Как называется устройство выполняющее операции модуляции и демодуляции?

19 ответов на вопрос “Как называется устройство выполняющее операции модуляции и демодуляции?”

  1. Забавная Ответить

    Модуляция.Модуляция представляет процесс изменения некоторых свойств (или атрибутов) электрического сигнала (который получил название несущей) в соответствии с некоторыми свойствами другого сигнала (получившего название модулирующего сигнала). В случае передачи цифрового сигнала по телефонным каналам, модуляция заключается в изменении некоторых свойств несущей, представляющей сигнал переменного тока с частотой, лежащей в диапазоне между 300 и 3400 Гц, в соответствии с двоичным выходным сигналом компьютера (состоящим из набора двоичных единиц и нулей). Тем атрибутом несущей, который может изменяться, является амплитуда сигнала либо его частота, либо фаза. Примеры приводятся на рис. 9.7.

    Рис. 9.7. Виды модуляции сигнала
    Каждый их перечисленных способов нашел свое применение в модемах. Следует рассмотреть эти способы несколько подробнее.
    Модуляция изменяет характеристики сигнала, не изменяя содержащуюся в сигнале информацию. Существует три метода модуляции: амплитудная, частотная и фазовая.
    Амплитудная модуляция.Амплитудная модуляция представляет процесс изменения амплитуды несущей в соответствии с модулирующим сигналом. Как изображено на рис. 9.7б, когда модулирующий сигнал представляет собой двоичный сигнал, амплитуда несущей может изменяться от нулевого значения (для представления двоичного нуля), до своего максимального значения, которое будет соответствовать двоичной единице.
    В методе амплитудной модуляции двоичная единица представляется полным амплитудным значением уровня несущей, а логический ноль – сигналом несущей, амплитуда которого равна нулю.
    Частотная модуляция.Другой характеристикой, или атрибутом, несущей, которая может подвергаться изменениям под действием модулирующего сигнала, является ее частота. На рис.9.7в показано, как изменение частоты несущей в сторону более низких значений представляет двоичный ноль, а ее изменение к более высоким значениям используется для представления двоичной единицы. Этот метод иногда называется методом частотной манипуляции (ЧМн, в англоязычной литературе часто используется аббревиатура FSK). В конкретном же случае, когда используются частоты акустического диапазона, этот метод получил название тональной частотной манипуляции (AFSK). В недалеком прошлом в наиболее широко распространенных модемах, передающих цифровые сигналы в диапазоне скоростей от 45 до 1800 бит/с, использовался метод тональной частотной манипуляции.
    При частотной модуляции двоичной единице ставится в соответствие несущая определенной частоты, а двоичному нулю — несущая, имеющая другое значение частоты.
    Фазовая модуляция.Третьей характеристикой несущей, которая может подвергаться изменениям под действием модулирующего сигнала, является фаза. Графически фазный сдвиг между сигналами может быть представлен в виде взаимного смещения положений двух сигналов в конкретный момент времени (смещения по оси времени полупериода одного из сигналов) относительно точки начала координат. На рис. 9.7г показано, что фаза сигнала несущей смещается при поступлении каждого бита, соответствующего двоичной единице, однако сдвиг несущей по фазе отсутствует для бита, соответствующего двоичному нулю. Данный метод получил название фазовой манипуляции — ФМн (PSK). Абсолютное значение фазы сигнала, пересылаемого по передающей среде, как правило, точно не измеряется, а чаще всего производится измерение относительно фазы сигнала, поступившего в предыдущий интервал времени.
    В методе фазовой модуляции сигнал несущей смещается по оси времени (смещается по фазе на определенный угол) относительно второго сигнала для представления двоичной единицы и остается несмещенным по фазе для представления двоичного нуля.
    Передача информации о фазе сигнала в телефонных сетях представляет весьма непростую задачу. Человеческое ухо невосприимчиво к фазе речевого или музыкального сигнала, поэтому телефонные сети не были предназначены для точного сохранения фазового соотношения между сигналами, передаваемыми по ним. Высокоскоростные модемы, в которых используется фазовая модуляция сигнала для переноса информации, имеют специальные электрические схемы, которые компенсируют искажения или нелинейность телефонных сетей, чтобы обеспечить сохранение линейности фазового смещения в поступающем сигнале.
    Демодуляция сигнала.Так как несущий сигнал был модулирован для того, чтобы передать информацию, содержащуюся в цифровом сигнале, то после поступления он должен быть демодулирован, чтобы восстановить исходный цифровой сигнал. Детектор и схемы фильтров, чувствительные либо к амплитуде сигнала, либо к его частоте или фазе, восстанавливают двоичные единицы и нули из модулированного сигнала несущей. Схемы порогового смещения и смещения нулевого уровня восстанавливают величину сигнала до требуемого уровня логического сигнала или специальных уровней передающего интерфейса, определяемого протоколами передачи цифровых сигналов, используемыми для их сопряжения.
    В процессе демодуляции поступивший по телефонной линии сигнал обрабатывается таким образом, чтобы восстановить исходный цифровой поток, состоявший из комбинации двоичных нулей и единиц.

  2. Ninaya Ответить

    КИ – кодер источника – для эффективного и оптимального кодирования;
    КК – кодер канала – обеспечивает заданную достоверность при подаче и хранении информации путём дополнительного внесения избыточности;
    М – модулятор – подготовлен для передачи по ЛС. Устройство кодирования символов сигналами;
    ИП – источник помех;
    Y – сигнал, искажённый шумом;
    ДМ – демодулятор;
    ДК
    ДИ
    П – декодированное сообщение.
    Модулятор

    Невозмущенный носитель – чистая поверхность, на которую наносятся необходимые данные – модуляция.
    Спектр модулированного сигнала с носителем в виде постоянного тока.
    а) невозмущённый носитель (процесс) – в виде постоянной составляющей – напряжение или ток может быть представлен в виде временной (t-диаграмма) и частотной (-диаграмма).
    t – диаграмма – описывает состояние процесса во времени;
    -диаграмма – частотное представление процесса
    – спектральная плотность сигнала.
    .
    б) носитель, возмущаемый чувствительным элементом, подвергается изменениям и становится сигналом, переносящим информацию .
    Если модулирующая функция представляет собой единственную гармонику частоты , то информационный параметр (амплитуда) носителя содержит это колебание и постоянную составляющую .
    .

    Спектр сигнала с гармоническим носителем.
    а) невозмущённый гармонический носитель – амплитуда, – начальная фаза.

    б) Амплитудная модуляция
    Амплитудно модулированный сигнал в общем виде:

    · Информацию переносит компонента
    · можно представить суммой гармонических колебаний

    где – частичные, парциальные коэффициенты глубины модуляции, представляющие отношение амплитуд высших гармоник и основной ; – частоты и фазы составляющих .
    Общий коэффициент модуляции М определяет наибольшее симметричное относительное отклонение амплитуды носителя от среднего значения
    (глубина модуляции)
    · можно представить одним низкочастотным синусоидальным колебанием частоты

    произведение cos раскладывается:



    Выявляются частотные составляющие

    Модулированный сигнал имеет дискретный спектр (линейчатый), состоящий из трёх спектральных линий.
    Временная зависимость.
    Амплитудно-модулированный сигнал – произведение низкочастотной огибающей и высокочастотного гармонического заполнения практически огибающая изменяется во времени гораздо медленнее, чем ВЧ-заполнение.
    Можно ввести понятие глубина модуляции, .
    АМ сигналы с малой глубиной модуляции нецелесообразны ввиду неполного использования мощности передатчика.
    При 100% модуляция в 2 раза увеличивают амплитуду колебаний при пиковых значениях модулирующего сообщения, и дальнейшее увеличение ведёт к нежелательным искажениям.

    Неглубокая АМ:
    Глубокая АМ – нежелательна:
    Перемодуляция – форма огибающей перестаёт повторять форму модулирующего сигнала.
    Возможны более сложные модулирующие функции. Анализируются аналогично.
    в) частотная и фазовая модуляция:
    При изменении всегда изменяется фаза колебаний, и наоборот. Этим определяют общий характер ЧМ и ФМ. Иногда их объединяют под общим названием – угловая модуляция.
    Частотная модуляция – осуществляется прямым воздействием датчика на генератор для изменения частоты его колебаний, хотя при этом изменяется и
    При фазовой модуляции – датчик воздействует на выходную цепь генератора, изменяя фазу несущего колебания, однако при переходе от одной фазы к другой изменяется и частота колебаний.
    Пример: скачкообразное изменение и .



    Частота оценивается по скорости изменения а полная фаза (угол) – по интегральному значению угловой частоты.
    Модулированный сигнал:

    При ЧМ частота процесса отклоняется на от средней частоты в соответствии с информационной функцией
    Пусть модулирующая функция – функция частоты . Тогда угловая частота процесса должна изменяться по закону .
    Если использовать носитель в виде стабильного по амплитуде переменного напряжения, то


    Максимальное отклонение от называется девиацией частоты, отношение – называется индексом модуляции.
    Тогда .
    – более сложная модулирующая функция, представляется рядом из косинусоидальных функций:
    ,
    – частичные или парциальные индексы модуляции, зависят от амплитуд и частот соответствующих гармоник.
    При ФМ – осуществляется сдвиг фазы носителя на от средней фазы . Если информация передаётся элементарной косинусоидальной функцией, то и фаза носителя изменяется по закону: ,

    ;

    , .
    , , .

  3. Kakinos Ответить

    Процесс преобразования сообщения в сигнал называется кодированием [29].
    По физическим законам излучение электромагнитных волн эффективно, если размеры излучателя соизмеримы с длиной излучаемой волны, поэтому передача сигналов по радиоканалам, кабелям, микроволновым линиям производится на высоких частотах (т. е. на весьма коротких волнах). Сигнал передается на несущей частоте. Процесс изменения параметров несущей в соответствии с сигналом, передаваемым на этой несущей, называют модуляцией. Модуляция — основной процесс (функция) передатчика.
    Гармоническая (синусоидальная) несущая и имеет три информационных параметра, которые можно модулировать, — амплитуду, частоту и фазу:
    где U — амплитуда гармонического колебания: йgt;о — частота несущей;
    (ро — начальная фаза.
    Соответственно этому при передаче сигналов используют амплитудную, частотную или фазовую модуляцию, которая в случае применения дискретных сигналов называется манипуляцией.
    При векторном изображении сигналов помехи также можно рассматривать как случайные векторы со случайными амплитудой и фазой. Такое геометрическое представление сигналов и помех позволяет легко понять, почему ФМн-сигнал с двумя значениями фазы оказывается наиболее помехоустойчивым. Дело в том, что приемник при приеме сигналов решает задачу, в какой из областей решения находится сигнал (верхней или нижней, см. рис. 6.10, а). В том случае, когда область принятия решения состоит только из двух частей, вероятность ошибки наименьшая. Однако если 2ФМн-сигнал переносит один сигнал, то 4ФМн переносит сразу два сигнала (см. рис. 6.10, б), 8ФМн — четыре сигнала (см. рис. 6.10, в).
    Прохождение сигналов по каналу связи (рис. 6.11) всегда сопровождается искажениями и воздействием помех. Поэтому основной функцией приемника является распознание в принимае-
    а              б              в

