Signāls - fizisks process, kas parāda ziņojumu. IN tehniskās sistēmas visbiežāk tiek izmantoti elektriskie signāli. Signāli parasti ir laika funkcijas.

1. Signālu klasifikācija

Signālus var klasificēt pēc dažādiem kritērijiem:

1. Nepārtraukts ( analogs) - signāli, kurus apraksta nepārtrauktas laika funkcijas, t.i. ņem nepārtrauktu vērtību kopu definīcijas intervālā. Diskrēts - ir aprakstītas ar diskrētām laika funkcijām t.i. definīcijas intervālā ņem ierobežotu vērtību kopu.

Deterministisks - signāli, kurus apraksta ar laika deterministiskām funkcijām, t.i. kuru vērtības tiek noteiktas jebkurā brīdī. Nejauši - tiek aprakstītas ar laika nejaušām funkcijām, t.i. kuras vērtība jebkurā brīdī ir gadījuma lielums. Nejaušus procesus (RP) var klasificēt stacionāros, nestacionāros, ergodiskos un neergodiskos, kā arī Gausa, Markova u.c.

3. Periodiski - signāli, kuru vērtības tiek atkārtotas ar intervālu, kas vienāds ar periodu

x (t) = x (t+nT), Kur n= 1,2,...,¥; T- periodā.

4. cēloņsakarība - signāli, kuriem ir sākums laikā.

5. ierobežots - signāli ar ierobežotu ilgumu un vienādi ar nulli ārpus noteikšanas intervāla.

6. Sakarīgs - signāli, kas sakrīt visos definīcijas punktos.

7. Ortogonāls - signāli pretēji saskaņotam.

2. Signāla raksturlielumi

1. Signāla ilgums ( pārraides laiks) T s- laika intervāls, kurā signāls pastāv.

2. Spektra platums Fc- frekvenču diapazons, kurā ir koncentrēta galvenā signāla jauda.

3. Signāla bāze - signāla spektra platuma un tā ilguma reizinājums.

4. Dinamiskais diapazons Dc- maksimālās signāla jaudas attiecības logaritms - Pmaks līdz minimumam - Pmin(minimālā atšķirība trokšņa līmenī):

D c = log (P max / P min).

Izteiksmēs, kurās var izmantot logaritmus ar jebkuru bāzi, logaritma bāze nav norādīta.

Parasti logaritma bāze nosaka mērvienību (piemēram: decimāldaļa - [Bel], dabiskais - [Neper]).

5. Signāla skaļums nosaka attiecība V c = T c F c D c .

6. Enerģijas īpašības: momentānā jauda - P(t); vidējā jauda - P vid un enerģija - E.Šīs īpašības nosaka attiecības:

P(t) =x 2 (t); ; (1)

Kur T=t max -tmin.

3. Nejaušo signālu matemātiskie modeļi

Deterministisks, t.i. iepriekš zināms ziņojums nesatur informāciju, jo saņēmējs jau iepriekš zina, kāds būs pārraidītais signāls. Tāpēc signāliem ir statistisks raksturs.

Nejaušs (stohastisks, varbūtības) process ir process, ko apraksta ar nejaušām laika funkcijām.

Nejaušs process X(t) var attēlot ar negadījuma laika funkciju ansambli xi(t), sauc par realizācijām vai paraugiem (sk. 1. att.).

1. att. Īstenojumi nejaušs process X(t)

Pilnīgs nejauša procesa statistiskais raksturojums ir n- izmēru sadalījuma funkcija: F n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n), vai varbūtības blīvums f n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n).

Daudzdimensionālu likumu izmantošana ir saistīta ar zināmām grūtībām,

tādēļ tie bieži vien aprobežojas ar viendimensionālu likumu izmantošanu f 1 (x, t), raksturo nejauša procesa statistiskos raksturlielumus atsevišķos laika punktos, ko sauc par nejauša procesa sadaļām vai divdimensiju f 2 (x 1, x 2; t 1, t 2), raksturojot ne tikai atsevišķu sadaļu statistiskos raksturlielumus, bet arī to statistiskās attiecības.

Sadales likumi ir visaptveroši nejauša procesa raksturlielumi, bet nejaušos procesus var diezgan pilnībā raksturot, izmantojot tā sauktos skaitliskos raksturlielumus (sākotnējo, centrālo un jaukto momentu). Šajā gadījumā visbiežāk tiek izmantoti šādi raksturlielumi: matemātiskā cerība (pirmās kārtas sākotnējais brīdis)

; (2)

vidējais kvadrāts (otrās kārtas sākuma moments)

; (3)

dispersija (otrās kārtas centrālais moments)

; (4)

korelācijas funkcija, kas ir vienāda ar nejaušā procesa atbilstošo posmu korelācijas momentu

. (5)

Šajā gadījumā ir spēkā šāda sakarība:

(6)

Stacionāri procesi - procesi, kuros skaitliskie raksturlielumi nav atkarīgi no laika.

Ergodiskie procesi - process, kurā sakrīt vidējās aprēķināšanas rezultāti un kopas rezultāti.

Gausa procesi - procesi ar parasto sadales likumu:

(7)

Šim likumam ir ārkārtīgi svarīga loma signāla pārraides teorijā, jo lielākā daļa traucējumu ir normāli.

Saskaņā ar centrālo robežu teorēmu lielākā daļa nejaušo procesu ir Gausa procesi.

M Arkova process - nejaušs process, kurā katras nākamās vērtības iespējamību nosaka tikai viena iepriekšējā vērtība.

4. Signālu analītiskā apraksta formas

Signālus var uzrādīt laika, operatora vai frekvenču jomā, kuru savienojumu nosaka, izmantojot Furjē un Laplasa transformācijas (skat. 2. att.).

Laplasa transformācija:

L-1: (8)

Furjē transformācijas:

F-1: (9)

2. att. Signāla attēlojuma zonas

Šajā gadījumā var izmantot dažādas signālu attēlojuma formas funkciju, vektoru, matricu, ģeometrisko utt.

Aprakstot gadījuma procesus laika apgabalā, tiek izmantota tā sauktā nejaušo procesu korelācijas teorija, bet frekvenču jomā – gadījuma procesu spektrālā teorija.

Ņemot vērā funkciju paritāti

un saskaņā ar Eilera formulām: (10)

mēs varam uzrakstīt izteiksmes korelācijas funkcijai R x (t) un nejauša procesa enerģijas spektrs (spektrālais blīvums). S x (w), kas ir saistīti ar Furjē transformāciju vai Vīnera-Hinčina formulām

; (11) . (12)

5. Signālu un to raksturlielumu ģeometriskais attēlojums

Jebkurš n- skaitļus var attēlot kā punktu (vektoru) in n-dimensiju telpa, kas atrodas tālu no sākuma D,

Kur . ( 13)

Signāla ilgums T s un spektra platums F ar, tiek noteikts saskaņā ar Koteļņikova teorēmu N paraugi, kur N = 2F c T c.

Šo signālu var attēlot ar punktu n-dimensiju telpā vai ar vektoru, kas savieno šo punktu ar izcelsmi.

Šī vektora garums (norma) ir:

; (14)

Kur x i =x (nDt) - signāla vērtība laikā t = n.Dt.

Teiksim: X- pārsūtāmais ziņojums un Y- pieņemts. Turklāt tos var attēlot ar vektoriem (3. att.).

X1, Y1

0 a1 a2 x 1 y1

3. att. Signālu ģeometriskais attēlojums

Definēsim savienojumus starp signālu ģeometrisko un fizisko attēlojumu. Leņķim starp vektoriem X Un Y var pierakstīt

cosg =cos(a 1 -a 2) =cosa 1cosa 2+grēksa 1grēksa 2 =

Radiosignāli ir elektromagnētiskie viļņi vai augstas frekvences elektriskās vibrācijas, kas satur pārraidīto ziņojumu. Signāla ģenerēšanai tiek mainīti (modulēti) augstfrekvences svārstību parametri, izmantojot vadības signālus, kas attēlo spriegumu, kas mainās atbilstoši noteiktajam likumam. Harmoniskās augstfrekvences svārstības parasti izmanto kā modulētas:

kur w 0 =2π f 0 – augsta nesējfrekvence;

U 0 – augstfrekvences svārstību amplitūda.

Vienkāršākie un visbiežāk izmantotie vadības signāli ietver harmoniskās svārstības

kur Ω – zema frekvence, daudz mazāks par w 0 ; ψ – sākuma fāze; U m – amplitūda, kā arī taisnstūrveida impulsa signāli, kas raksturojas ar to, ka sprieguma vērtība U kontrole ( t)=U laika intervālos τ un, ko sauc par impulsa ilgumu, un ir vienāds ar nulli intervālā starp impulsiem (1.13. att.). Lielums T un to sauc par pulsa atkārtošanās periodu; F un =1/ T un – to atkārtošanas biežums. Impulsu atkārtošanās perioda attiecība T un ilgumam τ, un to sauc par darba ciklu J pulsa process: J=T un /τ un.

1.13.att. Taisnstūra impulsu secība

Atkarībā no tā, kurš augstfrekvences svārstību parametrs tiek mainīts (modulēts), izmantojot vadības signālu, tiek izdalīta amplitūda, frekvence un fāzes modulācija.

Kad augstfrekvences svārstību amplitūdas modulācija (AM) ar zemfrekvences sinusoidālu spriegumu ar Ω režīmu frekvenci rada signālu, kura amplitūda laika gaitā mainās (1.14. att.):

Parametrs m=U m/ U 0 sauc par amplitūdas modulācijas koeficientu. Tās vērtības svārstās no viena līdz nullei: 1≥m≥0. Modulācijas koeficients, kas izteikts procentos (t.i. m×100%), sauc par amplitūdas modulācijas dziļumu.

Rīsi. 1.14. Amplitūdas modulēts radiosignāls

Augstfrekvences svārstību fāzes modulācijas (PM) laikā ar sinusoidālu spriegumu signāla amplitūda paliek nemainīga, un tā fāze saņem papildu pieaugumu Δy modulējošā sprieguma ietekmē: Δy= k FM U m sinW mod t, Kur k FM – proporcionalitātes koeficients. Augstfrekvences signālam ar fāzes modulāciju saskaņā ar sinusoidālo likumu ir forma

Frekvences modulācijā (FM) vadības signāls maina augstfrekvences svārstību frekvenci. Ja modulējošais spriegums mainās atbilstoši sinusoidālajam likumam, tad modulētās svārstību frekvences momentānā vērtība w=w 0 + k Pasaules kauss U m sinW mod t, Kur k FM – proporcionalitātes koeficients. Lielākās biežuma w izmaiņas attiecībā pret tās vidējo vērtību w 0, kas vienādas ar Δw М = k Pasaules kauss U m sauc par frekvences novirzi. Frekvences modulēto signālu var uzrakstīt šādi:

Vērtība, kas vienāda ar frekvences novirzes attiecību pret modulācijas frekvenci (Δw m /W mod = m FM) sauc par frekvences modulācijas koeficientu.

1.14. attēlā parādīti augstfrekvences signāli AM, PM un FM. Visos trīs gadījumos tiek izmantots viens un tas pats modulējošais spriegums U režīms, mainoties saskaņā ar simetrisko zāģa zoba likumu U mod ( t)= k Maud t, Kur k mod > 0 laika intervālā 0 t 1 un k Maud<0 на отрезке t 1 t 2 (1.15. att., a).

Ar AM signāla frekvence paliek nemainīga (w 0), un amplitūda mainās saskaņā ar modulējošā sprieguma likumu U AM ( t) = U 0 k Maud t(1.15. att., b).

Frekvences modulētu signālu (1.15.c att.) raksturo nemainīga amplitūda un vienmērīgas frekvences izmaiņas: w( t) = w 0 + k Pasaules kauss t. Laika periodā no t=0 līdz t 1 svārstību frekvence palielinās no vērtības w 0 līdz vērtībai w 0 + k Pasaules kauss t 1 , un segmentā no t 1 līdz t 2, frekvence atkal samazinās līdz vērtībai w 0.

Fāzu modulētajam signālam (1.15.d att.) ir nemainīga amplitūda un pēkšņa frekvences maiņa. Paskaidrosim to analītiski. Ar FM modulējošā sprieguma ietekmē

1.15.att. Salīdzinošs skats uz modulētajām svārstībām AM, FM un FM:
a – modulējošais spriegums; b – amplitūdas modulēts signāls;
c – frekvences modulēts signāls; d – fāzes modulēts signāls

signāla fāze saņem papildu pieaugumu Δy= k FM t, tāpēc augstfrekvences signālam ar fāzes modulāciju saskaņā ar zāģa zoba likumu ir forma

Tādējādi intervālā 0 t 1 frekvence ir vienāda ar w 1 > w 0 , un segmentā t 1 t 2 tas ir vienāds ar w 2

Pārraidot impulsu secību, piemēram, var izmantot arī bināro ciparu kodu (1.16.a att.), AM, FM un FM. Šo modulācijas veidu sauc par manipulāciju vai telegrāfiju (AT, CT un FT).

