Процесс обратного преобразования выделение сообщение при приеме сигнала связи называется

Обновлено: 05.07.2024

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ РАДИОСВЯЗИ. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ.

Распространенными формами представления информации также является музыка, телевизионное изображение, фототелеграммы, цифровые данные на выходе вычислительной машины и т.д.

Непрерывные сигналы принимают любые значения на некото­ром интервале. Такие сигналы описываются непрерывными функциями времени и их часто называют аналоговыми. Типичным при­мером непрерывного сигнала является речевой сигнал.

Следует отметить, что любой непрерывный сигнал в соот­ветствии с теоремой З.А. Котельникова можно дискретизировать по времени и осуществлять передачу с определенной точностью в дискретной форме.

Среда распространения радиоволн между передавшей и приемной антеннами называется линией радиосвязи.

Линия радиосвязи и совокупность части технических уст­ройств, обеспечивающие передачу сигналов от источника сооб­щений к получателю, называется каналом радиосвязи. Какая именно часть технических устройств входит в понятие канала, не определяется. Чаще всего считают, что канал начинается с элемента, на вход которого подается первичный электрический сигнал, а заканчивается элементом, с выхода которого снима­ется принятый первичный электрический сигнал. Однако, в инте­ресах детализации изучения системы радиосвязи границы канала могут изменяться.


Системы радиосвязи могут быть разомкнутыми и замкнуты­ми (с обратными связями). Обобщенная структурная схема ра­зомкнутой системы радиосвязи представлена на рис. 1.1.

Рассмотрим характеристику основных функциональных элементов системы радиосвязи.

Источником и потребителем информации могут быть человек, различного рода автоматические и измерительные устройства, вычислительные машины.

Знаки следующего ранга строятся в виде комбинаций знаков предшествующего ранга. Так дискретный источник из символов алфавита на заданном интервале Т строит слова из слов фразы и т,д. которые состоят из конечного числа знаков предшествующего ранга.

Процесс комбинирования символов алфавита дискретным источником для построения знаков с различным содержанием я различного ранга называется кодированием. По одному из оп­ределений, кодирование есть описание (идентификация) смыс­лового с держания информации комбинациями символов исполь­зуемого алфавита выполняемая по определенным правилам. Об­ратная операция - выявление информационного содержания в совокупности символов - называется декодированием. Таким образом дискретный источник характеризуется алфавитом и правилами кодирования, т.е. правилами построения знаков. Непрерывный источник на интервале времени Т созда­ет реализацию случайного процесса, используя несчетное бесконечное число элементов, определенных в общем случае на несчетном множестве значений параметра,

Знаками высшего ранга в данном случае является реали­зации случайного процесса.

- регенерации дискретных последовательностей, существенно искаженных различными помехами при передаче по линии связи;

- существенное уменьшение влияния аппаратурных погрешно­стей;

- возможность повышения помехоустойчивости связи путем применения избыточных кодов;

Кодовые комбинаций из k символов на входе кодера преобразуются в кодовые последовательности из n символов на выходе кодера, причем n > k .

Разность n – k называется абсолютной избыточностью. Отношение


называется относительной избыточностью.

В настоящее время в технике связи наибольшее распростра­нение подучали следующие типы двоичных избыточных кодов с обнаружением ошибок: коды с проверкой на четность, коды с постоянным весом и циклические коды.

Следует отметить, что рассматриваемое устройство назы­вают еще кодером для канала.

Энергия первичных сигналов сосредоточена в основном в низкочастотной области. Эффективное излучение таких сигналов затруднительно. Поэтому в системах радиосвязи спектры пер­вичных сигналов переносятся в область высоких частот путем модуляции в передатчике несущего высокочастотного колебания первичным сигналом.

Модуляция в данном случае заключается в изменении одного параметра или совокупности параметров высокочастотного пере­носчика по закону, определяемому первичным сигналом.

Изменяемые при модуляции параметры переносчика назы­вают информативными параметрами. Информативный параметр пере­носчика определяет название вида модуляции. Число возможных видов модуляции при заданном виде переносчика определяется числом его параметров.

В качестве переносчика частот используются: синусоидаль­ные колебания высокой частоты, периодическая последователь­ность импульсов, сложные составные последовательности и т.д.

Если переносчиком является синусоидальные колебания, то различают такие виды модуляции: амплитудная, частотная, фа­зовая.

