Кловский Д.Д. и др. Теория электрической связи (1999) (1151853), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Полученные символы у передаются по тракту связи (рис. 8.17, б). Одновременно импульсы ЛЬу® поступают на сумматор (интегратор) для формирования квантованного отсчета Ь„,„(1), который, как указывалось выше, сравнивается с очередным отсчетом сообщения. На выходе сумматора квантованный сигнал Ь„, (у) имеет вид ступенчатой функции (рис.
8.17, а), Каждый импульс + 1 увеличивает, а каждый импульс — 1 уменьшает ступенчатую функцию на один шаг квантования, т.е. при ДМ соседние значения ступенчатой функции различаются обязательно на один шаг квантования. Операцию декодирования сигнала ДМ на приемной стороне выполняет сумматор (интегратор), такой же, как и на передающей стороне, на выходе которого (при отсутствии ложных импульсов) получается ступенчатое напряжение Ьн,кв(г). После его сглаживания с помощью ФНЧ получим функцию Ь(г), достаточно близкую к Ь(г).
Разность Ь(г)-Ь(г) представляет шум квантования. Его значение тем меньше, чем выше частота дискретизации и чем меньше шаг ЛЬ. Однако шаг квантования ЛЬ нельзя выбирать слишком малым. В противном случае возникают дополнительные искажения, называемые перегрузкой по б) Рис.8Л 7.
Графики, поясняющие принцип формирования сигналов дельта-модуляции наклону, вызванные тем, что ступенчатая функция не успевает следить за быстрыми изменениями сообщения Ь(з) (рис. 8.18). Если принять, что максимальное значение кругизны изменения сообщения составляет ~Ь'(г)~ „, то для неискаженной передачи необходимо выполнить условие ~Ь'(г)~ Л<ЬЬ. Если практически максимальное значение сообшения по модулю не превышает ~ Ь(г) ~ а число различных уровней квантования, определяюШее шум квантования, равно Е, то ( )~пзвх (8.112) Ь вЂ” 1 )Ь'())( По сравнению с ИКМ и ДИКМ сигналы ДМ имеют значительно более высокую частоту следования отсчетов. Однако на каждый отсчет при ДМ передается один импульс, а при ИКМ вЂ” несколько, в зависимости от числа уровней. Как показывает-анализ, при одинаковой верности передачи частота следования импульсов при ИКМ и ДМ также примерно одинакова.
Поэтому обе эти системы занимают приблизительно одинаковую полосу частот. Существенным преимушеством систем передачи с ДМ является сравнительная простота кодирующих и декодируюших устройств. Кроме того, шум ложных импульсов при ДМ меньше, чем при ИКМ (при той же вероятности ошибки в МЗ канале), поскольку при ДМ каж- ЬР) дая . ошибка изменяет уровень сигнала только на +2ЛЬ.
К недос- ЛЬ таткам ДМ можно отнести явление размножения ошибок, создаваемых ложными импульсами (такое же, как при ДИКМ), а Ж также возможность перегрузки по Рис.8.18, График, поясняющий возникновение искажений НаКЛОНу. из-за перегрузки по наклону при дельта-модуляции 346 а) в) Рис,8Л9,Структурная схема кодера адаптивной дМ (а), изменение шага квантования при адаптивной дм (6) Отметим, что в последние годы успешно разрабатываются многочисленные разновидности ДИКМ и ДМ, в частности адаптивные системы, в которых для уменьшения шумов квантования используют переменный шаг квантования.
в зависимости от текущих статистических характеристик передаваемого сообщения. В качестве примера на рис. 8.19, а приведена структурная схема кодера адаптивной ДМ. Характерной особенностью является наличие в цепи обратной связи решающего устройства, управляющего величиной шага квантования ЬЬ.
Если знак приращений у(Й) остается неизменным в течение трех-четырех интервалов дискретизации, то это означает наличие перегрузки (рис. 8.19, б). Решающее устройство удваивает амплитуду импульсов, поступающих на вход интегратора 1. Если и в этом случае знак приращения (сигнала ошибки) не изме- . нится, то размер шага гьй снова удваивается и т.д. При изменении знака приращения размер шага квантования уменьшается. Нетрудно понять, что в состав устройства управления размером шага квантования должен входить анализатор плотности единиц и импульсный усилитель с управляемым коэффициентом усиления. На выходе интегратора 2 при изменении коэффициента усиления в зависимости от плотности единиц будет формироваться ступенчатое напряжение с адаптивно изменяющимся шагом квантования (рис.