1.16.att. Salīdzinošs skats uz manipulētajām svārstībām AT, CT un FT

Ar amplitūdas telegrāfiju veidojas augstfrekvences radioimpulsu secība, kuras amplitūda ir nemainīga modulējošo impulsu darbības laikā τ un, un pārējā laikā ir vienāda ar nulli (1.16. att., b).

Ar frekvenču telegrāfiju tiek veidots augstfrekvences signāls ar nemainīgu amplitūdu un frekvenci, kas iegūst divas iespējamās vērtības (1.16.c att.).

Ar fāzes telegrāfiju veidojas augstfrekvences signāls ar nemainīgu amplitūdu un frekvenci, kura fāze mainās par 180° atbilstoši modulējošā signāla likumam (1.16. att., d).

Amplitūdas modulācija (AM) ir vienkāršākais un visizplatītākais veids radiotehnikā, kā iekļaut informāciju augstfrekvences svārstībās. Izmantojot AM, nesēja svārstību amplitūdu apvalks mainās saskaņā ar likumu, kas sakrīt ar pārraidītā ziņojuma izmaiņu likumu, bet svārstību frekvence un sākuma fāze tiek saglabāta nemainīga. Tāpēc amplitūdas modulētam radiosignālam vispārīgo izteiksmi (3.1.) var aizstāt ar šādu:

Aploksnes A(t) raksturu nosaka pārsūtāmā ziņojuma veids.

Ar nepārtrauktu komunikāciju (3.1. att., a) modulētās svārstības iegūst formu, kas parādīta att. 3.1, b. Apvalks A(t) pēc formas sakrīt ar modulācijas funkciju, t.i., ar pārraidīto ziņojumu s(t). Attēls 3.1, b ir konstruēts, pieņemot, ka funkcijas s(t) konstantā komponente ir vienāda ar nulli (pretējā gadījumā nesēja svārstību amplitūda modulācijas laikā var nesakrist ar nemodulētās svārstību amplitūdu). Lielākās izmaiņas A(t) “uz leju” nevar būt lielākas par . “Uz augšu” izmaiņas principā var būt lielākas.

Amplitūdas modulētās svārstības galvenais parametrs ir modulācijas koeficients.

Rīsi. 3.1. Modulējošā funkcija (a) un amplitūdas modulētās svārstības (b)

Šīs koncepcijas definīcija ir īpaši skaidra tonālajai modulācijai, kad modulējošā funkcija ir harmoniskas svārstības:

Modulētās svārstību apvalku var attēlot formā

kur ir modulācijas frekvence; - aploksnes sākuma fāze; - proporcionalitātes koeficients; - apvalka maiņas amplitūda (3.2. att.).

Rīsi. 3.2. Svārstību amplitūda modulēta ar harmonisku funkciju

Rīsi. 3.3. Svārstību amplitūda, ko modulē impulsu secība

Attieksme

sauc par modulācijas koeficientu.

Tādējādi modulētās svārstības momentānā vērtība

Ar neizkropļotu modulāciju svārstību amplitūda svārstās no minimālās līdz maksimālajai.

Atbilstoši amplitūdas izmaiņām mainās arī modulētās svārstību vidējā jauda augstas frekvences periodā. Apvalka maksimumi atbilst jaudai, kas 1–4 reizes lielāka par nesēja svārstību jaudu. Vidējā jauda modulācijas periodā ir proporcionāla amplitūdas A(t) vidējam kvadrātam:

Šī jauda pārsniedz nesēja vibrācijas jaudu tikai par koeficientu. Tādējādi ar 100% modulāciju (M = 1) maksimālā jauda ir vienāda ar vidējo jaudu (nesēja vibrācijas jaudu apzīmē ar). Tas parāda, ka modulācijas radītais svārstību jaudas pieaugums, kas pamatā nosaka ziņas izolēšanas nosacījumus saņemšanas brīdī, pat pie maksimālā modulācijas dziļuma nepārsniedz pusi no nesēja svārstību jaudas.

Pārraidot diskrētus ziņojumus, kas ir mainīgi impulsi un pauzes (3.3. att., a), modulētās svārstības izpaužas kā radioimpulsu secība, kas parādīta attēlā. 3.3, b. Tas nozīmē, ka augstfrekvences aizpildīšanas fāzes katrā no impulsiem ir tādas pašas kā tad, kad tās tiek “nogrieztas” no vienas nepārtrauktas harmoniskas svārstības.

Tikai ar šo nosacījumu, kas parādīts attēlā. 3.3b, radio impulsu secību var interpretēt kā svārstības, kas modulētas tikai amplitūdā. Ja fāze mainās no impulsa uz impulsu, tad jārunā par jauktu amplitūdas-leņķisko modulāciju.

Impulsu signāli ir atkarīgi no strāvas. To izmantošanu elektroenerģijas nozarē galvenokārt nosaka telemetriskās uzraudzības, kontroles un remonta aizsardzības sistēmas. Impulsu signālus neizmanto enerģijas pārraidīšanai. Tas ir saistīts ar to plašo enerģijas (frekvenču) spektru. Tās var būt periodiskas, tas ir, atkārtotas pēc noteikta laika intervāla, vai neperiodiskas. Šādu signālu galvenais mērķis ir informatīvs.

Impulsu signālu pamatīpašības.

1) Impulsa signāla momentāno vērtību (U(t)), kas ir līdzīga sinusoidālajam, var noteikt, izmantojot instrumentus, kas attēlo signāla formu.

2) U n amplitūdas vērtība raksturo augstāko momentānā sprieguma vērtību perioda T intervālā. Impulsa signāla izpētes periodu nosaka punkti 0,5 amplitūdas līmenī.

3) Priekšējās malas kāpuma laiks t f + ir laika intervāls starp punktiem, kas atbilst 0,1U m un 0,9U m. Priekšējā mala raksturo signāla pieauguma pakāpi, t.i. cik ātri impulss no 0 līmeņa sasniedz U m. Ideālā gadījumā t f + jābūt vienādam ar nulli, bet praksē šis intervāls nekad nav vienāds ar nulli, t f » 10 nS.

4) Samazinājuma laiks (aizmugurējā mala) t f - tiek noteikts līdzīgi no līmeņa 0,1 līdz 0,9 pie amplitūdas, bet pie impulsa samazināšanās. Arī beigu malas laiks, tāpat kā priekšējās, ir ierobežots. Viņi cenšas to samazināt, jo samazinājums ietekmē pulsa ilgumu t u.

5) Impulsa ilgums t u – laika intervāls, kas noteikts 0,5 amplitūdas līmenī no priekšējās līdz aizmugures malai. Signālam ir svarīga impulsa atkārtošanās perioda attiecība pret impulsa ilgumu, ko sauc par darba ciklu. Jo augstāks ir darba cikls, jo vairāk reižu impulss “iekļaujas” atkārtošanās periodā T/m = q.

Īpašs impulsa signāla gadījums ir kvadrātveida vilnis, kura darba cikls ir q = 2. Darba cikls netieši norāda signāla enerģētisko raksturlielumu: jo lielāks tas ir, jo mazāk enerģijas signāls pārnes noteiktā periodā. Tā kā signālu raksturo dažādi sprieguma līmeņi, to izmanto arī: efektīvā sprieguma vērtība, analogā forma; vidējā rektificētā sprieguma vērtība.

Taisnstūra signāliem šīs vērtības ir vienādas. Bieži tiek ņemts vērā enerģijas raksturlielums - signāla jauda. Jauda uz periodu P kvadrātveida vilnim ir definēta šādi:

Kur P u ir impulsa jauda, ​​q ir darba cikls

Impulsa jauda var sasniegt lielas vērtības, bet vidējā jauda paliek zema. Ierīces tiek pārbaudītas, izmantojot īsus impulsus ar lielu amplitūdu.

6) Kopēt saiti Y =

Impulsu signālu spektrs

w 0 2w 0 3w 0 4w 0 5w 0 6w 0 t

Saskaņā ar Furjē sērijas periodisko signālu paplašinājumu impulsa signāls tiek attēlots arī kā tāds, kas sastāv no daudzu komponentu summas. Pirmkārt, šī ir fundamentālā harmonika - signālu izpētes frekvence un tās daudzās sastāvdaļas. Bet kopā ar tiem šis paplašinājums ietver daudzas citas harmonikas, kas nav galvenās harmonikas. Tās ir harmonikas, kas ir mazākas par pamata harmoniku un šo harmoniku kombinācijas ar pamata harmonikām. Šis attēlojums parāda, ka impulsa signālam ir plašs joslas platums. Viss ir uz vienas līnijas.

Zemas frekvences nodrošina jumtu impulsa formā. Jo mazākas ir šīs sastāvdaļas, jo mazāks ir pulsa augšdaļas kritums. Tajā pašā laikā impulsa pieauguma un krituma darba cikls ir atkarīgs no signāla sadalīšanās augstfrekvences komponentiem. Jo augstāka frekvence, jo stāvākas ir impulsa malas. Lai pārraidītu signālu, nepieciešama ierīce, kurai ir vienādi pārraides koeficienti visā impulsa spektra diapazonā. Bet šādu ierīci ir tehniski grūti īstenot. Tāpēc viņi vienmēr atrisina problēmu: izvēlieties šaurāku spektru un labāku impulsa parametru.

Galvenais optimizācijas kritērijs: impulsa signāla pārraides darba cikls. Bet šodien reālās sistēmās tas sasniedz 100 Mbaud = 10 8 informācijas vienības sekundē.

Impulsu signāli mēdz pārraidīt pozitīvas polaritātes, jo polaritāti nosaka barošanas spriegums, lai gan informācijas pārraidei tiek izmantoti negatīvas polaritātes impulsi. Mērot impulsa signālu sprieguma vērtību, pievērsiet uzmanību ierīcei: pīķa voltmetram (amplitūdai), vidējām vērtībām, efektīvām vērtībām. Vidējās un efektīvās sprieguma vērtības ir atkarīgas no impulsa ilguma. Maksimālā vērtība - nē. Impulsu signālu pārraide pa vadu līnijām izraisa ievērojamus signāla kropļojumus: signāla spektrs sašaurinās HF daļā, tāpēc impulsa pieaugums un kritums palielinās.

Pēc būtības jebkuri elektriskie signāli ir sadalīti 2 grupās: deterministiski, nejauši.

Pirmo jebkurā laikā var aprakstīt ar noteiktu vērtību (momentāno vērtību U(t)). Deterministiskie signāli veido lielāko daļu.

Nejauši signāli. To izskats ir iepriekš neparedzams, tāpēc tos nevar aprēķināt vai norādīt noteiktā punktā. Šādus signālus var tikai pētīt, var veikt eksperimentu, lai noteiktu signālu varbūtības raksturlielumus. Enerģētikas nozarē šādi signāli ietver: traucējumus no elektromagnētiskajiem laukiem, kas izkropļo galveno signālu. Papildu signāli parādās, kad starp pārvades līnijām ir pilnīga vai daļēja izlāde. Nejaušie signāli tiek analizēti un mērīti, izmantojot varbūtības raksturlielumus. No mērījumu kļūdu viedokļa nejaušie signāli un to ietekme tiek klasificēti kā papildu nejaušās kļūdas. Turklāt, ja to vērtība ir par lielumu mazāka nekā galvenajām nejaušajām vērtībām, tās var izslēgt no analīzes.

Lekcija Nr.5

T 2. izdevums: DISKRĒTU ziņojumu pārraide

Lekcijas tēma: DIGITĀLIE RADIO SIGNĀLI UN TO

Funkcijas Ievads

Datu pārraides sistēmām vissvarīgākā ir prasība pēc pārsūtītās informācijas uzticamības. Tam nepieciešama informācijas nosūtīšanas un saņemšanas procesu loģiska kontrole. Tas kļūst iespējams, izmantojot digitālos signālus informācijas pārsūtīšanai formalizētā formā. Šādi signāli ļauj unificēt elementu bāzi un izmantot korekcijas kodus, kas nodrošina ievērojamu trokšņa imunitātes pieaugumu.

2.1. Izpratne par diskrēto ziņojumu pārsūtīšanu

Pašlaik diskrētu ziņojumu (datu) pārsūtīšanai parasti izmanto tā sauktos digitālos sakaru kanālus.

Ziņojumu nesēji ciparu sakaru kanālos ir ciparu signāli vai radiosignāli, ja tiek izmantotas radiosakaru līnijas. Informācijas parametri šādos signālos ir amplitūda, frekvence un fāze. Starp saistītajiem parametriem īpašu vietu ieņem harmonisko svārstību fāze. Ja ir precīzi zināma harmonisko svārstību fāze uztveršanas pusē un tā tiek izmantota uztveršanas laikā, tad tiek uzskatīts šāds sakaru kanāls saskaņota. IN nesakarīgi sakaru kanālam, harmonisko svārstību fāze uztverošajā pusē nav zināma un tiek uzskatīts, ka tā tiek sadalīta pēc vienota likuma diapazonā no 0 līdz 2  .

Diskrētu ziņojumu pārveidošana ciparu signālos pārraidīšanas laikā un ciparu signālu pārvēršana diskrētos ziņojumos saņemšanas laikā ir izskaidrota 2.1. attēlā.

2.1.att. Diskrētu ziņojumu konvertēšanas process to pārraides laikā

Šeit tiek ņemts vērā, ka diskrēta ziņojuma pārvēršanas ciparu radiosignālā un atpakaļ pamatoperācijas atbilst pēdējā lekcijā aplūkotajai diskrētās ziņojumu pārraides sistēmas vispārinātajai blokshēmai (redzama 3. att.). Apskatīsim galvenos digitālo radio signālu veidus.

2.2. Digitālo radiosignālu raksturojums

2.2.1. Amplitūdas maiņas atslēgas (AMK) radiosignāli

Amplitūdas manipulācija (AMn). AMn signāla analītiskā izteiksme jebkurā laika brīdī t ir šāda forma:

s AMn (t, )= A 0  (t) cos(  t ) , (2.1)

Kur A 0 ,   Un  - AMn radiosignāla amplitūda, cikliskā nesējfrekvence un sākotnējā fāze,  (t) – primārais digitālais signāls (diskrēts informācijas parametrs).

Bieži tiek izmantots cits apzīmējuma veids:

s 1 (t) = 0 plkst  = 0,

s 2 (t) = A 0 cos(  t ) plkst  = 1, 0  t T,(2.2)

ko izmanto, analizējot AMN signālus laika periodā, kas vienāds ar vienu pulksteņa intervālu T. Jo s(t) = 0 plkst  = 0, tad AMn signālu bieži sauc par signālu ar pasīvu pauzi. AMS radiosignāla realizācija parādīta 2.2.att.

2.2.att. AMS radiosignāla ieviešana

AMS signāla spektrālajam blīvumam nesējfrekvencē ir gan nepārtraukti, gan diskrēti komponenti   . Nepārtrauktā sastāvdaļa atspoguļo pārraidītā digitālā signāla spektrālo blīvumu  (t), pārsūtīts uz nesējfrekvences reģionu. Jāņem vērā, ka spektrālā blīvuma diskrētā sastāvdaļa rodas tikai tad, ja signāla sākuma fāze ir nemainīga  . Praksē šis nosacījums parasti nav izpildīts, jo dažādu destabilizējošu faktoru rezultātā signāla sākuma fāze nejauši mainās laikā, t.i. ir nejaušs process  (t) un ir vienmērīgi sadalīts intervālā [-  ;  ]. Šādu fāzes svārstību klātbūtne noved pie diskrētā komponenta “izplūšanas”. Šī funkcija ir raksturīga arī citiem manipulāciju veidiem. 2.3. attēlā parādīts AMn radiosignāla spektrālais blīvums.

2.3.att. AMn radiosignāla spektrālais blīvums ar nejaušu, vienmērīgu

sadalīts intervālā [-  ;  ] sākuma fāze 

AMn radiosignāla vidējā jauda ir vienāda ar
. Šī jauda ir vienādi sadalīta starp nepārtrauktajām un diskrētajām spektrālā blīvuma sastāvdaļām. Līdz ar to AMS radiosignālā nepārtrauktā komponente noderīgas informācijas pārraides dēļ veido tikai pusi no raidītāja izstarotās jaudas.

AMS radiosignāla ģenerēšanai parasti izmanto ierīci, kas nodrošina radiosignāla amplitūdas līmeņa maiņu atbilstoši pārraidītā primārā digitālā signāla likumam  (t) (piemēram, amplitūdas modulators).