Signál - fyzický proces, ktorý zobrazuje správu. IN technické systémy najčastejšie sa používajú elektrické signály. Signály sú zvyčajne funkciami času.

1. Klasifikácia signálov

Signály možno klasifikovať podľa rôznych kritérií:

1. Nepretržité ( analógové) - signály, ktoré sú opísané spojitými funkciami času, t.j. vziať súvislú množinu hodnôt na intervale definície. Diskrétne - sú opísané diskrétnymi funkciami času t.j. vziať konečnú množinu hodnôt na intervale definície.

Deterministický - signály, ktoré sú opísané deterministickými funkciami času, t.j. ktorých hodnoty sú určené v akomkoľvek okamihu. Náhodné - sú opísané náhodnými funkciami času, t.j. ktorého hodnota v akomkoľvek čase je náhodná premenná. Náhodné procesy (RP) možno klasifikovať na stacionárne, nestacionárne, ergodické a neergodické, ako aj na Gaussove, Markovove atď.

3. Pravidelné - signály, ktorých hodnoty sa opakujú v intervaloch rovných perióde

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

4. príčinná - signály, ktoré majú začiatok v čase.

5. Konečný - signály s konečnou dobou trvania a rovné nule mimo detekčného intervalu.

6. Súdržné - signály, ktoré sa zhodujú vo všetkých definičných bodoch.

7. Ortogonálne - signály opačné ako koherentné.

2. Charakteristiky signálu

1. Trvanie signálu ( čas prenosu) T s- časový interval, počas ktorého signál existuje.

2. Šírka spektra Fc- rozsah frekvencií, v ktorých je sústredený hlavný výkon signálu.

3. Signálna základňa - súčin šírky spektra signálu a jeho trvania.

4. Dynamický rozsah DC- logaritmus pomeru maximálneho výkonu signálu - Pmax na minimum - Pmin(minimálny rozdiel v hladine hluku):

Dc = log (Pmax/Pmin).

Vo výrazoch, kde je možné použiť logaritmy s ľubovoľným základom, sa základ logaritmu neuvádza.

Základňa logaritmu zvyčajne určuje mernú jednotku (napríklad: desatinné - [Bel], prirodzené - [Neper]).

5. Hlasitosť signálu je určený vzťahom V c = T c F c D c .

6. Energetické vlastnosti: okamžitý výkon - P(t); priemerný výkon - P priem a energiu - E. Tieto vlastnosti sú určené vzťahmi:

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

Kde T=t max -tmin.

3. Matematické modely náhodných signálov

Deterministický, t.j. vopred známa správa neobsahuje informácie, keďže príjemca vopred vie, aký bude vysielaný signál. Preto majú signály štatistický charakter.

Náhodný (stochastický, pravdepodobnostný) proces je proces, ktorý je popísaný náhodnými funkciami času.

Náhodný proces X(t) môžu byť reprezentované súborom nenáhodných časových funkcií xi(t), nazývané realizácie alebo vzorky (pozri obr. 1).

Obr.1. Implementácie náhodný proces X(t)

Úplnou štatistickou charakteristikou náhodného procesu je n- funkcia rozdelenia rozmerov: Fn (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n), alebo hustota pravdepodobnosti fn (x 1, x 2,..., x n; ti, t2,..., t n).

Používanie viacrozmerných zákonov je spojené s určitými ťažkosťami,

preto sa často obmedzujú na používanie jednorozmerných zákonov f 1 (x, t), charakterizujúce štatistické charakteristiky náhodného procesu v jednotlivých bodoch v čase, nazývané úseky náhodného procesu alebo dvojrozmerné f 2 (x 1, x 2; t 1, t 2), charakterizujúce nielen štatistické charakteristiky jednotlivých úsekov, ale aj ich štatistický vzťah.

