4.1.3. ИСКАЖЕНИЯ ФОРМЫ ИМПУЛЬСОВ ПРИ ОГРАНИЧЕНИИ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ

Согласно изложенным выше общим положениям, для передачи прямоугольного импульса или последовательности таких импульсов необходима бесконечная полоса пропускания. Ограничение полосы частот в реальных каналах связи ведет к нежелательному искажению формы прямоугольных импульсов.

Примеры искажений формы импульсов приведены на рис. 4.4, сигнал в виде периодических прямоугольных импульсов, которые передаются по паре жил непупинизированного кабеля, показан на рис. 4.4а. Та же импульсная последовательность после передачи по пупинизированному кабелю представлена на рис. 4.46. Более быстрый рост затухания с повышением частоты и большое ГВЗ у пупинизированных кабелей (см. разд. 3.1.3) приводят, как видно из графика, к более сильному искажению первоначально прямоугольных импульсов.

На рис. 4.46 искажения распространяются почти на весь интервал времени между двумя изображенными импульсами. При меньшем интервале между импульсами, т. е. если новый импульс уже послан, а переходный процесс от предыдущего импульса еще не затух, импульсы накладываются друг на друга, искажаясь еще сильнее. Взаимное наложение импульсов, зависящее от

Рис. 4.3. Характеристики периодической последовательности прямоугольных импульсов длительностью с периодом и его спектр

переданной импульсной последовательности, называют межсимвольной интерференцией.

Последствия этого, искажения формы прямоугольных импульсов поясняет рис. 4.5. Отдельный передаваемый импульс (рис. 4.5а) характеризуется значениями, приведенными в соответствие двум логическим состояниям, 0 и 1 (в данном случае значениями и его длительностью . В приемнике с помощью

Рис. 4.4. Изменение формы прямоугольного импульса при его передаче по непупинизированному (а) и пупинизированному (б) кабелям

пороговой схемы должно быть принято решение, какому из двух значений отвечает принятый сигнал. Пороговый уровень для этого устанавливается в середине между различаемыми значениями. При значениях пороговый уровень, таким образом, равен (рис. 4.56). Благодаря этому ошибки в решении относительно каждого из состояний, возникающие из-за помех в канале связи, имеют одинаковую вероятность.

Рис. 4.5. Последствия изменения формы прямоугольного импульса

Такого рода пороговая схема по искаженному принятому сигналу (рис. 4.56) регенерирует прямоугольный сипнал (рис. 4.5в), длительность которого в общем случае, однако, не равна длительности переданного импульса. Временные отклонения рис. 4.5б представляют собой краевые искажения (см. том 2, разд. 11.3.1.1).

Наряду с пороговым уровнем важен момент отсчета, в который принимается решение — к какому из двух состояний отнести появляющееся (в этот момент значение принятого сигнала. В общем случае наиболее благоприятен такой момент отсчета, в который отсчетное значение наиболее удалено от порогового уровня, т. е. получается наименьшая вероятность ошибочного решения. Как видно из рис. 4.56, для передаваемого импульса наиболее благоприятен момент отсчета около

До сих пор рассматривался одиночный передаваемый импульс. При произвольной "Ьоследовательности импульсов на передаче, чтобы рассчитать краевые искажения и вероятность ошибки при отклонениях отсчетных значений от порогового уровня, необходимо было бы рассмотреть временной процесс от всей импульсной последовательности. В таких случаях значительно удобнее, однако, представлять временные процессы с помощью так называемых глазковых диаграмм. Как видно из рис. 4.6, для ее построения сигналы данных на интервале длительностью или изображаются на одном графике наложенными друг на друга. Конечно, такое представление возможно лишь тогда, когда передаваемый сигнал содержит только лишь импульсы длительностью где целое число (изохронный сигнал данных). Изображенные на рис. 4.56 точки отсчета позволяют получить только значения сигнала в соответствующие моменты времени По глазковой диаграмме можно непосредственно определить минимальное отклонение значений сигнала в моменты отсчета. Сумму максимальных расстояний от порогового уровня в некоторой области, где нет переходов, называют раскрытием «глазка» (см. рис. 4.6). Наряду с этим, по горизонтальному раскрытию «глазка» можно определить краевое искажение.

Искажение формы прямоугольных импульсов зависит от того, насколько узка полоса пропускания, или, с другой стороны, от того, с какой скоростью ведется передача по каналу связи с заданной полосой пропускания. Искажения импульсов возрастают по мере сужения полосы пропускания и зависят, естественно, также и от формы частотной характеристики канала (ом. рис. 4.4). При этом должно приниматься во внимание действие всех ограничивающих полосу элементов в передатчике, приемнике и канале связи.

От требований, предъявляемых к системе связи, зависит, какие искажения и межсимвольную интерференцию можно признать допустимыми, т. е. с какой максимальной скоростью можно вести передачу.

Рис. 4.6. (см. скан) Построение глазковой диаграммы

Такой анализ важен для систем передачи данных, в которых длительность отдельных элементов сигнала (тактовый интервал) может быть произвольно больше минимальной длительности, определяемой максимальной скоростью передачи (неизохронные сигналы данных). Эти системы в общем случае называют системами с варьируемой скоростью. К ним должны предъявляться особые требования в отношении межсимвольной интерференции и другого влияния краевых искажений (см. том. 2, разд. 7).