книги / Многочастотные системы передачи дискретных сигналов

его составляющих (первой и третьей гармоник) в начале цепи (рис. 3, а) и в конце цепи (рио. 3,6) с учетом ампли­ тудно-частотных искажений.

Для улучшения качества передачи информации на то­ нальных частотах применяются корректоры (выравнители), уменьшающие амплитудно-частотные искажения (рис. 3, в). Характеристика затухания амплитудного корректора но частотной зависимости имеет свойства, противополож-

Рис. 4 Фазочастотные искажения: кривые напряжений в на­ чале (а) и в конце (б) цепи; схема простейшего фазового кор­ ректора (а); кривые, поясняющие уменьшение фаэочастотных искажений (г)

ные свойствам цепи. На рис. 3, г приведены кривые затуха­ ния участка цепи а/, затухание корректора оКОр и общего затухания а I + акор-

Фазочастотные искажения возникают вследствие того, что токи различных частот распространяются по цепи с не­ одинаковой скоростью.

На рис. 4, а приведены кривые напряжения сигнала и его составляющих (первой и третьей гармоник) в начале цепи, а на рис. 4 ,6 — в конце цепи с учетом амплитудноифазочастотных искажений. Так как фазочастотные искаже­ ния оказывают вредное влияние на качество передачи диск­ ретных сигналов в системах передачи информации, то для уменьшения этих искажений в некоторых случаях после­ довательно в цепь включают многозвенные фазовыравнн-

вающие четырехполюсники (рис. 4, в). Схема фазового корректора содержит индуктивности, емкости и активные сопротивления и рассчитывается таким образом, чтобы общее время распространения токов различных частот по цепи и корректору мало зависело от частоты (рис. 4, г).

В результате нелинейных искажений при передаче по цепи многочастотных сигналов, т. е. одновременно токов нескольких частот, появляются гармоники и комбинацион­ ные частоты, изменяющие форму передаваемого сигнала. Нелинейные искажения возникают под действием таких факторов, как нелинейности усилителей, трансформаторов и других элементов схем; окисление контактов проводов цепи; наличие стальных экранов и стальной брони в кабе­ лях и т. п.

Нелинейные искажения оценивают по величине коэф­ фициента нелинейности:

(1.25)

где А г — амплитуда напряжения или тока основной час­ тоты; Ап — амплитуды соответствующих гармоник.

Иногда для оценки нелинейности пользуются лога­ рифмической величиной— затуханием нелинейности анел=

Глава 2

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В МНОГОЧАСТОТНЫХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ

1.КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

объемов этой информации, скорости ее обработки и переда­ чи, возрастающие требования к верности передаваемых

сообщений — все это требует принятия специальных мер для снижения числа ошибок в передаваемой информации до некоторого допустимого уровня. Одной из таких эффективных мер является помехоустойчивое кодиро­ вание.

В системах передачи дискретных сигналов на выходе дискретного источника сообщений информация представля­ ется в виде последовательности букв, цифр, знаков прйшнання или других дискретных элементов сообщения, кото­ рые называются символами. Процесс преобразования сооб­ щений в комбинации из дискретных сигналов по заданному закону называется кодированием, а совокупность правил, по которым производят преобразования,— кодом.

Комбинации дискретных сигналов или кодовые комби­ нации представляют собой последовательность элементов, в качестве которых используются буквы и цифры, а также импульсы постоянного тока, паузы между импульсами, им­ пульсы переменного тока с определенными признаками, такими как фазовые, частотные, амплитудные.

Каждая кодовая комбинация однозначно соответствует определенному сообщению, описываемому определенным набором дискретных значении, называемым алфавитом сооб­ щения. Простейшим является алфавит, составленный из двух символов (0 и 1). Преобразование сообщений в кодовые комбинации по заданному закону в системах передачи ин­ формации осуществляет кодирующее устройство или кодер.

Кодирующее устройство обеспечивает: согласование пара­ метров канала связи с передаваемым сообщением, повы­ шение верности передачи информации, более эффективное использование полосы пропускания канала связи.

По характеру передачи кодовых комбинаций коды раз­ деляют на последовательные, параллельные и параллель­ но-последовательные. При последовательной передаче ко­ довые комбинации и их единичные элементы передаются последовательно во времени, при параллельной — одно­ временно, т. е. параллельно во времени, а при параллельно­ последовательной используются как последовательная, так и параллельная передачи единичных элементов и кодовых комбинаций.

По количеству разрядов различают равномерные и не­ равномерные коды, т. е. коды, каждая кодовая комбинация которых содержит соответственно либо одинаковое, либо разное число разрядов.

При необходимости выполнения условия умножения-век­ тор-с голбец транспонируем о вектор строку О'.

Последовательность умножения подматриц следующая:

для получения общего числа позиций сочетании признаков в одной группе частот следует перемножить соответствуй щие подматрицы частот и амплитуд

а затем подматрицу О,' на подматрицу фаз

Д ля второй группы частот по апологии получим

3ас

3ар

3Ье

4ар

ЛЬе 4Ьр

которую транспонируем в вектор-строку

И\ «=*|| Зое Зар 3Ье3ЬрЛае4ар 4Ье4Ьр||.

Чтобы получить матрицы всех сочетаний признаков для двух групп частот, перемножим подматрицы И II //*•

П1

Для получения матрицы кодовых комбинаций матрицу П разделим на подматрицы групп сочетаний позиций еди­ ничных элементов по числу временных позиций кодовой

комбинации « е, и затеи последовательно перемножим зги ' матрицы менту собой. Для ма — 2

К ш п ; х п 1

Для облегчения выбора единичных элементов и кодовых комбинаций МП*кода ею ЭВМ введем условное понятие кодового расстояния, которое неадекватно аналогичному понятию для двоичных кодов.

Кодовое расстояние для единичных элементов МП-кода й можно определить графически, например, на рис. 6 изоб­ ражены подматрицы //, и //* о /-мерном пространстве. При

кратчяПшену'путл вдоль осей соответственно частоты, ам­ плитуды н фазы; — число отрезков /-мерного простран­ ства, в направлении которых производится определение.

Таким образом, кодовое расстояние между одночастотными единичными элементами МП-хода определяется как сумма единичных отрезков расстояний, пройденных по кратчайшему пути между данными едншгчнымп элементами, н числа направлений, вдоль которых производят определе­ ние. Для ыкагочастотных единичных злементов суммируют кодовые расстояния, полученные длякаждого одпочастотного единичного элемента.

Чтобы повысить помехоустойчивость кода, необходимо, увеличить ходовое расстояние между кодовыми комбина­ циями, Для МП-кода это можно выполнить либо опти­ мальным разбиением сочетаний позиций на группы для

Пели известно -число признаков сигнала, то кодовое расстояние между единичными элементами определится следующим оСраэом;

( 1 = 2 + ад, 1ов, г ^ ~ — ~ 1 0 6 , ^ , - 1 о е,п в.

Зависимости колопого расстояния от числа признаков сигнала и заданного числа сообщений показаны на графи­ ках (рис. 7).

3. МНОГОЧАСТОТ1ГЫЕ НЕПР1Ш0ДИМЫВ СМЕННО ПОСЫЛОЧНЫЕ КОДЫ

ЕЗ системах передачи дискретной информации в послед­ нее время все более широко применяются многочастотные коды. Таким системам свойственны: высокая помехоустой­ чивость, простота технической реализации н эксплуатации, высока л падеж поен, и др. Кодовые комбинации миогочзстотиых кодов состоят нз малого числа единичных элемен­ тов и, соответственно, временных позиций, которые опн за­ нимают. Эго обусловливает повышение помехоустойчивости по сравнению с двоичным колом при олнкакопой скорости передачи информации в знаках в секунду, так как длитель­ ность единичных элементов может быть увеличена обратно пропорционально их количеству в кодовой комбинации. Кроме того, при частотном разделении канал связи делится на лч подканалоб по количеству используемых частот для построения данного кола, что влечет за собой уменьшение действия флуктуашюнных помех.

Напряжение помехи на выходе линейного фильтра

где Vя — спектральная плотность флуктуацнонпой помехи. Введем следующие обозначения: У„, л и и„. ст — соог; встственнб напряжение помехи па выходе фильтра диоичной и миогочастоткон систем передачи; Д/* я — поло­ сы частот пропускания фильтров, соответственно, а двоич­

ных и шгогочйстоткых системах передачи. С учетом выражения (2.2) получим

откуда

допустимого уровня передачи сигналов но каналу связи, сумма мгновенных значений эффективного напряжения рабочих частот /я-часгогного единичного элемента при ми»

пряжение синусоидального сигнала .лч-частогного едшшч ного элемента на выходе передающего устройства систем передачи, равное эффективному значению напряжс]|и| сигнала при одночастотиом единичном элементе.

Если моменты превышения: максимально допустимой уровня передачи сигналов по каналу связи очень кратки временны, можно использовать значительно большие аьи лнтуды напряжения сигналов, чем о выражении (2.4). В роятность того, что сумма мгновенных значений синус©: дальних напряжений /л, рабочих частот превысив дону

где -тч— число частотных сигналов, посылаемых в канц одиоврсменно.

С учетом выражений (2.3) н (2.5) запишем

Как видно из данного выражения, отношение сита* помеха при ыиогочасготном методе передачи будет в п?Ум раз больше, чем при двоичном. Необходимо также отметил} что более увеличенные во времени единичные элемент! при многочастогном методе передачи относительно мсныц искажаются в канале связи.

В многочаетогных системах передачи дискретной инфо] мацни особенно перслектноиы неприводимые сменио-иоси