При использовании в качестве переносчика периодической последовательности импульсов выделяют четыре основных вида модуляции: амплитудно-импульсную, широтно-импульсную, фазо-импульсную и частотно-импульсную. При импульсной модуляции передающих устройствах систем радиосвязи необходима вторая ступень модуляции, в которой осуществляется модуляция высо­кочастотного синусоидального колебания последовательностью импульсов. Соответственно получается целый ряд двухступен­чатых видов модуляции: амплитудно-импульсная-амплитудная, фазо-импульсная-амплитудная модуляция к т.д.

В процессе модуляции спектр первичного сигнала переме­щается в частотной области, что позволяет упорядоченным об­разом разместить спектры сигналов различных систем радиосвя­зи.

Сформированный в модуляторе радиосигнал поступает в усилитель мощности, где усиливается до требуемой мощности, а затем с помощью антенно-фидерного устройства излучается в среду распространения радиоволн.

В линии радиосвязи, как правило, действуют помехи, которые приводят к искажениям сигналов в точке приема.

Особенности различных линий радиосвязи, источника помех и их классификация будут рассмотрены в отдельных параграфах.

Фильтрация, демодуляция идекодирование

В процессе фильтрации производится выделение полезного сигнала из смеси сигналов и помех, действующих в линиях радио­связи.

Именно при поэлементном приеме операции демодуляции и декодирования четко разграничены.

Социальное обеспечение и социальная защита в РФ: Понятие социального обеспечения тесно увязывается с понятием .

Электромагнитные волны – направленные, изменяющиеся в периодической последовательности электрические и магнитные поля, создаваемые колеблющимися с определенной частотой электрическими зарядами.

Основные параметры электромагнитных волн:

f – частота, Гц (1 Гц – один период колебания, совершаемый за одну секунду);

λ – длина волны, м (расстояние, на которое электромагнитное поле распространяется за время одного периода);

а – амплитуда, А (сила тока, А – ампер; напряжение, В – вольт; уровень сигнала, ДБ – децибел и т. д., в зависимости от измеряемой величины).

Скорость распространения электромагнитных волн зависит от среды, в земной атмосфере и космосе примерно равна скорости распространения света: 300 000 км/с.

Зависимость между такими параметрами, как Т, f и λ:

f =1/T λ (м) = 300 000/f (кГц).

Сигналы связи могут быть как непрерывными (аналоговыми), так и дискретными (цифровыми) (рис. 2.1).


Рис. 2.1 Сигналы связи:
а) аналоговый (тональный, на выходе микрофона);
б) дискретный (число 20 в семиразрядном коде)

Сигналы связи (электрические, электромагнитные, оптические) могут распространяться лишь в соответствующей проводящей их материальной среде.В качестве материальной среды распространения сигналов связи используются: металлические проводники (линии проводной связи), пространство (сети и линии радиосвязи), пространство и оптические волокна (сети и линии оптической связи).

Принцип радиосвязи: источник электромагнитного излучения (передатчик) возбуждает в пространстве (даже в вакууме) электромагнитную волну определенной частоты. Еслина пути ее распространения встречаетсязаземленный проводник (приемник), то в нем индуцируется электрический ток той же частоты. Изменение в передатчикепередаваемой электромагнитной волны (по частоте, амплитуде, фазе и т. п.) вызывает аналогичное изменение электрического тока в заземленном проводнике (приемнике).




Принцип передачи сигнала связи по волоконно-оптическим линиям основан на особом эффекте – преломлении света при максимальном угле падения, когда имеет место полное отражение. Это явление происходит в том случае, когда луч света выходит из плотной среды и попадает под определенным углом в менее плотную среду. Внутренняя жила (нить) волоконно-оптического кабеля имеет более высокий показатель преломления, чем внешняя жила (оболочка). Поэтому луч света, проходя по внутренней жиле, не может выйти за ее пределы. Его изменение на одном конце жилы вызывает аналогичное изменение на другом.

Соединение одного абонента (абонентского аппарата) с другим (другими), а также отдельных элементов линий (устройств) связи называется коммутацией. Различают постоянную и временную коммутацию.

Постоянная (жесткая) коммутация осуществляется путем скручивания, зажима, обжима, пайки соединений проводников в таких устройствах, как соединительные муфты, коробки, плинты, кабельные боксы, стойки промежуточных соединений, шкафы кросса и т. д.

Временная коммутация осуществляется специальными устройствами, обеспечивающими соединение (контакт) отдельных элементов линий (оконечных устройств) на определенный период с восстановлением исходного (разъединенного) состояния. Такими специальными устройствами являются стойки промежуточных манипуляций, коммутаторы, концентраторы, телеграфные и телефонные станции, контроллеры и пр.

Объединение нескольких каналов связиобразует сети и системы связи. Каналы, сети и системы связи различают по роду и по виду.

По родуканалы, сети и системы связи различают в зависимости от среды распространения:

проводной связи (среда распространения – металлические проводники);

радиосвязи (среда распространения – водное пространство, атмосфера, тропосфера, ионосфера, космическое пространство);

оптической связи (наземной, среда распространения – атмосфера; космической, среда распространения – атмосфера и космическое пространство; волноводного типа, среда распространения – световоды; кабельной, среда распространения – оптические кабели);

По видуканалы, сети и системы связи различают в зависимости от формы представления передаваемой информации:

телеграфной связи (для передачи знаков, символов);

телефонной связи (для передачи звуковой информации);

факсимильной связи (для передачи плоских неподвижных изображений);

телевизионной (для передачи видео- и звуковой информации);

иной, в т.ч. комбинированной связи.

Каналы, сети и системы связи могут быть общего пользования, выделенные, технологические, специального назначения; постоянными и временными, разрозненными, взаимоувязанными и согласованными; отличаться по способу организации, по способу передачи информации, по уровню задач, решаемых с их помощью (задачи государства, его субъекта, какого-либо ведомства, министерства, учреждения, организации).

Технические требования к средствам связи определяются стандартами связи и протоколами связи. Требования стандартов связи при этом являются обязательными и неукоснительными, протоколы связи содержат менее жесткие требования и допускают некоторые отступления.

Электромагнитные волны – направленные, изменяющиеся в периодической последовательности электрические и магнитные поля, создаваемые колеблющимися с определенной частотой электрическими зарядами.

Основные параметры электромагнитных волн:

f – частота, Гц (1 Гц – один период колебания, совершаемый за одну секунду);

λ – длина волны, м (расстояние, на которое электромагнитное поле распространяется за время одного периода);

а – амплитуда, А (сила тока, А – ампер; напряжение, В – вольт; уровень сигнала, ДБ – децибел и т. д., в зависимости от измеряемой величины).

Скорость распространения электромагнитных волн зависит от среды, в земной атмосфере и космосе примерно равна скорости распространения света: 300 000 км/с.

Зависимость между такими параметрами, как Т, f и λ:

f =1/T λ (м) = 300 000/f (кГц).

Сигналы связи могут быть как непрерывными (аналоговыми), так и дискретными (цифровыми) (рис. 2.1).


Рис. 2.1 Сигналы связи:
а) аналоговый (тональный, на выходе микрофона);
б) дискретный (число 20 в семиразрядном коде)

Сигналы связи (электрические, электромагнитные, оптические) могут распространяться лишь в соответствующей проводящей их материальной среде.В качестве материальной среды распространения сигналов связи используются: металлические проводники (линии проводной связи), пространство (сети и линии радиосвязи), пространство и оптические волокна (сети и линии оптической связи).

Принцип радиосвязи: источник электромагнитного излучения (передатчик) возбуждает в пространстве (даже в вакууме) электромагнитную волну определенной частоты. Еслина пути ее распространения встречаетсязаземленный проводник (приемник), то в нем индуцируется электрический ток той же частоты. Изменение в передатчикепередаваемой электромагнитной волны (по частоте, амплитуде, фазе и т. п.) вызывает аналогичное изменение электрического тока в заземленном проводнике (приемнике).

Принцип передачи сигнала связи по волоконно-оптическим линиям основан на особом эффекте – преломлении света при максимальном угле падения, когда имеет место полное отражение. Это явление происходит в том случае, когда луч света выходит из плотной среды и попадает под определенным углом в менее плотную среду. Внутренняя жила (нить) волоконно-оптического кабеля имеет более высокий показатель преломления, чем внешняя жила (оболочка). Поэтому луч света, проходя по внутренней жиле, не может выйти за ее пределы. Его изменение на одном конце жилы вызывает аналогичное изменение на другом.

Соединение одного абонента (абонентского аппарата) с другим (другими), а также отдельных элементов линий (устройств) связи называется коммутацией. Различают постоянную и временную коммутацию.

Постоянная (жесткая) коммутация осуществляется путем скручивания, зажима, обжима, пайки соединений проводников в таких устройствах, как соединительные муфты, коробки, плинты, кабельные боксы, стойки промежуточных соединений, шкафы кросса и т. д.

Временная коммутация осуществляется специальными устройствами, обеспечивающими соединение (контакт) отдельных элементов линий (оконечных устройств) на определенный период с восстановлением исходного (разъединенного) состояния. Такими специальными устройствами являются стойки промежуточных манипуляций, коммутаторы, концентраторы, телеграфные и телефонные станции, контроллеры и пр.

Объединение нескольких каналов связиобразует сети и системы связи. Каналы, сети и системы связи различают по роду и по виду.

По родуканалы, сети и системы связи различают в зависимости от среды распространения:

проводной связи (среда распространения – металлические проводники);

радиосвязи (среда распространения – водное пространство, атмосфера, тропосфера, ионосфера, космическое пространство);

оптической связи (наземной, среда распространения – атмосфера; космической, среда распространения – атмосфера и космическое пространство; волноводного типа, среда распространения – световоды; кабельной, среда распространения – оптические кабели);

По видуканалы, сети и системы связи различают в зависимости от формы представления передаваемой информации:

телеграфной связи (для передачи знаков, символов);

телефонной связи (для передачи звуковой информации);

факсимильной связи (для передачи плоских неподвижных изображений);

телевизионной (для передачи видео- и звуковой информации);

иной, в т.ч. комбинированной связи.

Каналы, сети и системы связи могут быть общего пользования, выделенные, технологические, специального назначения; постоянными и временными, разрозненными, взаимоувязанными и согласованными; отличаться по способу организации, по способу передачи информации, по уровню задач, решаемых с их помощью (задачи государства, его субъекта, какого-либо ведомства, министерства, учреждения, организации).

Технические требования к средствам связи определяются стандартами связи и протоколами связи. Требования стандартов связи при этом являются обязательными и неукоснительными, протоколы связи содержат менее жесткие требования и допускают некоторые отступления.

В десятичной системе основанием счисления является число 10. Поэтому любое целое число Кможно представить в виде

где a0, a1, . an - коэффициенты, принимающие значение от 0 до 9. Так, число 265 можно записать как 2 10 2 + 6 10 1 + 5 10°. Очевидно, в качестве основания счисления можно принять любое целое число т и представить число N как

где a0, a1, . an - коэффициенты, принимающие значение от 0 до т - 1. Задаваясь величиной m, можно построить любую систему счисления.

При m=2 получим двоичную систему, в которой числа записываются с помощью двух цифр 0 и 1.

Например, число 13 в двоичной системе записывается 1101, что соответствует выражению 1 2 3 +1 2 2 +0 2 1 + 1 2°.

Арифметические действия в двоичной системе весьма просты. Так, сложение осуществляется по следующим правилам:

Различают поразрядное сложение без переноса в старший разряд, так назы­ваемое "сложение по модулю два". Правила этого сложения следующие:

Для передачи данных рекомендован семиэлементный код МТК-5. Коды МТК-2 и МТК-5 являются первичными (простыми). Основными параметрами кодов являются: основание кода т, длина кодовой комбинации n, расстояние между кодовыми комбинациями dij и вес кодовой комбинации w. Расстояние dij характеризует различие между двумя кодовыми комбинациями и определяется по Хеммингу числом несовпадающих в них разрядов, т.е. числом единиц в сумме двух комбинаций по модулю 2. Число ненулевых элементов в кодовой комбинации определяет её вес w. Применение равномерных кодов упрощает построение автоматических буквопечатающих устройств и не требует передачи разделительных символов между кодовыми комбинациями.

Неравномерные коды характерны тем, что у них кодовые комбинации отличаются друг от друга не только взаимным расположением символов, но и их количеством. Это приводит к тому, что различные комбинации имеют различную длительность. Такие коды требуют либо специальных разделительных знаков, указывающих конец одной и начало другой кодовой комбинации, либо же должны строиться так, чтобы никакая кодовая комбинация не являлась началом другой. Коды, удовлетворяющие этому условию, называются неприводимыми или префиксными. Заметим, что равномерный код также является неприводимым. Строение кода удобно представлять в виде графа (кодового дерева), в котором из каждого узла исходит число ветвей, равное основанию кода (для двоичного кода, например, шаг вверх означает 0, шаг вниз — 1).

