книги из ГПНТБ / Данилов, Б. С. Однополосная передача цифровых сигналов

Б. С. Данилов, М. Г. Штейнбок

ОДНОПОЛОСНАЯ

ПЕРЕДАЧА

ЦИ Ф Р О В Ы Х

СИГНАЛОВ

Издательство «Связь» Москва 1974

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ап — амплитудный коэффициент В — амплитуда сигнала

B(t) — огибающая посылки'сигнала

Bm(t) — огибающая сигнала при передаче сообщения С —■емкость реверсивного счетчика

вг — значение сигнала ошибки в отсчетной точке i

F(со) — амплитудно-частотная характеристика тракта пере­ дачи

^тф(о)) — амплитудно-частотная характерлстика трансверсаль­ ного фильтра

Fi, (и) — амплитудно-частотная характеристика фильтра h — соотношение сигнал/шум

hi — приведенное значение импульсной реакции в от­ счетной точке i

К— коэффициент передачи

1.L — пороговый уровень

I — число дискретных значений амплитуды сигнала т — число дискретных состояний посылки сигнала Nо — спектральная плотность мощности помехи

Ро — вероятность ошибки

Рп — мощность помехи

Рср — средняя мощность сигнала

Рд(0 — посылка сигнала на выходе синхронного детектора Q(t) — огибающая квадратурного компонента посылки сиг­

нала

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Последние годы характеризуются бурным развитием вычислительной техники. Вслед за созданием электрон­ ных вычислительных машин стали разрабатываться вы­ числительные комплексы, в которых электронные маши­ ны используются для обработки цифровой информации, поступающей от многих территориально удаленных ис­ точников, а результаты обработки передаются удален­ ным потребителям информации. К таким комплексам, например, относятся системы обработки статистической, геофизической и деловой информации, различного рода системы дистанционного управления промышленными, военными и другими объектами, информационные .систе­ мы и т. д.

В связи с этим в настоящее время актуален вопрос о способах надежной и экономичной передачи цифровой информации по существующим каналам дальней связи.

Современная сеть каналов дальней связи базируется в основном на проводных и радиорелейных линиях свя­ зи. Для проводных каналов связи характерно наличие больших искажений фазо-частотной характеристики, воз­ растающих по закону прогрессии у краев канала. Эти искажения существенно ограничивают скорость переда­ чи информации. Основной причиной ошибок при пере­ даче цифровой информации являются кратковременные обрывы тракта передачи и импульсные помехи (21]. Дей­ ствие других помех и искажений в телефонном канале имеет второстепенное значение.

При использовании метода фазовой модуляции для передачи цифровой информации достигается наиболее высокая помехоустойчивость системы. Известно, что, ис­ пользуя одновременную передачу сигналов ФМ по двум подканалам, находящимся в квадратуре (т. е. исполь­ зуя двукратную ФМ), можно вдвое увеличить скорость передачи информации по имеющемуся каналу без за­ метного усложнения оборудования. В случае однократ­ ной ФМ аналогичного эффекта можно достичь, переда­

5

вая модулированный сигнал с подавленной одной боко­ вой полосой (методом ФМ О БП ).

Если принять во 'Внимание отмеченную выше специ­ фику влияния помех и фазовых искажений в проводном канале, то передача по таким каналам сигналов данных с использованием двукратной ФМ или метода ФМ ОБП представляется весьма перспективной. Действительно, при одинаковой скорости передачи в указанных систе­ мах спектр модулированного сигнала занимает меньший диапазон частот, чем это имеет место при двухполосной однократной ФМ. Если учесть, что фазовые искажения проводного канала растут по закону прогрессии у краев частотного диапазона, то при одинаковой скорости в си­ стемах двукратной ФМ и ФМ ОБП влияние фазовых ис­ кажений оказывается значительно меньшим [4]. С дру­ гой стороны, возникновение ошибок из-за влияния им­ пульсных помех и перерывов в канале до известного предела мало зависит от используемого метода передачи. Это позволяет увеличить скорость или дальность работы путем применения указанных методов без за­ метного снижения достоверности.

Если системы с двукратной ФМ к настоящему време­ ни довольно хорошо изучены, то возможности метода ФМ ОБП раскрыты в литературе (особенно в отечест­ венной) очень слабо, что служит тормозом для практи­ ческого внедрения этого перспективного метода переда-- чи данных.

Наибольший практический интерес представляет ме­ тод однополосной передачи сигналов ФМ, так как при его использовании относительно просто решается вопрос эффективной коррекции влияния межсимвольной интер­ ференции, всегда имеющей место при работе по провод­ ному каналу. Введением амплитудной модуляции (AM) достигается увеличение скорости работы в имеющемся канале при сохранении относительно высоких электри­ ческих характеристик передачи. Метод передачи сигна­ лов данных, заключающийся в совместном использова­ нии AM и ФМ и передаче модулированных сигналов с частично подавленной боковой полосой, будем называть далее методом АФМ ОБП.

Метод АФМ ОБП оказался весьма перспективным методом передачи данных е высокой удельной скоро­ стью, «а что указывает большое число публикаций с опи­ саниями аппаратуры передачи данных, использующей этот метод (30, 35, 37, 40, 51 и др.].

6

Г Л А В А 1

ФМ сигнал и его спектр.

Сигнал ФМ ОБП

1.1.ОБЩИЕ СООТНОШЕНИЯ

Всистеме (передачи данных с фазовой модуляцией (ФМ) модулированный сигнал при передаче сообщения

может рассматриваться состоящим из отдельных посы­ лок, каждая из которых в двоичной системе соответст­ вует либо символу «I», либо символу «О». Аналитиче­ ские (выражения для (посылок ФМ сигнала имеют сле­ дующий вид:

сигнала, <в0 и ф0 — угловая частота и начальная фаза несущего колебания.

Такие ФМ посылки могут быть получены на практи­ ке при перемножении импульсных сигналов постоянного

8

Подставляя (1.1) в (1.2), получим выражение для спектра одиночной посылки ФМ 'сигнала (например, по­ сылки ui(t)]:

где 5в (со—соо) — спектр огибающей B(t), смещенный по оси частот на величину «оо, 5 в (о) + ш0) — спектр огибаю­ щей B(t), смещенный по оси частот на величину — ©о-

Рис. 1.2. Спектр посылки ФМ сигнала на выходе фазо­ вого модулятора

9