Distribučné zákony sú komplexnými charakteristikami náhodného procesu, ale náhodné procesy možno celkom úplne charakterizovať pomocou takzvaných numerických charakteristík (počiatočné, centrálne a zmiešané momenty). V tomto prípade sa najčastejšie používajú tieto charakteristiky: matematické očakávanie (počiatočný moment prvého rádu)

; (2)

stredný štvorec (počiatočný moment druhého rádu)

; (3)

disperzia (stredný moment druhého rádu)

; (4)

korelačnej funkcie, ktorá sa rovná korelačnému momentu zodpovedajúcich úsekov náhodného procesu

. (5)

V tomto prípade platí nasledujúci vzťah:

(6)

Stacionárne procesy - procesy, v ktorých číselné charakteristiky nezávisia od času.

Ergodické procesy - proces, pri ktorom sa výsledky spriemerovania a výsledky množiny zhodujú.

Gaussove procesy - procesy so zákonom normálneho rozdelenia:

(7)

Tento zákon zohráva mimoriadne dôležitú úlohu v teórii prenosu signálu, pretože väčšina rušení je normálna.

Podľa centrálnej limitnej vety je väčšina náhodných procesov gaussovských.

M Arkov proces - náhodný proces, pri ktorom je pravdepodobnosť každej nasledujúcej hodnoty určená len jednou predchádzajúcou hodnotou.

4. Formy analytického popisu signálov

Signály môžu byť prezentované v časovej, operátorovej alebo frekvenčnej doméne, pričom spojenie medzi nimi je určené pomocou Fourierovej a Laplaceovej transformácie (pozri obr. 2).

Laplaceova transformácia:

L-1: (8)

Fourierove transformácie:

F-1: (9)

Obr.2 Oblasti reprezentácie signálu

V tomto prípade môžu byť použité rôzne formy reprezentácie signálu vo forme funkcií, vektorov, matíc, geometrických atď.

Pri popise náhodných procesov v časovej oblasti sa využíva takzvaná korelačná teória náhodných procesov a pri popise vo frekvenčnej oblasti spektrálna teória náhodných procesov.

Berúc do úvahy paritu funkcií

a v súlade s Eulerovými vzorcami: (10)

môžeme písať výrazy pre korelačnú funkciu R x (t) a energetické spektrum (spektrálna hustota) náhodného procesu S x (w), ktoré súvisia s Fourierovou transformáciou alebo Wiener-Khinchinovými vzorcami

; (11) . (12)

5. Geometrické znázornenie signálov a ich charakteristiky

akýkoľvek n-čísla môžu byť reprezentované ako bod (vektor) v n-rozmerný priestor, vzdialený od pôvodu na diaľku D,

Kde . ( 13)

Trvanie signálu T s a šírku spektra F s, v súlade s Kotelnikovovou vetou je určená N vzorky, kde N = 2Fc Tc.

Tento signál môže byť reprezentovaný bodom v n-rozmernom priestore alebo vektorom spájajúcim tento bod s počiatkom.

Dĺžka tohto vektora (normy) je:

; (14)

Kde x i = x (nDt) - hodnota signálu v čase t = n.Dt.

Povedzme: X- prenášaná správa a Y- prijatý. Navyše môžu byť reprezentované vektormi (obr. 3).

X1, Y1

0 a1 a2 x 1 y1

Obr.3. Geometrické znázornenie signálov

Definujme súvislosti medzi geometrickým a fyzickým znázornením signálov. Pre uhol medzi vektormi X A Y dá sa zapísať

cosg =cos(1 -a 2) =cos1cosa 2 +hriech1hriecha 2 =

Rádiové signály sú elektromagnetické vlny alebo vysokofrekvenčné elektrické vibrácie, ktoré obsahujú prenášanú správu. Na generovanie signálu sa menia (modulujú) parametre vysokofrekvenčných kmitov pomocou riadiacich signálov, ktoré predstavujú napätie meniace sa podľa daného zákona. Harmonické vysokofrekvenčné oscilácie sa zvyčajne používajú ako modulované:

kde w 0 = 2π f 0 – vysoká nosná frekvencia;

U 0 – amplitúda vysokofrekvenčných kmitov.

Medzi najjednoduchšie a najčastejšie používané riadiace signály patrí harmonické kmitanie

kde Ω – nízka frekvencia, oveľa menšie ako w 0; ψ – počiatočná fáza; U m – amplitúda, ako aj pravouhlá pulzné signály, ktoré sa vyznačujú tým, že hodnota napätia U ovládať ( t)=U počas časových intervalov τ a nazývaných trvanie impulzu a je rovné nule počas intervalu medzi impulzmi (obr. 1.13). Rozsah T a nazýva sa perióda opakovania pulzu; F a =1/ T a – frekvencia ich opakovania. Pomer periódy opakovania impulzov T a do trvania τ a nazýva sa pracovný cyklus Q pulzný proces: Q=T a /τ a.

Obr.1.13. Pravouhlá sekvencia impulzov

Podľa toho, ktorý parameter vysokofrekvenčného kmitania sa mení (moduluje) pomocou riadiaceho signálu, sa rozlišuje amplitúdová, frekvenčná a fázová modulácia.

Keď amplitúdová modulácia (AM) vysokofrekvenčných kmitov s nízkofrekvenčným sínusovým napätím s frekvenciou Ω režimov vytvára signál, ktorého amplitúda sa v čase mení (obr. 1.14):

Parameter m=U m/ U 0 sa nazýva koeficient amplitúdovej modulácie. Jeho hodnoty sa pohybujú od jednej do nuly: 1≥m≥0. Modulačný faktor vyjadrený v percentách (t.j. m×100%), sa nazýva hĺbka amplitúdovej modulácie.

Ryža. 1.14. Amplitúdovo modulovaný rádiový signál

Počas fázovej modulácie (PM) vysokofrekvenčného kmitania so sínusovým napätím zostáva amplitúda signálu konštantná a jeho fáza získava dodatočný prírastok Δy pod vplyvom modulačného napätia: Δy= k FM U m sinW mod t, Kde k FM – koeficient proporcionality. Vysokofrekvenčný signál s fázovou moduláciou podľa sínusového zákona má tvar

Pri frekvenčnej modulácii (FM) riadiaci signál mení frekvenciu vysokofrekvenčných oscilácií. Ak sa modulačné napätie mení podľa sínusového zákona, potom okamžitá hodnota modulovanej frekvencie kmitov w=w 0 + k Svetový pohár U m sinW mod t, Kde k FM – koeficient proporcionality. Najväčšia zmena frekvencie w vo vzťahu k jej priemernej hodnote w 0, rovná Δw М = k Svetový pohár U m sa nazýva frekvenčná odchýlka. Frekvenčne modulovaný signál možno zapísať nasledovne:

Hodnota rovnajúca sa pomeru frekvenčnej odchýlky k frekvencii modulácie (Δw m/W mod = m FM) sa nazýva pomer frekvenčnej modulácie.

Obrázok 1.14 zobrazuje vysokofrekvenčné signály pre AM, PM a FM. Vo všetkých troch prípadoch sa používa rovnaké modulačné napätie U režim, meniaci sa podľa symetrického pilového zákona U mod ( t)= k Maud t, Kde k mod >0 v časovom intervale 0 t 1 a k Maud<0 на отрезке t 1 t 2 (obr. 1.15, a).

Pri AM zostáva frekvencia signálu konštantná (w 0) a amplitúda sa mení podľa zákona modulačného napätia U AM ( t) = U 0 k Maud t(obr. 1.15, b).

Frekvenčne modulovaný signál (obr. 1.15c) je charakterizovaný konštantnou amplitúdou a plynulou zmenou frekvencie: w( t) = w 0 + k Svetový pohár t. V období od t= 0 až t 1 sa frekvencia kmitov zvyšuje z hodnoty w 0 na hodnotu w 0 + k Svetový pohár t 1 a na segmente od t 1 až t 2, frekvencia opäť klesá na hodnotu w 0.

Fázovo modulovaný signál (obr. 1.15d) má konštantnú amplitúdu a náhlu zmenu frekvencie. Poďme si to vysvetliť analyticky. S FM pod vplyvom modulačného napätia

Obr.1.15. Porovnávací pohľad na modulované oscilácie pre AM, FM a FM:
a – modulačné napätie; b – amplitúdovo modulovaný signál;
c – frekvenčne modulovaný signál; d – fázovo modulovaný signál

signálna fáza dostane ďalší prírastok Δy= k FM t, preto má vysokofrekvenčný signál s fázovou moduláciou podľa pílového zákona tvar

Teda na intervale 0 t 1 frekvencia sa rovná w 1 >w 0 a na segmente t 1 t 2 sa rovná w 2

Pri vysielaní sekvencie impulzov je možné použiť napríklad aj binárny digitálny kód (obr. 1.16a), AM, FM a FM. Tento typ modulácie sa nazýva manipulácia alebo telegrafia (AT, CT a FT).

Obr.1.16. Porovnávací pohľad na ovládané oscilácie v AT, CT a FT

Pri amplitúdovej telegrafii sa vytvára sekvencia vysokofrekvenčných rádiových impulzov, ktorých amplitúda je konštantná počas trvania modulačných impulzov τ a a po zvyšok času sa rovná nule (obr. 1.16, b).

Pri frekvenčnej telegrafii sa vytvára vysokofrekvenčný signál s konštantnou amplitúdou a frekvenciou, ktorá nadobúda dve možné hodnoty (obr. 1.16c).

Pri fázovej telegrafii vzniká vysokofrekvenčný signál s konštantnou amplitúdou a frekvenciou, ktorého fáza sa mení o 180° podľa zákona modulačného signálu (obr. 1.16, d).

Amplitúdová modulácia (AM) je najjednoduchší a najbežnejší spôsob v rádiovom inžinierstve začlenenia informácie do vysokofrekvenčnej oscilácie. Pri AM sa obálka amplitúd kmitania nosnej mení podľa zákona, ktorý sa zhoduje so zákonom o zmene prenášanej správy, pričom frekvencia a počiatočná fáza kmitania sa zachovávajú nezmenené. Preto pre amplitúdovo modulovaný rádiový signál možno všeobecný výraz (3.1) nahradiť nasledujúcim:

Charakter obálky A(t) je určený typom prenášanej správy.

Pri nepretržitej komunikácii (obr. 3.1, a) má modulovaná oscilácia podobu znázornenú na obr. 3.1, b. Obálka A(t) sa tvarovo zhoduje s modulačnou funkciou, t.j. s prenášanou správou s(t). Obrázok 3.1, b je zostrojený za predpokladu, že konštantná zložka funkcie s(t) sa rovná nule (v opačnom prípade sa amplitúda kmitania nosnej vlny počas modulácie nemusí zhodovať s amplitúdou kmitania nemodulovaného). Najväčšia zmena A(t) „dole“ nemôže byť väčšia ako . Zmena „nahor“ môže byť v zásade väčšia.

Hlavným parametrom amplitúdovo modulovanej oscilácie je modulačný koeficient.

Ryža. 3.1. Modulačná funkcia (a) a amplitúdovo modulovaná oscilácia (b)

Definícia tohto pojmu je obzvlášť jasná pre tónovú moduláciu, keď modulačnou funkciou je harmonická oscilácia:

Obálka modulovaného kmitania môže byť znázornená vo forme

kde je modulačná frekvencia; - počiatočná fáza obálky; - koeficient proporcionality; - amplitúda zmeny obálky (obr. 3.2).

Ryža. 3.2. Oscilácia modulovaná amplitúdou harmonickou funkciou

Ryža. 3.3. Amplitúda oscilácie modulovaná sledom impulzov

Postoj

nazývaný modulačný koeficient.

Teda okamžitá hodnota modulovaného kmitania

Pri neskreslenej modulácii sa amplitúda oscilácie mení od minima po maximum.

V súlade so zmenou amplitúdy sa mení aj priemerný výkon modulovanej oscilácie za periódu vysokej frekvencie. Vrcholy obálky zodpovedajú výkonu 1 až 4-krát väčšiemu, než je výkon oscilácie nosnej vlny. Priemerný výkon počas doby modulácie je úmerný strednej štvorci amplitúdy A(t):

Tento výkon prevyšuje silu nosnej vibrácie len o faktor. Pri 100% modulácii (M = 1) sa teda špičkový výkon rovná priemernému výkonu (sila nosnej vibrácie je označená). To ukazuje, že zvýšenie výkonu oscilácie spôsobené moduláciou, ktorá v podstate určuje podmienky na izoláciu správy pri príjme, ani pri maximálnej hĺbke modulácie nepresahuje polovicu výkonu oscilácie nosnej.

