ЛЕКЦИИ по УФиГС, страница 3

I_i –количество информации.

I_i=B_i – база сигнала; T_c=T_i – длительность одного сигнала.

; П_лс=NП_i – полоса одного канала.

ГС с временным разделением каналов

Заключается в том, что к каналу выделяется свой временной интервал (слот), периодически повторяющийся в временном кадре, то есть линия связи поочередно используется для отдельных каналов, а информационные сигналы каждого отдельного канала передаются по линиям связи поочередно в течение определенного промежутка времени T_сi.

рис. 23

Для обеспечения синхронизации уплотнителя и разделителя каналов используется специальный синхронизирующий импульс (СИ). Кадровые и канальные СИ различают по длительности, что позволяет разделять их на приемном конце ЛС с использованием специальных фильтров. Таким образом, как видно из рисунка, в течение одного периода кадровых синхронизированных импульсов – T_k, передаются 2 N-канальных синхронизирующих импульса, так что время передачи каждого сигнала сдвинуто относительно соседнего на защитный интервал (штриховка на рисунке) и T_k>NT_ci и при этом информационная емкость ГС определяется как:

П_лс=П_i. ГС длинный, но узкополосный.

Лекция № 5

ГС с кодовым разделением каналов.

При кодовом разделении каналов, каждому каналу присваивается свой индивидуальный код, который используется как расширяющаяся импульсная последовательность в системах с расширяющимся спектром. При этом ГС формируется по принципу временного разделения каналов, а широкополосные сигналы отдельных каналов накапливаются в течение длительного времени T_н и передаются по линии связи в течение короткого времени τ<<T_н и называются «пакетами». При этом информационная емкость ГС существенно возрастает значительно больше, чем в N раз за счет накопления и сжатия информации. При этом обобщенная функциональная схема уплотнителя канала представлена на рисунке.

На вход подаются информационные сигналы отдельных каналов.

рис. 24

ГСИ – генератор синхроимпульсов.

УФП – устройство формирования пакетов.

МПЛ – мультиплексор.

На выходе каждого канала запоминающего устройства формируется информационный сигнал, который накапливается за время T_н. считывание сигнала происходит быстрее чем накопление. Таким образом, информация одного канала передается в одном пакете, ГС содержит N пакетов и информационная емкость ГС:

, где - емкость i-ого пакета.

При этом информационная емкость одного пакета:

, где - количество информации в одном пакете.

Отсюда, это значение в верхнюю формулу получаем:

- скважность.

Отсюда, – при использовании сигналов с расширенным спектром.

С_Г=NSGC_исi – где C_исi – информационная емкость одного канала.

Из последней формулы следует, что

Информационная емкость ГС увеличивается в NSG раз относительно емкости одного канала. Информационная емкость сигнала – это количество информации передаваемое за единицу времени. Этот вид сигнала, рассмотренный в этом параграфе много больше чем другие виды. Также тут используется кодовая система, которая позволяет добиться более высокой защиты информации. Этот Вид ГС используется в сотовых телефонах.

Радиосигналы (РС)

РС – это высокочастотное модулируемое гармоническое колебание (в настоящее время используется в качестве несущего и негармонического колебания, например, импульсная последовательность), параметры которой – амплитуда А, частота – ω, фаза – φ изменяются по передаваемой информации с частотой модуляции Ω<<ω.

Передаваемая информация определяется временной функцией модулируемого напряжения.

, K_M – коэффициент передачи модулятора.

Уравнение РС представляется, примерно, гармонической функцией.

Или

В пределах первого периода высокой частоты все параметры можно считать примерно постоянными. В соответствии с формой НЧ модулируемого напряжения РС классифицируется по способу модуляции как аналоговые (непрерывные) и дискретные (импульсные). В зависимости от модулируемого параметра в (1) различают следующие виды аналоговых РС и соответствующие виды аналоговой модуляции:

• Амплитудная модуляция ;

• Частотная модуляция ; (2)

• Фазовая модуляция

где нулевым индикатором обозначено среднее значение модулируемого параметра при отсутствии модуляции (U_M=0), соответствует немодулированному гармоническому колебанию:

) (3)

Лекция № 6

Для импульсного модулируемого напряжения процесс модуляции определяется как манипуляция и виды дискретных радиосигналов определяются как манипулированные, в зависимости от манипулированного параметра, аналогично аналоговым сигналам см. формулу (2), где принимают параметры A₀, ω₀, φ₀ равным нулю.