Типичным примером неравномерных кодов является код Морзе, в котором символы 0 и 1 используются только в двух сочетаниях - как одиночные (1 и 0) или как тройные (111 и 000). Сигнал, соответствующий одной единице, называется точкой, трём единицам - тире. Символ 0 используется как знак, отделяющий точку от тире, точку от точки и тире от тире. Совокупность 000 используется как разделительный знак между кодовыми комбинациями.

Модуляция. Общие понятия

Следует иметь в виду, что в системах радиосвязи после передатчика посредством передающих антенн образуется пространственно-временной сигнал u(t, r) (электромагнитная волна), который зависит не только от времени t, но и пространственных координат точки наблюдения

Сигнал, зависящий от многих координат, называют полем. В месте приёма (на выходе радиоканала) для анализа поступает поле или пространственно-временной сигнал

z(t, r) = s(t, r) + n(t, r).

Чаще всего оно сначала посредством приёмной антенны превращается в чисто временной сигнал z(t), который в дальнейшем подвергается чисто времен­ной обработке. Вопросы формирования и обработки пространственно-временных сигналов в настоящем учебнике не рассматриваются, т.е. будем считать, что устройства преобразования временной сигнал - поле на передаче и поле — временной сигнал на приёме включены внут­ри заданной "линии связи". Эти вопросы рассматриваются в специальных курсах.

Рис. 4.3. Виды модуляции

амплитудную (AM),

частотную (ЧМ) и

фазовую (ФМ).

Если переносчиком является периодическая последовательность импульсов, то при заданной форме импульсов v(t) можно образовать четыре основных вида импульсной модуляции:

амплитудно- импульсную (АИМ),

широтно- импульсную (ШИМ),

время-импульсную (ВИМ, ФИМ) и

Применение радиоимпульсов позволяет получить ещё два вида модуляции: по частоте и по фазе высокочастотного заполнения.

На рис. 4.4 приведены формы сигнала при двоичном коде для различных видов дискретной или цифровой модуляции (манипуляции). При AM символу 1 соответствует передача несущего колебания в течение времени Т (посылка), символу 0 - отсутствие колебания (пауза). При ЧМ передача несущего колебания с частотой fl соответствует символу 1, а передача колебания с частотой fo соответствует 0. При двоичной ФМ меняется фаза несущей при каждом переходе от 1 к 0 и от 0 к 1.

Наконец, на практике применяют систему относительной фазовой модуляции (ОФМ). В отличие от ФМ, при ОФМ фазу сигналов отсчитывают не от некоторого эталона, а от фазы предыдущего элемента сигнала. Например, символ 0 передаётся отрезком синусоиды с начальной фазой предшествующего элемента сигнала, а символ 1 — таким же отрезком с начальной фазой, отличающейся от начальной фазы предшествующего элемента сигнала на . При ОФМ передача начинается с посылки одного не несущего информации элемента, который служит опорным сигналом для сравнения фазы последующего элемента.

В более общем случае дискретную модуляцию следует рассматривать как преобразование кодовых символов 0, 1, . т - 1 в определённые отрезки сигнала ui(t), где i = 0, 1, . т-1 — передаваемый символ. При этом вид сигнала ui(t),в принципе, может быть произволен. В действительности его выбирают так, чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым к системе связи (в частности, по скорости передачи и по занимаемой полосе частот), и чтобы сигналы хорошо различались с учётом воздействующих помех.

Длительность посылки первичного сигнала b(t) при дискретной передаче определяет скорость передачи посылок (техническую скорость или скорость мо­дуляции). Эта скорость v выражается числом посылок, передаваемых за единицу времени. Измеряется техническая скорость в Бодах. Один Бод это скорость, при которой за 1 с передаётся одна посылка. Если длительность посылки Т выражена в секундах, то скорость модуляции v = 1/T вБодах.

В качестве переносчика сигнала связи можно использовать не только постоянный или синусоидальный ток, но и периодическая последовательность импульсов (а).

АИМ – амплитудно-импульсная модуляция,

ЧИМ – частотно-импульсная модуляция,

ДИМ – модуляция импульсов по длительности (ШИМ),

ФИМ – фазово-импульсная модуляция.

Демодуляция и декодирование

Простейшим метолом, позволяющим на приёме отделить одну кодовую комбинацию от другой, является стартстопный режим передачи, когда в начале и конце каждой комбинации передается специальный сигнал ("старт" и "стоп"). Такой метод передами относится к асин-хронным, так как передачу любой кодовой комбинации можно начинать в любой момент вре­мени после окончания предьщущей комбинации. При синхронных 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.


Темы аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразований являются достаточно важными в курсе электроники, поскольку большинство устройств, взаимодействующих с компьютером, имеют аналоговый вход/выход, а компьютер умеет обрабатывать исключительно цифровые сигналы. В этой статье я хочу поделиться с вами самыми основами таких преобразований.

Типы сигналов
  • Аналоговые
  • Дискретные
  • Цифровые

Для того, что бы компьютер мог выполнить обработку сигнала необходимо выполнить преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую.
После обработки выполняется обратное преобразование, поскольку большинство бытовых устройств управляются аналоговыми сигналами.

Структурная схема цифровой обработки сигнала в общем виде выглядит следующим образом:

Структурная схема

Аналого-цифровое преобразование сигнала

  1. Дискретизация сигнала (во времени или пространстве)
  2. Квантование по уровню

Процесс получения отсчёта входного сигнала должен занимать очень малую часть периода дискретизации, что бы снизить динамические ошибки преобразования, обусловленные изменением сигнала за время снятия отсчёта.

Частота дискретизации выбирается из теоремы Котельникова. В ней утверждается, что для того что бы по отсчётам сигнала можно было бы сколь угодно точно восстановить непрерывный сигнал необходимо что бы частота дискретизации не менее чем в два раза превосходила верхнюю частоту спектра дискретизируемого сигнала.

Любой сигнал имеет своё спектральное представление. Любое представление сигнала – это представление в виде суммы (или интеграла) гармонических составляющих (синусоид и косинусоид), различных частот взятых с определёнными весовыми коэффициентами (имеющими определённую амплитуду)
Для периодических сигналов это сумма, для непериодический – интеграл.
Переход к спектру сигнала осуществляется с помощью прямого преобразования Фурье.

Рассмотрим переход к спектральному представлению в виде периодической функции:

image

Как известно периодическая функция удовлетворяющая условию Дирихле может быть представлена рядом гармонических функций.

image

По формуле Эйлера любое выражение можно представить в виде
— частота первой гармоники

image

— частота n-ой гармоники

image

— круговая частота n-ой гармоники

— комплексная амплитуда гармоники, где — фазовый спектр.

Совокупность амплитуд гармоник ряда Фурье называется амплитудным спектром, а совокупность их фаз называется фазовым спектром.

image

image

Для непериодический функции , а тогда заменяется непрерывно изменяющейся частотой => сумма заменяется интегралом.

image

Прямое преобразование Фурье для непериодического сигнала

image

Таким образом спектр непериодической функции представляется суммой бесконечного количества гармонических колебаний, частоты которых расположены бесконечно близко друг к другу.

Квантование сигнала по уровню

image

image

Количество уровней квантования определяется по формуле
n — количество разрядов
N — уровень квантования

Выбор количества уровней квантования сигналов производится на основе компромиссного подхода, учитывающего с одной стороны необходимость достаточно точного представления сигнала, что требует большого числа уровней квантования, а с другой стороны количество уровней квантования должно быть меньше, что бы разрядность кода была минимальной.

На этом я закончу свою статью, что бы не перегружать читателя лишней информацией. Удачи в начинаниях!

Рассмотрим структурную схему простейшей одноканальной системы передачи информации. Введем понятие канала связи.

В самом общем виде структурная схема системы передачи информации показана на рис. 1.2.

