Alapjai a digitális technológia

Az általánosított modell digitális átviteli rendszer.

Általános modellje egy digitális átviteli rendszer (DSP) információ a következőket tartalmazza három alapvető folyamatok: forrás kódoló-dekódoló, csatorna kódolás, dekódolás, moduláció, demoduláció az átviteli csatorna (1. ábra). A továbbítási oldalon, mindenféle információk feldolgozásának üzenetek a célt szolgálják, ezek átalakítása jeleket leginkább alkalmas átvitelre egy bizonyos típusát. A fogadó oldalon, a fordított működés helyreállítása az eredeti formájában a lehető legkisebb torzítást. Így a által okozott torzítás nem ideális, vagy a közvetlen folyamatok - inverz transzformáció, vagy nem-ideális jellemzőit az út (kommunikációs csatorna), beleértve az interferencia.

A folyamat a kódolás forrás fő célja az volumenének csökkentése továbbított információ, azaz csökkenés követelményeket a rendszer erőforrásait, mint átviteli idő, sávszélesség, memória kapacitása a feldolgozás, vagy információ tárolására.

Moduláció transzformálására használjuk mations jelek vannak a bázikus (kezdeti) frekvenciasáv, jelek egy előre meghatározott frekvenciasávon, amely lehetővé teszi számukra, hogy továbbítja egy adott fizikai csatornán. További jellemzője a komplex modulációs típusok inkább sűrű az adatokat a frekvenciatartományban, ha egynél több szalag is továbbított információt.

A digitális átviteli rendszerek, a modulációs demodulációs folyamat úgy tekinthető, mint egy módja a szabadon fogható kódot egy jelet, és fordítva. Az adott modulációs eljárás alapján választjuk ki a jellemzői építőiparban a rendszer, a szükséges átviteli sebesség a megadott csatorna, egy előre meghatározott valószínűségi vétel (beleértve a hibalehetőséget védelmi rendszer), stb Tehát a készítmény a probléma közös optimalizálása a modem és a codec célja megoldására egy másik fontos probléma -. Legjobb jel megfelelő a csatorna jellemzőit. Ha keres az optimális variáns a legtöbb esetben megáll a választás két feltétel egyikének:

- nagy spektrális hatékonyságot. azaz adására magas aránya egy szűk sávban;

- magas energiahatékonyság. azaz sebességváltó alacsony C / N és a maximális foglalkoztatottság az összes rendelkezésre álló sávszélesség.

Az első esetben alkalmazni sűrű jelkonstelláció (például moduláció 64 QAM vagy 16 QAM), valamint egy pár felesleges kódot, hibajavítások. A második esetben alkalmazott ritka konstelláció (QPSK) egy olyan, nagymértékben redundáns hibajavító kódok. Figyelembe véve a valós korlátozásokat a megengedett sávon belüli csatornán, és az elérhető hányad, C / N megválasztása kompromisszum a kívánt spektrális és az energia hatékonyságot.

Minőségét befolyásoló tényezőket, a vett jel

Mindezek a tényezők torzulások és valahogy alakítjuk egyenértékű véletlenszerű változás a vett jelszint ponton határozat, azaz a csökken a S / N arány.

Jelzések más rádió
pénzeszközök továbbításával

Távadók megosztott csatorna sávon kívüli kibocsátás, vételi oldalon

Hatásának elemzése a zaj és interferencia a továbbított jelet, valamint módszerekkel foglalkozó zaj a sarkalatos kérdés az elmélet és a technológia információ továbbítására.

Fehér zaj. Az egyik leggyakoribb zajforrás, a gyakorlatban a legelterjedtebb, mint egy modell véletlenszerű folyamat zaj leírása normális (Gauss) eloszlás. Ez a zaj az eredménye egyidejű hatása sok független véletlen forrás. Normális eloszlás álláspontját tükrözi a centrális határeloszlás valószínűségszámítás, amely szerint az X valószínűségi változó nyert összegzése statisztikailag független valószínűségi változók x1. x2. .... xn tetszőleges sűrűségű, hogy a sűrűsége megközelíti a normális, ha n tart végtelenbe. Egy tipikus példa a zaj normális termikus zaj sűrűsége miatt Brown-mozgás az elektronok egy vezetőben. A zaj Az ilyen típusú úgynevezett fehér zaj. A legnagyobb érdeklődés az elemzés rendszerek additív fehér Gauss zaj.

Az analitikus kifejezés a normális sűrűségű, általában, a formája:

ahol # 956 - az átlagos értéket;

# 948 - a szórást.

Jellemzően használt táblázatos valószínűségi sűrűség normalizált véletlen változó z = (x - 956 #) / # 948 nulla középértékkel és egységnyi szórás:

Az ideális fehér zaj, amelynek korlátlan homogén spektrum szekvenciáját képviseli végtelenül rövid impulzusok véletlenszerű magassága és egymás után következő véletlenszerű időközönként. Az ideális fehér zaj, a zaj teljesítmény per véges frekvenciasáv, vagyis a spektrális sűrűség végtelenül kicsi. Az elemzéshez a folyamatok terén a valódi pozitív frekvencia használt egyoldalas spektrális sűrűség N0. W / Hz. Az elméleti elemzés segítségével kétoldalas spektrális sűrűség N0 / 2, W / Hz a pozitív és negatív frekvenciákat. Nyilvánvaló, hogy mindkét esetben a hatalom a zaj marad. Állandóságát a spektrális sűrűség az ideális fehér zaj azt jelenti, hogy végtelenül nagy a végtelenül széles sávú zaj átlagos teljesítmény, azaz ez a tulajdonság nem más, mint egy matematikai idealizációt. A gyakorlatban azonban a rendszer sávszélesség mindig korlátozott, ami automatikusan korlátokat és zaj teljesítmény ebben a sávban. Ebben a spektrális sűrűség kívül a sávszélesség nem befolyásolja a vizsgált paraméterek a jel és a zaj.

Valódi fehér zaj felel meg az ideális fehér zaj, hogy átment a szűrőn. Ez egy korlátozott tartományban, azaz a véges időtartamú impulzusok. A korlátozott spektrális szélessége igazi ereje fehér zaj sávban végén is véges.

Normális esetben, ha erő számítások N valós fehér zaj a B sáv (Hz) használatával spektrális teljesítménysűrűség N0 = N / B (W / Hz) és abszolút zajforrás T hőmérséklet (R # 176), ahol K # 176 = C # 176 + 273 # 176.

Így a legnagyobb zaj teljesítménye, amely beszerezhető a hőforrás,

Rayleigh zaj - egy keskeny sávú zaj. A fizikai interpretációja az, szinuszos egy vivőfrekvencia egyenlő a középfrekvencia sávszélességet, és amplitúdó modulált keskenysávú alacsony frekvenciájú zaj feszültség pozitív polaritású. Ez a moduláló feszültség megegyezik a kimeneti feszültsége a lineáris detektor, hogy bemenete tápláljuk keskenysávú Gauss zaj magas szintű.

Rayleigh zaj tükrözi a fizikai folyamatokat a keskenysávú rendszerek, különösen a fogadó berendezés, mely a lineáris detektor. Összehasonlítva a Rayleigh Gauss zaj több mint 2 dB kisebb csúcs faktor, azaz csúcsfeszültség meghaladta a 0,01% az idő (9,64 dB elleni 11,80 dB).

Impulzus-zaj - egy olyan szekvenciát impulzusok tetszőleges hossza és amplitúdója, egymást követő véletlenszerű időközönként. impulzus zaj ellentétben folyamatos, hogy a időtartamának impulzus zaj impulzusok lényegesen kisebb hiányosságok között, így a megjelenése minden impulzus tekinthető önálló esemény. A számos függetlenül előforduló impulzusok során bármely ideig engedelmeskedik a Poisson-eloszlás:

ahol P (n) - n egyenlő a valószínűségét az impulzusok időbeli T;

v - átlagos impulzusok száma időegység alatt.

Áthaladás impulzus zaj sáváteresztő áramkör vezet impulzus kenődés, azaz bővíteni, az impulzusokat és összevonása egy folyamatos zaj. De csúcsértéke zajszint ebben az esetben arányos sávszélesség, és az átlagos szint - négyzetgyöke sávszélesség.

Kvadrupol zaj sávszélesség.

Amikor a zaj mérése és a valószínűségi jellemzőit rádióvevő, modellezés elemzési paraméter információt az átviteli utak fontos rendszerek meghatározása a zaj szalagkészülék, s ezáltal az áram és a zaj szerkezet ható hasznos jel.

A legtöbb gyakorlati esetben az érdeklődés a zaj energia, a kimeneti áram egyenértékű kvadrupol, amelynek jellemzői jelentik sorosan kapcsolt több eszköz vagy egységek valós áramkör. Ha az áttétel a négypólus K0 maximális értéke egy adott frekvencián w0. a frekvencia régió (2 Dw) eff. szomszédságában w, meghatározva a kapcsolat:

az úgynevezett effektív sávszélesség átviteli négypólust.

Meghatározása az effektív sávon belüli átvitel négypólus van ábra grafikusan mutatja. 2.

Hatékony (zaj) számszerűen egyenlő a alapsáv téglalap, amelynek területe egyenlő a görbe alatti terület K 2 (w) a w> 0, és a magassága K0. Ezért tudjuk írni:

S / N arány és a hiba valószínűségét, ha kap a digitális információ

N arány.

Az elemzési folyamatok az információ átviteli rendszerek használata számos közeli leíró paraméterek energia arányát jel és a zaj.

A digitális átviteli rendszerek, különösen, ha összehasonlítjuk a különböző hibajavító eljárások, elfogadjuk, hogy használja a normalizált arány az átlagos energia kicsit a spektrális sűrűség Eb / N0 zaj teljesítménye. Ez az arány kényelmes, mert nem jelenik meg az abszolút értékek a zenekar és a hossza az óra intervallumban. Zaj spektrális teljesítménysűrűség NQ olyan a mérete, az energia, ezért össze kell vetni a jel energiáját E helyett az átlagos teljesítmény S.

Tekintettel arra, hogy az E = ST0. N = N0 B., ahol T0 - jelátvitel időt - egy szűrő sávban, megkapjuk a kapcsolat a két mutató:

BT0 méretű úgynevezett bázis jelet, és ebben az esetben az energia átváltási együttható a jel-zaj arány, és az arány az átlagos teljesítmény.

Nyilvánvaló, hogy az átlagos energia a szimbólum információt Es = ST. ahol Ts - szimbólum óra intervallumban. Ezután az arány a szimbólum energiát és a zaj jelet kapcsolódó átlagos időtartama a szimbólum és a szimbólum zajteljesítmény viszonyra expressziós: