www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Сигналы и спектры 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358


Рис. 2.27. Двубинарная передаточная функция и форма импульса: а) косинусоидальный фильтр; б) импульсная характеристика косинусоидального фильтра

Эта функция изображена на рис. 2.27, б. Для импульса 5(0, поданного на вход схемы, изображенной на рис. 2.25, на выход поступит сигаал ht) соответствующей полярности. Отметим, что в каждом Г-секундном интервале имеется всего две ненулевые выборки, которые вносят вклад в управляемую межсимвольную интерференцию с соседними битами. Внесенная межсимвольная интерференция устраняется путем использования процедуры декодирования, описанной в разделе 2.9.2. Хотя косинусоидальный фильтр не является причинным, а следовательно нереализуем, его можно легко аппроксимировать. Реализацию двубинарного метода с предварительным кодированием, описанного в разделе 2.9.3, можно выполнить следующим образом. Вначале двоичная последовательность {xt} с помощью дифференциального кодирования превращается в последовательность [wt] (см. пример 2.5). Затем последовательность импульсов {wt} фильтруется схемой с эквивалентной косинусоидальной характеристикой, описанной в формуле (2.34).

2.9.5. Сравнение бинарного и двубинарного методов передачи сигналов

Двубинарный метод вводит корреляцию между амплитудами импульсов, тогда как критерий Найквиста предполагает независимость амплитуд передаваемых импульсов. Выще показывалось, что двубинарная передача сигналов может использовать введенную корреляцию для получения передачи без межсимвольной интерференции, требуя при этом меньщую полосу, чем пришлось бы использовать в ином случае. Можно ли получить это преимущество без сопутствующих недостатков? К сожалению, нет. Практически всегда при принятии конструкторского решения требуется искать приемлемый компромисс. Выше демонстрировалось, что двубинарное кодирование требует трех уровней, а не двух, как при обычном бинарном кодировании. Вспомним раз-



дел 2.8.5, где мы сравнивали производительность и требуемую мощность сигнала при выборе между восьмиуровневой кодировкой РАМ и двухуровневой РСМ. При фиксированной мощности сигнала принятие правильного рещения обратно пропорционально числу уровней сигнала, которые необходимо различать. Следовательно, не должно удивлять то, что, хотя двубинарная передача сигналов позволяет получить нулевую межсимвольную интерференцию при минимальной щирине полосы, такая схема требует большей мощности, чем бинарная передача сигналов для получения равносильного сопротивления щуму. Для данной вероятности появления ошибочного бита (Рв) двубинарная схема передачи сигналов требует приблизительно на 2,5 дБ большего отношения сигнал/шум, чем бинарная схема, используя при этом всего лишь 1/(1 + г) полосы, требуемой бинарной схемой [7], где г - сглаживание фильтра.

2.9.6. Полибинарная передача сигналов

Двубинарная передача сигналов может быть расширена более, чем на три уровня, что приводит к большей эффективности использования полосы; называются подобные системы полибинарньши [7, 9]. Предположим, что бинарное сообщение с двумя сигнальными уровнями преобразовывается в сигнал с j уровнями, последовательно пронумерованными от нуля до (/- 1). Преобразование двубинарного сигнала в полибинарный проходит в два этапа. Вначале исходная последовательность [хц], состоящая из двоичных нулей и единиц, преобразовывается в другую бинарную последовательность [yt]. Текущее двоичное число последовательности {уц} формируется путем сложения по модулю 2 (/ - 2) непосредственно предшествующих цифр последовательности [yt] и текущего числа xj. Например, пусть

Ук = Хк reg;уи.1 reg;Ук-2 reg;Ук-з, (2.36)

где хц представляет входные двоичные цифры, а у* - к-ю кодируемую цифру. Поскольку выражение включает (/ - 2) = 3 бит, предшествующих у*, имеем j = 5 сигнальных уровней. Далее двоичная последовательность {у} преобразовывается в серию полибинарных импульсов [zi], для чего текущий бит последовательности [у] алгебраически складывается с (j-2) предыдущими битами последовательности {у*}. Следовательно, Zi по модулю 2 равно хц; и двоичные элементы один и нуль отображаются импульсами с четными и нечетными значениями последовательности {г*}. Отметим, что каждая цифра {z/t} может детектироваться независимо, несмотря на сильную корреляцию между битами. Главным преимуществом подобной схемы передачи сигналов является перераспределение спектральной плотности исходной последовательности {Хк] в пользу низких частот, что, в свою очередь, повышает эффективность использования ширины полосы системы.

2.10. Резюме

В данной главе рассмотрен первый важный этап преобразований, выполняемых в любой системе цифровой связи, - преобразование исходной информации (текстовой и аналоговой) в форму, совместимую с цифровой системой. Здесь описаны различные аспекты дискретизации, квантования (с постоянным и переменным шагом) и импульсно-кодовой модуляции (pulse code modulation - РСМ). Рассмотрен также выбор кодировки для передачи видеосигналов. Кроме того, описано введение контролируе-

2.10. Резюме 127



мого объема межсимвольной интерференции для улучшения эффективности использования полосы за счет повышения мощности.

Литература

1. Black Н. S. Modulation Theory- D. Van Nostrand Company, Princeton, N. J., 1953.

2. Oppenheim A. V. Application of DigUal Signal Processing. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, N. J., 1978.

3. Stiltz H., ed. Aerospace Telemetry. Vol. 1, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, N. J., 1961, p. 179.

4. Hecht M. and Guida A. Delay Modulation. Proc. IEEE, vol. 57, n. 7, July, 1969, pp. 1314-1316.

5. Deffebach H. L. and Frost W. O. A Survey of Digital Baseband Signalmg Techniques. NASA Technical Memorandum NASATM X-64615, June, 30, 1971.

6. Lender A. 77ie Duobinary Technique for High Speed Data Transmission. IEEE Trans. Commun. Electron., vol. 82, May, 1963, pp. 214-218.

7. Lender A. Correlative (Partial Response) Techniques and Applications to Digital Radio Systems; in K. Feher. Digital Communications: Microwave Applications. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, N. J., 1981, Chap. 7.

8. Couch L. W., 11. Digital and Analog Communication Systems. Macmillan Publishing Company, New York, 1982.

9. Lender A. Correlative Distal Communication Techniques. IEEE Trans. Commun. Techno!., December, 1964, pp 128-135.

Задачи

2.1. Необходимо передать слово HOW с использованием восьмеричной системы.

а) Закодируйте слово HOW в последовательность битов, используя 7-битовый код ASCII, причем с целью выявления ошибок каждый знак дополняется восьмым битом. Значение этого бита выбирается так, чтобы число единиц во всех 8 битах было четным. Сколько всего битов содержит сообщение?

б) Разделите поток битов на = 3-битовые сегменты. Представьте каждый из 3-битовых сегментов восьмеричным числом (символом). Сколько восьмеричных символов имеется в сообщении?

в) Если бы в системе использовалась 16-уровневая модуляция, сколько символов понадобилось бы для представления слова HOW ?

г) Если бы в системе применялась 256-уровневая модуляция, сколько символов понадобилось бы для представления слова HOW ?

2.2. Нужно передавать данные со скоростью 800 знаков/с, причем каждый символ представляется соответствующим 7-битовым кодовым словом ASCII, за которым следует восьмой бит выявления ошибок, как в задаче 2.1. Используется многоуровневая (Af = 16) кодировка РАМ.

а) Чему равна эффективная скорость передачи битов?

б) Чему равна скорость передачи символов?

2.3. Необходимо передать 100-знаковое сообщение за 2 с, используя 7-битовую кодировку ASCII и восьмой бит выявления ошибок, как в задаче 2.1. Используется многоуровневая (М = 32) кодировка РАМ.

а) Вычислите эффективную скорость передачи битов и передачи символов.

б) Повторите п. а для 16-уровневой кодировки РАМ, восьмиуровневой кодировки РАМ, четырехуровневой кодировки РАМ и бинарной кодировки РСМ.

2.4. Дан аналоговый сигнал, который считывался с частотой Найквиста /s посредством естественной дискретизации. Докажите, что сигнал, пропорциональный исходному сигналу, может быть восстановлен из выборок с использованием метода, показанного на рис. 32.1. Параметр mf - это частота гетеродина, причем т - целое.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358