Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 7
Текст из файла (страница 7)
При применении импульсной модуляции к небинарным символам результируюший сигнал именуется М-арным импульсно-модулированным. Существует несколько типов подобных сигналов, которые также описаны в главе 2, где основное внимание уделяется амллитудноимлульелой модуляции (рц1зе-акр!йш)е пюбц!айоп — РАМ). После импульсной модуляции каждый символ сообшения или канальный символ принимает форму полосового сигнала я,(г), где 1 = 1, ..., М.
В любой электронной реализации поток битов, предшествуюший импульсной модуляции, представляется уровнями напряжений. Может возникнуть вопрос, почему сушествует отдельный блок лля импульсной модуляции, когда фактически уровни напряжения для двоичных нулей и единиц уже можно рассматривать как идеальные прямоугольные импульсы, длительность каждого из которых равна времени передачи одного бита? Сушествует два важных отличия между подобными уровнями напряжения и видеосигнапами, используемыми лля модуляции.
Во-первых, блок импульсной модуляции позволяет использовать бинарные и М-арные сигналы. В разделе 2.8.2 описаны различные полезные свойства этих типов сигналов. Во-вторых, фильтрация, производимая в блоке импульсной молуляции, формирует импульсы, длительность которых больше времени передачи одного бита. Фильтрация позволяет использовать импульсы большей длительности; таким образом, импульсы расширяются на соседние временные интервалы передачи битов.
Этот процесс иногда называется формированием импульсов; он используется для поддержания полосы передачи а пределах некоторой желаемой области спектра. Для систем передачи радиочастотного диапазона следуюшим важным этапом является полосовал модуляция (Ьапбразз тобо!абоп); она необходима всегда, когда среда передачи не поддерживает распространение сигналов, имеюших форму импульсов.
В таких случаях среда требует полосового сигнала й(г), где 1 = 1, ..., М. Термин "полосовой'* (Ьапг(раза) используется для отражения того, что видеосигнал я,(г) сдвинут несущей волной на частоту, которая гораздо больше частоты спектральных составляюших я,(г). Далее сигнал й(г) проходит через канал, причем связь между входным и выходным сигналами канала полностью определяется импульсной характерисеикой канала л,.(г) (см. раздел 1.б.!). Кроме того, в различных точках вдоль маршрута передачи дополнительные случайные шумы искажают сигнал, так что сигнал на входе приемника г(г) отличается от переданного сигнала з,(г): Кг) = з,(г) ь Ь,(г) + л(г) 1= 1, ..., М, где знак "ь" представляет собой операцию свертки (см. приложение А), а л(г) — случайный процесс (см.
раздел 1.5.5). При обработке полученного сигнала в принимаюшем устройстве входной каскад приемника и/или демодулятор обеспечивают понижение частоты каждого полосового сигнала г(г). В качестве подготовки к детектированию демодулятор восстанавливает г(г) в виде оптимальной огибающей видеосигнала е(г). Обычно с приемником и демодулятором связано несколько фильтров — фильтрование производится для удаления нежелательных высокочастотных составляюших (в процессе преобразования полосового сигнала в видеосигнал) и формирования импульса. Выравнивание можно описать как разновидность фильтрации, используемой в демодуляторе (или после демодулятора) для удаления всех эффектов ухудшения качества сигнала, причиной которых мог быть канал. Выравнивание (ецца1!ха!!оп) необходимо в том случае, если импульсная характеристика канала л,(г) настолько плоха, что принимаемый сигнал сильно искажен.
Эк- Глава 1. Сигналы и спектры валайзер (устройство выравнивания) реализуется для компенсации (т.е. для удаления или ослабления) всех искажений сигнала, вызванных неидеальной характеристикой й,(г). И последнее, на этапе дискретизации сформированный импульс г(г) преобразовывается в выборку г(2) для восстановления (приблизительно) символа канала й, или символа сообщения и! (если не используется канальное кодирование).
Некоторые авторы используют термины "демодуляция" и "детектирование" как синонимы. В данной книге под демодуляцией (дешодц!айоп) подразумевается восстановление сигнала (полосового импульса), а под детектированием (дегесбоп) — принятие решения относительно цифрового значения этого сигнала. Остальные этапы обработки сигнала в модеме являются необязательными и направлены на обеспечение специфических системных нужд. Кодирование источника (зовгсе сод!па) — это преобразование аналогового сип~ала в цифровой (для аналоговых источников) и удаление избыточной (ненужной) информации. Отметим, что типичная система РС3 может использовать либо кодирование источника (для оцифровывания и сжатия исходной информации), либо более простое форматирование (только для оцифровывания).
