Общие сведения об устройствах передачи иформации

Структурная схема системы передачи информации

 

Структурная схема канала передачи информации изображена на рисунке 1.1.

 

Приемник

Передатчик

Источник сообщения

Кодер

Модулятор

Источник помех

Демодулятор

Регистрирующее устройство

Декодер

Получатель сообщения

ЛС

Рис. 1.1 Структурная схема каналообразующего устройства

 

Передаваемое сообщение от источника сообщений поступает в передатчик, где оно преобразуется в электрический сигнал. Передатчик выполняет это преобразование в два этапа: сначала осуществляет кодирование с помощью кодирующего устройства (кодера), а затем - дискретную модуляцию с помощью модулятора. Преобразование должно выполняться так, чтобы между каждым символом передаваемого сообщения и полученным из него сигналом было однозначное соответствие. В противном случае по принятому сигналу нельзя будет восстановить сообщение.

Электрический сигнал поступает в линию связи (ЛС), представляющую собой среду, в которой может существовать и распространяться сигнал. В линии связи действует источник помех.

На вход приёмника из линии связи поступают электрические сигналы вместе с помехами. Приёмник должен по возможности отделить сигналы от помех и выполнить обратное преобразование сигналов в символы сообщения, приведя их к виду, удобному для восприятия получателем.

Преобразование выполняется аналогично в два этапа: вначале осуществ­ляется демодуляция с помощью демодулятора, а затем декодирование декодирующим устройством (декодером). Обычно сигнал с демодулятора анализируется на предмет наличия и отсутствия в нем информационного содержания регистрирующим устройством.

Основной задачей системы передачи дискретной информации является получение на приёме сообщения, в минимальной степени отличающегося от переданного. Для выполнения этого условия отдельные элементы системы должны выполнять операции преобразования и передачи сигналов с минимальными искажениями.

 

Обоснование вида модуляции

В реальных каналах связи при передаче информации возникают ее потери. Они могут быть вызваны искажением сигналов из-за несовершенства отдельных элементов, а так же из-за воздействия помех. Помехи образуются во всех элементах канала связи: как в линии связи, так и в технических устройствах. В первом случае помехи называются внешние, во втором внутренние. Внешниепомехи появляются из-за различных атмосферных явлений, от соседних работающих систем связи и т.д. Внутренниеже помехи обязаны своим возникновением тепловому шуму входных устройств, а так же некачественной работе самих устройств. Наиболее радикальным средством борьбы с помехами является их ослабление в месте возникновения.

Помехи от радиоустройств устраняют рациональным размещением частот, регламентируемыми международными соглашениями. Улучшением качества передачи в результате увеличения стабильности несущей частоты, применения направленных антенн и т.д. Центральной проблемой радиотехники является проблема помехоустойчивости систем связи и в качестве ее основного показателя при передачи дискретных сообщений обычно используется средняя вероятность ошибки в приеме элементарного символа. В общем случае это Р_ош зависит от основания кода, метода модуляции, вида и интенсивности помех в линии связи, отношения сигнал - помеха и вида приемника.

На рисунке 1.2 показаны сигналы, соответствующие различным видам модуляции. При амплитудной модуляции AM каждой значащей цифре выбранного кода соответствует своя амплитуда несущего колебания. При частотной модуляции ЧМ в соответствии с кодовой комбинацией изменяется частота. При фазовой модуляции ФМ каждой цифре назначается своя фаза. В последнее время широко применяют относительные виды модуляции, например ОФМ.

Рис. 1.2 Сигналы различных видов модуляции.

Для ФМ сигналов ,

Для ЧМ сигналов ,

Для АМ сигналов ,

Где а - основание кода, а₁ - отношение сигнала - помеха по энергии; V(*) - дополнение к интегралу вероятностей; V(а₁) - уменьшается с увеличением а₁из чего видно, что ФМ обладает наибольшею помехоустойчивостью, a AM - наименьшею. Однако AM сигналы являются узкополосными и просты в своей реализации.

Другим критерием в оценке вида модуляции является эффективное использование мощности передатчика. Анализировав АМ, ЧМ, ФМ сигналы, пришли к выводу, что амплитудная модуляция уступает двум другим видам модуляции в этом критерии. Так как несущие колебания в AM сигнале не переносят информацию, то в нашем случае при коэффициенте амплитудной модуляции равным 1, эффективность использования мощности передатчика составит всего лишь 33,3% общей мощности, 67% мощности переносится несущим колебанием и расходуется бесполезно. В сигналах с частотной и фазовой модуляцией сигнал также содержит как несущую, так и боковые полосы частот. С увеличением индекса модуляции наблюдается перераспределение мощности в спектре, причем при соответствующем индексе модуляции мощность колебания несущей частоты может быть сделана сколь угодно малой и, следовательно, эффективность использования передатчика может быть сделана сколь угодно близкой к 100%.

В данном курсовом проекте будет применяться AM модуляция, т. к. при всех ее минусах она остается самой простой в своей реализации.