Кловский Д.Д. и др. Теория электрической связи (1999) (1151853), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Задачей приемного устройства является принятие решения о том, какое из возможных сообщений действительно передавалось источником. Для этого принятый сигнал подвергается анализу с учетом всех сведений об источнике (например, о вероятностях, с которыми источник посылает то или иное сообщение), о применяемом коде и методе модуляции, а также о свойствах канала. В результате анализа обычно можно определить условные (апостериорные) вероятности возможных гипотез и на основании этих вероятностей принять решение, которое и поступает к получателю. Та часть приемного устройства, которая осуществляет анализ приходящего сигнала и принимает решение о переданном сообщении, называется решающей схемой.
В системах передачи непрерывных сообщений при аналоговой модуляции решающая схема определяет по пришедшему искаженному канальному (вторичному) сигналу наиболее вероятный переданный первичный сигнал и восстанавливает его. Здесь решающей схемой является демодулятор. В системах передачи дискретных сообщений решающая схема чаще всего состоит из двух частей: первой решающей схемы — демодулятора и второй решающей схемы — декодера.
Иногда при передаче дискретных сообщений операции демодуляции и декодирования выполняет одно устройство, которое приходящую последовательность элементов сигнала преобразует сразу в последовательность символов (букв) сообщения. Такой метод приема называют совместной демодуляцией- декодированием или приемом в целом, в отличие от поэлементного приема 23 с двумя решающими схемами. В первом случае анализируется целиком отрезок сигнала, соответствующий кодовой комбинации, и на основании того или иного критерия восстанавливается переданный элемент сообщения (буква).
Во втором случае сначала анализируются отдельные элементы сигнала, соответствукнцие кодовым символам, а затем восстановленная кодовая комбинация декодируется, т.е. преобразуется в элемент (букву) сообщения. В некоторых случаях роль решающей схемы выполняет полностью или частично человек. Так при приеме телеграфных сигналов на слух оператор решает, какой сигнал ("точка" или "тире") был передан. Он же выполняет и операцию декодирования. В приемниках дискретных сообщений, предназначенных для записи информации, все указанные операции выполняются автоматически.
В простейшем случае первая решающая схема представляет собой пороговое устройство в форме реле, триггера, работающих по принципу "да" или "нет". Если принятый элемент сигнала выше порога, вьщается один символ кода (например, 1), если ниже — другой (О). В некоторых случаях применяют решающие схемы с двумя порогами. При попадании уровня сигнала между двумя порогами решение не принимается — вместо сомнительного элемента сигнала выдается специальный символ стирания. Введение такого стирающего символа облегчает возможность правильного декодирования принятой кодовой комбинации. Для принятия решения о том, какое сообщение передавалось, необходимо проанализировать пришедший сигнал. Для этого он подвергается различным преобразованиям, которые называют обработкой сигнала.
Одной из задач теории связи является отыскание правил оптимальной обработки сигнала, при которой решение о переданном сообщении оказывается наиболее достоверным. Зги правила зависят от свойств канала и методов передачи (кодирования и модуляции). Иногда оптимальные правила обработки оказываются сложными и для упрощения аппаратуры используют другую, не оптимальную обработку. Наконец, качество приема и обработки сигналов существенно зависит от точности синхронизации переданных и принятых сигналов.
Различают синхронизацию тактовую (определение границ единичных элементов сигнала), цикловую синхронизацию (правильное разделение кодовых комбинаций), синхронизацию несущих частот и др. Погрешности синхронизации приводят к снижению достоверности приема сообщений, а в ряде случаев — к неправильному приему всего сообщения или части его. Простейшим методом, позволяющим на приеме отделить одну кодовую комбинацию от другой, является стартстопнмй режим передачи, когда в начале и конце каждой комбинации передается специальный сигнал (" старт" и "стоп"). Такой метод передачи относится к асинхронным, так как передачу любой кодовой комбинации можно начинать в любой момент времени после окончания предыдущей комбинации.
При свихронных способах передачи элементы сигнала передаются непрерывно через одинаковые промежутки времени. Разделение кодовых комбинаций осуществляется в этом случае с помощью цикловой синхронизации. Вопросы синхронизации не рассматриваются в настоящем учебнике. Они изучаются в специальных курсах. 1.6. ЦИФРОВОЕ КОДИРОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ В настоящее время широкое применение находят цифровые системы передачи (ЦСП), в которых непрерывные сообщения передаются дискретными сигналами. Преобразование непрерывного сообщения в цифровую форму осуществляется путем операций дискретизации и квантования.