В настоящее время практическое применение находят более сложные виды модуляции – комбинированная или внутриимпульсная модуляции, при которых модуляция осуществляется одновременно по 2 параметрам несущего колебания, одним из которых является амплитуда, а другим – частота или фаза. При этом оба модулированных параметра изменяются по различным значениям: амплитуда, как правило, по закону импульсного сигнала с периодам T₁, частота и фаза – по закону аналогового или импульсного информационного сигнала с периодом T₂<<T₁. Наиболее часто используются радиосигналы с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией (ВИЛЧМ) или радиосигналы с фазовой манипуляцией (ВИФМи).

Все перечисленные виды радиосигналов удобно свести в таблицу:

Виды РС.

Таблица 2.

Временные и частотные характеристики приведены в таблице на странице (см. выше).

Рассмотрим подробно характеристики РС:

Аналоговые радиосигналы.

Как следует из приведенной таблицы, спектр аналогового РС состоит из колебаний несущих частот – f₀ и двух боковых полос, шириной F_m каждая, так что полоса частот или ширина спектра РС с малым индексом модуляции m, M, θ<1 приближенно определено как:

А огибающая спектра РС S(f) в боковой полосе совпадает с огибающей спектра НЧ информационного сигнала S(F).

Последнее означает, что:

1. Передаваемая информация U_M(t) заключена в изменениях спектра сигнала A(t) и восстанавливается на выходе детектора приемника (см. рис. 1) получателя информации, выход напряжения которого:

2. Изменение огибающей A(t) с частотой модуляции Ω по закону информационного сигнала обусловлено боковыми составляющими спектра сигнала, откуда следует, что носителем информации являются боковые составляющие спектра сигнала и мощность информационного сигала, восстановленная на выходе детектора примерно равна сумме мощностей боковых полос РС: P_c≈2P_бок. При этом полная мощность радиосигнала используется для передачи информации не полностью:

Поэтому энергетическая эффективность радиосигнала оценивается как:

, отсюда следует, что увеличивается с уменьшением мощности несущего колебания в спектре РС и при .

Рассмотрим это на примере АМ РС:

Уравнение АМ РС представляется:

Для гармонического модулирующего напряжения:

Тогда уравнение АМ РС примет вид:

Представим это уравнение в виде:

(*)

Для негармонического модулирующего напряжения:

– амплитуда гармонического НЧ спектра.

– для ВЧ спектра.

– огибающая боковой полосы спектра сигнала соответствующая огибающей спектра модуляции.

Энергетическая эффективность РС характеризует его помехоустойчивость – способность передавать необходимое количество информации при воздействии помех:

Количество информации, передаваемой информационным сигналом, уменьшается с ростом мощности помех и увеличивается с ростом мощности сигнала.

рис. 25

P_ПД – мощность подавления.

Для каждой РЭС задано минимальное количество информации I_min, при котором РЭС теряет свою работоспособность (то есть, не обеспечиваются заданные технические характеристики). Для работоспособности РЭС надо, что бы I<I_min.

Лекция №7

При увеличении мощности подавления сигналом – РЭС не работоспособна и, как следует из рис. 25, увеличивается энергетическая эффективность сигнала, что приводит к увеличению мощности помехоподавления. Отсюда следует, что чем выше энергетическая эффективность сигнала, тем более помехоустойчивой является система.

Рассмотрим энергетическую эффективность для АМ РС.

Как следует из его уравнения (*):

– для m=1

Если

Для сигнала с угловой модуляцией, как следует из таблицы 1:

J₀ – функция Бесселя 0-ого порядка