Файл: Терентьев, С. Н. Цифровая передача непрерывных сообщений.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 59

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Р аспределение энергии кодового слова м еж ду разрядам и путем изменения амплитудны х значений сигналов

На рис. 52 изображена зависимость амплитуды сигнала от но­ мера разряда передаваемого числа. Графики, приведенные на этом рисунке, построены по формуле

Л „ = | / ^ = | / ^ + 2 [ 2 А - ( я + 1 ) ] 1 п / и .

(6.8)

Если значение N0 не изменяется, то зависимость амплитуды сигнала от номера k будет такой же, как зависимость Лк2 ==/(£).

Рис. 52.

По сравнению с примитивным кодированием способ оптималь­ ного распределения амплитуд приводит к проигрышу в использо­ вании динамического диапазона канала связи:

D —

к

= lg

7/2

+ 2(п — 1) In от

- l g ^ — 2(« -f-1) In от .

h

п

 

 

 

(6.9)

 

 

 

 

 

Для десятиразрядного двоичного числа Z)= 10,7 дБ. Такой ди­ намический диапазон при цифровом методе передачи приведет к

130

существенному недоиспользованию канала связи, что является нежелательным.

Можно предположить простой способ устранения этого не­ достатка. В большинстве случаев в системах передачи непрерыв­ ного параметра цифровым методом (цифровая радиотелеметрия, телеуправление) осуществляется многоканальная связь. Тогда в соседних каналах числа должны иметь разный порядок передачи. Если по одному каналу передается в данный момент младший раз­ ряд числа, то по другому — старший. Если информация по каждо­ му из каналов передается на своей поднесущей частоте (ЧРК), то суммарный коэффициент модуляции несущей будет оставаться при этом примерно постоянным. Сказанное поясняется графиками, приведенными на рис. 53. Как видно из рисунка, из-за нелинейно­

сти зависимости Ак = ?(£) не весь динамический диапазон ис­ пользуется в начале и в конце передачи кодового слова (заштрихо­

ванные области). Однако этот проигрыш незначителен, с ним мож­ но не считаться.

9*

131

Г~

Генератор

~ 1

 

 

пилообразного напряш ения

 

 

Д елитель

 

 

 

 

U д е л

 

 

 

 

ТГ,

Тгп

 

 

Ггнератор

I

Д ат чик

 

 

та кто в ы х

U p-jM l

 

 

импульсов

 

 

1

1

2_

 

 

Д а тч и к

М ат рица

ц

Каскад с

иеых

зталонного

сопротивлении

Сумматор

“жкеадратич

напряшения

характерис­

 

 

 

тикой

 

L _ ,

 

. J

 

 

У си ли т ель

Рис. 54.

Практически реализовать распределение энергий между разрядами числа за счет изменения амплитуд сигналов по закону

*/к =

2 N nInт \2k — (п -f 1) ]

(6. 10)

-/

можно с помощью применения устройства, формирующего ступен­

чатое

напряжение,

параметры

ко­

 

 

торого

определяются

формулой

 

 

(6.10).

Одна из возможных

функ­

 

 

циональных схем такого устрой­

 

 

ства

приведена

на

 

рис.

 

54.

 

На

 

 

рис.

55

изображены

эпюры ступен­

 

 

чатого напряжения, вырабатывае­

 

 

мого этим

устройством

для

слу­

 

 

чая,

когда

м= 11.

Это устройство,

 

 

в зависимости от порядка вклю­

 

 

чения

матрицы сопротивлений,

 

мо­

 

 

жет создавать как ступенчатс-

 

 

нарастающее напряжение, так и

 

 

ступенчато-падающее, что

 

позво-

 

 

ляет удачно его применить

в

слу-

 

 

чае

двухканальной

работы

113,14].

 

 

Распределение энергии

между

 

 

 

разрядами за счет изменения

 

 

 

 

 

длительности

сигналов

 

 

 

 

При

таком

способе распределе­

 

 

ния энергии кодового слова ве­

Рис. 55.

 

личина амплитуды сигналов во всех

 

разрядах

остается

 

постоянной, а

изменяется:

 

спектр сигналов

от

 

разряда

к

разряду

 

 

 

 

 

 

 

 

/’к — — .

 

(6. 11)

Здесь

 

 

 

 

 

 

 

 

*к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т., —

Т

. 2 ~ \ n m [ 2 k — ( п -Н 1)];

(6.12)

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

длительность

кодового слова:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

к=1

133

В этом случае полосу канала связи выбрать из расчёта на самый короткий сигнал, соответствующий младшему разряду числа. При передаче старших разрядов полоса канала будет недоисполь­ зована.

По сравнению с примитивным кодированием цифровой инфор­ мации этот способ потребует использовать более широкополос­ ные каналы. Необходимое расширение полосы может быть подсчи­ тано по формуле

 

 

К?

 

 

(6.13)

где Яр — полоса

канала

при примитивном

кодировании;

/•'opt — полоса

канала

при

оптимальной

структуре

кодового

слова;

 

 

 

 

 

т() — длительность сигнала при примитивном кодировании;

”min —длительность сигнала в младшем

разряде

при опти­

мальной структуре кодового слова.

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

Кр

 

п

 

(6.14)

 

 

1) In m

 

 

п

 

 

 

Я

 

 

Так, при скорости передачи 200 бод и относительной энергии ко­ дового слова Я2 = 220 (отношение мощности сигнала к мощности помех — 20), при оптимальной структуре кодового слова из один­ надцати разрядов потребуется расширить полосу канала в

Я

5-10-3________ ~ 3,34 раза.

 

5-10_3-2-2,5-10~4-10-0,7

С целью более рационального использования полосы канала можно поступить аналогично тому, как это было предложено для случая распределения энергии за счет изменения амплитуд, т. е. использовать двухканальный режим работы, когда на различных поднесущих передаются сигналы от двух различных источников сообщений, закодированных позиционным цифровым кодом одина­ ковой значнссти. При этом, когда по одному каналу передаются символы младших разрядов, по другому — передаются символы старших разрядов. В этом случае полоса частот, занимаемая соот­ ветствующим сигналом в канале, будет обратно пропорциональна его длительности. Если в канале обеспечивается однополосная мо­ дуляция, то изменение полосы канала в зависимости от номера

Ш

разряда будет соответствовать графикам, представленным па рис. 56. На этом же рисунке представлены временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип двухканальной работы.

Как видно из графиков, при двухканальном режиме работы суммарная полоса частот, занимаемая двумя каналами, изменя­ ется в меньших пределах, чем при одноканальной работе.

Если полосу канала рассчитывать по суммарному спектру сиг­ налов в начале и конце кодового слова, то в средней его части она будет не полностью использована. Определим степень неполно­ го использования полосы канала как

 

К =

F

F — 2 F

(6.15)

 

/

 

п

р

- "р ■

 

 

г \

 

*

п

 

Здесь

частот,

занимаемая

в канале сигналами в нача­

Ft Fn— полоса

ле и конце передачи кодового слова;

 

Fnp — полоса

частот,

занимаемая

в канале сигналами при при­

митивном кодировании.

 

 

 

 

135

Поскольку

то, учитывай (6.12),

после элементарных преобразований

получим

 

4 п 2 (п — 1 )2 In2 гп

(6.16)

 

ТР

 

 

Для л=11, Н2 —220

и /п = 2. Коэффициент использования

полосы

канала

1

 

 

Ка - 0,5,

 

Таким образом, двухканальный режим работы и в этом случае позволяет использовать полосу канала более рационально.

Устройство, реализующее изменение длительности сигналов в соответствии с (6.12), может быть основано на применении моду­ лятора частоты следования импульсов. Этот модулятор может быть весьма просто осуществлен на базе делителя импульсной по­ следовательности, предложенном автором совместно с В. М. Ру­ дым и М. П. Медиченко.

Функциональная схема устройства формирования оптимально­ го кодового слова и эпюры напряжения, поясня|кэщие его работу, приведены на рис. 57.

Оба описанные выше способа формирования структуры кодово­ го слова могут быть использованы в системах передачи данных. В зависимости от конкретных условий предпочтение может быть отдано одному из них.

6.3.КВАНТОВАНИЕ ПО УРОВНЮ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ШАГОМ

Вглаве V обсуждался вопрос о выборе оптимального числа уровней квантования, при котором дисперсия относительной ошиб­ ки при передаче непрерывного параметра I будет минимальной. Отмечалось, что оптимальное число уровней зависит от отношения энергии кодового слова к спектральной плотности помех. При ос­

новании кода т = 2 оптимальная значность кодового слова

_ |

Н

|

^opl —

1 79

| •

136

Смотрите также файлы