Прокис Дж. - Цифровая связь (1266501), страница 3
Текст из файла (страница 3)
! 1иже мы опишем элемен гы системы связи и их функции. 1.1. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ Функциональную схему и основные элементы цифровой системы связи поясняет рис, 1.1.1. Выход источника может быть либо аналоговым сигналом, как звуковой или нидеосигнал, либо цифровым сигналом, как выход печатающей машины, - он дискрегеи но времени и имеет конечное число выходных значений.
В системе цифровой связи сообщения, выдагшые источником, преобразуются в последовательность двоичных символов. В идеале мы можем представить выход источника сообщения небольшим числом двоичных символов (насколько это возлгожно). Другими словами, мы ищем эффекгивнос представление выхода источника, которое приводит к источнику с иаилгеиыией избыточностью или с полным ее отсугствием. Процесс эффективного преобразования выхода источника — как аналогового, так и цифрового — н ' последовагсльность двоичных симнолон называют лодпроноппелг ггепгочггика езги егяггогггггезг доппыгс Последовательность двоичных символов от кодера источника, который мы назовем иегпочнплои ггггфоржтг!гггг, поступает на кодер капала.
Цель кодера канала состоит в том, чтобы ввести управляемым способом некоторую избыточность в информационную двоичную последовательность, которая может использоваться в приемнике, чтобы преодолеть влияние шума и интерференции, с которой сзтглкиваготся при передачи сигнала , 'через канал. Таким образом. добавленная избыточность служит для унеличения ггадежности 'принятых данных и улучшает верность воспроизведения принятого сигнала. Фактически избыточность н информационной последовательности помогает приемнику н декодировании переданной информационной последовательности. Например, тривиальной формой кодирования исходной двоичной последовательности является простое повторение каждого двоичного символа лч раз, где гп — некоторое целое положительное число. Волен сложное (нетриниальное) кодирование сводится к преобразованию блока из 'информационных символ н уникальную последовательность из и символов, назынаемуго лог)олгылг гллооозь Значение избыточности, вводимой при кодировании данных такилг способом, измеряется отношением гак.
Обратная величина этого отношения, а именно /~/и, названа скороспгыо кода. !'нс. !. ! ! Основные элементы цн!Рровай системы свяээ! Двоичная последователы!ость иа выходе кодера канала поступает на цифровой .!!од!и!ятор, который служит интерфейсом к каналу связи. Так как почти все каналы связи, с которыми сталкиваются на практике, способны к передаче электрических сигналов (волновых процессов), основная пель цифрового модулятора сводится к отобрал!сии!о информационной двоичной последовательности в сои гветствующий сигнал.
'1тобы разобра!'Ься с этим вопросом, предположим> чго коди1эовя!и!гая ин!1)о!эл!ационная последовательность должна передать один бит за оиределел!нос время с постоянной скоростью !! бит/с. Цифровой модулятор может просто отобрахсать двоичный символ О в сигнал лв(!), и двоичный символ 1 - в сигнал л|(!). Таким способом каждый бит кодера передастся отдельно. Мы называел! это двоичной з!одуляццей, В качестве альтернативы модулятор может передавать о кодированных информационных битов одновременно, используя различнью сигналы з;,(!), г=0, ...,М вЂ” 1, один сигнал для каждого из И=2 Ь возможных о-битовых последовательностей. Мы назовем это лэ'-!эозицоо!о!!эй модуляцией (1!(>2).
Заметим, что информационная последовательность с о битами поступает иа вход модулятора каждые й Л секунд. Следовательно, когда канальная скорость передачи данных !! фиксирована, для передачи одного из М сигналов, соответствующих информациошн>й последовательности из о бит, отведен в о раз болыинй и!иервал времени, чем при двоичной модуляции.