    Рис. 6.10. Фазовые диаграммы 2-кратной (а), 4-кратной (б) и 8-кратной (в) фазовой манипуляции
    ¦
    Наиболее помехоустойчивой, т.е. невосприимчивой к помехам, оказывается фазовая модуляция или манипуляция (ФМн). Это объясняется амплитудным характером воздействующих помех, и такой параметр, как фаза несущей, менее других параметров подвергается губительному воздействию помех. Фазомани- пулированный сигнал представляет собой отрезок гармонического колебания с изменяющейся на 180° фазой. В векторной форме это можно изобразить так, как показано на рис. 6.10, а.
    Д”*              Линия              І              іриемник
    Кодер -^Модулятор^—CZI]—Демодулятор)-*- Декодер -*|—|
    ttt              м
    Шумы
    Рис. 6.11. Схема передачи информации по каналу связи
    Приемник
    мых колебаниях переданного сигнала. Эту операцию приемник производит в процессе демодуляции, т. е. в процессе выделения передаваемого сигнала, после чего он преобразовывается в сообщение.
    Каналом связи (каналом передачи информации) называют совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сигналов от одного пункта к другому. Непременной составной частью любого канала является линия связи — проводная, кабельная, радио, микроволновая, оптическая, спутниковая.
    В современных цифровых системах связи основные функции передатчика и приемника выполняет устройство, называемое модемом. Он представляет собой совокупность передатчика и приемника в одном корпусе для осуществления проводной дуплексной связи. Если терминал находится на значительном расстоянии от компьютера, например в соседнем здании или другом городе, или связь пользователя с компьютером происходит через обычную телефонную сеть, необходимы приемопередатчики на оконечных пунктах линии, и их функции выполняет модем.
    Выпускаемые в настоящее время модемы различны по конструкции, но, как правило, состоят из интерфейсной части для соединения с компьютером, кодера и декодера, модулятора и демодулятора. Часто в состав модема входят шифрующее и дешифрующее устройства, обеспечивающие секретность передаваемой информации. Имеются также способы, обеспечивающие скрытность передачи. Модем в зависимости от типа производит амплитудную, частотную или фазовую модуляцию. В целях уплотнения полосы канала чаще всего используют многократную фазовую манипуляцию (см. рис. 6.10). Типовые скорости передачи у модемов: 2 400, 4 800, 9 600, 14 400, 19 200, 28 800, 33 600 и 57 600 бит/с.

  4. asisany Ответить

    Министерство образования и науки Украины
    Национальный технический университет “ХПІ”
    Кафедра “Вычислительная техника и программирование”
    Реферат
    По курсу “Теория информации и кодирования”
    Тема:
    Модуляция и демодуляция
    Харков
    Содержание
    1. Типы модуляции
    2. Гармоническая модуляция
    3. Импульсная модуляция
    4. Широтно-импульсная модуляция
    5. Дискретная модуляция
    Список литературы
    1. Типы модуляции Одним из этапов преобразования сообщения в сигнал для его передачи в канал связи является модуляция.
    Модуляция – изменение какого-либо параметра переносчика сигнала в соответствии с функцией отображающей сообщение.
    Несущим сигналом может быть: постоянный ток – проводная телеграфия; переменный ток низкой или высокой частоты – телефония, тональная телеграфия, фототелеграф, телемеханика; высокочастотные импульсы – радиорелейная связь.
    Модулируемые параметры называются информативными, и в качестве них могут использоваться: амплитуда; фаза; частота и др.
    Используются следующие типы модуляции: гармоническая; импульсная; дискретная и их разновидности.
    Демодуляция – отделение полезного (модулирующего) сигнала от несущей. Модуляция и демодуляция осуществляется с помощью устройств, называемых модулятором и демодулятором.
    Модем – устройство, преобразующее код в сигнал (модулятор) и сигнал в код (демодулятор), используемое для передачи данных по каналам связи. Манипуляция – модуляция, при которой модулируемый параметр может принимать фиксированное число – m дискретных значений.
    2. Гармоническая модуляция При гармонической модуляции в качестве несущей используется сигнал:
    . (1)
    Она чаще всего используется при передаче двоичных кодов и называется манипуляцией. Используются различные виды гармонической модуляции (см. рис.1).
    Амплитудная модуляция (АМ) – при этом посылка передается при “1” и отсутствует при “0”
     (2)
    Где w0 – частота несущей. Частотная модуляция (ЧМ) – при этом частота посылки  при “1” и  при “0” (например: 100 Гц и 1кГц).
     (3)
    Где w1 – частота манипуляции.
    Фазовая модуляция (ФМ) – при этом фаза меняется на 180 градусов при изменении с “0” на “1” и с “1” на “0”.
     (4)

    Рис.1. Виды гармонической модуляции
    Сравнение видов модуляции. Различные типы модуляции отличаются: по требуемой мощности для организации передачи; по требуемой полосе частот или ширине спектра; по помехозащищенности; по экономичности и простоте реализации.
    Кроме перечисленных видов гармонической манипуляции существует много разновидностей или производных методов. Например, метод относительной фазовой модуляции (ОФМ), который отличается высокой помехозащищенностью. Этот вид модуляции широко используется в модемах.
    3. Импульсная модуляция При импульсной модуляции в качестве несущей используется сигнал:
     (5)
    Используются различные виды импульсной модуляции (см. рис.2).

    Код
    АИМ
    ШИМ
    ЧИМ
    ФИМ
    Рис.2. Виды импульсной модуляции Сообщение при использовании импульсной модуляции может быть представлено в виде двоичного кода.
    Переносчик – последовательность импульсов определенной амплитуды, длительности , частоты следования и фазы (A, tи ,Tи, …).
    Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) – в зависимости от посылки “0” или “1” меняется амплитуда передаваемых импульсов.
    Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, ДИМ) – в зависимости от посылки “0” или “1” меняется длительность передаваемых импульсов.
    Фазоимпульсная модуляция (ФИМ) – в зависимости от посылки “0” или “1” меняется фаза передаваемых импульсов.
    Частотно импульсная модуляция (ЧИМ)- в зависимости от посылки “0” или “1” меняется период следования импульсов.
    4. Широтно-импульсная модуляция Широтно-импульсная модуляция – приближение желаемого сигнала (многоуровневого или непрерывного) к действительным бинарным сигналам (с двумя уровнями), так, что, в среднем, за некоторый отрезок времени, их значения равны. Формально, это можно записать так:
    ,
    где x (t) – желаемый входной сигнал в пределе от t1 до t2, а ?Ti – продолжительность i – го ШИМ импульса, каждого с амплитудой A. ?Ti подбирается таким образом, что суммарные площади (энергии) обеих величин приблизительно равны за достаточно продолжительный промежуток времени, равны также и средние значения величин за период:
    .
    Управляемыми “уровнями”, как правило, являются параметры питания силовой установки, например, напряжение импульсных преобразователей регуляторов постоянного напряжения/или скорость электродвигателя. Для импульсных источников x (t) = Uconst стабилизации.
    ШИП – широтно-импульсный преобразователь, генерирующий ШИМ-сигнал по заданному значению управляющего напряжения. Основное достоинство ШИМ – высокий КПД его усилителей мощности, который достигается за счёт использования их исключительно в ключевом режиме. Это значительно уменьшает выделение мощности на силовом преобразователе (СП).
    При широтно-импульсной модуляции в качестве несущего колебания используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а информационным параметром, связанным с дискретным модулирующим сигналом, является длительность этих импульсов. Периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности имеет постоянную составляющую, обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональную их длительности. Пропустив импульсы через ФНЧ с частотой среза, значительно меньшей, чем частота следования импульсов, эту постоянную составляющую можно легко выделить, получив постоянное напряжение. Если длительность импульсов будет различной, ФНЧ выделит медленно меняющееся напряжение, отслеживающее закон изменения длительности импульсов. Таким образом, с помощью ШИМ можно создать несложный ЦАП: значения отсчётов сигнала кодируются длительностью импульсов, а ФНЧ преобразует импульсную последовательность в плавно меняющийся сигнал.
    ШИМ использует транзисторы (могут быть и др. элементы) не в активном (правильнее будет сказать – линейном), а в ключевом режиме, то есть транзистор всё время или разомкнут (выключен), или замкнут (находится в состоянии насыщения). В первом случае транзистор имеет бесконечное сопротивление, поэтому ток в цепи не течёт, и, хотя всё напряжение питания падает на транзисторе, то есть КПД=0%, в абсолютном выражении выделяемая на транзисторе мощность равна нулю. Во втором случае сопротивление транзистора крайне мало, и, следовательно, падение напряжения на нём близко к нулю – выделяемая мощность так же мала.
    1.
    2.
    Принцип работы ШИМ
    ШИМ есть импульсный сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения длительности импульса к периоду его следования. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять среднее напряжение на выходе ШИМ.
    Генерируется аналоговым компаратором, на отрицательный вход которого подаётся опорный сигнал в виде “пилы” или “треугольника”, а на положительный – собственно сам модулируемый непрерывный аналоговый сигнал. Частота импульсов соответствует частоте “зубъев” пилы. Ту часть периода, когда входной сигнал выше опорного, на выходе получается единица, ниже – нуль.
    В цифровой технике, выходы которой могут принимать только одно из двух значений, приближение желаемого среднего уровня выхода при помощи ШИМ является совершенно естественным. Схема настолько же проста: пилообразный сигнал генерируется N-битным счётчиком. Цифровые устройства (ЦШИП) работают на фиксированной частоте, обычно намного превышающей реакцию управляемых установок (передискретизация). В периоды между фронтами тактовых импульсов, выход ЦШИП остаётся стабильным, на нём действует либо низкий уровень либо высокий, в зависимости от выхода цифрового компаратора, сравнивающего значение счётчика с уровнем приближаемого цифрового сигнала V (n). Выход за много тактов можно трактовать как череду импульсов с двумя возможными значениями 0 и 1, сменяющими друг-друга каждый такт Т. Частота появления единичных импульсов получается пропорциональной уровню приближаемого сигнала ~V (n). Единицы, следующие одна за другой, формируют контур одного, более широкого импульса. Длительности полученных импульсов переменной ширины ~V (n), кратны периоду тактирования T, а частота равна 1/ (T*2N). Низкая частота означает длительные, относительно T, периоды постоянства сигнала одного уровня, что даёт невысокую равномерность распределения импульсов.
    Описанная цифровая схема генерации подпадает под определение однобитной (двухуровневой) импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).1-битную ИКМ можно рассматривать в терминах ШИМ как серию импульсов частотой 1/T и шириной 0 либо T. Добиться усреднения за менее короткий промежуток времени позволяет имеющаяся передискретизация. Высоким качеством обладает такая разновидность однобитной ИКМ, как импульсно-плотностная модуляция (pulse density modulation), которая ещё именуется импульсно-частотной модуляцией.
    Восстанавливается непрерывный аналоговый сигнал арифметическим усреднением импульсов за много периодов при помощи простейшего фильтра низких частот. Хотя обычно даже этого не требуется, так как электромеханические составляющие привода обладают индуктивностью, а объект управления (ОУ) – инерцией, импульсы с выхода ШИП сглаживаются и ОУ, при достаточной частоте ШИМ-сигнала, ведёт себя как при управлении обычным аналоговым сигналом.
    5. Дискретная модуляция
    (кодоимпульсная модуляция)
    При кодоимпульсной модуляции (КИМ) каждому значению амплитуды сигнала в дискретные моменты времени соответствует “пачка” импульсов (рис.3).

    Рис. 3. Дискретная модуляция
    Число уровней квантования определяют разрядность двоичного кода. Например, для измерения в диапазоне 0-100 с точностью 0,1% необходимо 1000 уровней. Принимаем 1024=210, что соответствует 10 разрядному двоичному коду.
    Импульсная модуляция широко используется в телемеханике и многоканальной связи (например, радиорелейной), дискретная модуляция используется в телеметрии и т.д.
    Список литературы 1.         Гринченко А.Г. Теория информации и кодирование: Учебн. пособие. – Харьков: ХПУ, 2000.
    2.         Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. – Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. – СПб.: Политехника, 1999.
    3.         Хемминг Р.В. Цифровые фильтры: Пер. с англ. / Под ред. А.М. Трахтмана. – М.: Сов. радио, 1980.
    4.         Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы: В 2-х ч. / Пер. с англ. – М.: Мир, 1988.
    5.         Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 2000.
    6.         Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. “Радиотехника”. – М.: Высш. шк., 2000.

  5. Moratius Ответить

    Дискретные данные могут также напрямую быть представлены с помощью дискретных сигналов (например, в бинарной форме уровней напряжения), что и используется сегодня в дискретных компьютерах. Однако дискретные данные могут быть представлены и аналоговыми сигналами с помощью такого устройства, как модем (модулятор/демодулятор). Это устройство на входе линии связи преобразует серию бинарных (два уровня) импульсов напряжения в аналоговый сигнал путем определенной модуляции его несущей частоты. Формируемый таким образом аналоговый сигнал передается по приемлемой для модулируемой частоты среде (обычно используется полоса частот телефонных линий, предназначенных для передачи речи). На другом конце линии связи аналогичный модем с помощью процедуры демодуляции извлекает оригинал дискретных данных в виде последовательности импульсов напряжения.
     [c.375]
    В аппаратуру передачи данных должны входить устройства модуляции и демодуляции (модемы), устройства преобразования сигналов (УПС), вызывные устройства и автономные устройства защиты от ошибок (УЗО).
     [c.220]
    Наконец, с помощью операции преобразований сигналов, схожей с выполняемой модемом модуляции/демодуляции, можно для передачи непрерывных данных использовать цифровые сигналы. Примером такого рода преобразователей, используемых в настоящее время при цифровой передаче речи, является кодек (кодер/декодер). На одном конце дискретной линии связи это устройство преобразует аналоговый сигнал, соответствующий речевым данным, в поток двоичных 1 и 0. На выходе линии аналогичный кодек реконструирует поток бит в речевые данные.
     [c.375]
    Применяются М. микроэкономические, имитирующие процессы, происходящие в локальных элементах экономической системы (М. управления предприятием или отраслью) экономические макромодели, математически представляющие интегрально описываемые экономические процессы и связи в них, позволяющие проследить их развитие на основе прогнозирования, и др. МОДЕМ — устройство преобразования дискретных сигналов в аналоговые (модуляция) сигналы и наоборот (демодуляция). Оно располагается между абонентскими системами, оперирующими дискретными сигналами, которые соединяются в сеть посредством аналоговых каналов связи (в основном с использованием старых каналов телефонной сети). М. характеризуются в основном скоростью передачи данных (от 300 бит/с до нескольких десятков килобит/с). Используются коммутируемые (относительно низкоскоростные) и выделенные (высокоскоростные) каналы. Передача данных осуществляется полудуплексным, дуплексным или псевдодуплексным методами с использованием соответствующих каналов. Интерфейсы между М. и абонентскими системами определяются соответствующими стандартами. М. может обнаруживать и устранять значительную часть ошибок, возникающих в процессе передачи данных. Современные М. осуществляют также процессы сжатия данных, что в некоторой степени защищает данные и повышает эффективность использования М.
     [c.152]

    Смотреть страницы где упоминается термин Модуляция и демодуляция

    :

    [c.364]   
    [c.180]   

    Смотреть главы в:

    Автоматизированные информационные технологии в экономике
     -> Модуляция и демодуляция

  6. Brafym Ответить

    Сообщение для передачи с помощью средств электросвязи (так у нас принято называть то, что на Западе называют telecommunication) должно быть предварительно преобразовано в сигнал, под которым понимается изменяющаяся физическая величина, адекватная сообщению. Процесс преобразования сообщения в сигнал называется кодированием [36].
    По физическим законам излучение электромагнитных волн эффективно, если размеры излучателя соизмеримы с длиной излучаемой волны, поэтому передача сигналов по радиоканалам, кабелям, микроволновым линиям производится на высоких частотах (т. е. на весьма коротких волнах). Сигнал передается на „несущей« частоте. Процесс изменения параметров несущей в соответствии с сигналом, передаваемым на этой несущей, называют модуляцией. Модуляция – основной процесс или функция передатчика.

    Рис. 5.10. Фазовые диаграммы 2-кратной (а), 4-кратной (б), н 8-кратной (в) фазовой манипуляции
    Гармоническая (синусоидальная) несущая имеет три информационных параметра, которые можно модулировать: амплитуду, частоту и фазу
    ,
    где – частота несущей;
    – начальная фаза;
    – амплитуда гармонического колебания.
    Соответственно этому при передаче сигналов используют амплитудную, частотную и фазовую модуляцию, которая в случае дискретных сигналов называется манипуляцией.
    Наиболее помехоустойчивой, т. е. невосприимчивой к помехам, оказывается фазовая модуляция или манипуляция (ФМн). Это объясняется „амплитудным« характером воздействующих помех, и такой параметр, как фаза несущей, менее других параметров подвергается губительному воздействию помех. Фазоманипулированный сигнал представляет собой отрезок гармонического колебания с изменяющейся на 180 ° фазой. В векторной форме это можно изобразить так, как показано на рис. 5.10 а.
    При векторном изображении сигналов помехи также можно рассматривать как случайные вектора со случайной амплитудой и фазой. Такое геометрическое представление сигналов и помех позволяет легко понять, почему ФМн сигнал с двумя значениями фазы оказывается наиболее помехоустойчивым. Дело в том, что приёмник при приёме сигналов решает задачу: в какой из областей решения находится сигнал (верхней или нижней, рис. 5.10а). В том случае, когда область принятия решения состоит только из двух частей, вероятность ошибки наименьшая. Однако, если 2ФМн сигнал переносит один сигнал, то 4ФМн переносит сразу два сигнала (рис. 5.10б), 8ФМн — четыре сигнала (рис. 5.10в).
    Прохождение сигналов по каналу связи всегда сопровождается искажениями и воздействием помех. Поэтому основной функцией приемника является распознание в принимаемых колебаниях переданного сигнала. Эту операцию приёмник производит в процессе демодуляции, т. е. в процессе выделения передаваемого сигнала, после чего он преобразовывается в сообщение (рис. 5.11).

    Рис. 5.11. Передача информации по каналу связи
    Каналом передачи информации (каналом связи) называют совокупность технических средств, обеспечивающую передачу электрических сигналов от одного пункта к другому. Непременной составной частью любого канала является линия связи – проводная, кабельная, радио, микроволновая, оптическая, спутниковая.
    В современных цифровых системах связи основные функции передатчика и приёмника выполняет устройство, называемое модемом. Он представляет собой совокупность передатчика и приемника в одном корпусе для осуществления проводной дуплексной связи. Если терминал находится на значительном расстоянии от компьютера, например в соседнем здании или другом городе, или связь пользователя с компьютером происходит через обычную телефонную сеть, необходимы приёмопередатчики на оконечных пунктах линии и их функции выполняет модем.
    Выпускаемые в настоящее время модемы различны по конструкции, но, как правило, состоят из интерфейсной части для соединения с компьютером, кодера и декодера, модулятора и демодулятора. Часто в состав модема входят шифрующее и дешифрующее устройства, обеспечивающие секретность передаваемой информации. Имеются также способы, обеспечивающие скрытность передачи. В зависимости от типа модема он производит амплитудную, частотную или фазовую модуляцию. С целью уплотнения полосы канала чаще всего используют многократную фазовую манипуляцию (см. рис. 5.10). Типовые скорости передачи у модемов 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 33600, 57600 бит/с.

  7. Adorargas Ответить

    Сообщение для передачи данных с помощью средств электросвязи (так у нас принято называть то, что на Западе называют telecommunication) должно быть предварительно преобразовано в сигнал, под которым понимается изменяющаяся физическая величина, адекватная сообщению. Процесс преобразования сообщения в сигнал называется кодированием [29].
    По физическим законам излучение электромагнитных волн эффективно, если размеры излучателя соизмеримы с длиной излучаемой волны, поэтому передача сигналов по радиоканалам, кабелям, микроволновым линиям производится на высоких частотах (т. е. на весьма коротких волнах). Сигнал передается на несущей частоте. Процесс изменения параметров несущей в соответствии с сигналом, передаваемым на этой несущей, называют модуляцией. Модуляция – основной процесс (функция) передатчика.
    Гармоническая (синусоидальная) несущая и имеет три информационных параметра, которые можно модулировать, – амплитуду, частоту и фазу: где U – амплитуда гармонического колебания: й>о – частота несущей;
    (ро – начальная фаза.

    Соответственно этому при передаче сигналов используют амплитудную, частотную или фазовую модуляцию, которая в случае применения дискретных сигналов называется манипуляцией.
    Наиболее помехоустойчивой, т.е. невосприимчивой к помехам, оказывается фазовая модуляция или манипуляция (ФМн). Это объясняется амплитудным характером воздействующих помех, и такой параметр, как фаза несущей, менее других параметров подвергается губительному воздействию помех. Фазомани-пулированный сигнал представляет собой отрезок гармонического колебания с изменяющейся на 180° фазой. В векторной форме это можно изобразить так, как показано на рис. 6.10, а.

    а б в Рис. 6.10. Фазовые диаграммы 2-кратной (а), 4-кратной (б) и 8-кратной (в) фазовой манипуляции ¦ При векторном изображении сигналов помехи также можно рассматривать как случайные векторы со случайными амплитудой и фазой. Такое геометрическое представление сигналов и помех позволяет легко понять, почему ФМн-сигнал с двумя значениями фазы оказывается наиболее помехоустойчивым. Дело в том, что приемник при приеме сигналов решает задачу, в какой из областей решения находится сигнал (верхней или нижней, см. рис. 6.10, а). В том случае, когда область принятия решения состоит только из двух частей, вероятность ошибки наименьшая. Однако если 2ФМн-сигнал переносит один сигнал, то 4ФМн переносит сразу два сигнала (см. рис. 6.10, б), 8ФМн – четыре сигнала (см. рис. 6.10, в).
    Прохождение сигналов по каналу связи (рис. 6.11) всегда сопровождается искажениями и воздействием помех. Поэтому основной функцией приемника является распознание в принимае-

    мых колебаниях переданного сигнала. Эту операцию приемник производит в процессе демодуляции, т. е. в процессе выделения передаваемого сигнала, после чего он преобразовывается в сообщение.
    Каналом связи (каналом передачи информации) называют совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сигналов от одного пункта к другому. Непременной составной частью любого канала является линия связи – проводная, кабельная, радио, микроволновая, оптическая, спутниковая.
    В современных цифровых системах связи основные функции передатчика и приемника выполняет устройство, называемое модемом. Он представляет собой совокупность передатчика и приемника в одном корпусе для осуществления проводной дуплексной связи. Если терминал находится на значительном расстоянии от компьютера, например в соседнем здании или другом городе, или связь пользователя с компьютером происходит через обычную телефонную сеть, необходимы приемопередатчики на оконечных пунктах линии, и их функции выполняет модем.
    Выпускаемые в настоящее время модемы различны по конструкции, но, как правило, состоят из интерфейсной части для соединения с компьютером, кодера и декодера, модулятора и демодулятора. Часто в состав модема входят шифрующее и дешифрующее устройства, обеспечивающие секретность передаваемой информации. Имеются также способы, обеспечивающие скрытность передачи. Модем в зависимости от типа производит амплитудную, частотную или фазовую модуляцию. В целях уплотнения полосы канала чаще всего используют многократную фазовую манипуляцию (см. рис. 6.10). Типовые скорости передачи у модемов: 2 400, 4 800, 9 600, 14 400, 19 200, 28 800, 33 600 и 57 600 бит/с.
    ⇐Сетевые протоколы и уровни | Информационные системы и технологии в зкономике | Емкость канала связи⇒

  8. Kevinfd Ответить


    Виды модуляции си – [ IMAGE ] – 13. Виды импульсной усоидальных колебаний. ляция.
     [1]
    Операция модуляции требует наличия модулятора, управляющего передатчиком, и демодулятора, который производит демодуляцию сигнала после получения его из приемника с целью восстановления исходного сообщения. Частным случаем модуляции является манипуляция, когда модулируемый параметр принимает лишь два различных значения – максимальное и минимальное.
     [2]

    Дискретный канал передачи данных.
     [3]
    Операции модуляции и демодуляции выполняются в устройствах, называемых модемами.
     [4]
    Чтобы решить указанную задачу, применяют операцию модуляции – специально создают быстрые ( высокочастотные) колебания, которые обладают необходимыми для передачи на большие расстояния свойствами, и наделяют их признаками, характеризующими закон изменения во времени полезного сообщения. С этой целью один из параметров высокочастотного колебания изменяют во времени так, что в каждый момент времени он оказывается пропорциональным значению модулирующего сигнала, который, в свою очередь, изменяется во времени по закону изменения передаваемого сообщения. В процессе приема осуществляют обратную операцию – из высокочастотного модулированного колебания путем детектирования ( демодуляции) выделяют полезное низкочастотное колебание.
     [5]

    Амплитудная модуляция.
     [6]
    Для восстановления значений модулирующего сигнала используют операцию, обратную операции модуляции, которую называют демодуляцией или детектированием сигналов. Каждому виду модуляции соответствует определенный способ детектирования.
     [7]
    Термин световой клапан является понятием общего характера, он подразумевает выполнение операции модуляции светового луча. Что же касается техники систем индикации, то здесь этот термин обозначает класс устройств, в которых имеется независимый источник света и некоторый управляющий слой, используемый для преобразования электрического потенциального изображения ( рельефа) в эквивалентное оптическое изображение. Управляющий слой играет роль активного оптического элемента. Подводимая электрическая энергия изменяет оптические свойства слоя и тем самым меняет светопропускание пропорционально подведенной электрической энергии. Источником электрической энергии обычно является электронный луч, который легко модулировать и отклонять с целью создания потенциального рельефа на управляющем слое. С помощью соответствующих оптических систем формируется видимое изображение, которое можно увеличивать и проецировать на экран.
     [8]

  9. Zulkigrel Ответить

    Методы преобразования сигналов.
    Лекция 14.
    Электрические сигналы, подлежащие передаче в системах те­лемеханики, в большинстве случаев лежат в низкочастотной части спектра (в диапазоне от нуля до нескольких десятков герц). Непосредственная передача этих сигналов между ПУ и КП иногда используется в так называемых системах интенсивности,но дальность действия подобных систем ограничена и редко превышает несколько десятков метров, так как низкочастотные сигналы наиболее сильно подвержены воздействию помех при передаче их на большие расстояния. Так как полоса пропускания воздушных линий связи обычно начинается от 0,5 кГц, для согласования низкочастотного сигнала с высокочастотной линией связи производят перенос спектра передаваемого сигнала в высокочастотную область.
    Для этого низкочастотный сигнал приводят в однозначное соответствие с одним из параметров высокочастотного колебания, называемого несущим. Такое преобразование спектра называют модуляцией,а устройство, осуществляющее модуляцию, – модулятором.Существуют непрерывные, импульсные и цифровые методы модуляции.
    В непрерывных методах модуляции в качестве несущего используют непрерывное гармоническое колебание, вырабатываемое высокочастотным генератором. В зависимости от того, какой именно параметр несущего колебания изменяется в соответствии с изменением низкочастотного сигнала, различают модуляции амплитудную (АМ), частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ).
    Рассмотрим амплитудную модуляцию (рис. 14.1). Пусть имеются модулирующий входной сигнал (см. рис. 14.1, а)и несущее гармоническое колебание (см. рис. 14.1, а),причем несущая частота значительно больше частоты входного сигнала , а начальные фазы и примем равными нулю. В результате модуляции амплитуда несущего колебания становится связанной с модулирующим сигналом следующим образом:
    ,
    где – амплитуда несущего сигнала; Х – амплитуда входного сигнала; – коэффициент модуляции.
    Тогда выражение для модулированного сигнала будет иметь вид
    .
    Раскрыв скобки, по теореме произведения косинусов получим
    ,
    т.е. модулированный сигнал состоит из трех составляющих с час­тотами , и и соответственно с амплитудами и . Следовательно, полоса пропускания линии связи должна быть для такого сигнала не менее 2.

    Рис. 14.1. Амплитудная модуляция: а – входной сигнал; б – модулированный сигнал; в – детекти-
    рованный сигнал; г – структурная схема преобразования сигнала.
    Если входной сигнал является периодическим с частотой , но имеет сложную форму, то его согласно преобразованию Фурье можно представить в виде суммы составляющих гармоник с частотами и т.д. Соответственно в спектре модулирован­ного сигнала появятся составляющие с частотами и т.д. При импульсных и непериодических входных сигналах этот ряд оказывается бесконечным, но мощность высших гармоничес­ких составляющих очень мала, и практически спектр модулиро­ванного сигнала можно считать ограниченным.

  10. Kajiran Ответить

    Википедия, “Модуляция”.
    Козачек А.М. “Перевод с английского на русский”

    Модуляция

    В телекоммуникациях, модуляция – это процесс изменения периодической формы, т.е. сигнала,
    цель которого – передача сообщения, также как и музыкант может моделировать звук музыкального инструмента
    изменяя его громкость, длительность и интонацию. Обычно высокочастотный синусоидальный сигнал используется
    как несущий сигнал. Три ключевых параметра синусоидального сигнала – это амплитуда (громкость), фаза
    (длительность) и частота (интонация), все из которых могут быть изменены в соответствии с низкочастотным
    информационным сигналом для получения модулированного сигнала.
    Устройство выполняющие модуляцию называют модулятором и устройство выполняющие демодуляцию называют
    демодулятором (иногда детектором или демодом). Устройство, которое может выполнять обе операции называется
    модемом (сокращение этих двух терминов).
    Цель цифровой модуляции это передача цифрового потока бит через аналоговый канал, к примеру через общую
    коммутируемую телефонную сеть (где фильтр огранивает частоту диапазона от 300 до 3400 Гц) или ограниченный
    радиочастотный диапазон.
    Цель аналоговой модуляции это передача аналогового низкочастотного сигнала, к примеру аудио сигнала и ТВ
    сигнала, через аналоговый канал, к примеру ограниченный радиочастотный диапазон или сеть кабельного ТВ.
    Аналоговая и цифровая модуляция облегчает мультиплексирование с частотным разделением каналов, где несколько
    низкочастотных сигналов передаются одновременно через общую физическую среду, используя отдельных низкочастотных
    каналов.
    Цель цифровых методов групповой модуляции, также известна как линейное кодирование, это передача цифрового потока
    бит через низкочастотный канал, как правило по медным кабелям таким как последовательная шина или кабели локальных сетей.
    Цель импульсных методов модуляции это передача узкополосного аналогового сигнала, к примеру телефонного вызова
    через широкополосный низкочатотный канал.

    Методы аналоговой модуляции

    В аналоговой модуляции, модуляция применяется постоянно в ответ на аналоговый информационный сигнал.
    Общие аналоговые методы модуляции:
    Угловая модуляция
    1. Фазовая модуляция (ФМ)
    2. Частотная модуляция (ЧМ)
    Амплитудная модуляция
    1. Двухполосовая модуляция с неподавленной несущей (используется на радио АМ приёмниках)
    2. Двухполосная передача данных с подавленной несущей
    3. Двухполосная передача данных с частично подавленной несущей
    4. Однополосная модуляция, очень похожа на однополосную модуляцию с подавленной несущей
    5. Модуляция сигнала с частично подавленной боковой полосой
    6. Квадратурная амплитудная модуляция

    Методы цифровой модуляции

    В цифровой модуляции, аналоговый несущий сигнал модулируется цифровым потоком бит.
    Это можно охарактеризовать как форму аналого-цифрового преобразования. Изменения в несущем сигнале выбираются
    для определённого числа альтернативных символов (модуляционный алфавит).
    Основные цифровые модуляции представлены ниже:
    В отношении фазовой манипуляции (ФМ) – это конечное число фазовых изменений
    В отношении частотной манипуляции (ЧМ) – это конечное число частотных изменений
    В отношении амплитудной манипуляции (АМ) – это конечное число амплитудных изменений
    В отношении квадратурной амплитудной манипуляции – это инфазный сигнал (I сигнал, к примеру косинусообразной формы) и квадратурный сигнал фазовый сигнал (P сигнал, к примеру синусообразной формы) амплитудно модулированный с конечным числом амплитудных колебаний. Это можно увидеть в двухканальных системах. Полученный сигнал – это комбинация фазовой и амплитудной манипуляций с конечным числом как минимум двух фазовых и двух амплитудных колебаний.
    Каждой из фаз, частот и амплитуд присваивается уникальная последовательность бинарных бит. Обычно, каждая фаза,
    частота и амплитуда кодируется одинаковым количеством бит.
    Если кодовое слово состоит из M=2N альтернативных символов, то каждый символ представляет собой сообщение
    состоящее из N бит. Если символьная передача измеряется в символ/сек , то передача данных измеряется в бит/с.
    К примеру, с алфавитом состоящим из 16 альтернативных символов, каждый символ представляет собой 4 бита.
    В отношении ФМ, АМ и КАМ, алфавит модуляции часто удобно представлять на звёздной диаграмме, показывающей
    амплитуду I сигнала на оси X, и амплитуду Q сигнала на оси Y, для каждого символа.
    ФМ и АМ и иногда также ЧМ, могут быть сформированы и обнаружены с использованием принципа КАМ.
    I и Q сигналы могут быть объединены в общий полезный сигнал называемым эквивалентным низкочастотным
    сигналом или эквивалентным модулирующим сигналом. Это представление полезного модулируемого сигнала
    (также называемого широкополосным сигналом или радиочастотным сигналом).
    Эти основные шаги используются модулятором для передачи данных:
    Группирование входящих данных в цифровые слова
    Запись кодовых слов, к примеру амплитуд I и Q сигналов (эквивалентных низкочастотному сигналу) или частот или фаз.
    Настройка формирования импульсов или некоторых фильтров для ограничения полосы пропускания и формирования спектра типично используемого для обработки данных цифровой связи.
    Цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) сигналов Q и I (до сегодняшнего времени все из вышеперечисленных сигналов используют цифровую обработку). Иногда следующий шаг также требует использования цифровой обработки сигнала, а только потом цифро-аналогового преобразования.
    Модулирование высокочастотных несущих сигналов, в результате чего низкочастотный сигнал переходит в модулированный высокочастотный сигнал или радиочастотный сигнал.
    Усиление и аналоговую полосовую фильтрацию для того, чтобы избежать гармонического искажения и периодического спектра.
    В приёмнике, демодулятор обычно выполняет:
    полосовую фильтрацию
    автоматическую регулировку усиления (компенсация затухания)
    смещение частоты немодулированных I и Q сигналов или промежуточной частоты (ПЧ)
    выборка и аналого-цифровое преобразование
    компенсационная фильтрация
    определение амплитуд I и Q сигналов или частоты и фазы попадающих в ПЧ
    квантование по уровню амплитуды, частоты или фазы в ближайшие допустимые значения с использованием таблиц.
    таблицы квантования амплитуд, частот и фаз в кодовые слова
    преобразование параллельного кода в последовательный
    передача полученных битовых потоков для дальнейших преобразований таких как устранение некоторых ошибочных кодов.
    Общей для всех цифровых коммуникационных систем должна являться одновременная разработка модулятора и демодулятора. Цифровые схемы модуляции возможны, так как приемо-передающей паре заранее известно как кодируется и представляется информация коммуникационной системе. Во всех коммуникационных системах модулятор как передатчик а демодулятор как приемник устроены так, что оба могут выполнять обратные операции.
    Наиболее распространенные методы цифровой модуляции:
    Фазовая манипуляция (ФМ)
    Частотная манипуляция (ЧМ)
    Амплитудная манипуляция (АМ)
    Квадратурная амплитудная модуляция (КАМ) – комбинация ФМ и АМ
    Непрерывная фазовая модуляция (НФМ)
    – Манипуляция с минимальным фазовым сдвигом
    – Гауссовая манипуляция с минимальным частотным сдвигом
    Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов, также известна как дискретная многотональная модуляция
    Вейвлет модуляция
    Модуляция решетчатым кодом, также известна как решетчатая модуляция
    Манипуляция с минимальным фазовым сдвигом и гауссовая манипуляция с минимальным частотным сдвигом в отдельных
    случаях называются непрерывной фазовой модуляцией.
    Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов( ортогональное мультиплексирование деления
    частоты)-основано на идеи модуляции с частотным разделением, но используется как цифровая схема модуляции.
    Поток битовых(двоичных) сигналов раздроблен на несколько параллельных потоков данных, каждый из которых
    передается по его собственной вспомогательной несущей, используя определенную, традиционную цифровую схему
    модуляции. Из вспомогательных несущих образуются символы ортогональных мультиплексированных делений частот.
    Ортогональное мультиплексирование делений частот рассматривают как технику модуляции, а не мультиплексную
    технику, так как ортогональное мультиплексное деление частот передает один поток двоичных сигналов по одному
    каналу коммуникации, используя одну последовательность так называемых ортогональных мультиплексированных символов.
    Ортогональное мультиплексирование деления частоты может быть расширено для метода многоканального доступа в
    ортогональное разделения частоты многократного доступа и схемы МГц ортогонального мультиплексированного деления
    частоты, позволяя различным абонентам разделять туже самую фазовую среду, путем предоставления различных подсистем
    для различных пользователей.

    Цифровая групповая модуляция или линейное кодирование

    Понятие цифровой групповой модуляции является синонимом линейного кода, который методами
    передачи цифрового потока бит через аналоговый низкочастотный канал использует дискретное количество сигнальных
    уровней, посредством модулирования последовательности импульсов (прямоугольная волна вместо синусоидальной).
    Общий пример – это униполярный код, двоичное кодирование без возврата к нулю, Манчестерский и код с чередованием
    полярности битовых элементов.

    Методы импульсной модуляции

    Цель схемы импульсной модуляции передача аналогового низкочастотного сигнала через аналоговый низкочастотный
    канал как двухуровневого дискретизированного сигнала при помощи модулирования импульсной последовательности.
    Некоторый импульсные схемы модуляции также позволяют передавать аналоговый низкочастотный сигнал, как цифровой
    сигнал (т.е. как дискретный по времени сигнал) с фиксированным уровнем бит, который может быть передан через
    базовую цифровую систему передачи, к примеру некоторый линейный код. Они не являются схемами модуляции в прямом
    смысле, т.к. они являются методом кодирования каналов, но должны быть рассмотрены как метод кодирования источника
    и в некоторых случаях аналого-цифрового преобразования.
    Импульсно-кодовая модуляция
    Широтно-импульсная модуляция
    Амплитудно-импульсная модуляция
    Импульсно-позиционная модуляция
    Импульсно-плотностная модуляция
    Сигма-дельта модуляция

    Смешанная модуляция

    Использование амплитудной манипуляции в передаче кода Морзе в радиочастотах известно как несущая.
    Адаптивная модуляция
    Википедия, “Модуляция”.
    Козачек А.М. “Перевод с английского на русский”

  11. Masida Ответить

    Основы передачи дискретных сообщений
    Лекция 7
    Методы передачи дискретных данных на физическом уровне
    При передаче дискретных данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования – на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто называется также модуляцией или аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт, что кодирование осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно называют цифровым кодированием. Эти способы отличаются шириной спектра результирующего сигнала и сложностью аппаратуры, необходимой для их реализации.
    При использовании прямоугольных импульсов спектр результирующего сигнала получается весьма широким. Это не удивительно, если вспомнить, что спектр идеального импульса имеет бесконечную ширину. Применение синусоиды приводит к спектру гораздо меньшей ширины при той же скорости передачи информации. Однако для реализации синусоидальной модуляции требуется более сложная и дорогая аппаратура, чем для реализации прямоугольных импульсов.
    В настоящее время все чаще данные, изначально имеющие аналоговую форму – речь, телевизионное изображение, – передаются по каналам связи в дискретном виде, то есть в виде последовательности единиц и нулей. Процесс представления аналоговой информации в дискретной форме называется дискретной модуляцией. Термины «модуляция» и «кодирование» часто используют как синонимы.
    Аналоговая модуляция
    Аналоговая модуляция применяется для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой частот, типичным представителем которых является канал тональной частоты, предоставляемый в распоряжение пользователям общественных телефонных сетей. Типичная амплитудно-частотная характеристика канала тональной частоты представлена на рис. 2.12. Этот канал передает частоты в диапазоне от 300 до 3400 Гц, таким образом, его полоса пропускания равна 3100 Гц. Хотя человеческий голос имеет гораздо более широкий спектр – примерно от 100 Гц до 10 кГц, – для приемлемого качества передачи речи диапазон в 3100 Гц является хорошим решением. Строгое ограничение полосы пропускания тонального канала связано с использованием аппаратуры уплотнения и коммутации каналов в телефонных сетях.

    Рис. 2.12. Амплитудно-частотная характеристика канала тональной частоты
    Устройство, которое выполняет функции модуляции несущей синусоиды на передающей стороне и демодуляции на приемной стороне, носит название модем (модулятор –демодулятор).
    Методы аналоговой модуляции
    Аналоговая модуляция является таким способом физического кодирования, при котором информация кодируется изменением амплитуды, частоты или фазы синусоидального сигнала несущей частоты. Основные способы аналоговой модуляции показаны на рис. 2.13. На диаграмме (рис. 2.13, а) показана последовательность бит исходной информации, представленная потенциалами высокого уровня для логической единицы и потенциалом нулевого уровня для логического нуля. Такой способ кодирования называется потенциальным кодом, который часто используется при передаче данных между блоками компьютера.

