В.Н. Васюков - Общая теория связи (1266496), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Цельюкодирования может быть также согласование формы передаваемого сообщения с каналом связи. Примером последнего служит кодирование цифробуквенного телеграфного сообщения кодом Морзе или кодом Бодó, которые используются в каналах связи, допускающих лишь два значения сигнала. Совокупность всех кодовых символов определённого кода называется кодовымалфавитом. Количество символов в кодовом алфавите называют основаниемкода. Например, код Морзе имеет основание 3 (символами алфавита являются «точка», которой соответствует замыкание телеграфного ключа на короткое время, «тире», при передаче которого ключ замыкается на относительнобольшой промежуток времени, и «пауза», которой соответствует разомкнутое состояние ключа).
Код Бодó, алфавит которого состоит из символов 0 и 1,имеет основание 2. Символы 0 и 1 кода Бодо соответствуют разомкнутому изамкнутому состояниям ключа.Обычно (но не обязательно) один символ исходного сообщения (например, буква в телеграфном сообщении) заменяется последовательностьюиз нескольких кодовых символов (кодовой комбинацией, кодовым словом).Кодом называется совокупность всех допустимых кодовых комбинаций. Если каждый символ сообщения заменяется при кодировании одинаковым количеством кодовых символов (то есть все кодовые слова имеют равную длину), то код называется равномерным, иначе – неравномерным.
Длину кодовойкомбинации равномерного кода называют его разрядностью.15Используются также термины сжатие и статистическое кодирование. ГОСТ 17657-79 Передача данных.Термины и определения диктует термин эффекивное кодирование.13aИСbц (t )Кu (t )Мz (t )ЛСabц (t )ДМДКПСРис. 1.3. Упрощенная структура дискретной системы связи с кодированиемС кодированием не следует путать шифрование сообщений, нередкоприменяемое в современных системах связи. Цель шифрования состоит впредотвращении несанкционированного извлечения или преднамеренного изменения (подмены) передаваемой информации16. При зашифровании производится замена открытого сообщения шифрограммой (шифртекстом), а прирасшифровании происходит обратное преобразование.
Зашифрование выполняется до преобразования сообщения в первичный сигнал или в кодовуюпоследовательность, рис. 1.3а. Вопросами шифрования, расшифрования ивскрытия («взлома») шифров занимается особая область науки – криптология; некоторые из её основных понятий излагаются в разделе 13.Итак, для модуляции переносчика может применяться первичный сигнал или последовательность кодовых символов, представленная в виде цифрового сигнала. Напомним, что при модуляции один или несколько параметров колебания-переносчика изменяются в соответствии с изменением первичного сигнала (или с передаваемым сообщением). В качестве переносчикачасто используют гармоническое колебание A cos(t ) , которое имеет трипараметра – амплитуду A , частоту f (или круговую частоту 2 f ) и начальную фазу .
Поэтому для гармонического переносчика возможны тривида модуляции аналоговым первичным сигналом: амплитудная модуляция(АМ), частотная модуляция (ЧМ) либо фазовая модуляция (ФМ)17, рис.1.4.1617Примером системы с шифрованием является автомобильная охранная система.Два последних вида модуляции объединяют под общим названием угловая модуляция14Во многих случаях роль переносчика в системах связи играет периодическая последовательность импульсов одинаковой формы (часто импульсысчитают в первом приближении прямоугольными18). При заданной формеимпульсов последовательность характеризуется амплитудным (пиковым)значением, длительностью импульсов и периодом повторения (или частотойповторения).
Поэтому при аналоговом первичном сигнале различают:– амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), при которой по законуизменения первичного сигнала меняется высота (амплитуда) импульсов,– широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), при которой изменяетсядлительность («ширина») импульсов19,– времяимпульсную модуляцию (ВИМ), при которой изменяется временной сдвиг импульсов относительно их положения в немодулированнойпоследовательности, и– частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ), когда в соответствии спервичным сигналом изменяется частота следования импульсов.u (t )u (t )u (t )tаu (t )tбtвtГРис.1.4. Несущее гармоническое колебание (а) и получаемые на его основемодулированные сигналы: АМ (б), ЧМ (в) и ФМ (г)Современные системы связи характеризуются широким применениеммодуляции гармонического колебания цифровым первичным сигналом.
