Общие сведения о приеме сигналов. Физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение

 1. Общие сведения о Приеме сигналов.

1.1. Информация, сообщение, сигнал

Сообщение – форма представления информации. Это условные знаки, с помощью которых мы получаем необходимые сведения (информацию). В системах электросвязи сообщения не могут непосредственно передаваться получателю, они дополнительно преобразовываются в сигнал.

Сигнал – это физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение. В современной технике применяются электрические, световые, звуковые, механические, электромагнитные сигналы. а) непрерывный сигнал б) дискретный по времени сигнал

      в) сигнал, квантованный по уровню    г) цифровой сигнал

Рис. 1.1. Виды сигналов

                   1. Структурная схема системы связи.

Системой связи называется совокупность технических средств, служащих для передачи сообщений от источника к потребителю. Общая задача системы связи состоит в передаче сообщений от человека или технического устройства, другому человеку или устройству. Процесс передачи сообщений разбивается на три основных этапа. Вначале каждое сообщение u(t) преобразуется передатчиком в сигнал s(t). Затем сигнал передается по каналу связи. Полученный на приемной стороне канала сигнал вновь преобразуется приемником в сообщение  .

Рассмотрим структурную схему системы связи

1. Источником сообщений является человек. Источник сообщений посылает аналоговый (непрерывный) сигнал u(t) (рис.1.2), т.е. принимающий любые значения на некотором интервале.

2. Для преобразования непрерывного сигнала u(t)  в дискретную форму используются операции дискретизации и квантования. Дискретизация по времени выполняется путём взятия отсчётов функции u(t) в определённые дискретные моменты времени t_k. Отсчёты квантуются по уровню, и передаче подлежат номера уровней квантования, представляемых, как правило, тем или иным двоичным кодом.

3. Непрерывная функция u(t)  заменяется совокупностью мгновенных значений {u_k}={u(t_k)}, )}, которые образуются в моменты времени прихода импульса от генератора тактовых импульсов (ГТИ). Обычно моменты отсчётов выбираются на оси времени равномерно, т.е. t_k=k∆t. На выходе дискретизатора получим  сигнал   u(k ∆t) (рис.1.4).

4. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) используется для преобразования аналогового (непрерывного) или дискретизированного u(k_Δt)  (в нашем случае) сигнала в цифровой b(k∆t) (рис.1.6). Сигнал на выходе АЦП представляют в виде последовательности кодовых комбинаций двоичных импульсов – сигналов импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).

5-6. Первичный сигнал b(k∆t) (обычно низкочастотный) с помощью генератора высоких частот (ГВЧ) преобразуется во вторичный (высокочастотный) сигнал S(t) (рис.1.8), пригодный для передачи по используемому каналу, при этом осуществляется согласование источника с каналом. Такое преобразование называется модуляцией, а устройство - модулятором. Большая часть действующих на канал связи помех (индустриальные для обычного телефонного канала), искажающих первичный сигнал, являются, главным образом, медленными процессами, т. е. низкочастотными (до 300 МГц). В связи с этим, модуляция является необходимым этапом обработки сигнала перед  посылкой его в линию связи, т.к. осуществляется перенос низкочастотного сигнала в высокочастотную область, где он менее подвержен влиянию помех. Существуют несколько видов модуляции – амплитудная модуляция (АМ), частотная модуляция (ЧМ), фазовая модуляция (ФМ), импульсно-кодовая модуляции (ИКМ), широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и другие.

7. Усилитель служит для усиления сигнала, т. е. для увеличения его амплитуды, а следовательно, и мощности перед посылкой этого сигнала в линию связи. На выходе усилителя имеем сигнал kS(t), т. е. сигнал, поступающий на вход усилителя S(t) усиливается в k-раз, где k – коэффициент усиления данного усилителя.

8. Сигнал kS(t) проходит через линию связи. Линией связи называется среда, используемая для передачи сигнала от передатчика к приёмнику.Во время прохождения сигнала по линии связи, он искажаться под  воздействием  помех. Помехи бывают аддитивные, когда полезный сигнал складывается с помехами, образуя сигнал Z(t)=S(t)+n(t) (рис.1.10), где n(t) – помехи .

9. Усилитель усиливает в k-разсигнал Z(t) (смесь полезного сигнала и шума), получая kZ(t). 

10. Сигнал kZ(t) поступает на вход демодулятора. Демодулятор служит для выделения низкочастотного сигнала из его смеси с высокочастотным, поступающего в приёмник наряду с помехами. Именно из-за влияния помех восстановленный сигнал