Экзамен Курс делится на две части: Теоретическая (стр. 7 из 10)

3.4. Действие помех на передаваемые сигналы

При передаче элементарных импульсов по физическим линиям и каналам на них действуют посторонние электромагнитные процессы, являющиеся для полезных сигналов помехами. Из-за нестабильности коэффициента передачи канала во времени форма выходного сигнала может не соответствовать форме входного сигнала. Это явление тоже расценивается как помеха. В зависимости от механизма действия помех их разделяют на аддитивные и мультипликативные.

Аддитивная помеха алгебраически складывается с сигналом. Поэтому сигнал на выходе z_пр(t) будет суммой переданного сигнала z_пер(t) и помехи e(t)

z_пр(t)= z_пер(t)+ e(t).

Источником аддитивной помехи могут быть природные явления (например, грозовые разряды) или промышленные электроустановки (электрифицированный транспорт, ЛЭП и т.д.). Возможны влияния внутреннего характера со стороны соседних каналов или линий (переходные влияния). Для передачи дискретных сигналов наиболее опасной является импульсная помеха, так как она может уничтожить элементарный импульс, что приведет к ошибке в принимаемой информации.

Мультипликативная помеха появляется из-за случайного изменения во времени коэффициента передачи канала. Этот вид помехи непосредственно связан с сигналом. Выходной сигнал определяется произведением входного сигнала и коэффициента передачи канала h(t)

z_пр(t)= z_пер(t)×h(t).

Оба этих вида помех носят случайный характер и присутствуют в линиях и каналах совместно, независимо друг от друга. В общем случае на передаваемые сигналы действуют помехи, приводящие к изменению формы принимаемых импульсов.

3.5. Механизм появления искажений элементов сигнала

При прохождении по каналу импульсы претерпевают ослабление и временной сдвиг. Также на них в линии действуют посторонние электромагнитные процессы – помехи. В результате на входе приемника импульсы имеют искаженную форму, и длительность импульсов точно восстановить не удается.

Это явление, т.е. изменение длительности входящих посылок, называют искажением элементарных импульсов.

По механизму появления искажений их разделяют на краевые искажения и искажения дробления.

При краевых искажениях длительность значащих интервалов на приеме оказывается не равной целому числу единичных интервалов, как это было на передаче.

Дробление чаще всего определяют как кратковременное изменение значащей позиции внутри эталонного интервала. Дробление изменяет длительность элементарного импульса в сторону ее уменьшения и приводит к появлению как бы нескольких импульсов на базе сигнала.

В реальных каналах одновременно имеют место оба вида искажений. Из-за случайного характера и множества независимых источников помех и краевые искажения, и дробления оцениваются с позиций теории вероятности как случайные величины.

Рис. 3.10

3.6. Классификация искажений

Искажения по виду можно классифицировать на краевые и дробления. В свою очередь, краевые искажения по причинам их появления делятся на три разновидности: искажения от преобладания; характеристические искажения; искажения от токов помех (случайные). Дробления, в зависимости от причин появления, делят на две разновидности: от импульсных помех и от кратковременных прерываний тракта.

Рис. 3.11

Искажения преобладания вызваны действием регулярных факторов, обусловленных следующими причинами: колебаниями напряжения источников питания, несимметричностью канала, влиянием цепей электроснабжения.

Искажения преобладания можно свести к минимуму повышением качества технического обслуживания устройств.

Характеристические искажения возникают в случае, если за время элементарного импульса t₀ устанавливающиеся процессы в канале не успевают закончиться. Следовательно, их величина будет зависеть от характера переходного процесса (постоянная времени цепи) и ограничения времени (скорость дискретной модуляции).

Искажения от токов помех обусловлены наложением на основную кривую водящего тока аддитивных помех.

ТЕМА 4

Прием элементов дискретных сигналов

4.1. Методы регистрации элементов сигнала

Регистрация – определение значащей позиции восстановления каждого входящего элементарного импульса. Эта операция противоположна операции дискретной модуляции и является первой в процедуре преобразования принятого сигнала в сообщение.

