Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни "Теорія електричного зв'язку", страница 3

 

Рисунок 4.1 – Структурна схема цифрової системи зв’язку

У передавачі (ПД) повідомлення спочатку фільтрується з метою обмеження його спектру деякою верхньою частотою . Це необхідно для ефективного подання відгуку ФНЧ  у виглядi послідовності відліків , якi спостерігаються на виході дискретизатора. Відмітимо, що фільтрація пов’язана з внесенням похибки , що відображує ту частину повідомлення, яка подавляється ФНЧ. Далі відліки  квантуються за рівнем. Процес квантування пов’язаний з нелінійним перетворенням неперервнозначних відліків  у дискретнозначні , що також привносить похибку, яку називають похибкою (шумом) квантування . Квантовані рівні  потім кодуються двійковим безнадмірним (примітивним) або завадостійким кодом.

Послідовність кодових комбінацій  утворює сигнал ІКМ, який підводиться до модулятора - пристрою, що призначений для узгодження джерела повідомлень з лінією зв’язку. Модулятор формує лінійний сигнал , який являє собою електричне або електромагнітне коливання, що здатне поширюватись по лінії зв’язку та однозначно пов’язане з  повідомленням, яке передається, (у даному випадку з сигналом ІКМ). Сигнал  створюється у результатi дискретної модуляції (маніпуляції) - процесу зміни одного або декількох параметрiв носія відповідно до сигналу ІКМ. При використанні гармонічного носія  розрізняють сигнали амплітудної, частотної та фазової маніпуляцій (АМ,ЧМ i ФМ).

Для запобігання позасмугових випромінювань у одноканальному зв’язку або при організації багатоканального зв’язку, а також для встановлення потрібного відношення сигал/шум на вході приймача лінійний сигнал фільтрується та підсилюється у вихідному каскадi ПД.

Сигнал S(t) з виходу ПД надходить у лінію зв'язку, де на нього впливає завада n(t) . На вході приймача (ПР) дiє суміш z(t)=s(t)+n(t) переданого сигналу та завади, яка фільтрується у вхідному каскадi ПР та подається на демодулятор (детектор).

При демодуляції з прийнятого сигналу  виділяють закон зміни інформаційного параметру, який у нашому випадку пропорційний сигналу ІКМ. При цьому для розпізнавання переданих двійкових сигналiв на вихід демодулятора підключається вирішальний пристрій (ВП). При передачi двійкових сигналiв  по ДКЗ наявність завад в НКЗ призводить до неоднозначних рішень (похибок) ВП, що в свою чергу викликає невідповідність переданих  та прийнятих  кодових комбінацій.

Нарешті, для відновлення переданого неперервного повідомлення , тобто отримання його оцінки , прийняті кодові комбінації піддаються декодуванню, iнтерполяції та низькочастотній фільтрації. При цьому в декодері по двійковим кодовим комбінаціям відновлюються L-ічні рівні .

Наявність похибок в двійковому ДКЗ призводить до похибок передачi в L-ічному ДКЗ та виникнення шуму передачi . Сукупна дiя похибки фільтрації, шумiв квантування та передачi призводить до неоднозначності мiж переданим та прийнятим повідомленнями .

4.2 Характеристики АЦП та ЦАП

Інтервал дискретизації за часом  вибирається на основі теореми Котельнікова [1 - 6]. Зворотна до  величина - частота дискретизації вибирається зумови

                         ,                                                                           (4.1)

де  - максимальна частота первинного сигналу (повідомлення).

Збільшення частоти дискретизацій дозволяє спростити вхідний фільтр нижніх частот (ФНЧ) АЦП, який обмежує спектр первинного сигналу, і вихідний (интерполюючий) ФНЧ ЦАП, який відновлює неперервний сигнал по відлікам. Але збільшення частоти дискретизації приводить до зменшення тривалості двійкових символів на виході АЦП, що вимагає небажаного розширення смуги частот каналу зв'язку дляпередачі цих символів. Звичайно параметри вхідного ФНЧ АЦП і вихідного ФНЧ ЦАП вибирають однаковими.

На рис. 4.2 подані:  - спектр відліків, які відображаються вузькимиімпульсами,  - спектр неперервного повідомлення ,  - робоче ослаблення ФНЧ.

 

Рисунок 4.2 - Спектр відліків та АЧХ ослаблення фільтрів АЦП і ЦАП

Для того, щоб ФНЧ не вносив лінійних спотворень у неперервний сигнал, граничні частоти смуг пропускання ФНЧ повинні задовольняти умові

                   .                                                                                      (4.2)

Для того, щоб виключити накладення спектрів S_a(f) і S_a(f-f_д), а також забезпечити ослаблення відновлюючим ФНЧ складових S_a(f-f_д), граничні частоти смуг затримування ФНЧ повинні задовольняти умові

                     .                                                                        (4.3)

Щоб ФНЧ не були занадто складними, відношення граничних частот вибирають з умови

                   f₂/f₁=1,3…1,4.                                                                            (4.4)

Після підстановки співвідношень (4.2) і (4.3) у (4.4) можна вибрати частоту дискретизації .

Завадозахищеність системи передачі неперервних повідомлень визначається величиною

                   ρ_вих=P_a/σ²_ε ,                                                                             (4.5)

де Р_a - середня потужність первинного сигналу;

σ²_ε - середня потужність завади на виході системи передачі.

У системі цифрової передачі методом ІКМ потужність завади на виході ЦАП визначається як

                 σ²_ε=²_кв+²_х.і.,                                                                        (4.6)

де ²_кв – середня потужність шуму квантування;

²_х.і. - середня потужність шумів хибних імпульсів.

Якщо задане відношення сигнал/шум квантування ρ_кв, то

               ²_кв =P_a/ρ_кв.                                                                                 (4.7)

Якщо ρ_кв не задано, а задано ρ_вих, то покладається, що

                ²_кв=²_х.і.=0,5σ²_ε.                                                                    (4.8)

При проведенні розрахунків за формулами (4.5) і (4.7) відношення сигнал/шум, які задані в децибелах необхідно виразити у разах: