1. Предмет теории передачи сигналов

f(t)= (1.5)
Параметрами этого колебания являются амплитуда А, частота ω и фаза φ. Каждый из этих параметров можно модулировать и получить соответственно: амплитудную модуляцию (AM), частотную модуляцию (ЧМ) и фазовую модуляцию (ФМ). При этом данный параметр переносчика имеет приращение, пропорциональное u(t). Так,
при AM A= (1.6)
при ФМ (1.7)
при ЧМ (1.8)
Если сообщение закодировано двоичным кодом, то модулируемый параметр будет принимать только два значения: одно будет соответствовать передаче символа 1, другое — передаче символа 0. В этом случае модуляцию называют манипуляцией.
В современных системах связи, особенно в многоканальных, в качестве переносчика часто используется периодическая последовательность импульсов определенной формы. Параметрами такой последовательности являются амплитуда импульсов, длительность, их положение во времени (фаза) и частота следования. Это позволяет получить четыре основных вида импульсной модуляции: амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), фазо-импульсную модуляцию (ФИМ) и частотно-импульсную (ЧИМ).
В системах радиосвязи термин «импульсная модуляция», по существу, означает двойную модуляцию: первичную модуляцию последовательности импульсов передаваемым сообщением и вторичную модуляцию высокочастотного синусоидального колебания напряжением, получаемым в результате первичной модуляции. При этом во второй ступени модуляции используются рассмотренные выше способы модуляции синусоидального переносчика (AM, ЧМ, ФМ). В результате получается целый ряд систем с импульсной модуляцией: АИМ- AM, ФИМ-АМ, ШИМ-ЧМ, ШИМ-ФМ и т. д.
В некоторых случаях модулирующее сообщение воздействует одновременно не на один, а на несколько параметров. Такую модуляцию называют смешанной. Возможны, например, амплитудно-частотная, амплитудно-фазовая модуляции и т. п.
5. Демодуляция и декодирование
Восстановление переданного сообщения в приемнике обычно осуществляется в такой последовательности. Сначала производится детектирование сигнала. Цель этой операции состоит в извлечении из модулированного сигнала колебания модулирующей частоты. При этом производятся действия, обратные операции модуляции, поэтому детектирование часто называют демодуляцией. Демодуляция, так же как и модуляция, процесс, существенно нелинейный и поэтому практически осуществляется с помощью нелинейных или параметрических устройств.
В системах передачи непрерывных сообщений в результате демодуляции выделяется видеосигнал, отображающий переданное сообщение. Этот сигнал затем поступает, на воспроизводящее или записывающее устройство. В радиовещании таким устройством может быть громкоговоритель или магнитофон.
В системах передачи дискретных сообщений в результате демодуляции последовательность элементов сигнала превращается в последовательность кодовых символов, после чего эта последовательность преобразовывается в (последовательность элементов сообщения, выдаваемую получателю (рис. 1.5). Это преобразование называется декодированием.
Иногда операции демодуляции и декодирования объединяются в одном устройстве, которое приходящую последовательность элементов сигнала преобразовывает сразу в последовательность букв сообщения. Такой метод приема называют «приемом в целом», в отличие от широко распространенного метода «поэлементнoгo приема». В первом случае анализируется целиком отрезок сигнала, соответствующий кодовой комбинации, и на основании того или иного критерия восстанавливается переданный элемент сообщения (буква). Во втором случае сначала анализируются отдельные элементы сигнала, соответствующие кодовым символам, а затем восстановленная кодовая комбинация декодируется, т. е. преобразовывается в элемент (букву) сообщения.
Строго говоря, по принятому сигналу можно судить лишь с некоторой степенью точности о том, что был передан тот или иной сигнал из множества возможных для данной системы сигналов. При этом необходимо решить , какому переданному сигналу соответствует принятый сигнал. В некоторых случаях это решение принимает сам человек. Так, например, при приеме телеграфных сигналов на слух оператор решает, какой сигнал («точка» или «тире») был передан. Он же выполняет и операцию декодирования.
В приемниках дискретных сообщений, предназначенных для записи информации, все эти операции выполняются автоматически. В этих случаях приемник принимает решение, какому переданному сигналу соответствует принятый искаженный сигнал. Для этой цели сигнал сначала детектируется, а затем опознается с помощью решающей схемы. Демодулятор при этом состоит из детектора и решающего устройства.
В простейшем случае решающая схема представляет собой пороговое устройство в форме реле или триггера, работающих по принципу «да» или «нет». Если принятый элемент сигнала имеет значение выше порогового, выдается один символ кода, например, (1), если ниже — другой (0). Высота порога, очевидно, должна выбираться с учетом вероятности появления элементов сигнала и относительной важности положительного и отрицательного решений.
В более ответственных случаях применяются решающие схемы с двумя порогами. В этом случае при попадании уровня сигнала между двумя порогами решение не принимается — вместо сомнительного элемента сигнала выдается специальный символ стирания. Введение такого стирающего символа облегчает возможность правильного декодирования принятой кодовой комбинации.
6. Дискретизация и кодирование непрерывных сообщений
Под дискретизацией понимается преобразование непрерывных сообщений (сигналов) в дискретные. При этом используется дискретизация по времени и по уровню.
Дискретизация по времени выполняется путем взятия отсчетов функции u(t) в определенные дискретные моменты времени t . В результате непрерывная функция u(t) заменяется совокупностью мгновенных значений и ={u(t )}. Обычно моменты отсчетов выбираются на оси времени равномерно, т. е. t = . Выбор интервала Δt производится на основании теоремы Котельникова, согласно которой функция с ограниченным спектром полностью определяется своими значениями, отсчитываемыми через интервалы Δt=1/2F, где F — ширина спектра. Дискретизация по времени лежит в основе всех видов импульсной модуляции.
В некоторых случаях сообщение может представлять собой функцию не одного, а нескольких переменных. Примером такого сообщения является телевизионное изображение, которое можно представить как функцию и(х, у, t) двух пространственных координат х и у и времени t, где и — яркость изображения. Дискретизация по времени осуществляется с помощью кадровой развертки. Шаг дискретизации Δt равен числу кадров в секунду. В результате строчной развертки дискретизируется координата у, координата х при этом остается непрерывной. Шаг дискретизации Δy определяется числом строк развертки. Таким образом, получается функция