Практическое применение корреляционной функции

Приемное устройство любого канала связи, использующего аналоговый сигнал, должно воспроизвести с наилучшей достоверностью первичный сигнал s(t). Поэтому выходной сигнал такого приемника по форме должен совпадать с входным воздействием. При использовании дискретных или цифровых сигналов для передачи сообщений, приемник должен определить наличие или отсутствие импульса на определенной позиции кодовой посылки и не обязательно с сохранением формы входного импульса.

Используя выражение (7.1), можно построить приемное устройство, структурная схема которого (рис. 7.5) состоит из линии задержки 1, с помощью которой образуется копия сигнала, перемножителя 2 и интегратора 3. Особенность данного способа приема, называемого корреляционным приемом, состоит в том, что выходным сигналом является корреляционная функция входного сигнала.

Рис. 7.5. Структурная схема корреляционного приемника

Если входной сигнал представляет последовательность прямоугольных импульсов, то на выходе корреляционного приемника существует последовательность импульсов в виде равнобедренных треугольников.

При задании некоторого уровня, который называют порогом (рассчитывается в зависимости от вида сигнала и уровня помех в канале связи), то в случае превышения его выходным сигналом регистрирующее устройство фиксирует «1», в противном случае фиксируется «0».

Введение порогового уровня позволяет избавиться от импульсных помех, амплитуда которых ниже заданного порога.

Структурная схема корреляционного приемника для приема двоичных сигналов с пассивным нулем представлена на рис. 7.6.

На вход перемножителя поступает сигнал из канала связи z(t), равный сумме исходного двоичного сигнала s(t) и шума n(t), а также копия импульсов от генератора Г₁ , который запускается импульсами битовой синхронизацией. Отклик интегратора поступает на регистрирующее устройство РУ, которое в случае превышения порогового уровня с блока ЗП (задатчик порога) фиксирует «1» и отправляет ее в регистр оперативной памяти.

Если максимальное значение АКФ не превышает уровень порога, то на соответствующую позицию записывается «0».

Рис. 7.6. Корреляционный приемник двоичных сигналов

МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ

МОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ

Общие положения

Формирование модулированных сигналов (модуляция) предполагает взаимодействие двух сигналов: управляющего модулирующего и вспомогательного несущего. Суть управляющего воздействия модулирующего сигнала s_c(t) заключается в том, что некоторые параметры несущего колебания изменяются в соответствии с модулирующим колебанием.

В системах связи в качестве управляющих колебаний используются разнообразные первичные электрические сигналы (ПЭС): телефонные, телеграфные, телевизионные и др.

В качестве несущих широко применяются гармонические сигналы, собственная частота которых ω₀ значительно превосходит верхнюю частоту спектра модулирующего колебания Ω_max. Это означает, что по отношению к несущему колебанию модулирующее колебание медленно изменяет свои значения во времени. Медленность изменения s_c(t) подчеркивает, что на период модулирующего колебания приходятся тысячи, сотни тысяч и более периодов несущего колебания. При этом с одной стороны, обеспечивается достаточно полное отображение модулирующего колебания в несущем колебании, а с другой, обусловливается узкополосность спектра модулированного колебания.

Таким образом, для передачи информации, содержащейся в ПЭС, используется вспомогательное несущее колебание, выполняющее роль переносчика сообщения

S_н(t) = U∙cos(ω_нt + φ_н), (8.1)

Обычно полагают f_н >> kF₁ , где F₁ – наивысшая гармоника ПЭС.

Процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного (несущего) колебания в соответствии с первичным (модулирующим) сигналом называется модуляцией. Дискретную модуляцию обычно называют манипуляцией.

При модуляции информационными параметрами несущего колебания S_н(t) = U∙cos(ω_нt + φ_н) могут быть амплитуда U, частота ω_н или фаза φ_н, которые изменяются в соответствии с модулирующим сигналом s_c(t), поэтому различают амплитудную модуляцию (АМ), частотную модуляцию (ЧМ) и фазовую модуляцию (ФМ).

В модулируемых колебаниях изменяемые параметры имеют вид:

при амплитудной модуляции – U(t) = U_m + ∆U(t) = U_m + a∙s_c(t);

при частотной модуляции – ω_н(t) = ω₀ + ∆ω(t) = ω₀ + a∙s_c(t);

при фазовой модуляции – φ_н(t) = φ₀ + ∆φ(t) = φ₀ + a∙s_c(t);

где ∆A(t), ∆ω(t), ∆φ(t) – приращения, пропорциональные модулирующему колебанию s_c(t); a – коэффициент пропорциональности.

Устройство для получения результирующего (модулированного) сигнала S_м(S_c, t), называется модулятором, (рис. 8.1), на один вход которого подается несущее (модулируемое) колебание S_н(t), на второй вход первичный (модулирующий) сигнал s_c(t).

Рис. 8.1. Обобщённая схема модулятора