Система не может одновременно применять и кодирование источника, и форматирование, поскольку первое уже включает необходимый этап оцифровывания информации. Шифрование, которое используется для обеспечения секретности связи, предотврашает понимание сосбшения несанкционированным пользователем и введение в систему ложных сообшений.
Канальное кодирование (сЬаппе! сод!пя) при данной скорости передачи данных может снизить вероятность ошибки Рг или уменьшить отношение сигнал/шум, необходимое для получения желаемой вероятности Рг за счет увеличения полосы передачи или усложнения декодера. Процедуры уплотнения (пш!йр!ехай) и множественного достуна (шпйдр1е ассезз) объединяют сиптлы, которые могут иметь различные характеристики или могут поступать от разных источников, с тем, чтобы они могли совместно использовать часть ресурсов связи (например, спектр, время).
Расширение частоты (йецпепсу аргеад!пй) может давать сигнал, относительно неуязвимый для интерференции (как естественной, так и умышленной), и может использоваться для повышения конфиденциальности сеанса связи. Также оно является ценной технологией, используемой для множественно доступа. Блоки обработки сигналов, показанные на рис. 1.2, представляют типичную функциональную схему системы цифровой связи; впрочем, эти блоки иногда реализуются в несколько ином порядке. Например, уплотнение может происходить до канального кодирования или модуляции либо — при двухэтапном процессе модуляции (поднесушая и несушая) — оно может выполняться между двумя этапами модуляции. Подобным образом блок расширения частоты может находиться в различных местах верхнего ряда рис.
1.2; точное его местонахождение зависит от конкретной используемой технологии. Синхронизация и ее ключевой элемент, синхронизируюший сигнал, задействованы во всех этапах обработки сигнала в системе РСБ. Для простоты блок синхронизации на рис. 1.2 показан безотносительно к чему-либо, хотя фактически он участвует в регулировании операций практически в каждом блоке, приведенном на рисунке. На рис. 1.3 показаны основные функции обработки сигналов (которые можно рассматривать как преобразования сигнала), разбитые на следуюшие девять групп. 1,1. Обработка сигналов в цифровой связи Кодирование источника Выравнивание Передача видеосигналов Полосоваяпередача Канальное кодирование Кодирование формой сигнала Структурированные последовательности Некогерентные схемы Когерентные схемы Блочные коды Сверточные коды Турбокоды Расширениеспектра Синхронизация Риа г.Х Жповлые преобразования ди4роаой связи ФорматиРование р Знаковое кодирование Дискретизация Квантование Импульсно-кодовая модуляция(РОМ) Уплотнение/Множественныйдоступ Оценка последовательности с максимальным правдоподобием (М(ЗЦ Выравнивание с помощью фильтров Трансверсвльные эквалайзеры или эквалайзеры с обратной связью по решению Заданное или адаптивное выравнивание Символьное или фракционное Разделение Шифрование о Блочное Шифрование потока данных 1.
Форматирование и кодирование источника 2. Передача видеосигналов 3. Передача паласовых сигналов 4. Выравнивание 5. Канальное кодирование 6. Уплотнение и множественный доступ 7. Расширение спектра 3. Шифрование 9. Синхронизация Хотя пункты такого разделения частично перекрываются, все же это позволяет удобно упорядочить материал книги. Начиная с главы 2 отдельно рассматриваются все девять основных преобразований. В главе 2 исследуются основные методы форматирования, используемые для преобразования исходной информации в символы сообщений.
Кроме того, здесь описывается разделение видеосигналов и фильтрирующих импульсов, обеспечивающее совместимость символов сообщений с передачей видеосигнала. Обратные этапы демодуляции, выравнивания, дискретизации и детектирования представлены в главе 3. Форматирование и кодирование источника являются подобными процессами, поскольку оба включают оцифровывание данных. Впрочем, термин "кодирование источника" подразумевает дополнительное сжатие данных и рассматривается позднее (глава 13) как частный случай форматирования. На рис. 1.3 блок Передача видеосигналов содержит перечень бинарных альтернатив при использовании модуляции РСМ или линейных кодов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
