Основи на цифровата технология

В обобщен модел на система за цифрово предаване.

Общата модел на система за цифрово предаване (DSP) информация включва три основни процеса: източник кодиране-декодиране, канал кодиране, декодиране, модулация, демодулация на канала за предаване (Фигура 1.). От гледна точка на предаване, всички видове обработка на информационни съобщения, имат за цел превръщането им в сигнали, най-подходящи за пренос през определен тип. На приемащата страна, обратна операция за възстановяване на първоначалната форма с възможно най-малко изкривяване. Така изкривяването, причинено от не-идеални или преки процеси - обратна трансформация, или не-идеални характеристики на пътя (комуникационен канал), включително ефектите на интерференция.

Процесът на кодиране източник има основна цел намаляване на обема на информацията, предадена, т.е. намаляване на изискванията за системни ресурси като време за предаване, честотна лента, памет в преработката, или съхраняване на информация.

Модулацията се използва за трансформиране mations сигнали присъстват в основния (първоначално) честотна лента, сигнали в предварително определена честотна лента, което им позволява да се предават по-специално физически канал. Допълнителна характеристика на сложните видове модулация е по-плътна опаковка на данните в областта на честотите, когато повече от една лента са предали информация.

В цифрови преносни системи, процесът на модулация, демодулация може да се разглежда като начин за превръщане на код в сигнал и обратно. -специално метод за модулация е избрана въз основа на характеристиките на изграждане на система, необходимата скорост на предаване на предоставена канал, предварително определена вероятност на прием (включително възможността за система за защита от грешка), и т.н. По този начин, съставът на проблема за съвместно оптимизация на модема и кодек има за цел решаване на друг важен проблем -. Най- сигнал съвпадение с характеристиките на канала. При търсене на оптималния вариант има в повечето случаи спират на избора на един от двата критерия:

- висока спектрална ефективност. т.е. предаване на висока скорост в тясна лента;

- висока енергийна ефективност. т.е. трансмисия с ниска C / N и максималната заетост на целия наличен капацитет.

В първия случай се прилага плътен сигнал съзвездие (например модулация на 64 QAM или 16 QAM), заедно с няколко излишни код, корекции на грешки. Във втория случай се използва рядко съзвездие (QPSK) заедно със силно съкратени кодове за коригиране. Имайки реални ограничения за допустимото лента канал и постижимо съотношение C / N е избран компромис между желаните спектрални и енергийна ефективност.

Фактори, влияещи върху качеството на приемания сигнал

Всички тези нарушения и фактори, по някакъв начин се превръща в равностоен случайна промяна на нивото на приемания сигнал в точката на решение, т.е. намаляване на S / N съотношение.

Сигнали от други радио
прехвърлят средства

Трансмитери споделен канал, от емисиите банда, приемащата страна на

Анализ на въздействието на шум и смущения на излъчвания сигнал, както и методи за справяне с шума са основните въпроси на теорията и технологията на пренос на информация.

Бял шум. Сред най-често срещаните източници на шум, на практика, най-широко използван като шум модел случаен процес е описан от нормална (Gaussian) разпределение. Този шум е резултат от едновременното действие на множество независими случайни източници. Нормално разпределение отразява позицията на централната лимит теорема на теорията на вероятностите, според които случайни променливи х, получени чрез сумиране на статистически независими случайни величини x1. x2. .... Xn с произволна плътност, тя има плътност приближава нормално, ако п клони към безкрайност. Типичен пример на шум с нормална плътност термичен шум се дължи на Брауновото движение на електроните в проводник. Шумът от този тип се нарича бял шум. Най-голям интерес в анализа на системи е добавка бял Гаусов шум.

Аналитичният израз за нормална плътност, най-общо, има формата:

където # 956 - средната стойност;

# 948 - стандартното отклонение.

Обикновено се използва табличен вероятност плътност нормализирана случайна променлива Z = (х - 956 #) / # 948 с нулева средна стойност и стандартно отклонение единица:

Идеалният бял шум, с неограничен хомогенна спектър представлява последователност на безкрайно кратки импулси с произволна височина и след един от друг на случайни интервали. За идеално бял шум, силата на шума на ограничен честотен обхват, т.е. спектралната плътност е безкрайно малък. За анализа на процеси в областта на истински положителни честоти използва едностранно N0 спектрална плътност. W / Hz. В теоретичния анализ, използвайки двустранен N0 спектрална плътност / 2, W / Hz в положителни и отрицателни честоти. Очевидно е, че и в двата случая силата на шума остава същата. Постоянството на спектралната плътност на идеален бял шум означава, че е безкрайно голям в безкрайно широка лента шум средната мощност, т.е. този имот е нищо повече от една математическа идеализация. На практика обаче, честотната лента на системата винаги е ограничен, което автоматично граници и мощност на шума в тази лента. В този, спектралната плътност извън честотната лента не засяга анализираните параметри на сигнала и шума.

Реал бял шум съответства идеално бял шум, който е преминал през филтъра. Тя е с ограничен обхват, т.е. ограничените продължителност импулси. С ограничена ширина на спектъра на истинската сила на белия шум в края на групата също е ограничен.

Обикновено, когато изчисления мощност N реално бял шум в група В (Hz), използвайки N0 спектралната плътност на мощността = N / B (W / Hz) и абсолютен източник на шум температура Т (R # 176), където К # 176 = C # 176 + 273 # 176.

Така най-голямата мощност шум, който може да бъде получен от източника на топлина,

Рейли шум - шум с тясна ивица. Неговата физическа интерпретация е синусоидална с носеща честота, равна на широчината на лентата на централната честота и модулирана амплитуда теснолентова нискочестотна шум напрежение на положителен поляритет. Това модулиране напрежение съответства на напрежението на изхода на линейна детектор, към чийто вход се подава теснолентов Гаусов шум с високо ниво.

Рейли шум отразява физическите процеси в системите за тясна лента, по-специално в приемателни устройства, която използва линейния детектор. В сравнение с Гаусов шум Rayleigh има повече от два db малък пик фактор, т.е. върхово напрежение превишавана 0.01% от времето (9,64 db срещу 11,80 db).

Импулс шум - поредица от импулси на произволна продължителност и амплитуда, след един от друг на случайни интервали. импулсния шум, за разлика от непрекъснато с това, че продължителността на импулс паразитни импулси значително по-малки разстояния между тях, така че появата на всеки импулс се разглежда като независима събитие. Броят на независимо срещащи импулси по време на всеки период от време, се подчинява разпределение на Поасон:

където Р (п) - п е равно на вероятността за настъпване на импулси във времето Т;

V - среден брой импулси за единица време.

Преминаването през импулс шум лентов веригата води до импулса размазване, т.е. за разширяване на импулси и тяхното обединяване в един непрекъснат шум. Въпреки това, пиковата стойност на нивото на шума в този случай е пропорционална на честотната лента, а средното равнище - корен квадратен от трафик.

Куадруполен трафик шум.

При измерване на шума и характеристиките на вероятностите на радиоприемници, анализ и параметри моделиране предаване на информация пътеки важни системи е определянето на устройството за шум лента, и по този начин енергия и шум структура действа върху полезния сигнал.

В повечето случаи от практиката интерес е силата на шума, изходен ток еквивалент на куадруполен, чиито характеристики представляват поредица свързване на няколко устройства или дялове недвижими верига. Ако съотношението на предаване на четириполюсник k0 е с максимална стойност на определена честота w0. региона на честота (2 Dw) EFF. в околностите на w, определена от отношението:

нарича ефективен пропускателната способност четириполюсник.

Определяне на ефективното предаване лента четириполюсник показано графично на фиг. 2.

Ефективно (шум) е числено равно на основната честотна лента, правоъгълник, чиято площ е равна на площта под кривата K 2 (w) в т> 0, и височина K0. Ето защо, ние може да пише:

S / N съотношение и вероятността за грешка при получаването на цифрова информация

Съотношението сигнал към шум.

В процеса на анализ на предаване на информация системи използват няколко тясно параметри описва съотношението на енергия между сигнал и шум.

В цифровите системи за предаване, особено когато се сравняват различни методи за коригиране на грешки, прието е да се използва нормализирано съотношение на средната енергия на битови за спектралната плътност Eb / N0 силата на шума. Това съотношение е удобно, тъй като не се появи в абсолютните стойности на групата и продължителността на часовник интервал. Шум спектралната плътност на мощността NQ има измерение на енергия, така че трябва да се сравни със сигнал енергия Е, вместо средната мощност S.

Като се има предвид, че е = ST0. N = N0 Б. където T0 - време за предаване на сигнала по - филтърна лента, ние получаваме връзката между двата показателя:

BT0 размер нарича база сигнал и в този случай е коефициент на преобразуване на енергията на съотношението сигнал към шум и съотношението на средната мощност.

Очевидно е, че средната енергия на информационните символ Ес = Св.Св.. където Ts - символ часовник интервал. Тогава съотношението на символ енергия и шум сигнал, свързана със средната продължителност на символа и съотношение мощност експресията на шума символ: