Моделирование систем связи

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

В каналах связи сигнал может претерпевать

линейные и нелинейные искажения.

Линейные искажения не нарушают принцип суперпозиции:

[pic 4]

Примером линейных искажений может служить многолучевость за счет переотражения радиоволн от различного рода препятствий.

Нелинейные искажения нарушают принцип суперпозиции:

[pic 5]

Нелинейные искажения имеют место в усилительных и преобразовательных трактах передатчиков и приемников и приводят к появлению гармоник и интермодуляций между составляющими спектра сигнала и аддитивных помех.

Блок-схема модели типового канала связи

[pic 6]

ИС – источник сообщений (а, б, в …);

КУ – кодирующее устройство (МТК-2, МТК-5 и др.);

М – модулятор сигнала (АМ, ЧМ, ОФМ, КАМ и др.);

ТП – тракт передатчика (преобразование по частоте, усиление); ФПИ – фильтр предварительной избирательности приемника

(подавление зеркального канала, подавление станционных помех); ТПр – усилительный тракт приемника (преобразование по частоте,

усиление);

ФОИ – фильтр основной избирательности;

Д – детектор;

ФНЧ – фильтр нижних частот;

ТР – триггер (преобразование аналогового сигнала в дискретный –

первая решающая схема);

РГ – регенератор (синхронизатор по тактам, вторая решающая

схема);

ДМ – демодулятор;

ДКУ – декодирующее устройство (синхронизация по циклам, обнаружение и

исправление ошибок, определение значения кодовой комбинации);

ПС – получатель сообщения;

ЛЗ – линия задержки;

Ki(j⍵) – комплексный коэффициент передачи по частоте для i – го луча;

ИШ – источник шума;

ИСП – источник станционных помех;

ИИП – источник импульсных помех;

СР – среда распространения сигнала;

+ - сумматор;

A, B, C, D, E, F, G, H, J, I – границы между функциональными элементами

передающей и приемной аппаратуры канала связи.

Задачей кодирующего устройства является преобразование передаваемого знака (фрагмента) сообщения в кодовую комбинацию (сечение A). Декодирующее устройство на приемной стороне канала связи осуществляет обратное преобразование кодовых комбинаций (сечение I) в знаки (фрагменты) сообщения. При наличии помех в канале связи существует вероятность ошибочного декодирования знака (фрагмента). Эта вероятность зависит от вероятности ошибочного приема элемента сообщения (сечение I) и от избыточности кода. При наличии в кодовой комбинации избыточности на приемной стороне канала связи возможно обнаружение неверно принятых знаков (фрагментов) сообщения, a если избыточность  кода достаточно велика, то возможно не только обнаружение ошибок, но и восстановление знаков (фрагментов) сообщения в первоначальном виде . По частости обнаруженных ошибок в знаках (фрагментах) можно производить оценку качества приема индивидуальных пакетов принимаемого сообщения и всего сообщения в целом. В сечениях A и I имеют место бинарные последовательности импульсов, длительности которых кратны определенной величине, обусловленной информационной скоростью передачи сообщения. Для исследования эффективности кодеков необходимо уметь моделировать канал связи с дискретными входом и выходом между сечениями AI (одномерные модели канала связи).

Одномерная модель канала связи – один параметр (напряжение) зависит от времени.

Модулятор передающего устройства осуществляет изменение параметров (амплитуды и фазы) несущего колебания  по определенным законам в соответствии с передаваемой цифровой последовательностью (сечение B). Один элемент знака имеет продолжительность, которая обусловлена электрической скоростью манипуляции, измеряемой в Бодах. Демодулятор приемного устройства должен восстанавливать передаваемую бинарную последовательность (сечение I) с минимально возможной вероятностью ошибки элементов, которая обусловлена методом манипуляции и отношением сигнал/помеха на выходе фильтра основной избирательности (сечение G). В асинхронных системах связи на входе регенератора (сечение J) бинарная последовательность имеет краевые искажения элементов, то есть отклонение фронтов элементов под действием различного рода помех от их точного местоположения. Здесь же имеют место дробления элементов, заключающиеся в кратковременном изменении полярности элемента на интервале его длительности. По величине краевых искажений бинарной последовательности возможно оценивать качество отдельных фрагментов принимаемого сообщения. Для исследования эффективности работы регенераторов и методов оценки качества принимаемого сообщения необходимо иметь модель канала с дискретным входом и выходом между сечениями AJ (одномерные модели канала связи). В сечении H имеет место континуальный сигнал, уровень которого зависит от отношения сигнал/помеха на выходе фильтра основной избирательности. Модель канала связи с дискретным входом и аналоговым выходом в этом сечении может быть использована для определения эффективности устройств поэлементной оценки качества принимаемого сообщения (одномерные модели канала связи).