Системы передачи информации: кодирование, декодирование, модуляция, схемы

Рис. 1.2. Структурная схема системы передачи информации

В телеграфии первичное кодирование осуществляется с помощью телетайпа, в котором каждая буква, каждая цифра и каждый служебный знак (точка, запятая, знак сложения и т.д.) кодируются первичным кодом. Например, это может быть международный телеграфный код № 2 (МТК-2), каждая комбинация которого содержит по пять двоичных символов. Число возможных комбинаций в этом коде составляет (Формула). Этого вполне достаточно для кодирования всех букв русского алфавита, а для кодирования остальных знаков следует использовать регистровый принцип. В этом случае одна и та же комбинация применяется три раза: в русском, латинском и цифровом регистрах. Общее число разных знаков (букв, цифр и др.), применяемых в коде МТК-2, равно 84.

В 1963 г. появился код ASCII (American Standard Code for Information Interchange) — стандартный американский код для обмена информацией, разработанный для использования в телеграфной связи.

Коды МТК-2 и ASCII относятся к так называемым равномерным кодам, поскольку каждая комбинация в них содержит одно и то же число двоичных символов. Также существуют неравномерные коды, комбинации в которых имеют разную длину.

Пример построения кодового дерева

Системы передачи информации: кодирование, декодирование, модуляция, схемы

Рис. 1.3. Пример построения кодового дерева (а) и таблица шагов (б) при построении кода Хаффмана

Среднюю длину комбинации кода Хаффмана можно найти с помощью соотношения

Примером одного из простейших равномерных корректирующих кодов является код с постоянным весом, т. е. с одинаковым числом единиц в любой из разрешенных кодовых комбинаций, общее число которых определяется соотношением

В общем случае построение корректирующего кода, способного не только обнаруживать, но и исправлять возникающие ошибки, достаточно сложная задача, которая решается с использованием ряда разделов высшей алгебры.

Далее закодированный сигнал поступает в модулятор.

Виды дискретной модуляции сигналов

Системы передачи информации: кодирование, декодирование, модуляция, схемы

Рис. 1.4. Виды дискретной модуляции сигналов:
а — модулирующий сигнал; б — амплитудная модуляция; в — частотная модуляция; г — фазовая модуляция

Длительность Τ посылки управляющего сигнала позволяет определить техническую скорость передачи (скорость манипуляции), которую принято выражать числом посылок, передаваемых в секунду. Данная единица измерения скорости получила наименование бод (по имени французского изобретателя телеграфного аппарата и кода Ж.-М.Э. Бодо). Один бод соответствует передаче одной электрической посылки в течение одной секунды. Если длительность посылки задается в секундах, то скорость передачи v=1/Τ, Бод.

Антенна приемника улавливает лишь незначительную долю энергии, которая излучается передающей антенной. Далее происходит усиление принятого колебания и выделение сигнала, несущего информацию, предназначенную конкретному получателю. Эти операции осуществляются в приемнике (receiver). Основными характеристиками приемника являются диапазон применяемых частот, чувствительность — способность принимать весьма слабые сигналы на фоне помех, а также избирательность, под которой понимают способность выделять полезные сигналы из совокупности передаваемых колебаний и посторонних мешающих воздействий, отличающихся от принимаемого сигнала частотой.

Принятый сигнал поступает в демодулятор.

В телефонной связи, радиовещании или при звуковом вещании таким устройством является громкоговоритель, в факсимильной связи — приемный факсимильный аппарат, а в телевидении приемная телевизионная трубка.

Проанализированная система передачи информации является одноканальной, т.е. она обеспечивает передачу информации от одного источника к одному получателю.

Существуют также многоканальные системы. Упрощенная схема одной из таких систем показана на рис. 1.5, в которой по одной общей линии связи обеспечивается обмен информацией между несколькими абонентами. В такой системе первичные сигналы, подлежащие передаче, преобразуются посредством модуляторов M1, M2, …, Мn в электрические сигналы U1(t), U2(t), …, Un(t), a затем объединяются в аппаратуре уплотнения. Полученный таким образом групповой (суммарный) сигнал UΣ(t) передается по линии связи. На приемной стороне колебание Z(t) = UΣ(t) + n(t), искаженное помехами, с помощью устройства разделения, основу которого составляют индивидуальные фильтры Ф1, Φ2, …, Фn, разделяется на сигналы (Формула), которые с помощью демодуляторов D1, D2, …, Dn преобразуются в первичные сигналы (Формула). Для разделения сигналов обычно используется их различие по частоте, времени или форме.

Многоканальная система передачи информации

Системы передачи информации: кодирование, декодирование, модуляция, схемы

Рис. 1.5. Структурная схема многоканальной системы передачи информации

Читайте также: