов модуляции. Факторы передачи сигналов с паразитной амплитудной модуляцией. Особенности приемников частотно-модулированного сигнала. Классификация ограничителей, их действие.
презентация [306,0 K], добавлен 12.12.2011Технические свойства фазоманипулированных сигналов. Параметры повышенной скорости передачи данных стандарта GSM. Виды фазовой манипуляции. Спектр сигнала двоичной фазовой модуляции. Фазовые созвездия для EDGE и GPRS. Сравнение пропускной способности.
презентация [1014,7 K], добавлен 14.09.2010Расчет комплексного коэффициента передачи источника сигналов, построение его амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик в заданном диапазоне частот. Несимметричная полосковая линия передачи, оценка ее качества, первичные и вторичные параметры.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 25.07.2013Классификация цифровых приборов. Модели цифровых сигналов. Методы амплитудной, фазовой и частотной модуляции. Методика измерения характеристики преобразования АЦП. Синтез структурной, функциональной и принципиальной схемы генератора тестовых сигналов.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 19.01.2013Радиотехнические системы передачи информации: методы передачи, регистрации и хранения двоичных сигналов. Неидентичность характеристик канала, действия помех, виды искажения сигналов. Общие принципы и закономерности построения РТС, техническая реализация.
реферат [92,1 K], добавлен 01.11.2011Изучение основ построения математических моделей сигналов с использованием программного пакета MathCad. Исследование моделей гармонических, периодических и импульсных радиотехнических сигналов, а также сигналов с амплитудной и частотной модуляцией.
отчет по практике [727,6 K], добавлен 19.12.2015Анализ современного состояния пропускной способности систем широкополосного беспроводного доступа. Математическая модель и методы модуляции сверхширокополосных сигналов, их помехоустойчивость и процедура радиоприема. Области применения данных сигналов.
контрольная работа [568,2 K], добавлен 09.05.2014Предназначение канала связи для передачи сигналов между удаленными устройствами. Способы защиты передаваемой информации. Нормированная амплитудно-частотная характеристика канала. Технические устройства усилителей электрических сигналов и кодирования.
контрольная работа [337,1 K], добавлен 05.04.2017Принцип работы системы сотовой связи с кодовым разделением каналов. Использование согласованных фильтров для демодуляции сложных сигналов. Определение базы широкополосных сигналов и ее влияние на допустимое число одновременно работающих радиостанций.
реферат [1,3 M], добавлен 12.12.2010Понятие и сущность кодирования информации, его применение. Проектирование цифрового устройства для передачи сообщения через канал связи, разработка задающего генератора, делителя частоты и преобразователя кода. Функциональная схема управления автомата.
курсовая работа [956,5 K], добавлен 12.02.2013Структурная схема системы связи и приемника. Выигрыш в отношении сигнал/шум при применении оптимального приемника. Применение импульсно-кодовой модуляции для передачи аналоговых сигналов. Расчет пропускной способности разработанной системы связи.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 09.12.2014Анализ причин использования в радиоэлектронике гармонического колебания высокой частоты как несущего колебания. Общая характеристика амплитудной, угловой, импульсной и импульсно-кодовой модуляции сигналов. Комплекс форм передачи сигналов в электросвязи.
реферат [206,6 K], добавлен 22.08.2011Искажения фазомодулированных (манипулированных) сигналов. Особенности передачи ЧМ сигналов, влияние неравномерностей частотных характеристик канала на форму передачи. Аддитивные, мультипликативные и флуктуационные помехи, причины их возникновения.
реферат [98,6 K], добавлен 01.11.2011Вычисление информационных параметров сообщения. Характеристика статистического и помехоустойчивого кодирования данных. Анализ модуляции и демодуляция сигналов. Расчет функции корреляции между принимаемым входным сигналом и ансамблем опорных сигналов.
курсовая работа [544,1 K], добавлен 21.11.2021Роль и место волоконно-оптических ВОЛС в сетях связи. Особенности и закономерности передачи сигналов по оптическим волокнам. Основы и современные направления применения положений волновой и лучевой теории при построении исследуемых систем связи.
презентация [3,1 M], добавлен 18.11.2013Определение числа канальных интервалов, предназначенных для передачи информации. Особенности передачи сигналов при различных системах сигнализации для заданного разговорного канала. Произведение наполнения полей сигнальной единицей ЗНСЕ (ISUP) ОКС-7.
контрольная работа [165,9 K], добавлен 05.01.2012Порядок и этапы формирования и приема радиосигналов с ОФМн, расчет необходимых для этого параметров и критериев. Составление принципиальной схемы передачи сигнала, и факторы, оказывающие влияние на его интенсивность. График работы системы связи с ОФМн.
презентация [992,8 K], добавлен 14.09.2010Особенности использования параллельной передачи дискретных сообщений. Анализ принципов технической реализации многочастотных сигналов и их помехоустойчивости. Пути повышения энергетической эффективности усилителей мощности многочастотных сигналов.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 09.10.2013Функциональная схема автоматической системы передачи кодированных сигналов в канал связи. Задающий генератор и делитель частоты. Преобразователь параллельного кода в последовательный. Формирователь стартовых импульсов. Схема согласования с каналом связи.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 05.02.2013
