Основные этапы преобразования сообщений в электрические сигналы. Преобразование, кодирование, модуляция

Передача сигнала на расстояние возможна только при наличии передающего устройства, осуществляющего преобразование сообщения в сигнал. На приеме необходимо приемное устройство, преобразующее принятый сигнал в сообщение.

Преобразование сообщения в сигнал состоит из 3 операций: преобразование, кодирование и модуляции, которые могут быть независимыми или совмещенными.

Преобразование - это перевод неэлектрических величин, определяющих первоначальное сообщение, в электрический сигнал. Например в телефонии речь преобразуется с помощью микрофона в изменяющиеся электрические колебания.

Кодирование – это процесс замены передаваемого знака сообщения соответствующими кодовыми комбинациями. Код представляет собой набор комбинаций, составленных из различных элементов. Двоичный код (бинарный код) – это способ представления данных в виде комбинации двух знаков, обычно обозначаемых цифрами 0 и 1.

Коды бывают несимметричными, в которых символы кодируются неодинаковым количеством элементов сигнала (азбука Морзе), и симметричные, с одинаковым количеством элементов (ASCII американская стандартная кодировочная таблица, в которой каждый символ кодируется 8-ю битами).

Коды бывают неизбыточные и избыточные. Избыточный код - код, который за счет усложнения структуры позволяют находить возникающие ошибки. У неизбыточных кодов все возможные кодовые комбинации используются для передачи только смысловой информации.

Переход от неизбыточного кода к избыточному осуществляется путем добавления некоторых контрольных позиций.

Например, если нужно перейти от неизбыточного кода к простейшему избыточному, то для двоичного кода, рассчитанного на четыре сообщения, отображением которых являются кодовые комбинации 00, 01, 10, 11, достаточно ввести одну контрольную позицию, значение символа на которой будет определяться как сумма значений предшествующих символов по модулю два. Эта логическая операция в двоичной системе определяется равенствами: 00 = 0, 11 = 0, 01 = 1, 10 = 1. Для рассматриваемых сообщений получаем 000, 011, 101, 110. Особенность такого кода заключается в том, что он позволяет обнаруживать любую одиночную ошибку.

Также в вычислительной технике многим знаком термин циклический избыточный код (англ. Cyclic redundancy code, CRC) – алгоритм вычисления контрольной суммы.

Таким образом, введение избыточности в код обеспечивает повышение помехоустойчивости при передаче информации по каналам связи с помехами, а также позволяет обнаруживать и исправлять ошибки.

Изменение определенного параметра сигнала в соответствии с передаваемым сообщением при передаче информации называется модуляцией.

Электрический сигнал распространяется в виде синусоидальных колебаний несущей частоты передатчика. Параметрами этого сигнала являются амплитуда, частота и фаза. Изменяя каждый из перечисленных параметров получают амплитудную (АМ), частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ) модуляции.

При частотной модуляции значениям "0" и "1" информационной последовательности соответствуют определенные частоты аналогового сигнала при неизменной амплитуде. Частотная модуляция весьма помехоустойчива, поскольку помехи канала искажают в основном амплитуду, а не частоту сигнала. Однако при частотной модуляции неэкономно расходуется ресурс полосы частот канала ТЧ.

При относительной фазовой модуляции (ОФМ) в зависимости от значения информационного элемента изменяется только фаза сигнала при неизменной амплитуде и частоте. В отличие от ФМ при ОФМ фазу сигналов отсчитывают не от некоторого эталона, а от фазы предыдущего элемента сигнала.

При квадратурной амплитудной модуляции (КАМ) изменяется как фаза, так и амплитуда сигнала, что позволяет увеличить количество кодируемых бит (до 8…9) и при этом существенно повысить помехоустойчивость.

На рис. 1.6 приведены формы сигнала при двоичном коде для различных видов модуляции. При AM символу 1 соответствует передача несущего колебания в течение времени T (посылка), символу 0 – отсутствие колебания (пауза). При ЧМ передача несущего колебания с определенной частотой соответствует символу 1, а передача колебания с другой частотой соответствует 0. При двоичной ФМ меняется фаза несущей при каждом переходе от 1 к 0 и от 0 к 1.

1.6. Формы сигналов при двоичном коде для различных видов дискретной модуляции.

На приемном устройстве происходит демодуляция сигнала – процесс обратный модуляции.

Дата добавления: 2014-01-20