Регистрация осуществляется индивидуально для каждого импульса и затруднена тем, что импульсы подвержены действию помех, и на входе порогового устройства (первой решающей схемы) они искажены по длительности.

Приступая к регистрации, необходимо знать: какое значение информационного параметра принято за 1, а какое за 0, т.е. должен быть известен вид модуляции; с каким периодом поступают импульсы на вход приемника, т.е. должна быть известна скорость дискретной модуляции.

В процессе регистрации необходимо определить, какая из значащих i позиций должна быть зафиксирована в действительности на каждом : единичном интервале. Кроме того, необходимо восстановить идеальную \ длительность каждого элементарного импульса.

Известны два классических методы регистрации: метод регистрации стробированием и интегральный метод регистрации.

Метод стробирования. Суть метода состоит в том, что значащая позиция восстановления принимаемого импульса определяется по результату оценки значения информационного параметра, взятого однократно на коротком отрезке времени внутри единичного интервала, и распространяется на весь контролируемый интервал.

Условиями правильной регистрации являются:

- время регистрации должно быть значительно меньше элементарного импульса, t_Р<< t₀. На практике оно определяется инерционностью работы элементов накопителя;

- регистрация должна осуществляться периодически с периодом Т_рег = t₀. Последовательность импульсов регистрации (стробирующих импульсов, стробов) вырабатывается приемным распределителем;

- мгновение регистрации должно быть ориентировано на середину 1 идеальных единичных интервалов, т.е. X_Р = t₀/2. Это обусловлено тем, что в середине входящих посылок информационный параметр менее всего оказывается искаженным.

Рис. 4.1

Интегральный метод регистрации. Суть метода состоит в том, что значащая позиция восстановления каждого принимаемого импульса определяется на основе анализа бесконечного множества значений информационного параметра, взятых в пределах контролируемого единичного интервала. Решение о ЗнПВ принимается мгновенно по истечении каждого единичного интервала по принципу большинства.

Условиями правильной регистрации являются:

- время проверки должно быть значительно меньше длительности элементарного импульса, т.е. t_П << t₀;

- регистрация осуществляется периодически с периодом Т_рег = t₀;

- мгновения проверки должны быть ориентированы на правую границу каждого единичного интервала, т.е. Х_п = t₀.

4.2. Ошибки

Из рассмотрения механизма работы регистрирующих устройств, реализующих разные методы регистрации, видно, что, несмотря на наличие на входе искаженных импульсов, значащая позиция их определяется правильно. Однако если искажения входящих импульсов превысят некоторый предел и будут нарушены условия правильного приема, то возможны случаи неверной регистрации значащей позиции восстановления. Явление, когда значащая позиция восстановления отличается от значащей позиции модуляции одноименных импульсов, называют ошибкой. Ошибки возникают в случае увеличения помехоактивности каналов, при кратковременных пропаданиях канала, неисправностях в приемопередатчиках. Помехи в каналах связи, вызванные ими искажения элементов дискретных сигналов и ошибки связаны в единую цепочку (рис. 4.2). Все эти явления, обусловленные множеством причин и не связанных между собой факторов, носят случайный характер.

Рис. 4.2

Поскольку импульсы на выходе регистрирующего устройства именуют идеальный вид, выявить наличие ошибок можно только поэлементным сравнением переданной и принятой импульсной последовательностей. Результат этого сравнения обычно представляют в виде двоичной последовательности, являющейся поэлементной суммой по модулю 2 сравниваемых двоичных последовательностей (рис. 4.3), которую называют потоком ошибок.

Рис. 4.3

По взаимному расположению ошибок в потоке различают следующие их разновидности (см. рис. 4.3, г):

- одиночная ошибка – ошибочный разряд, до и после которого имеется хотя бы по одному правильно принятому разряду. В рассматриваемом примере это ошибочные разряды № 8 и № 18;

- смежная ошибка – группа следующих подряд ошибок, до и после которых имеется хотя бы по одному правильному разряду. Количество следующих подряд ошибок определяется параметром a._см > 2. В приведенном примере смежная ошибка занимает позиции с № 10 по № 14; a._см=5;