  12. IJOXE Ответить

    2. ДЕМОДУЛЯЦИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЕ
    Восстановление переданного сообщения в приемнике обычно осуществляется в такой последовательности. Сначала производится демодуляция сигнала. В системах передачи непрерывных сообщений в результате демодуляции восстанавливается первичный сигнал, отображающий переданное сообщение.
    В системах передачи дискретных сообщений в результате демодуляции последовательность элементов сигнала превращается в последовательность кодовых символов, после чего эта последовательность преобразуется в последовательность элементов сообщения. Это преобразование называется декодированием.
    Та часть приемного устройства, которая осуществляет анализ приходящего сигнала и принимает решение о переданном сообщении, называется решающей схемой.
    В системах передачи дискретных сообщений решающая схема обычно состоит из двух частей: первой – демодулятора и второй – декодера.
    На вход демодулятора с выхода канала связи поступает сигнал искаженный аддитивными и мультипликативными помехами. На выходе же демодулятора формируется дискретный сигнал, т. е. последовательность кодовых символов. Обычно некоторый отрезок (элемент) непрерывного сигнала преобразуется модемом в один кодовый символ (поэлементный прием). Если бы этот кодовый символ всегда совпадал с передаваемым (поступившим на вход модулятора), то связь была бы безошибочной. Но как уже известно, помехи приводят к невозможности с абсолютной достоверностью восстановить по принятому сигналу переданный кодовый символ.
    Каждый демодулятор математически описывается законом, по которому поступивший на его вход непрерывный сигнал превращается в кодовый символ. Этот закон называется правилом решения, или решающей схемой. Демодуляторы с различными правилами решения будут выдавать, вообще говоря, различные решения, из которых одни будут верными, а другие ошибочными.
    Будем полагать, что свойства источника сообщения и кодера известны. Кроме того, известен модулятор, т. е. задано, какая реализация элемента сигнала соответствует тому или иному кодовому символу, а также задана математическая модель непрерывного канала. Требуется определить, каков должен быть демодулятор (правило решения), чтобы обеспечить оптимальное (т. е. наилучшее из возможных) качество приема.
    Такая задача была впервые поставлена и решена (для гауссовского канала) в 1946 г. выдающимся советским ученым В. А. Котельниковым. В этой постановке качество оценивалось вероятностью правильного приема символа. Максимум этой вероятности
    при заданном виде модуляции В.А.Котельников назвал потенциальной помехоустойчивостью, а демодулятор, обеспечивающий этот максимум, — идеальным приемником. Из этого определения следует, что ни в одном реальном демодуляторе вероятность правильного приема символа не может быть больше, чем в идеальном приемнике.
    На первый взгляд принцип оценки качества приема вероятностью правильного приема символа кажется вполне естественным и даже единственно возможным. Ниже будет показано, что это не всегда так и что существуют и другие критерии качества, применимые в тех или иных частных случаях.
    3. ПРИЕМ СИГНАЛОВ КАК СТАТИСТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
    Обычно способ передачи (способ кодирования и модуляции) задан и нужно определить помехоустойчивость, которую o6ecпечивают различные способы приема. Какой из возможных способов приема является оптимальным? Указанные вопросы являются предметом рассмотрения теории помехоустойчивости, основы, которой разработаны академиком В. А. Котельниковым.
    Помехоустойчивостью системы связи называется способность системы различать (восстанавливать) сигналы с заданной достоверностью.
    Задача определения помехоустойчивости всей системы в целом весьма сложная. Поэтому часто определяют помехоустойчивость отдельных звеньев системы: приемника при заданном способе передачи, системы кодирования или системы модуляции при заданном способе приема и т. д.
    Предельно достижимая помехоустойчивость называется, по Котельникову, потенциальной помехоустойчивостью. Сравнение потенциальной и реальной помехоустойчивости устройства позволяет дать оценку качества реального устройства и найти еще неиспользованные резервы. Зная, например, потенциальную помехоустойчивость приемника, можно судить, насколько близка к ней реальная помехоустойчивость существующих способов приема и насколько целесообразно их дальнейшее усовершенствование при заданном способе передачи.
    Сведения о потенциальной помехоустойчивости приемника при различных способах передачи позволяют сравнить эти способы передачи между собой и указать, какие из них в этом отношении являются наиболее совершенными.
    При отсутствии помех каждому принятому сигналу х соответствует вполне определенный сигнал s. При наличии помех это однозначное соответствие нарушается. Помеха, воздействуя на передаваемый сигнал, вносит неопределенность относительно того, какое из возможных сообщений было передано, и по принятому сигналу х только с некоторой вероятностью можно судить о том, что был передан тот или иной сигнал s. Эта неопределенность описывается апостериорным распределением вероятностей Р(s/х).
    Если известны статистические свойства сигнала s и помехи w(t), то можно создать приемник, который на основании анализа сигнала х будет находить апостериорное распределение Р(s|х). Затем по виду этого распределения принимается решение о том, какое из возможных сообщений было передано. Решение принимается оператором или самим приемником по правилу, которое определяется заданным критерием.
    Задача состоит в том, чтобы воспроизвести передаваемое сообщение наилучшим образом в смысле выбранного критерия. Такой приемник называется оптимальным, а его помехоустойчивость будет максимальной при заданном способе передачи.
    Несмотря на случайный характер сигналов х, в большинстве случаев имеется возможность выделить множество наиболее вероятных сигналов {xi}, i=1,2…m, соответствующих передаче некоторого сигнала si. Вероятность того, что переданный сигнал принят правильно, равна Р(хi/si), а вероятность того, что он принят ошибочно, равна 1- Р(хi| si) = . Условная вероятность Р(хj|si) зависит от способа формирования сигнала, от помех, имеющихся в канале, и от выбранной решающей схемы приемника. Полная вероятность ошибочного приема элемента сигнала, очевидно, будет равна:
    P0=
    где P(si) — априорные вероятности передаваемых сигналов.
    4. КРИТЕРИИ ОПТИМАЛЬНОГО ПРИЕМА СИГНАЛОВ
    Для того чтобы определить, какая из решающих схем является оптимальной, необходимо прежде всего установить, в каком смысле понимается оптимальность. Выбор критерия оптимальности не является универсальным, он зависит от поставленной задачи и условий работы системы.
    Пусть на вход приемника поступает сумма сигнала и помехи x(t) =sk(t)+w(t), где sk(t) — сигнал, которому соответствует кодовый символ аk, w(t) — аддитивная помеха с известным законом распределения. Сигнал sk в месте приема является случайным с априорным распределением P(sk). На основании анализа колебания х(t) приемник воспроизводит сигнал si. При наличии помех это воспроизведение не может быть совершенно точным. По принятой реализации сигнала приемник вычисляет апостериорное распределение Р(si/х), содержащее все сведения, которые можно извлечь из принятой реализации сигнала х(t). Теперь необходимо установить критерий, по которому приемник будет выдавать на основе апостериорного распределения P(si/х) решение относительно переданного сигнала sk.
    При передаче дискретных сообщений широко используется критерий Котельникова (критерий идеального наблюдателя). Согласно этому критерию принимается решение, что передан сигнал si, для которого апостериорная вероятность Р(si/х) имеет наибольшее
    значение, т. е. регистрируется сигнал si если выполняются неравенства
    Р (si/х) > Р (sj/х), j i. (1)
    При использовании такого критерия полная вероятность ошибочного решения P0 будет минимальной. Действительно, если по сигналу х принимается решение о том, что был передан сигнал si, то, очевидно, вероятность правильного решения будет равна Р(si/х),
    а вероятность ошибки — 1 — P(si/х). Отсюда следует, что максимуму апостериорной вероятности Р(si/х) соответствует минимум полной вероятности ошибки
    P0 =
    где Р(si )- априорные вероятности передаваемых сигналов.
    На основании формулы Байеса [1,2]
    P(si/x)= .
    Тогда неравенство (1) можно записать в другом виде
    P(si) р(х/si.) >P(sj) р(х/sj) (2)
    или
    . (3)
    Функцию р(х/s) часто называют функцией правдоподобия. Чем больше значение этой функции при данной реализации сигнала х, тем правдоподобнее, что передавался сигнал s. Отношение, входящее в неравенство (3),
    (4)
    называется отношением правдоподобия. Пользуясь этим понятием, правило решения (3), соответствующее критерию Котельникова, можно записать в виде
    (5)
    Если передаваемые сигналы равновероятны P(si) =Р(sj) = , то это правило решения принимает более простой
    . (6)
    Таким образом, критерий идеального наблюдателя сводится к сравнению отношений правдоподобия (5). Этот критерий является более общим и называется критерием максимального правдоподобия.
    Рассмотрим бинарную систему, в которой передача сообщений осуществляется с помощью двух сигналов s1(t) и s2(t), соответствующих двум кодовым символам a1 и a2. Решение принимается по рёзультату обработки принятого колебания x(t) пороговым методом: регистрируется s1, если х< х0, и s2, если х х0, где х0 — некоторый пороговый уровень х. Здесь могут быть ошибки двух видов: воспроизводится s1, когда передавался s2, и s2, когда передавался s1. Условные вероятности этих ошибок (вероятности переходов) будут равны:
    , (7)
    (8)
    Значения этих интегралов могут быть вычислены как соответствующие площади, ограниченные графиком плотностей условного распределения вероятностей (Рис.2). Вероятности ошибок первого и второго вида соответственно:
    PI=P(s2)P(s1|s2) = P2P12 ,
    PII=P(s1)P(s2|s1) = P1P21.
    Полная вероятность ошибки при этом
    P0= PI+PII=P2P12 + P1P21.
    Пусть Р1= Р2, тогда
    P0= .
    Нетрудно убедиться, что в этом случае минимум Р0 имеет место при P12=P21, т. е, при выборе порога в соответствии с Рис.2. Для такого порога Р0=P12=Р21. На Рис.2. значение P0 определяется заштрихованной площадью. При любом другом значении порога величина Р0 будет больше.
    Несмотря на естественность и простоту, критерий Котельникова имеет недостатки. Первый заключается в том, что для построения решающей схемы, как это следует из соотношения (2), необходимо знать априорные вероятности передачи различных символов кода. Вторым недостатком этого критерия является то, что все ошибки считаются одинаково нежелательными (имеют одинаковый вес). В некоторых случаях такое допущение не является правильным. Например, при передаче чисел ошибка в первых значащих цифрах более опасна, чем ошибка в последних цифрах. Пропуск команды или ложная тревога в различных системах оповещения могут иметь различные последствия.
    Следовательно, в общем случае при выборе критерия оптимального приема необходимо учитывать те потери, которые несет получатель сообщения при различных видах ошибок. Эти потери можно выразить некоторыми весовыми коэффициентами, приписываемыми каждому из ошибочных решений. Оптимальной решающей схемой будет такая, которая обеспечивает минимум среднего риска. Критерий минимального риска относится к классу так называемых байесовых критериев.
    В радиолокации широко используется критерий Неймана—Пирсона. При выборе этого критерия учитывается, во-первых, что ложная тревога и пропуск цели не являются равноценными по своим последствиям, и, во-вторых, что неизвестна априорная вероятность передаваемого сигнала.
    5. ОПТИМАЛЬНЫЙ ПРИЕМ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ
    Источник дискретных сообщений характеризуется совокупностью возможных элементов сообщения u1, u2,…, um вероятностями появления этих элементов на выходе источника Р(u1), Р(u2),…, Р(um). В передающем устройстве сообщение преобразовывается в сигнал таким образом, что каждому элементу сообщения соответствует определенный сигнал. Обозначим эти сигналы через s1, s2…, sm а их вероятности появления на выходе передатчиков (априорные вероятности) соответственно через P(s1), P(s2),…, P(sm). Очевидно, априорные вероятности сигналов P(si) равны априорным вероятностям Р(ui ) соответствующих сообщений P(si) =Р(ui). В процессе передачи на сигнал накладывается помеха. Пусть эта помеха имеет равномерный спектр мощности с интенсивностью .
    Тогда сигнал на входе можно представить как сумму переданного сигнала si(t) и помехи w(t):
    х(1) =si(t) + w(t) , (i =1, 2,…, m).
    В случае, когда априорные вероятности сигналов одинаковы P(s1)=Р(s2)=…=P(sm) = , критерий Котельникова принимает вид [1,2 ] :
    (9)
    Отсюда следует, что при равновероятных сигналах оптимальный приемник воспроизводит сообщение, соответствующее тому переданному сигналу, который имеет наименьшее среднеквадратичное отклонение от принятого сигнала.
    Неравенство (9) можно записать в другом виде, раскрыв скобки:

    Для сигналов, энергии которых одинаковы, это неравенстве для всех i j принимает более простую форму:
    . (10)
    В этом случае условие оптимального приема можно сформулировать следующим образом. Если все возможные сигналы равновероятны и имеют одинаковую энергию, оптимальный приемник воспроизводит сообщение, соответствующее тому переданному сигналу, взаимная корреляция которого с принятым сигналом максимальна.
    Таким образом, при Е2=Е1 приемник Котельникова, реализующий условия работы (10), является корреляционным (когерентным) (Pис.3).

    Рис. 3. Корреляционный приемник Рис.4. Приемник с согласованными фильтрами.
    Оптимальный прием можно также реализовать в схеме с согласованными линейными фильтрами (Рис. 5), импульсные реакции которых должны быть [3,4]
    gi=csi(T — t), где с — постоянный коэффициент.
    Рассмотренные схемы оптимальных приемников относятся к типу когерентных, в них учитывается не только амплитуда, но и фаза высокочастотного сигнала. Заметим, что в схемах оптимальных приемников отсутствуют фильтры на входе, которые в реальных приемниках всегда имеются. Это означает, что оптимальный приемник при флуктуационных помехах не требует фильтрации на входе. Его помехоустойчивость, как мы увидим дальше, не зависит от ширины полосы пропускания приемника.
    6. ВЕРОЯТНОСТЬ ОШИБКИ ПРИ КОГЕРЕНТНОМ ПРИЕМЕ
    ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ
    Определим вероятность ошибки в системе передачи двоичных сигналов при приеме на оптимальный приемник. Эта вероятность, очевидно, будет минимально возможной и будет характеризовать потенциальную, помехоустойчивость при данном способе передачи.
    Если передаваемые сигналы s1 и s2 равновероятны Р1=Р2=0,5, то полная вероятность ошибки P0 при оптимальном приеме бинарных сигналов s1(t) и s2(t) будет равна [1,2 ]:
    Р0 = [1 — Ф ( )], (11)
    где Ф( )= – интеграл вероятности, .
    Из приведенной формулы следует, что вероятность ошибки Р0, определяющая потенциальную помехоустойчивость, зависит от величины – отношения удельной энергии разности сигналов к интенсивности помехи N0. Чем больше это отношение, тем больше потенциальная помехоустойчивость.
    Таким образом, при равновероятных сигналах вероятность ошибки полностью определяется величиной . Значение этой величины зависит от спектральной плотности помех N0 и передаваемых сигналов s1(t) и s2(t).
    Для систем с активной паузой, в которых сигналы имеют одинаковую энергию , выражение для 2 можно представить в следующем виде[1,2 ]:
    ,
    где — коэффициент взаимной корреляции между сигналами, — отношение энергии сигнала к удельной мощности помехи.
    Вероятность ошибки для таких систем определяется формулой [1,2 ]
    P0= (12)
    Отсюда следует, что при = — 1, т. е. s1(t) = — s2(t), система обеспечивает наибольшую потенциальную помехоустойчивость. Эта система с противоположными сигналами. Для нее = 2q0. Практической реализацией системы с противоположными сигналами является система с фазовой манипуляцией.
    Сравнение различных систем передачи дискретных сообщений удобно производить по параметру , представляющему собой приведенное отношение сигнала к помехе на выходе оптимального приемника при заданном способе передачи .
    В общем виде радиотелеграфный сигнал можно записать
    si(t) =Аi(t)cos( ), 0 , i=1,2,
    – где параметры колебания Аi, , принимают определенные значения в зависимости от вида манипуляции.
    Для амплитудной манипуляции A1(t)=A0 , A2=0 ,
    .
    Для частотной манипуляции A1(t)=A2(t)=A0 , . При оптимальном выборе разноса частот( )2 , где k — целоечисло и , получаем
    .
    Для фазовой манипуляции А1(t) =A2(t) =А0,
    .
    Сравнение полученных формул показывает, что из всех систем передачи бинарных сигналов наибольшую потенциальную помехоустойчивость обеспечивает система с фазовой манипуляцией. По сравнению с ЧМ она позволяет получить двухкратный, а по сравнению с АМ — четырехкратный выигрыш по мощности.
    В системах связи сигнал обычно составляется из последовательности простых сигналов. Так, в телеграфии каждой букве соответствует кодовая комбинация, состоящая из пяти элементарных посылок. Возможны и более сложные комбинации. Если элементарные сигналы, составляющие кодовую комбинацию, независимы, то вероятность ошибочного приема кодовой комбинации определяется следующей формулой:
    Рок= 1 — (1 — Р0)n,
    где Р0 — вероятность ошибки элементарного сигнала, n — число элементарных сигналов в кодовой комбинации (значность кода).
    Следует заметить, что вероятность ошибки в рассмотренных выше случаях полностью определяется отношением энергии сигнала к спектральной плотности помехи и не зависит от формы сигнала. В общем случае, когда спектр помехи отличается от равномерного, вероятность ошибки можно уменьшить, изменяя спектр сигнала, т. е. его форму.
    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
    1. Каково назначение демодулятора в цифровой системе связи? В чем его основное отличие от демодулятора аналоговой системы?
    2. Что такое скалярное произведение сигналов? Как оно используется в алгоритме работы демодулятора?
    3. Можно ли в оптимальном демодуляторе применять согласованные фильтры?
    4. Что такое “критерий идеального наблюдателя”?
    5. Что такое “правило максимума правдоподобия”?
    6. Как выбирается порог решающего устройства? Что будет, если его изменить?
    7. Каков алгоритм принятия решения в РУ?
    8. Объясните назначение каждого блока демодулятора.
    9. Как можно рассчитать Рош теоретически и измерить экспериментально? 10. Алгоритм оптимального демодулятора и его функциональная схема для АМ.
    11. Алгоритм оптимального демодулятора и его функциональная схема для ЧМ.
    12. Объясните разницу в помехоустойчивости систем связи с разными видами модуляции.
    13. Объяснить осциллограммы, полученные в разных контрольных точках демодулятора (для одного из видов модуляции).
    ЛИТЕРАТУРА
    1. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов. М.: Радио и связь, 1986.
    2. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Теория электрической связи. М.: Радио и связь, 1998.
    3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1985.
    4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Советское радио,1977.
    КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ ЦЕПЕЙ И СИГНАЛОВ
    В работе используется универсальный стенд со сменным блоком “МОДУЛЯТОР – ДЕМОДУЛЯТОР”, функциональная схема которого приведена на рис. 20.1.

    Рис. 20.1. Функциональная схема сменного блока “модулятор – демодулятор”
    Источником цифрового сигнала является КОДЕР-1, который выдает периодическую последовательность из пяти символов. С помощью тумблеров можно установить любую пятиэлементную кодовую комбинацию, которая индицируется линейкой из пяти светодиодных индикаторов с надписью “ПЕРЕДАНО”. В блоке МОДУЛЯТОР происходит модуляция (манипуляция) двоичными символами “высокочастотных” колебаний по амплитуде, частоте или фазе, в зависимости от положения переключателя “ВИД МОДУЛЯЦИИ” – АМ, ЧМ, ФМ или ОФМ. При “нулевом” положении переключателя выход модулятора соединен с его входом (модуляция отсутствует).
    КАНАЛ связи представляет собой сумматор сигнала с выхода модулятора и шума, генератор которого (ГШ) расположен в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ. Внутренний генератор квазибелого шума, имитирующий шум канала связи, работает в той же полосе частот, в которой расположены спектры модулированных сигналов (12¸28 кГц).
    ДЕМОДУЛЯТОР выполнен по когерентной схеме с двумя ветвями; коммутация видов модуляции – общая с модулятором. Поэтому эталонные сигналы s0 и s1 и пороговые напряжения в контрольных точках стенда изменяются автоматически при смене вида модуляции.
    Знаками (Х) на функциональной схеме обозначены аналоговые перемножители сигналов, выполненные на специализированных ИМС. Блоки интеграторов выполнены на операционных усилителях. Электронные ключи (на схеме не показаны) разряжают конденсаторы интеграторов перед началом каждого символа.
    Сумматоры (a) предназначены для введения пороговых значений напряжений, зависящих от энергии эталонных сигналов s1 и s0.
    Блок “РУ” – решающее устройство – представляет собой компаратор, то есть устройство, сравнивающее напряжения на выходах сумматоров. Само “решение”, т.е. сигнал “0” или “1”подается на выход демодулятора в момент перед окончанием каждого символа и сохраняется до принятия следующего “решения”. Моменты принятия “решения” и последующего разряда конденсаторов в интеграторах задаются специальной логической схемой, управляющей электронными коммутаторами.
    Для демодуляции сигналов с ОФМ к схеме демодулятора ФМ добавляются блоки (на схеме не показаны), которые сравнивают предыдущее и последующее решения демодулятора ФМ, что позволяет сделать заключение о скачке фазы (или его отсутствии) в принимаемом символе. При наличии такого скачка на выход демодулятора подается сигнал “1”, в противном случае – “0”. В сменном блоке предусмотрен тумблер, переключающий начальную фазу (j) опорного колебания (0 или p) – только для ФМ и ОФМ. Для нормальной работы демодулятора тумблер должен быть в нулевом положении.
    При амплитудной манипуляции предусмотрена возможность ручной установки порога с целью изучения его влияния на вероятность ошибки в приеме символа. Оценка вероятности ошибки производится в ПК путем подсчета числа ошибок за определенное время анализа. Сами сигналы ошибки (в символе или «букве») формируются в специальном блоке стенда («КОНТРОЛЬ ОШИБОК»), расположенном ниже блока ЦАП. Для визуального контроля ошибок в стенде имеются светодиодные индикаторы.
    В качестве измерительных приборов используются двухканальный осциллограф, встроенный вольтметр и ПК, работающий в режиме подсчета ошибок.
    ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
    1.Изучите основные разделы темы по конспекту лекций и литературе:
    [1] с. 159¸174, 181¸191; [2] с. 165¸192.
    ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ
    1. Наблюдайте осциллограммы сигналов в различных точках схемы демодулятора при отсутствии шума в канале.
    2. Наблюдайте появление ошибок в работе демодулятора при наличии шума в канале. Оцените вероятность ошибки для АМ и ЧМ при фиксированном значении отношения сигнал/шум.
    3. Получите зависимость вероятности ошибок при АМ от порогового напряжения.
    МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
    1. Работа демодулятора в условиях отсутствия помех.
    1.1. Соберите схему измерений согласно рис.20.2.Тумблерами КОДЕРА – 1 наберите любую двоичную комбинацию из 5 элементов. Ручку регулятора “ПОРОГ АМ” установить в крайнее левое положение. При этом регулятор выключен и порог устанавливается автоматически при смене вида модуляции. Тумблер фазировки опорного колебания ДЕМОДУЛЯТОРА установить в положение “00”. Соединить выход генератора шума (ГШ) в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ со входом n(t) КАНАЛА связи. Потенциометр выхода генератора шума – в крайнем левом положении (напряжение шума отсутствует). Вход внешней синхронизации осциллографа соединить с гнездом C2 в блоке ИСТОЧНИКИ, а усилители вертикального отклонения лучей перевести в режим с открытым входом (для пропускания постоянных составляющих исследуемых процессов).
    1.2. Кнопкой переключения видов модуляции установить вариант “0”,соответствующий сигналу на входе МОДУЛЯТОРА. Сняв осциллограмму этого сигнала и, не меняя режим развёртки осциллографа, выбрать один из видов модуляции (АМ). Зарисовать осциллограммы в контрольных точках демодулятора:
    · на входе демодулятора;
    · на выходах перемножителей (в одном масштабе по вертикальной оси);
    · на выходах интеграторов (также в одном масштабе);
    · на выходе демодулятора.
    На всех полученных осциллограммах отметить положение оси времени (т.е. положение нулевого уровня сигнала). Для этого можно зафиксировать положение линии развёртки при замыкании входных зажимов осциллографа.
    1.3. Повторить п.1.2 для другого вида манипуляции (ЧМ).

    2. Работа демодулятора в условиях помех.
    2.1. Переключателем ВИД МОДУЛЯЦИИ установить ФМ. Подключить один из входов двухлучевого осциллографа ко входу модулятора, а второй – к выходу демодулятора. Получите неподвижные осциллограммы этих сигналов.
    2.2. Плавно увеличивая уровень шума (потенциометром ГШ) добиться появления редких «сбоев» на выходной осциллограмме или на входном табло ПРИНЯТО.
    2.3. С помощью осциллографа измерить установленное отношение сигнал/шум. Для этого, последовательно отключая источник шума, измерить на входе демодулятора размах сигнала (в делениях на экране) – 2а – (т. е. двойная амплитуда сигнала), а отключая источник сигнала от входа канала и восстановив шумовой сигнал – измерить размах шума (также в делениях) – 6s. Найденное отношение а/s внести в таблицу 20.1.
    2.4. Переключателем «Вид модуляции» устанавливать последовательно АМ, ЧМ, и ФМ, наблюдая по вспышкам светодиода “ОШИБКА” или по осциллограмме выходного сигнала демодулятора частоту появления ошибок. Результаты наблюдений внести в отчет.
    2.5. Не изменяя уровень шума в канале, измерить вероятность ошибки демодулятора в приёме символа за конечное время анализа (т.е. оценку вероятности ошибки). Для этого привести ПК в режим измерения вероятности ошибки (см. ПРИЛОЖЕНИЕ) и установить время анализа 10¸30 с. Начиная с ФМ, (а затем – ЧМ и АМ) определить число ошибок за время анализа и оценку вероятности ошибки. Полученные данные внести в табл. 20.1.
    Табл.20.1
    Время анализа – …с
    а/s
    Вид модуляции
    ФМ
    ЧМ
    АМ
    Число ошибок
    Оценка вероятности
    ошибки
    3. Зависимость вероятности ошибки от порогового напряжения в демодуляторе при АМ.
    3.1. Переключателем ВИД МОДУЛЯЦИИ установить АМ. Потенциометр выхода генератора шума установить на минимум. С помощью осциллографа, подключенного к выходу нижнего интегратора, измерить размах пилообразного напряжения по вертикали в вольтах – Umax.
    3.2. Заготовить таблицу 20.2, предусмотреть в ней не менее 5 значений порога Uпор.
    Табл.20.2 Оценка вероятности ошибки в зависимости от порога (для АМ)
    Время анализа – …с
    Uпор
    Umax /2
    Umax
    Число ошибок
    Рош
    3.3. Потенциометром «ПОРОГ АМ» установить значение порога Umax /2 (измеряя напряжение «Е1/2» в контрольной точке демодулятора с помощью вольтметра постоянного напряжения). Увеличить уровень шума в канале до появления редких сбоев. Не меняя уровень шума, измерить оценку вероятности ошибки для этого порога (Umax /2), а затем и для всех остальных значений Uпор. Построить график зависимости Рош = j (Uпор).
    ОТЧЁТ
    Отчёт должен содержать:
    1. Функциональную схему измерений.
    2. Осциллограммы, таблицы и графики по всем пунктам измерений.
    3. Выводы по пунктам 2.4 и 3.3.

