2. Преобразование спектра сигналов

Для передачи сигнала необходимо предоставить соответствующую полосу частот, динамический диапазон системы передачи не должен быть меньше динамического диапазона сигнала, а пропускная способность системы должна быть согласована с информационной ёмкостью сигнала. Здесь есть полная аналогия с системой транспортировки: указывая габариты и массу, мы определяем характер средств транспортировки, цвет товара при этом не играет роли.

Чтобы передать сигнал, нужно воспользоваться каким-либо переносчиком. В качестве среды переносчика естественно использовать те материальные объекты, которые имеют свойство перемещаться в пространстве, например, электромагнитное поле в проводах (проводная связь) и в открытом пространстве (радиосвязь), световой луч (оптическая связь).

Таким образом, в пункте передачи информацию необходимо преобразовывать в сигнал X(t), удобный для его передачи по соответствующей среде распространения, но наделенный всеми признаками первичного сигнала.

Обычно в качестве переносчиков сигналов по форме используются гармонические колебания высокой частоты - несущие колебания х(t)=A cos(ωt+φ). Процесс преобразования первичного сигнала заключается в изменении одного или нескольких параметров несущего колебания по закону изменения первичного сигнала (т. е. в наделении несущего колебания признаками первичного сигнала) называется модуляцией. Модуляцию можно осуществлять изменением одного из из параметров непрерывного и дискретного сигнала:

• амплитуды А (амплитудная модуляция),

• частоты ω (частотная модуляция),

• начальной фазы φ (фазовая модуляция).

По внешнему виду сигнала V(t) трудно различить, какой вид модуляции применен - частотный или фазовый. Поэтому оба эти вида называют угловой модуляцией. Спектр модулированной несущей при угловой модуляции состоит из бесконечного числа дискретных составляющих.

Модуляцию гармонического несущего колебания первичным сигналом S(t) называют непрерывной, так как в качестве переносчика выбран непрерывный периодический сигнал X(t). Особенности непрерывной модуляции:

• при амплитудной модуляции ширина спектра модулированного сигнала, как правило, значительно меньше, чем при угловой модуляции; эта экономия частотного спектра для передачи сигнала позволяет в многоканальных системах передачи выделять большее число изолированных каналов;

• угловая модуляция более устойчива к воздействию помех и применяется для повышения достоверности передачи, а также в ЛС с большими помехами.

Цифровые виды модуляции используются для передачи кодированных сообщений дискретными методами. Сущность цифровой модуляции заключается в том, что передаваемый непрерывный сигнал дискретизируется во времени, квантуется по уровню и полученные отчеты, следующие в дискретные моменты времени, преобразуются в кодовые комбинации. Полученной последовательностью кодовых видеосигналов модулируется высокочастотный сигнал-переносчик. Следовательно, цифровые методы модуляции основаны на трех необходимых преобразованиях полезных непрерывных сигналов: дискретизации, квантовании и кодировании. Достоинства:

• слабое влияние неидеальности и нестабильности характеристик аппаратуры на качество передачи информации;

• высокая помехоустойчивость даже при использовании каналов с нестабильными характеристиками и большим уровнем шумов;

• возможность регенерации (восстановления) сигналов в узлах связи сетей, что значительно ослабляет эффект накопления искажений сигналов при передаче информации по линиям большой протяженности;

• универсальная форма представления сигналов для различных сообщений (речь, телевизионное изображение, дискретные данные, команды управления работой устройств связи и т.п.);

• низкая чувствительность к нелинейным искажениям в групповом тракте многоканальных систем;

• относительно простое согласование этих систем с компьютерами и электронными автоматическими телефонными станциями, что играет важную роль для построения сетей связи;

• возможность автоматизации передачи и обработки сигналов с помощью компьютеров.

Основные недостатки систем: значительное расширение занимаемой полосы частот каналов, необходимость обеспечения точной синхронизации сигналов и построения аппаратуры для регенерации сигналов на линиях большой протяженности.

Доп. Модуляция и управление информационными параметрами сигналов

http://www.ict.edu.ru/ft/000004/HTML/2.htm#pg2.4.1

2.1. Классификация сигналов и методов модуляции

2.2. Методы амплитудной, фазовой и частотной модуляции

2.3 Принципы амплитудной и частотной манипуляции

2.4 Принципы импульсной и цифровой модуляции

Модуляция сигналов позволяет выполнить преобразование сигналов с целью повышения эффективности и помехоустойчивости процесса передачи информации. В большинстве случаев методы модуляции основываются на управлении параметрами сигналов в соответствии с информационным сообщением. При модуляции сигналов изменяется их форма и спектральные характеристики. Особенности формирования спектров сигналов имеют важное значение для систем связи и телекоммуникаций. Управление информационным параметром сигнала в соответствии с передаваемым сообщением называют модуляцией.

Сообщения передаются при помощи сигналов. В простейшем случае сообщение может заключаться в наличии (отсутствии) принятого сигнала. При этом требуется решать задачу обнаружения сигнала. Во многих случаях вид передаваемых сигналов заранее известен и приём сообщения состоит в том, чтобы определить, какой из возможных сигналов был передан. Тогда задача состоит в различении сигналов. Если сигналы отличаются значениями их параметров, которые считаются постоянными в течение некоторого интервала, то необходимо получать оценки параметров сигнала. Сообщение может содержаться в изменениях параметров, т.е. в их мгновенных (локальных) значениях. Тогда для получения сообщения нужно выполнить фильтрацию параметров сигнала. Задача фильтрации, как правило, является более сложной, чем оценивание параметров.

ССПИ-Лекция10-Ситн-2012-с.21