(Вчастности, такой сигнал может быть получен из аналогового сигнала путеманалого-цифрового преобразования). Цифровой сигнал связан с определёнными моментами времени, разделёнными временными интервалами постоянной длительности. Поэтому результатом цифровой модуляции являетсяколебание, составленное из отрезков гармонических колебаний с параметра1819Как станет ясно в дальнейшем, строго прямоугольные импульсы на практике получить невозможноШИМ также называют ДИМ, от слова длительность15ми – амплитудой, частотой или начальной фазой – постоянными на интервале, но меняющимися при переходе к следующему интервалу.
Такую ступенчатую модуляцию называют также манипуляцией. Различают три вида дискретной (цифровой) модуляции (манипуляции) – амплитудную (ДАМ, ЦАМ,АМн), частотную (ДЧМ, ЦЧМ, ЧМн) и фазовую (ДФМ, ЦФМ, ФМн),рис. 1.5. Фрагмент манипулированного сигнала, в течение которого модулируемый параметр не изменяется, называется элементарной посылкой, илипросто посылкой.Модулированный сигнал при дискретных видах модуляции характеризуют технической скоростью (скоростью модуляции, скоростью телеграфирования), равной количеству элементарных посылок в секунду.
Скорость модуляции выражается в бодах20 (1 Бод соответствует одной посылке в секунду).Для того, чтобы можно было обоснованно выбрать систему связи изимеющихся или предлагаемых разработчиками, необходимо иметь некоторый набор показателей качества. Наиболее важными показателями эффективности систем связи являются верность и помехоустойчивость. Верностьдискретных систем связи определяется вероятностью безошибочного приемасообщения или отдельной посылки – чем больше эта вероятность, тем верность выше. Для аналоговых систем связи этот показатель непригоден, т.к.вероятность безошибочного приёма аналогового сигнала всегда равна нулю(подробнее см.
п.10.4). Верность систем передачи непрерывных сообщенийможно характеризовать средним квадратом ошибкиT 21 b(t ) b (t ) dt ,T20где T – время наблюдения сигнала. Верность тем выше, чем меньше 2 .20Назван в честь Ж.М.Э. Бодó (J.M.E. Baudot, 1845 — 1903) – известного французского инженера, авторакода Бодо и телеграфного аппарата Бодо16u (t )u (t )u (t )tаtбtВРис.1.5. Виды дискретной модуляции (манипуляции) гармонического колебания ДАМ (а)ДЧМ (б), ДФМ (в)Помехоустойчивость системы связи характеризуют отношением мощности сигнала к средней мощности помехи, при котором обеспечивается заданная верность. Более помехоустойчивой является та система, котораяобеспечивает заданную верность при меньшем отношении сигнал/помеха.Демодуляция (детектирование) заключается в восстановлении первичного сигнала по принятому искаженному колебанию, а декодирование – ввосстановлении дискретного сообщения по демодулированному сигналу.Часто перед демодуляцией применяют дополнительное преобразование наблюдаемого колебания с целью повышения верности (уменьшения вероятности ошибки для дискретных систем или среднего квадрата ошибки – для аналоговых).
Такое преобразование называют обработкой. Оптимальной называется обработка, обеспечивающая наивысшую верность решения или максимальную помехоустойчивость при заданной верности. Если оптимальнаяобработка оказывается слишком сложной и/или дорогостоящей, применяютквазиоптимальную (субоптимальную) обработку, которая может быть реализована проще и дешевле и при этом обеспечивает верность, близкую к предельной. Иногда квазиоптимальная обработка заключается в частотнойфильтрации принятого колебания с целью подавления помех.Общий подход к разработке и проектированию современных технических систем, в том числе систем связи, заключается в получении оптимальных или хотя бы субоптимальных технические решений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