К!н!аэ! связи — это физическая среда„, которая используе!ел для передачи сигнала от передатчика к приемнику. Прн беспроволочной связи каналом может быль атмосфера (свободное пространство). С другой стороны, телефонные каналы обычно используют ряд физических сред, включая линии проводной связи, волоконно-оптические кабели н беспроволочные линии (например, микроволновую радиолинию). Для любой физической среды, используемой для передачи информации, существенно, что передаваемый сигнал подвержен слу ьзйным иска>кениял! через такие механизмы, как воздействие аддитивного ьчеилового шуэ!сг, генерируемого электронными устройствами, воздейсз вне промышленных помех (например, автомобильные помехи от систел!ы заэкигания), воздействие атмосферных помех (электрические разряды молнии во время грозы) и т.и.
Па приемной стороне системы цифровой связи ццфрооой де,поду!!я!л!ор обрабатывает иска>кеннь!й каналом передаваемый сигнал и преобразует его в последовательность чисел„ которые представляют оценки переданных данных (двоичных или Мпозиционных). Эта последовательность чисел поступает на канальный декодер, который пыл ается восстановить первоначальную информационную последовательность, используя знание канального кода и избыточности, соде!э>кап!ейся в п(зинятых данных.
Мера качества 1эаботы демодулятора и декодера — это частота, с которой возникают ошибки дскодируемой последовательности. Более точно, средняя вероятность ошибки на бит для выходных символов декодера является удобной характеристикой качества демодулятора-декодера. Вообще говоря, вероятность ошибки является функцией от характеристик кода, форм сигналов, используемых для передачи информации по каналу, мощности передатчика, характеристик канала, а именно уровня шума, природы интерференции и т.д., и методов демодуляции и декодирования. Эти обстоятельства и их влияние на характеристики качества системы связи будут обсуждаться подробно в последующих главах.
На заключительной стадии, когда рассматривается аналоговый выход, декодер источника принимает выходную последовательность от декодера канала и, используя знание метода кодирования источника, примененного на передаче, пытается восстановить исходну!о форму сигнала источника. Ошибки декодирования и возможные искажения в кодере и декодере источника приводят к тому, что сигнал на выходе декодера источника является аппроксимацией исходного си!.пал!! источника.
Разность или некоторая функция разности мехслу исходным и восстановленным сигналом является мерой искажения, внесенного цифровой системой связи. 1.2. КАНАЛЫ СВЯЗИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ Как было указано в предшествующем обсуждении, канал связи обеспечивает соединение передатчика и приемника. Физический канал может быть двухпроводной линией, которая пропускает жьектрический сигнал, или стекловолокном, которое переносит информацию посредством модулированного светового луча, или подводным капалом океана„в котором информация передается акустически, или свободным пространством, по которому несущий информационный сигнал излучается при помощи антенны. Другие среды, которые могут характеризоваться как каналы связи — средства хранения данных, такие как магнитная лента, магнитные и оптические диски.
Одна общая проблема при передаче сигнала через любой канал--аддитивный шум. Вообще говоря„аддитивный шум создается часто внутри различных электронных компонентов, таких как резисторы и твердотельные устройства, используемых в системах связи, Эти шумы часто называют л!елловыз! л!уз!оэь Другие источники шума и интерференции (па!!ожения) могут возникать вне системы, например переходные помехи от других пользователей капала. Когда такой шум и переходные помехи занимают тот же самый диапазон частот, что и полезный сигнал, их влияние может быть минимизировано путем соответствующего выбора передаваемого сигнала и демодулятора в приемнике.
Другие виды сигнальных искажений, которые могут встречаться при передаче сигнала по каналу, — это затуханце сигнала, амплитудныс и фазовые искажения сигнала и искажения сигнала, обусловленныс многопутевым распространением волн. Влияние шума может быть уменьшено увеличением мощности передаваемого сигнала. Однако конструктивные и другие практические соображения ограничивают уровень мощности передаваемого сигнала. Другое базовое ограничение — доступная ширина полосы частот канала. Ограничение ширины полосы обычно обусловлено физическими ограничениями среды и электрических компонентов, используемых в передатчике и приемнике.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
