Система передачи непрерывных сообщений

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Система передачи непрерывных сообщений

На рис. 1.1 изображена общая структурная схема канала связи для передачи непрерывных сообщений методом ИКМ. Канал связи - канал с постоянными параметрами и аддитивным белым гауссовым шумом. Для передачи сообщения используется помехоустойчивое кодирование и модуляция гармонического переносчика. Рассмотрим все элементы и их назначение, входящие в его состав.

схема сообщение связь

Рисунок 1.1 - структурная схема ЦСП

1. Источник сообщений формирует непрерывные сообщения, которые передаются в канал связи. Он задан первичным сигналом с нулевым средним значением, характеризуется нормальным распределением плотности вероятности мгновенных значений, средней мощностью , максимальной частотой спектра , а также средней мощностью сигнала и коэффициентом амплитуды. Также к характеристикам сигнала относятся его длительность и динамический диапазон.

2. АЦП и ЦАП предназначены для осуществления ИКМ. В рассматриваемой системе необходимо преобразовать непрерывное сообщение в цифровой сигнал, сохранив содержащуюся в нём информацию. Для этого служит АЦП. ЦАП предназначен для обратного преобразования непрерывного сообщения по принятой последовательности кодовых комбинаций. Основными параметрами являются интервал и частота дискретизации, число уровней квантования и значность кода, длительность двоичного символа. Подробнее они будут рассмотрены в следующем пункте.

3. Кодер и декодер корректирующего кода можно рассматривать как инструмент, реализующий различные компромиссы системы. При канальном кодировании имеются, как правило, четыре компромисса.

1. Достоверность или полоса пропускания.

Кодирование с коррекцией ошибок требует избыточности, а добавление избыточных битов потребует увеличения скорости передачи и, конечно же, большей полосы пропускания.

2. Мощность или полоса пропускания.

При фиксированном качестве связи компромисс заключается в получении большей производительности при снижении требований к мощности или , за это требуется платить большей полосой пропускания либо временем задержки.

3. Скорость передачи данных или полоса пропускания

Уменьшение значения приведет к повышению скорости передачи или повышения емкости, за которую придется платить, как и ранее увеличением полосы пропускания.

4. Пропускная способность или полоса пропускания.

Пропускная способность обратно пропорциональна значению. При этом снижение дает в итоге увеличение пропускной способности.

К характеристикам относятся значность кода n, число информационных символов кодовой комбинации k, кратность исправляемых ошибок .

4. Под линией связи понимается среда, в которой распространяются сигналы от передатчика к приемнику. В линиях связи сигналы подвергаются их энергетическому их преобразованию и искажениям. В линии присутствуют помехи в виде посторонних электрических процессов. Также характеризуется временем T_k, в течение которого по каналу ведется передача, динамическим диапазоном D_k и полосой пропускания канала F_k

5. Модулятор и демодулятор предназначены для преобразования первичного сигнала в т.н. линейный сигнал A(t) для передачи в линию связи и наоборот. Основным требованием к модуляции является требование однозначного соответствия сигналов сообщению. Основным требованием к приемному устройству(демодулятор, как частный пример) является выявление переданного сигнала A(t) в принятом Z(t) с минимальной вероятностью ошибки.

В работе речь идет об относительной четырехпозиционной фазовой модуляции(ОФМ-4). При относительной фазовой модуляции (ОФМ, DPSK -- Differential Phase Shift Keying) в зависимости от значения информационного элемента изменяется только фаза сигнала при неизменной амплитуде и частоте. Причем каждому информационному биту ставится в соответствие не абсолютное значение фазы, а ее изменение относительно предыдущего значения. ОФМ-4 основана на передаче четырех сигналов, каждый из которых несет информацию о двух битах (дибите) исходной двоичной последовательности. Обычно используется два набора фаз: в зависимости от значения дибита (00, 01, 10 или 11) фаза сигнала может измениться на 0°, 90°, 180°, 270° или 45°, 135°, 225°, 315° соответственно. При этом, если число кодируемых бит более трех (8 позиций поворота фазы), резко снижается помехоустойчивость ОФМ. По этой причине для высокоскоростной передачи данных ОФМ не используется. Принцип действия ОФМ-4 поясняет рисунок 1.2. Отметим, что в реальном случае кодовой комбинации соответствует порядка 10 периодов колебания, но для наглядности, в качестве примера, на рисунке приведено по одному периоду.

Рис. 1.2 ОФМ-4

Рис. 1.3 - Схема модулятора ОФМ-4

Поясним работу данной схемы. После кодера корректирующего кода сигнал поступает на преобразователь n разрядного параллельного кода в 2х разрядный параллельный код. Затем, кодовые комбинации немедленно поступают на входы РУ и и спустя некоторое время через элемент задержки на ,, Решающее устройство сравнивает текущую кодовую комбинацию с ранее переданной, и в соответствии с логикой описанной в табл.1 выдает логическую единицу на один из смесителей, на второе плечо которого подается сигнал с повернутой фазой. Фактически, сигнал с РУ пропускает на выход модулятора опорную частоту, смещенную по фазе на необходимое значение в течение одного такта. Работа регистра сдвига и РУ согласованна тактирующим сигналом, который попадает на РУ спустя время, необходимое ему для сравнения двух комбинаций. Таким образом, РУ выдает логическую единицу на один из выходов в строго отведенные моменты времени.

Поясним работу данной схемы. Сигнал из линии связи одновременно поступает на четыре смесителя, где смешивается с опорным сигналом, повернутым по фазе. Далее поступает на интегратор, который в течении одного такта накапливает энергию, сигнал тактирования одновременно закрывает ключ и сбрасывает интегратор в начальное положение. Накопленная энергия попадает на пороговое устройство, где сравнивается с заданным порогом . Этот порог выбирается по одному из критериев оптимальности, для того чтобы минимизировать вероятность принятия ошибочного решения. Данный момент очень важен, т.к. недопустимо одновременное срабатывание двух и более пороговых устройств, потому что это приведет к появлению запрещенной комбинации на входе дешифратора и к потере переданной информации.

Рис. 1.4 - Схема демодулятора ОФМ-4

Если считать, что уровень сигнала намного выше уровня шума, то целесообразно использовать критерий максимального правдоподобия, т.к. в таком случае можно выбрать такой порог, при котором вероятность ошибки, а, следовательно, вероятность появления запрещенной комбинации на входе дешифратора будет минимальной. Логика работы дешифратора описана в табл.3. Сигнал с выхода дешифратора поступает на вход РУ таким же способом, как и в модуляторе. Принцип работы такой же, за исключением самой логики. Она приведена в табл.2. Временные диаграммы работы демодулятора приведены на рисунке 1.6. Рисунок теоретически отображает принцип действия не учитывая переходных процессов и соотношений между длительностью импульсов.

Таблица 3 Логика дешифратора

Следует отметить, что для согласованной работы модулятора и демодулятора необходимо принять общие соглашения по поводу соответствия кодовых комбинаций фазовому сдвигу, а также синхронизирующую последовательность, с которой необходимо начинать передачу, например с «000000001111». В качестве примера сигнальное пространство приведено на рисунке 1.5

Рис. 1.5. Сигнальное пространство ОФМ-4

Рис. 1.6 Временные диаграммы работы демодулятора.

Размещено на Allbest.ru