Дискретизация по времени выполняется путем взятия отсчетов первичного сигнала Ь(г) в определенные дискретные моменты г. В результате непрерывную функцию Ь(г) заменяют совокупностью мгновенных значений (отсчетов) (Ь()с)) 24 или (Ь(г~,)). Обычно моменты отсчетов выбираются на оси времени равномерно, т.е. (Гя= И), где Л вЂ” шаг дискретизации. Операция квантования сводится к тому, что вместо данного мгновенного значения (уровня) передаваемого сообщения Ь(г~,) передают ближайшие значения по установленной цифровой шкале дискретных уровней Ь„(гя). Дискретные значения по шкале уровней чаше всего выбираются равномерно: ("'- Ь,",' = ИЬ~, где М вЂ” шаг квантования, 1 = О, 1, ..., Š— 1. Само собой разумеется, что при квантовании вносится погрешность, так как истинное значение Ь(~Д заменяют округленным значением Ь (ф).
Величина этой погрешности е = Ь(гя) — Ь„,Щ не превосходит половины шага квантования ЛЬ и может быть сведена до допустимого уровня. Погрешность е является случайной функцией и проявляется на выходе как дополнительный шум (шум квантования), наложенный на передаваемое сообщение. Дискретизация по времени позволяет преобразовать непрерывные сообшения в дискретный (во времени) сигнал, который после квантования превращается в цифровой. Достоинством цифровых способов передачи является возможность применения кодов как для повышения помехоустойчивости, так и для сокращения избыточности источника.
В настоящее время наибольшее применение находит система с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). В этой системе непрерывное сообщение сначала подвергается дискретизации по времени и квантованию по уровню, а затем полученная последовательность Е уровней (цифр) кодируется (обычно двоичным кодом). При этом каждому уровню присваивается кодовая комбинация, состояшая из л символов 1 и О. Полученная последовательность двоичных символов передается по каналу связи одним из методов дискретной модуляции. Обьгчно используется частотная (ИКМ-ЧМ) или фазовая (ИКМ-ФМ) модуляция. 1.7. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ СВЯЗИ При оценке работы системы связи необходимо прежде всего учесть, какую точность передачи сообщения обеспечивает система и с какой скоростью передается информация. Первое определяет качество передачи, второе — количество.
В реальной системе связи качество передачи зависит от степени искажений принятого сообщения. Эти искажения зависят от свойств и технического состояния системы, а также от интенсивности и характера помех. В правильно спроектированной и технически исправной системе связи необратимые искажения сообщений обусловлены лишь воздействием помех. В этом случае качество передачи полностью определяется помехоустойчивостью системы. Под помехоустойчивостью обычно понимают способность системы противостоять вредному влиянию помех на передачу сообщений. Так как действие помех проявляется в том, что принятое сообщение отличается от переданного, то количественно помехоустойчивость при заданной помехе можно характеризовать стеленью соответствия принятого сообщения переданному.
Назовем эту величину обшим термином — верность. Количественную меру верности приходится выбирать по-разному, в зависимости от характера сообщения и требований получателя. Пусть сообщение представляет собой дискретную последовательность элементов из некоторого конечного множества.
Влияние помехи на передачу такого сообщения проявляется в том, что вместо фактически переданного элемента может быть принят какой-либо другой, такое событие называет- 25 ся ошибкой В качестве количественной меры верности можно взять вероятность ошибки р или любую монотонную функцию этой вероятности. При передаче непрерывных сообщений степенью соответствия принятого сообщения В(г) (с реализацией Ь(г) ) переданному В(г) (с реализацией Ь(г)) может служить некоторая величина, представляющая собой "расстояние" между Ьф и Ь(г) . Часто принимают критерий квадратичного отклонения Е'(г) = ~В(г) — В(~)], (1.1 1) где прямая черта сверху означает усреднение по ансамблю случайных величин.
Количественную меру верности можно также определить как вероятность того, что уклонение Е не превзойдет некоторой заранее заданной величины ео. Д= Р~~Е~(~,]. (1.12) Как будет показано в последующих главах, верность передачи зависит от отношения средних мощностей сигнала и помехи (ОСП). При данной интенсивности помехи вероятность ошибки тем меньше, чем сильнее различаются между собой сигналы, соответствующие разным сообщениям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