8.19, б). ВЫВОДЫ 1. Оптимальную сценку непрерывного параметра часто находят по критерию минимума среднеквадратической ошибки или максимума апостериорного распределения. Часто зги критерии приводят к оценке по алгоритму максимального правдоподобия. 2. В системах передачи непрерывных сообщений для обработки сигналов широко используется фильтрация (в общем случае нелинейная) с целью получения наилучшей (по заданному вритерию) оценки передаваемых сообщений.
3. Качество оценки сообщений обычно определяется среднеквадратической ошибкой или отношением мощности сигнала и помехи на выходе приемника р . При сравнительном анализе удобными показателями являются выигрьпп я и обобщенный выитрыш я' системы. 4. Квазиоптимальным приемником (демодулятором) непрерывных сообщений является следящее корреляционное устройство (нелинейный фильтр), которое может быть реализовано с помощью фильтра с переменными параметрами. 347 5. В системах с линейными видами модуляции (АМ, ОМ, БМ) оптимальным демодулятором является синхронный детектор с оптимальным линейным фильтром. б.
Помехоустойчивость систем передачи непрерывных сообщений существенно зависит от способа модуляции. Так, при ЧМ обобщенный выигрыш 8' пропорционален квадрату индекса модуляции М и может быть много больше единицы. При ОМ и БМ этот выигрыш равен единице, а при АМ вЂ” меньше единицы. 7. Широкополосные системы модуляции обеспечивают высокую помехоустойчивость лишь при отношении сигнала к шуму на входе приемника р,„, большем некоторого предельного (порогового) значения р„р.
При р,„< р„помехоустойчивость этих систем резко снижается. 8. Для стационарных сигнала и шума фильтр Колмогорова-Винера эквивалентен фильтру Калмана. Однако реализация фильтра Калмана по вычислительной структуре удобнее и проще. 9. Теория нелинейной фильтрации является наиболее общей теорией оценивания процессов и широко используется при синтезе и анализе устройств и систем связи. 10. Цифровые методы передачи непрерывных сообщений обеспечивают более высокие характеристики качества по сравнению с аналоговыми методами.
11.Среди цифровых систем передачи непрерывных сообщений (речь, музыка, телевидение и т.д.) наибольшее распространение получила ИКМ, ДИКМ, ДМ, адаптивные сисгемы ДИКМ и ДМ. 12. Качество цифровых систем передачи непрерывных сообщений характеризуется как средне- квадратической ошибкой квантования, так и среднеквадратической ошибкой ложных импульсов. ВОПРОСЫ, ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ 8.1. Найти оптимавьную оценку амплитуды сигнала?, если принимаемый сигнал предсгавлен в виде?Ю(г, О), где 0 — фаза сигнала, случайна и может считаться равномерно распределенной на интервале ( — я, к). 8.2.
Каким условиям удовлетворяет хорошал оценка непрерывного параметра? 8.3. Как объяснить, что оптимальный прием непрерывных сообщений сводится к совместной оптимальной оценке многих параметров. 8.4. Чем отличается шум на выходе оптимального приемника для прямых и непрямых систем модуляции? 8.5. Как зависит отношение сигнал-помеха на входе и выходе оптимального приемника дяя идеальной системы передачи непрерывных сообщений и в случае передачи этих сообщений посредством ИКМ? 8.б. В чем причина появления порогового эффекта в широкополосных системах связи? 8.7. Определить пороговое значение амплитуды ЧМ сигнала исходя из условия, что лишь с вероятностью 0,001 она превышаегся амплитудой стационарного гауссовского шума с дисперсией ез = 0,1 Вт. 8.8.
Выведите соотношение, определяющее выигрыш по помехоустойчивости ЧМ по сравнению с АМ р „„/р прй одинаковых условиях оптимального приема: равенстве средних мощностей модулированных сигналов и СПМ шумов на входах приемников. Вычислите этот выигрыш, если пик-фактор передаваемых сообщений П = 10, коэффициент модуляции АМ сигнала т = 0,8, индекс модуляции ЧМ сигнала М = 10. 8.9. На вход когерентного приемника (рис.
8.3) поступает аддитивная смесь 2(0 = х(г) + Ф(г), где )1(г) — бельзй гауссовский шум со спектральной плотностью Ф~, о(г) = уВ(г)зшоэег — сигнал Ам с подавленной несущей, а В(г) — случайный модулирующий процесс со спектральной плотностью мощности бь(а)=2а/(аз+аз),— оз<а< о. Опорное колебание ф)=~Г2з(в0з,~. Определите передаточную функцию оптимального (по среднеквадратическому критерию) ФНЧ КИ и вычислите величину среднеквадратической ошибки Б~ 8.10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