  13. Cordardin Ответить

    Пропускная способность системы зависит от уровня сотрудничества между К пользователями. В экстремальном случае имеем CDMA без сотрудничества, когда приемник для каждого сигнала пользователя не знает рассеянный сигнал других пользователей или выбирается с игнорированием этого знания в процессе демодуляции. Тогда сигналы других пользователей проявляются как интерференция на приеме у каждого пользователя. В этом случае приемник многих пользователей состоит из банка К приемников отдельных пользователей.
     [24]
    Получить полезную информацию из спектра AM колебаний непосредственно ( например, путем использования фильтров) невозможно, потому что низкочастотная составляющая полезного сигнала перенесена по оси частот в более высокую область в процессе детектирования. Для извлечения этого сигнала требуется специальная операция, по природе своей обратная модуляции и называемая демодуляцией или детектированием. Процесс демодуляции состоит в том, что спектр низкочастотного ( полезного) сигнала снова возвращается на свое исходное место, предварительно усиленный усилителем. В процессе детектирования получается побочный продукт в виде высокочастотных составляющих спектра, которые могут быть подавлены с помощью специальных фильтров.
     [25]
    Обычно принято считать, что преобразователь частоты в приемнике меняет отношение с / п, однако это верно лишь по отношению к интегральным величинам сигнала и помехи, поскольку после каскада преобразователя может изменяться ширина полосы, в которой проходит помеха. Отношение спектральных плотностей сигнала и помехи преобразователем частоты не изменяется. Изменение этого отношения выявляется в процессе демодуляции.
     [26]
    Необходимо отметить, что применение последовательных резонансных контуров в схеме, несмотря на указанный недостаток, позволило получить вполне удовлетворительную отстройку от частоты 50 гц. Таким образом, пройдя фильтр Ф2, канал связи, фильтр Фз, токи тональной и высокой частоты поступают на мост М2, расположенный на КП. Звуковые частоты, возникающие в процессе демодуляции, через фильтр Ф4 подаются на клеммы телефонного аппарата КП. Передача в обратном направлении ( с КП на ДП) происходит аналогичным образом с той разницей, что модуляция производится на несущей частоте, поступающей через линию от генератора, расположенного на диспетчерском пункте. Мосты Мг и М2, собранные из стандартных селеновых выпрямителей типа АВС-18, по отношению к подводимому к ним напряжению звуковой частоты играют роль переключателей, меняющих направление тока в линейной части схемы через каждую половину периода несущей частоты. Анализ кривой этого тока показывает присутствие как несущей частоты, так и частоты модуляции. По отношению к несущей частоте каждый мост представляет собой обычный двухполуперподный выпрямитель. В процессах демодуляции мосты выполняют роль вышеуказанных переключателей, в результате чего из переходящих модулированных колебаний восстанавливаются колебания звуковой частоты.
     [27]
    Усилители-ограничители предназначены для усиления по напряжению и мощности принятого частотномодулированного сигнала. Отличительная особенность работы усилительных ступеней в приемниках ТТ состоит в том, что при значительном увеличении уровня приема они начинают работать в режиме ограничения. Наличие ограничителя амплитуд перед частотным детектором устраняет влияние изменений уровня приема на процессе демодуляции ЧМ сигнала и тем самым устраняет возможные преобладания в сигналах постоянного тока.
     [28]
    ЧМ, когда прямо на одной дорожке записывается суммарный сигнал частотно-модулированных несущих от нескольких модуляторов. При воспроизведении частоты модуляторы разделяются с помощью полосовых ЛС-фильтров, включенных в обратную связь двухкаскадного усилителя. На рис. 5 приведена принципиальная схема одного канала воспроизведения. После фильтрации сигналы ЧМ подвергаются ограничению ( формированию) с помощью триггера Щмит-та и процессу демодуляции.
     [29]

    Диаграмма корневых годографов ( а для системы с передаточной функ.
     [30]
    Страницы:  
       1
       2
       3

  14. Thothis Ответить

    Выпускаемые в настоящее время модемы различны по конструкции, но, как правило, состоят из интерфейсной части для соединения с компьютером, кодера и декодера, модулятора и демодулятора. Часто в состав модема входят шифрующее и дешифрующее устройства, обеспечивающие секретность передаваемой информации. Имеются также способы, обеспечивающие скрытность передачи. В зависимости от типа модема он производит амплитудную, частотную или фазовую модуляцию. С целью уплотнения полосы канала чаще всего используют многократную фазовую манипуляцию (см. рис. 5.10). Типовые скорости передачи у модемов 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 33600, 57600 бит/с.
    Емкость канала связи
    Скорость передачи информации, а ее предельно допустимое значение для данного канала называют емкостью канала, относится к фундаментальным понятиям теории связи. Она служит одной из главных характеристик канала передачи информации. Оценка скорости передачи информации и предельных возможностей канала связи представляет большой практический и теоретический интерес.
    Рассматривая процесс передачи информации в общих чертах, можно предположить, что основными факторами, ограничивающими скорость передачи информации, являются полоса пропускания и уровень помех.
    Существует фундаментальная теорема о „выборках«, которая доказывает, что сигнал, не содержащий в своем спектре частот выше , может представляться 2 независимыми значениями в секунду, и совокупность значений, отстоящих друг от друга на Т секунд, определяет непрерывный сигнал полностью. Заметим, что „выборкой« является отсчет амплитуды сигнала в определенный момент (на рис. 5.12 а можно увидеть эти выборки).

    а) б)
    Рис. 5.12. Представление непрерывного сигнала в виде дискретных отсчетов (выборок);
    а — отсчеты сигнала, взятые через интервал 1 /(2F); б — отсчеты сигнала, квантованные по амплитуде.
    Термин „выборки« взят от английского samples, теорему о выборках называют также теоремой отсчетов.
    Эта теорема позволяет на интервале Т заменить непрерывный сигнал с ограниченным спектром последовательностью его дискретных значений, причем их нужно не бесконечное число, а вполне определенное, равное . Уровень шумов (помех) не позволяет точно определить амплитуду сигнала и в этом смысле вносит некоторую неопределенность в значение отсчетов сигнала.
    Максимально возможная скорость передачи информации по каналу связи при фиксированных ограничениях называется емкостью канала, обозначается через С и имеет размерность бит/с.
    Рассмотрим соотношение для емкости канала связи, являющееся фундаментальным соотношением в теории связи. Оно позволяет понять некоторые принципиальные зависимости при передаче информации вообще.
    Напомним, что количество информации I, снимающее неопределенность о состоянии объекта с L равновероятными состояниями,
    .
    Основание логарифма здесь не имеет значения. Если основание равно двум, то единицей измерения количества информации оказывается бит.
    Определим количество различных сообщений, которое можно составить из п элементов, принимающих любые из т различных фиксированных состояний. Из ансамбля п элементов, каждый из которых может находиться в одном из т фиксированных состояний, можно составить различных комбинаций, т. е. . Тогда
    = .
    При полосе F наибольшее число отсчетов сигнала равно 2F в единицу времени или 2FТ за время Т, то есть n = 2FT.
    Если бы шума не существовало, то число дискретных уровней сигнала было бы бесконечным. В случае наличия шума последний определяет степень различимости отдельных уровней амплитуды сигнала. Так как мощность является усредненной характеристикой амплитуды, число различимых уровней сигнала по мощности равно (Рс+Рш)/Рш), а по амп­литуде соответственно .
    Тогда ёмкость канала
    .
    Итак, емкость канала ограничивается двумя величинами: шириной полосы канала и шумом. Приведенное соотношение известно как формула Хартли-Шеннона и считается основной в теории информации.
    Полоса частот и мощность сигнала входят в формулу таким образом, что для С = const при сужении полосы необходимо увеличивать мощность сигнала, и наоборот.
    Емкость канала является максимальной величиной скорости. Чтобы достигнуть такой скорости передачи, информация должна быть закодирована наиболее эффективным образом. Утверждение, что такое кодирование возможно, является важнейшим результатом созданной Шенноном теории информации . Шеннон доказал принципиальную возможность такого эффективного кодирования, не определив, однако, конкретных путей его реализации. (Отметим, что на практике инженеры часто говорят о ёмкости канала, подразумевая под этим реальную, а не потенциальную скорость передачи).

    Рис. 5.13 Эффективность цифровых систем связи: 1–граница Шеннона; 2- М-ичная ФМ; 3–М-ичная АМ; 4- М-ичная ЧМ.
    Эффективность систем связи характеризуется параметром, равным скорости передачи информации R на единицу ширины полосы F, т. е. R/F. Для иллюстрации существующих возможностей по созданию эффективных систем связи на рис. 5.13 приведены графики зависимости эффективности передачи информации при различных видах М-ичной дискретной амплитудной, частотной и фазовой модуляции (кроме бинарной модуляции используется также модуляция с 4, 8, 16 и даже с 32 положениями модулируемого параметра) от отношения энергии одного бита к спектральной плотности мощности шума (Ео/Nо). Для сравнения показана также граница Шеннона.
    Сравнение кривых показывает, в частности, что при неизменном отношении сигнал-шум наиболее популярный вид модуляции 4ФМн в три раза хуже потенциально достижимого. Из сравнения кривых можно сделать более общие выводы: наиболее эффективной оказывается передача с фазовой дискретной модуляцией; современные методы кодирования и модуляции еще весьма далеки от совершенства.

  15. Лилия Шкляева Ответить

    Модуляция– изменение информативных параметров некоторых первичных физических процессов (сигналов), рассматриваемых как носители информации, в соответствии с передаваемой (включаемой и сигнал) информацией.
    Виды модуляции связаны с типом сигнала-носителя. В современной информатике выделяют три его типа: фиксированный уровень, колебания, импульсы.
    Демодуляция– восстановление величин, вызвавших изменение параметров носителей при модуляции. Выполняется на принимающей стороне при известных условиях модуляции на передающей стороне.
    Фиксированный уровень
    В качестве сигнала-носителя может выступать, например, значение напряжения:

    Здесь t – время, Uн – нормальный уровень напряжения.
    В этом случае возможна только прямая модуляция, при которой изменение уровня напряжения означает передачу того или иного сигнала.
    Пример 1. Выполнить прямую модуляцию дискретного сигнала 01102.
    Зададимся следующими модификациями напряжения Uн для передачи двоичной цифры: при уменьшении нормального уровня напряжения на ?Uм передается двоичный 0, при увеличении нормального уровня на ту же величину передается двоичная 1. Для кодирования повторений цифр зададимся дискретой времени ?t, в течение которой передается одна цифра. Тогда получим результат, показанный на рисунке:

    Колебания
    Этот вид сигнала-носителя представлен на рисунке:

    Рисунок 1
    Он характеризуется тремя информационными параметрами – амплитудой (имеет величину Uн на рисунке), частотой (1/(2?t) на рисунке) и фазой (равна нулю), поэтому возможны три вида модуляции: амплитудная, частотная, фазовая.
    Амплитудная модуляция
    Связана с изменением амплитуды колебаний.
    Пример 1. Выполнить амплитудную модуляцию для дискретного сигнала 01102, если сигналом-носителем является сигнал рисунка 1.
    Зададимся модификациями амплитуды базового сигнала-носителя: пусть уменьшение амплитуды на величину ?Uм означает передачу двоичного 0, а увеличение на ту же величину – передачу двоичной 1.
    Тогда получим результат, показанный на рисунке 2:

    Рисунок 2
    Частотная модуляция
    Связана с изменением частоты колебаний.
    Пример 2. Выполнить частотную модуляцию для дискретного сигнала 01102. Сигнал-носитель представлен на рисунке 1.
    Пусть увеличение колебаний в период времени T = 2?t в 2 раза означает передачу двоичного 0, а увеличение в 3 раза – двоичной 1.
    Тогда результат модуляции представлен на рисунке:

    Рисунок 3
    Фазовая модуляция
    Передача дискретного сигнала связана со сменой фазы.
    Пример 3. Выполнить фазовую модуляцию для дискретного сигнала 01102. Сигнал-носитель представлен на рисунке 1.
    Пусть сдвиг по фазе на 90° означает передачу двоичной 1, отсутствие сдвига – двоичного 0. Тогда результат модуляции представлен на рисунке:

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *