Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
6.5. ЦИФРОВАЯ ГЕНЕРАЦИЯ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В УПСОбщие положения.Как было показано в разд. 6.2, сигналы, в том числе модулированные по амплитуде, частоте и фазе, в пределах единичного интервала то можно представить в виде суммы некоторых ортонормированных функций времени Связь между сигналом
Рис. 6.49. Представление сигнала в базисе ортогональных функций времени Отсюда следует, что один и тот же сигнал в разных базисах может иметь разный спектр, т. е. отображаться разными совокупностями чисел Наиболее удобен для технической реализации базис, состоящий из сдвинутых во времени относительно друг друга прямоугольных импульсов (рис. 6.49, а). Выражение для
[О для остальных значений В этом выражении Ортогональность базисных функций обеспечивается отсутствием их взаимного перекрытия во времени. Ортогональность и равенство энергий единице в совокупности означают ортонормированность рассматриваемого базиса. Необходимо отметить, что равенство энергий базисных функций единице не является обязательным. Применение данного базиса значительно облегчает определение спектральных коэффициентов
Рис. 6 50 Схема трансверсального фильтра Действительно, если взять для простоты амплитуды функций
Таким образом, для вычисления С помощью таких базисных функций также легко и генерировать (синтезировать) сигналы. На рис. Таким образом, регистр сдвига можно рассматривать как генератор базисных функций Так как резистивные делители не могут изменять знак напряжения, то к выходам последних трех ячеек регистра сдвига подключены инверторы Так, например, соединив выход последней и вход первой ячейки памяти, можно получить синусоидальный сигнал, состоящий из любого числа периодов. Изменяя место записи исходного импульса, можно осуществлять фазовую модуляцию. После некоторого усложнения данная схема может быть использована и в качестве частотного модулятора. Схему, изображенную на рис. 6.50, часто называют трансверсалъным фильтром. Такое название обусловлено тем, что эту схему можно рассматривать и как схему фильтра с импульсной реакцией, имеющей форму ступенчатой функции На рис. 6.49, г показана погрешность В системах ПДС находят применение и другие базисные функции, например Уолша. Целесообразность применения той или иной системы функций определяется разработчиками аппаратуры, исходя из конкретных условий работы системы ПДС или ограничений на сложность ее реализации. Итак, сигналы с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией, как, впрочем, и любые другие аналоговые сигналы, на интервале то могут быть однозначно представлены вместо непрерывных функций времени своими спектральными коэффициентами В первом блоке модулятора с учетом поступившего от источника сообщения информационного элемента и используемого вида модуляции осуществляется расчет спектральных коэффициентов В синтезаторе сигнала рассчитанные коэффициенты
Рис. 6 51. Обобщенная структурная схема модулятора
Рис. 6 52. Обобщенная структурная схема демодулятора Результаты умножения в синтезаторе суммируются и полученный сигнал В демодуляторе осуществляются обратные операции. В анализаторе спектра сигнала в соответствии с (6.26) вычисляются спектральные коэффициенты, по которым затем в блоке обработки находится значение амплитуды, частоты или фазы сигнала Каждый спектральный коэффициент
В этой формуле Таблица 6.4
Таким образом, сами В качестве примера в табл. 6.4 записаны двоичные числа, отображающие спектральные коэффициенты синусоидального сигнала для рис. Итак, сигналы, используемые в системах ПДС, могут быть отображены множеством двоичных чисел, а преобразования сигналов в процессе модуляции и демодуляции произведены путем соответствующих операций над двоичными числами, что технически легко осуществляется цифровыми элементами. Формирование и обработка сигналов на основе их отображения совокупностью чисел называются соответственно цифровой генерацией и цифровой обработкой. Устройства, реализующие такие операции, для краткости в дальнейшем именуемые устройствами цифровой обработки сигналов (ЦОС), имеют существенные преимущества по сравнению с устройствами аналоговой обработки и формирования сигналов. 1. Характеристики устройства ЦОС не изменяются при изменении внешних условий (температуры, влажности и т. д.). Это объясняется тем, что устройства ЦОС реализуются на базе цифровых элементов, устойчиво работающих при изменении внешних условий. 2 Возможна реализация ряда операций обработки сигналов, принципиально не реализуемых на базе аналоговых элементов Так, устройства ЦОС могут реализовать алгоритмы обработки сигналов, требующих большое время хранения отсчетов сигнала, поскольку длительность хранения информации цифровыми элементами практически неограниченна 3. Устройства ЦОС удобно изготавливать в виде больших и сверхбольших интегральных схем, в частности, в виде базовых кристаллов или на базе микропроцессоров Это позволяет существенно уменьшить стоимость изготовления УПС. 4. Реализация устройств ЦОС на базе микропроцессоров дает возможность легко изменять алгоритмы генерации и обработки сигналов путем изменения лишь управляющей программы микропроцессора. Это обстоятельство весьма существенно при построении адаптивных систем передачи информации. Помимо перечисленных возможностей, которые возникают при цифровом представлении сигналов, следует отметить еще и принципиальную возможность относительно простого применения при цифровом формировании и фильтрации сигналов методов помехоустойчивого кодирования. Действительно, результат искажения помехами спектральных коэффициентов сигнала можно рассматривать как искажение некоторых разрядов в двоичных числах, отображающих спектральные коэффициенты сигнала при прохождении им канала связи. Если для цифрового отображения спектральных коэффициентов использовать кодовые комбинации некоторого помехоустойчивого кода, то проблему фильтрации сигнала от помех можно рассматривать как процедуру обнаружения и исправления искаженных разрядов двоичных чисел, отображающих спектральные коэффициенты сигнала на входе приемника.
|
1 |
Оглавление
|