Модель радиотехнической системы связи

Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокорсмический университет им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”

Кафедра Проектирования радиоэлектронных систем

Летательных Аппаратов

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ

“ДВОИЧНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

И ПРИЕМ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ”

Учебное пособие к курсу лекций

Шульгин В.И.

Харьков 2014

Модель радиотехнической системы связи

Модель - это физический или абстрактный объект, свойства которого в определенном смысле сходны со свойствами исследуемого объекта.

При изучении принципов построения цифровых систем связи мы будем иметь дело с абстрактной математической моделью системы, которая в самом общем виде может выглядеть следующим образом (рис. 1.1)

Рис. 1

Хотя эта модель и содержит основные элементы, присущие любой системе связи (или радиотехнической системе вообще), она может служить лишь простейшей иллюстрацией, поскольку практически не отражает тех действий, которые должны выполняться (или могут выполняться) над информацией в процессе ее передачи от источника к потребителю. Она, к сожалению, не в полной мере удовлетворяет таким необходимым требованиям к модели, как:

Адекватность – достаточно точное отображение свойств объекта;

Полнота – предоставление всей необходимой информации об объекте.

Значительно более полной в этом смысле является модель системы передачи информации (системы связи), подобная приведенной на рис. 2, которой мы и будем пользоваться в дальнейшем.

Рис. 2

Кратко охарактеризуем назначение элементов этой модели.

1. Источник информации - это физический объект, система или явление, которые формируют передаваемое сообщение.

Сообщение - это значение или изменение некоторой физической величины, характеризующие состояние объекта.

Первичные сообщения - речь, музыка, изображения и т.д. обычно представляют собой функции времени неэлектрической природы. Для передачи по каналу связи эти сообщения преобразуются в электрический сигнал, изменение которого во времени λ (t) отображает передаваемое сообщение.

Многие сообщения по своей природе изначально не является сигналами (массивы чисел, текстовые или иные файлы и т.п.). Сообщения такого типа представляют в виде векторов Λ.

2. Кодер источника. Большинство исходных сообщений - речь, музыка, изображения - предназначены для непосредственного восприятия органами чувств человека и плохо приспособлено для их эффективной передачи по каналам связи. Поэтому сообщения (λ (t) или Λ) подвергаются кодированию. Как правило, это двоичное кодирование, то есть преобразование данных Λ в последовательность нулей и единиц.

Целью кодирования источника является преобразование различных сообщений в однообразную форму, упрощающую процесс передачи, а также сокращение объема информации для экономии ресурсов канала связи.

Кодирование источника часто называют сжатием данных.

3. Кодер канала. При передаче информации по каналу связи с помехами в принятых данных могут возникать ошибки. Кодирование в канале, или помехоустойчивое кодирование, представляет собой способ обработки передаваемых данных, позволяющий при приеме обнаруживать и исправлять эти ошибки.

4. Модулятор. Задача модулятора - преобразование закодированных сообщений в радиосигналы S (t) которые уже можно было бы передавать по радиоканалу связи.

Процедуру модуляции иногда называют наложением сообщения на сигнал, выступающий в качестве переносчика информации.

5. Канал связи. Радиотехнические системы связи используют в качестве переносчика информации электромагнитные волны или радиоволны, а в качестве среды распространения - окружающее пространство или радиоканал. В радиоканале всегда присутствуют помехи, обычно обозначаемые как n (t).

Приемник. (Под приемником в данном случае понимается вся приемная часть системы связи). Назначение приемника - с максимально возможной точностью по принятому колебанию U (t), представляющему собой смесь полезного сигнала S (t) и помехи n (t), воспроизвести на своем выходе переданное сообщение λ (t) или Λ. Принятое сообщение из-за помех в общем случае отличается от переданного, и поэтому называется оценкой. Процесс воспроизведения оценки сообщения по принятому колебанию U (t) состоит из нескольких этапов.

6. Демодулятор. Приемник в первую очередь должен по принятому колебанию U (t) получить оценку двоичной кодовой последовательности Y, называемую принятой последовательностью r. Эта процедура называется демодуляцией, детектированием или приемом цифрового сигнала.

7. Декодер канала. Принятая последовательность r в общем случае может содержать ошибки. Задача декодера канала - обнаружить и по возможности исправить эти ошибки. Процедура обнаружения и исправления ошибок в принятой последовательности r называется декодированием в канале.

8. Декодер источника. Поскольку информация источника (λ (t), Λ) в процессе передачи подвергалась кодированию для более компактного (или более удобного) представления, ее необходимо восстановить в исходном виде. Процедура восстановления L* по X* называется декодированием источника.

Перейдем к рассмотрению процедур модуляции и приема сигналов в системе цифровой связи.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: