Модуляция и управление информационными параметрами сигналов

Модуляция сигналов позволяет выполнить преобразование сигналов с целью повышения эффективности и помехоустойчивости процесса передачи информации. В большинстве случаев методы модуляции основываются на управлении параметрами сигналов в соответствии с информационным сообщением. При модуляции сигналов изменяется их форма и спектральные характеристики. Особенности формирования спектров сигналов имеют важное значение для систем связи и телекоммуникаций.

Классификация сигналов и методов модуляции

Сообщения передаются при помощи сигналов. В простейшем случае сообщение может, заключатся в наличии (отсутствии) принятого сигнала. При этом требуется решать задачу обнаружения сигнала. Во многих случаях вид передаваемых сигналов заранее известен и прием сообщения состоит в том, чтобы определить, какой из возможных сигналов был передан. Тогда задача состоит в различении сигналов. Если сигналы отличаются значениями их параметров, которые считаются постоянными в течение некоторого интервала, то необходимо получать оценки параметров сигнала. Сообщение может содержаться в измерениях параметров, т. е. в их мгновенных (локальных) значениях. Тогда для получения сообщения нужно выполнить фильтрацию параметров сигнала. Задача фильтрации, как правило, является более сложной, чем оценивание параметров.

Управление информационным параметром сигнала в соответствии с передаваемым сообщением называют модуляцией.

Информационный сигнал (сообщение) обозначим θ(х), сигнал-переносчик, параметр которого изменяется в соответствии с сообщением, обозначим s(х). При модуляции выполняется преобразование этих двух сигналов в один модулированный сигнал ξ(х) в соответствии с уравнением

ξ(х) = М{ s(х), θ(х)}, (2.6)

где М{.} - оператор, определяемый видом модуляции. Для выделения сообщения θ(х) на приемной стороне необходимо выполнить обратное преобразование (демодуляцию), т. е.

(2.7)

В зависимости от вида, функциональной формы и числа параметров сигнала-переносчика s(х) и информационного сигнала θ(х) варьируются свойства различных методов модуляции, а именно, вид и ширина спектра сигнала ξ(х), устойчивость к воздействию помех и т. д.

Если информационный параметр сигнала-переносчика изменяется непрерывно, то методы модуляции являются непрерывными (распространены, например, методы амплитудной, фазовой и частотной непрерывной модуляции гармонического сигнала-переносчика).

В качестве сигнала-переносчика часто используют периодическую последовательность импульсов, тогда модуляцию называют импульсной (например, при изменении амплитуды или частоты импульсов по закону θ(х) имеет место амплитудно-импульсная или частотно-импульсная модуляция соответственно).

Информационный параметр может принимать счетное число значений, при этом модуляцию называют дискретной. К дискретным видам модуляции относятся, например, амплитудная, частотная, и фазовая манипуляции. Если значения параметра закодированы и передаются в цифровой форме, то соответствующие виды модуляции носят название цифровой модуляции. Наиболее распространенным видом цифровой модуляции является импульсно-кодовая модуляция, когда значение сигналов в дискретных точках кодируют в цифровой форме.

При создании систем передачи сигналов основными задачами являются разработка методов и математических моделей, определяющих оптимальные режимы модуляции-демодуляции с точки зрения повышения скорости, достоверности и помехозащищенности передачи информации.

При классификации видов модуляции принимают в расчет вид, характер информационного сигнала и сигнала-переносчика: детерминированный процесс, случайный стационарный процесс, нестационарный процесс и т. д. Детерминированные сигналы определяются их амплитудами и фазовыми спектрами на основе свойств рядов Фурье и преобразования Фурье. В теории информации и передачи сигналов особое место занимают стохастические сигналы, являющиеся реализациями случайных процессов с заданными характеристиками - корреляционными функциями и спектральными плотностями.

Если вид информационного сигнала, сигнала-переносчика и характеристики линии связи заданы, то основной задачей является оптимальный прием сигналов. Задача оптимального приема, как правило, сводится к задаче различения сигналов по заданному критерию в условиях помех (задача обнаружения рассматривается как различение смеси сигнала и помехи, когда сигнал отсутствует).

Интересное из раздела

Двухканальный усилитель низкой частоты 2х22Вт
Предлагаемый усилитель обладает малыми габаритами и широким диапазоном питающих напряжений. УНЧ воспроизводит частоты 45 Гц…20 кГц при коэффициенте нелинейн ...

Однофазный инвертор напряжения
В данном курсовом проекте проектируется полупроводниковый преобразователь электрической энергии - автономный инвертор напряжения. Вначале преобразователи выпол ...

Установка акустической системы в автомобиль Honda Civic
Еще недавно желание иметь в автомобиле аудиосистему класса НІ-FІ расценивалось большинством окружающих в лучшем случае как бездумная трата денег. Однако для ...