Дискретные манипулированные сигналы

Дискретные сигналы весьма широко применяются для передачи информации в силу своих достоинств:

- простоты реализации технологических устройств;

- возможности унификации узлов и алгоритмов обработки;

- высокой помехоустойчивости.

Они отображают собой случайные последовательности единиц и

нулей и могут принимать формы, показанные на рис. 6.3.

c(t)

1 0 1 1 0

0 t

Tc

0 t

Рис.6.3

Для передачи по каналу связи параметры указанных сигналов

должны быть перенесены в параметры несущего колебания, имеющего вид гармонической функции, то есть должна быть осуществлена модуляция несущего колебания сигналом с(t).

В силу простоты формы передаваемых сигналов, оказалось проще перейти от классической модуляции к изменению режимов работы передатчиков в моменты передачи единиц и нулей. Например, при АМ запускать автогенератор на частоте w0 с приходом единиц и срывать колебания с приходом нулей; при ЧМ запускать автогенераторы то на частоте w1,то на частоте w2. Подобные режимы работы получили название манипуляции параметрами сигнала: амплитудная манипуляция, частотная модуляция и т.д.

При анализе дискретных манипулированных сигналов следует учитывать два момента:

1.Спектр передаваемого сигнала c(t),зависящий от длительности T одного символа и его амплитуды B,

S(w)=BT (6.8)

2.Перенос спектра в область несущей частоты w0 вследствие модуляции.

При ЧМ принято передавать “1” на частоте w1,а “0” – на частоте w2,соблюдая условие w1>w2.

Девиация частоты равна

Wд=(w1 - w2)/2. (6.9)

Для совместимой передачи информации от двух источников по одному каналу может быть использован режим ДЧТ (двойного частотного телеграфирования). При этом режиме каждому из возможных сочетаний сигнала (00,01,10,11) отводиться своя частота (w1,w2,w3,w4).Занимаемая полоса частот увеличивается вдвое, а время передачи остаётся прежним.

Эта идея может быть применена и для большего числа источников информации (многопозиционная частотная модуляция).

Особенно широкое применение получила фазовая манипуляция (ФМ),при которой меняется начальная фаза несущего колебания по закону передаваемого сообщения:

“1” → s1(t)=A0 cos (w0t + Θ1),

“0” → s2(t)=A0 cos (w0t + Θ2).

Наиболее приемлемы значения фаз:

Θ2 - Θ1=π; π/2; π/4

При меньших значениях разности фаз существенно ухудшаеться помехоустойчивость.

Принято обозначение ФМ сигналов:

s(t)= A0 cos (w0t ± ΔΘ), (6.10)

где ΔΘ=(Θ2 - Θ1)/2.

Если преобразовать (6.10) и выразить функции синуса рядом по формуле

sin (±ΔΘ)=4/π sin ΔΘ[ sin Ωt + 1/3 sin 3Ωt + 1/5 sin 5Ωt + …],

То получим дискретный манипулированный по фазе сигнал в виде

s(t)= A0 cos ΔΘ cos w0t + A02/π sin ΔΘ[ cos (w0 + Ω)t – cos (w0 - Ω)t] + A02/π3 sin ΔΘ[ cos (w0 + 3Ω)t – cos (w0 - 3Ω)t] + …

Заметим, что амплитуды гармоник зависят от величины ΔΘ.При ΔΘ= π/2 гармоника на частоте несущей пропадает, а боковые частоты получают максимальную амплитуду.

Возможна многократная фазовая манипуляция. Практическое применение получила двукратная фазовая манипуляция (ДФМ),когда каждому из возможных сочетаний символов (00,01,10,11) отводиться своё значение фазы (Θ1,Θ2,Θ3,Θ4).

При всех видах манипуляции предполагалось, что на ПРД и ПРМ известны возможные значения параметров и они не меняются со временем. В действительности со временем эти параметры «плывут» по различным внешним причинам, что особенно неприятно для ФМ.

Для преодоления указанного недостатка применяется относительная фазовая манипуляция (ОФМ),при которой на приёмной стороне сравнивают значения принимаемого сигнала не с эталоном, а с параметрами предыдущего символа.

Этот метод требует передачи перед началом сеанса символа b0,сообщающего начало отсчёта параметров. В дальнейшем при передаче bi=1 фаза несущего колебания изменяется скачком на 180º по отношению к фазе (i-1)-го символа, а при передаче посылки bi=0 фаза остаётся той же, что и у (i-1)-го символа.

В приёмном устройстве предусматривается элемент памяти на время T, в котором храниться bi-1 до прихода символа bi.

При обнаружении скачка фазы в сравниваемых символах фиксируется “1”,если его нет - ”0”.