Pri prenose diskrétnych správ, ktorými sú striedavé impulzy a pauzy (obr. 3.3, a), má modulované kmitanie formu sekvencie rádiových impulzov znázornených na obr. 3,3, b. To znamená, že fázy vysokofrekvenčného plnenia v každom z impulzov sú rovnaké, ako keď sú „vyrezané“ z jednej súvislej harmonickej oscilácie.

Iba za tejto podmienky znázornenej na obr. 3.3b, sekvenciu rádiových impulzov možno interpretovať ako kmitanie modulované iba amplitúdou. Ak sa fáza zmení z impulzu na impulz, potom by sme mali hovoriť o zmiešanej amplitúdovo-uhlovej modulácii.

Impulzné signály sú závislé od prúdu. Ich využitie v elektroenergetike je determinované najmä telemetrickými monitorovacími, riadiacimi a opravárenskými ochrannými systémami. Pulzné signály sa nepoužívajú na prenos energie. Je to spôsobené ich širokým energetickým (frekvenčným) spektrom. Môžu byť buď periodické, teda opakované po určitom časovom intervale, alebo neperiodické. Hlavným účelom takýchto signálov je informačný.

Základné charakteristiky impulzných signálov.

1) Okamžitú hodnotu impulzného signálu (U(t)), podobne ako sínusový, je možné určiť pomocou prístrojov, ktoré reprezentujú tvar signálu.

2) Hodnota amplitúdy U n charakterizuje najvyššiu hodnotu okamžitého napätia v intervale periódy T. Perióda štúdia impulzného signálu je určená bodmi na úrovni 0,5 amplitúdy.

3) Čas nábehu nábežnej hrany t f + je časový interval medzi bodmi zodpovedajúcimi 0,1 U m a 0,9 U m. Nábežná hrana charakterizuje mieru zvýšenia signálu, t.j. ako rýchlo dosiahne impulz z úrovne 0 U m. V ideálnom prípade by sa t f + malo rovnať nule, ale v praxi sa tento interval nikdy nerovná nule, t f » 10 nS.

4) Doba doznievania (zadná hrana) t f - sa určuje obdobne z hladiny 0,1 až 0,9 pri amplitúde, ale pri doznievaní impulzu. Čas odtokovej hrany je rovnako ako predná hrana konečný. Snažia sa ho znížiť, keďže pokles ovplyvňuje trvanie pulzu t u.

5) Trvanie impulzu t u – časový interval určený na úrovni 0,5 amplitúdy od nábežnej k odtokovej hrane. Pre signál je dôležitý pomer periódy opakovania impulzu k trvaniu impulzu, nazývaný pracovný cyklus. Čím vyšší je pracovný cyklus, tým väčší počet impulzov „zapadne“ do periódy opakovania T/m = q.

Špeciálnym prípadom impulzného signálu je štvorcová vlna, ktorá má pracovný cyklus q = 2. Pracovný cyklus nepriamo indikuje energetickú charakteristiku signálu: čím je väčší, tým menej energie signál nesie za určitú periódu. Keďže signál je charakterizovaný rôznymi úrovňami napätia, používa sa aj: efektívna hodnota napätia, analógová forma; priemerná hodnota usmerneného napätia.

Pre pravouhlé signály sú tieto hodnoty rovnaké. Často sa zvažuje energetická charakteristika - výkon signálu. Výkon za periódu P je definovaný pre štvorcovú vlnu ako:

Kde P u je impulzný výkon, q je pracovný cyklus

Impulzný výkon môže dosiahnuť veľké hodnoty, zatiaľ čo priemerný výkon zostáva nízky. Zariadenia sa testujú pomocou krátkych impulzov s veľkou amplitúdou.

6) Skopírujte odkaz Y =

Spektrum impulzných signálov

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

Podľa Fourierovho sériového rozšírenia periodických signálov je impulzný signál tiež reprezentovaný ako pozostávajúci zo súčtu mnohých zložiek. V prvom rade je to základná harmonická – frekvencia výskumu signálu a jej viaceré zložky. Ale spolu s nimi toto rozšírenie zahŕňa mnoho ďalších harmonických, ktoré nie sú násobkami hlavnej. Sú to harmonické menšie ako základná a kombinácie týchto harmonických so základnými. Toto znázornenie ukazuje, že impulzný signál má širokú šírku pásma. Všetko je na jednom riadku.

Nízke frekvencie poskytujú strechu v pulznej forme. Čím menšie sú tieto zložky, tým menší je pokles v hornej časti impulzu. Pracovný cyklus nábehu a poklesu impulzu zároveň závisí od vysokofrekvenčných zložiek pri rozklade signálu. Čím vyššia je frekvencia, tým sú hrany impulzu strmšie. Na prenos signálu potrebujete zariadenie, ktoré má rovnaké koeficienty prenosu v celom rozsahu spektra impulzov. Ale takéto zariadenie je technicky náročné na realizáciu. Preto vždy riešia problém: zvoľte užšie spektrum a lepší parameter pulzu.

Hlavné optimalizačné kritérium: pracovný cyklus prenosu impulzného signálu. Ale dnes v reálnych systémoch dosahuje 100 Mbaud = 10 8 jednotiek informácií za sekundu.

Pulzné signály majú tendenciu prenášať kladné polarity, pretože polarita je určená napájacím napätím, hoci na prenos informácií sa používajú impulzy zápornej polarity. Pri meraní hodnoty napätia impulzných signálov dávajte pozor na zariadenie: špičkový voltmeter (amplitúda), priemerné hodnoty, efektívne hodnoty. Priemerné a efektívne hodnoty napätia závisia od trvania impulzu. Špičková hodnota - nie. Prenos impulzných signálov po drôtových vedeniach vedie k výraznému skresleniu signálu: spektrum signálu sa zužuje v časti HF, takže stúpanie a klesanie impulzu sa zvyšuje.

Podľa povahy sú akékoľvek elektrické signály rozdelené do 2 skupín: deterministické, náhodné.

Prvý môže byť kedykoľvek opísaný špecifickou hodnotou (okamžitá hodnota U(t)). Väčšinu tvoria deterministické signály.

Náhodné signály. Povaha ich vzhľadu je vopred nepredvídateľná, takže ich nemožno vypočítať alebo určiť v určitom bode. Takéto signály možno iba študovať, možno vykonať experiment na určenie pravdepodobnostných charakteristík signálov. V energetickom sektore medzi takéto signály patria: rušenie z elektromagnetických polí, ktoré skresľujú hlavný signál. Ďalšie signály sa objavia, keď dôjde k úplnému alebo čiastočnému vybitiu medzi prenosovými vedeniami. Náhodné signály sú analyzované a merané pomocou pravdepodobnostných charakteristík. Z hľadiska chýb merania sú náhodné signály a ich vplyv klasifikované ako dodatočné náhodné chyby. Navyše, ak je ich hodnota rádovo menšia ako hlavné náhodné hodnoty, môžu byť z analýzy vylúčené.

Prednáška č.5

T Vydanie č. 2: Prenos DISKRÉTNYCH správ

Téma prednášky: DIGITÁLNE RÁDIOVÉ SIGNÁLY A ICH

Úvod do funkcií

Pre systémy prenosu dát je najdôležitejšia požiadavka na spoľahlivosť prenášaných informácií. To si vyžaduje logické riadenie procesov prenosu a prijímania informácií. To je možné pri použití digitálnych signálov na prenos informácií vo formalizovanej forme. Takéto signály umožňujú zjednotiť základňu prvkov a použiť korekčné kódy, ktoré poskytujú výrazné zvýšenie odolnosti voči šumu.

2.1. Pochopenie prenosu diskrétnych správ

V súčasnosti sa na prenos diskrétnych správ (údajov) zvyčajne používajú takzvané digitálne komunikačné kanály.

Nosičmi správ v digitálnych komunikačných kanáloch sú digitálne signály alebo rádiové signály, ak sa používajú rádiové komunikačné linky. Informačné parametre v takýchto signáloch sú amplitúda, frekvencia a fáza. Medzi súvisiacimi parametrami zaujíma osobitné miesto fáza harmonického kmitania. Ak je fáza harmonického kmitania na prijímacej strane presne známa a používa sa pri príjme, potom sa uvažuje o takomto komunikačnom kanáli. koherentný. IN nesúvislý komunikačného kanála, fáza harmonického kmitania na prijímacej strane nie je známa a predpokladá sa, že je rozložená podľa jednotného zákona v rozsahu od 0 do 2  .

Proces prevodu diskrétnych správ na digitálne signály pri vysielaní a digitálnych signálov na diskrétne správy pri prijímaní je vysvetlený na Obr. 2.1.

Obr.2.1. Proces konverzie diskrétnych správ počas ich prenosu

Tu sa berie do úvahy, že základné operácie prevodu diskrétnej správy na digitálny rádiový signál a späť zodpovedajú zovšeobecnenej blokovej schéme systému prenosu diskrétnej správy, o ktorej sa hovorilo v minulej prednáške (zobrazenej na obr. 3). Uvažujme o hlavných typoch digitálnych rádiových signálov.

2.2. Charakteristika digitálnych rádiových signálov

2.2.1. Rádiové signály s amplitúdovým kľúčovaním (AMK).

Manipulácia s amplitúdou (AMn). Analytické vyjadrenie signálu AMn pre akýkoľvek časový okamih t má tvar:

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

Kde A 0 ,   A  - amplitúda, cyklická nosná frekvencia a počiatočná fáza rádiového signálu AMn,  (t) – primárny digitálny signál (parameter diskrétnej informácie).

Často sa používa iná forma zápisu:

s 1 (t) = 0 pri  = 0,

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

ktorý sa používa pri analýze signálov AMN počas časového obdobia rovnajúceho sa jednému hodinovému intervalu T. Pretože s(t) = 0 pri  = 0, potom sa signál AMn často nazýva signál s pasívnou pauzou. Implementácia rádiového signálu AMS je znázornená na obr. 2.2.

Obr.2.2. Implementácia rádiového signálu AMS

Spektrálna hustota signálu AMS má na nosnej frekvencii spojité aj diskrétne zložky   . Spojitá zložka predstavuje spektrálnu hustotu prenášaného digitálneho signálu  (t), prenesené do oblasti nosnej frekvencie. Je potrebné poznamenať, že diskrétna zložka spektrálnej hustoty sa vyskytuje iba vtedy, keď je počiatočná fáza signálu konštantná  . V praxi táto podmienka spravidla nie je splnená, keďže v dôsledku rôznych destabilizačných faktorov sa počiatočná fáza signálu v čase náhodne mení, t.j. je náhodný proces  (t) a je rovnomerne rozložená v intervale [-  ;  ]. Prítomnosť takýchto fázových fluktuácií vedie k „rozmazaniu“ diskrétnej zložky. Táto vlastnosť je typická aj pre iné druhy manipulácie. Obrázok 2.3 ukazuje spektrálnu hustotu AMn rádiového signálu.

Obr.2.3. Spektrálna hustota rádiového signálu AMn s náhodnou, rovnomernou

distribuované v intervale [-  ;  ] počiatočná fáza 

Priemerný výkon rádiového signálu AMn sa rovná
. Táto sila je rovnomerne rozdelená medzi spojitú a diskrétnu zložku spektrálnej hustoty. V dôsledku toho v rádiovom signáli AMS kontinuálna zložka v dôsledku prenosu užitočných informácií predstavuje iba polovicu výkonu vysielaného vysielačom.

Na generovanie rádiového signálu AMS sa zvyčajne používa zariadenie, ktoré zabezpečuje zmenu úrovne amplitúdy rádiového signálu podľa zákona prenášaného primárneho digitálneho signálu.  (t) (napríklad amplitúdový modulátor).