Уровень: Основной текст

Цифровые методы модуляции

Цифровые виды модуляции используются для передачи кодированных сообщений дискретными методами. Сущность цифровой модуляции заключается в том, что передаваемый непрерывный сигнал дискретизируется во времени, квантуется по уровню и полученные отчеты, следующие в дискретные моменты времени, преобразуются в кодовые комбинации. Полученной последовательностью кодовых видеосигналов модулируется высокочастотный сигнал-переносчик.

Следовательно, цифровые методы модуляции основаны на трех необходимых преобразованиях полезных непрерывных сигналов: дискретизации, квантовании и кодировании.

Достоинствами цифровых методов модуляции являются:

• слабое влияние неидеальности и нестабильности характеристик аппаратуры на качество передачи информации;



• высокая помехоустойчивость даже при использовании каналов с нестабильными характеристиками и большим уровнем шумов;



• возможность регенерации (восстановления) сигналов в узлах связи сетей, что значительно ослабляет эффект накопления искажений сигналов при передаче информации по линиям большой протяженности;



• универсальная форма представления сигналов для различных сообщений (речь, телевизионное изображение, дискретные данные, команды управления работой устройств связи и т.п.);



• низкая чувствительность к нелинейным искажениям в групповом тракте многоканальных систем;



• относительно простое согласование этих систем с компьютерами и электронными автоматическими телефонными станциями, что играет важную роль для построения сетей связи;



• возможность автоматизации передачи и обработки сигналов с помощью компьютеров.

В настоящее время наибольшее распространение получили системы с импульсной кодовой модуляцей (ИКМ), в которых значение сигнала в дискретные моменты времени преобразуется в двоичные цифровые коды.

На рис. 2.16 показаны временные диаграммы сигналов в системе с ИКМ. На рис. 2.16,а представлены исходный непрерывный сигнал с ограниченным спектром и дискретизированный сигнал с интервалом дискретизации  , где - верхняя частота спектра сигнала. На рис. 2.16,б показана полученная в результате квантования и кодирования последовательность двоичных видеоимпульсов. Из-за искажений сигналов и шумов в канале принятая видеопоследовательность (рис. 2.16,в) отличается от переданной. Выбирается пороговый уровень  , его превышение в моменты отсчета (стробирования) значения сигнала означает наличие импульса, а непревышение - отсутствие импульса. С помощью формирующих устройств из принятой видеопоследовательности создается "очищенная" последовательность, которая поступает на декодер. С выхода декодера импульсы, площадь которых равна соответствующим импульсным отсчётам исходного сигнала (рис. 2.16,д), поступают на демодулятор, в простейшем случае на вход фильтра нижних частот, на выходе которого восстанавливается копия исходного непрерывного сигнала рис. 2.16,д.

Для получения регенерированной кодовой последовательности отсчёты принимаемого сигнала берутся в середине каждого тактового интервала

Рис. 2.16. Диаграммы сигналов в 4-разрядной системе ИКМ

длительностью L(рис. 2.16,б и в). Это делается для того, чтобы исключить влияние на работу демодулятора запаздывания и фазовых искажений сигналов в канале связи. В результате регенерируемая последовательность "задержана" на  относительно переданной (рис.2.16,б и г). Правильное декодирование сигналов требует также, чтобы были приняты все разряды кодовой комбинации. Из-за этого принятые отсчёты оказываются дополнительно задержанными относительно передаваемых на интервал дискретизации T (рис. 2.16,а и д).

Метод пороговой селекции сигналов на фоне помех часто не обеспечивает требуемой помехоустойчивости и достоверности при приеме кодовых сигналов. Значительно более высокую помехоустойчивость обеспечивает применение метода согласованной фильтрации импульсных сигналов.

Проведем сравнительный анализ характеристик методов цифровой амплитудно-импульсной, импульсно-кодовой и фазоимпульсной модуляции при использовании согласованных фильтров.