6.4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ КАНАЛОВ

Основными критериями при выборе метода модуляции для УПС являются: ширина спектра сигнала и связанная с ней возможная скорость передачи информации в ограниченном по спектру канале связи; помехоустойчивость модулированного сигнала; простота и надежность УПС; возможность сопряжения разрабатываемого УПС с УПС, находящимися в эксплуатации.

Дискретный канал с амплитудной модуляцией.

Этот вид модуляции начал применяться еще на заре развития техники передачи дискретных сообщений. Основное достоинство УПС с АМ — простота реализации. Структурная схема дискретного канала с АМ приведена на рис. 6.21.

Амплитудный модулятор АМ представляет собой ключ, управляемый модулирующим сигналом. Единице на входе модулятора соответствует наличие несущей на его выходе, нулю — отсутствие. Полосовой фильтр передачи ограничивает спектр сигнала, подаваемый в канал связи. Полосовой фильтр приема выделяет спектр частот данного канала, уменьшая влияние помех. Усилитель повышает уровень принимаемого сигнала. В демодуляторе Д происходит преобразование АМ сигнала в посылки постоянного тока (выделение огибающей). Обычно в качестве демодулятора используется двухполупериодный выпрямитель

Рис. 6.21. Дискретный канал с АМ

Рис. 6.22. Прохождение сигнала в дискретном канале с АМ

Фильтр нижних частот ФНЧ, включенный на выходе демодулятора, подавляет высшие гармоники выпрямленного сигнала и остатки несущей частоты. После ФНЧ включено пороговое устройство ПУ, на выходе которого посылки приобретают прямоугольную форму. Рассмотренный дискретный канал является прозрачным, т. е. позволяет передавать сигналы любой структуры со скоростью, не превышающей максимальную. Временные диаграммы, иллюстрирующие прохождение сигнала в дискретном канале с АМ, представлены на рис. 6.22.

Сигнал на выходе ПУ прямоугольный, но может отличаться вследствие действия помех от исходного по длительности, т. е. искажен.

В качестве примера рассмотрим искажения, обусловленные изменением уровня сигнала на входе приемника. Сигнал на выходе амплитудного демодулятора (при отсутствии аддитивной помехи) представлен на рис. 6.23, а. Пусть сигнал на выходе ПУ с порогом срабатывания при номинальной амплитуде сигнала на входе ПУ имеет длительность (рис. 6.23, б). Если амплитуда сигнала на выходе демодулятора станет равной то длительность сигнала на выходе ПУ увеличится до значения

Рис. 6.23 К определению искажений АМ сигнала а — сигнал на выходе демодулятора; б — сигнал на выходе ПУ

Рис. 6.24. Зависимость искажений от изменения уровня сшнала на входе демодулятора

Найдем связь между изменением уровня сигнала на входе ПУ и его длительностью на выходе ПУ. При увеличении уровня сигнала передний фронт посылки сместится относительно первоначального положения на время . Из подобия треугольников ABC и ADE найдем . Отсюда ED/BC. Так как , то . Учитывая, что получим

Если при завышении уровня сигнала относительно номинального посылка на выходе ПУ удлиняется, то при занижении этого уровня она укорачивается. Очевидно, что при амплитуде сигнала на выходе демодулятора меньше порогового значения вместо токовой посылки будет фиксироваться бестоковая, т. е. будет иметь место неправильный прием.

Относительное удлинение (укорочение) посылки, на выходе ПУ будет определяться как

График зависимости приведен на рис. 6.24.

Появление искажений типа преобладаний при изменениях уровня на входе приемника является одним из основных недостатков систем ПДС с АМ. Для уменьшения влияния изменения уровня на качество приема применяется автоматическая регулировка усиления, позволяющая обеспечить постоянство уровня сигнала на входе демодулятора при плавных изменениях уровня на входе приемника. Однако система АРУ не может отслеживать быстрые изменения уровня сигнала.

Выше речь шла об искажениях сигнала. Это одна из характеристик качества передачи. Вероятность неправильного приема является другой характеристикой. Рассмотрим для примера методику определения вероятности неправильного приема при перерывах связи, задаваемых частостью их появления в единицу времени у (например, секунду) и средней длительностью перерыва Ограничимся рассмотрением перерывов длительностью то- Полная вероятность неправильного приема символа при действии на него перерыва определяется выражением где -вероятность регистрации при передаче символа -вероятность регистрации «1» при передаче символа Напомним, что «1» соответствует передача в канал несущей, — ее отсутствие. Очевидно, что при перерыве Полагая получаем . Оценку вероятности неправильного приема символа в канале с перерывами можно найти по формуле

где число элементов, пораженных перерывами за время испытания; число элементов, переданных за время испытания.

Число элементов, пораженных перерывами, можно определить следующим образом. Так как средняя длительность перерыва известна, то среднее число элементов (посылок), пораженных одним перерывом, равно Число перерывов за время испытания где Т — время испытаний. Тогда число элементов, пораженных перерывами, Следовательно,

Интересно отметить, что вероятность неправильного приема в канале с перерывами не зависит от скорости модуляции. С ростом скорости модуляции увеличивается при заданном число пораженных перерывом единичных элементов и одновременно во столько же раз (при заданном времени испытаний) возрастает и число переданных элементов. Следовательно, их отношение не меняется.

Методику расчета искажений и достоверности для других видов помех можно найти в [1.4].