Най-често срещаният тип канал е телефонен канал с честотна лента kHz и честотен диапазон от = 0,3 kHz до = 3,4 kHz.

Данните от източника на информация, след преобразуване на паралелния код в сериен, обикновено се представят под формата на сигнал без пауза без връщане към нула (BVN), което съответства на сигнал с биполярна АМ (фиг. 2.1). За предаване на импулси с квадратна вълна без изкривяване е необходима честотна лента от нула до безкрайност. Реалните канали имат ограничена честотна лента, с която е необходимо да се съпоставят предаваните сигнали чрез модулация.

Блоковата схема на дискретен канал с FM е показана на фиг. 2.2.

Изпратеното съобщение от източника на AI информация в паралелния код се изпраща до QC каналния енкодер, който преобразува паралелния код в сериен двоичен BVN код. В този случай каналният енкодер въвежда излишни символи в съобщението (например бит за четност) и генерира стартов и стоп бит за всеки кадър от предавани данни. По този начин изходният сигнал от енкодера е модулиращият сигнал за модулатора.

В зависимост от състоянието на модулиращия сигнал ("0" или "1"), честотният модулатор генерира честотни пакети с честота и . Когато сигнал с положителна полярност пристигне в модулатора, модулаторът генерира честота , наречена горна характеристика честота.

Ориз. 14.2 - Структурна схема на системата за предаване на информация с честотна модулация:

AI е източник на информация; IP - източник на смущения; KK - канален енкодер; PF2 - лентов филтър на приемника; М - модулатор; UO - усилвател-ограничител; PF1 - лентов предавателен филтър; DM - демодулатор; DC - канален декодер; LAN - комуникационна линия; P - получател на информация AI - източник на информация; IP - източник на смущения; KK - канален енкодер; PF2 - лентов филтър на приемника; М - модулатор; UO - усилвател-ограничител; PF1 - лентов филтър; DM - демодулатор; DC - канален декодер; LAN - комуникационна линия; P - получател на информация

Честотата е средната честота, - отклонението (отклонението) на честотата. Когато на входа на модулатора се получи отрицателно съобщение, на неговия изход се появява честота , наречена долна характерна честота. Сигналът на изхода на модулатора може да се разглежда като суперпозиция на два АМ сигнала, единият от които има носител, а другият има носител. Съответно, спектърът на FM сигнала може да бъде представен като суперпозиция на спектрите на два AM сигнала (фиг. 2.3).

Ширината на спектъра на FM сигнала е по-широка от тази на AM сигнала със сума, определена от разстоянието между носителите и . смисъл характеризира промяната в честотата при предаване на единица или нула спрямо нейната средна стойност и се нарича отклонение на честотата. Съотношение на честотното отклонение към скоростта на модулация Vсе нарича индекс на честотна модулация:

.

Ориз. 14.3 - Спектър на FM сигнала

Лентовият филтър на предавателя PF1 ограничава спектъра на сигнала, предаван към комуникационния канал в съответствие с долната и горната граница на лентата на канала. Ширина на спектъра на сигнала на изхода на модулатора зависи от скоростта на двоична модулация и отклонението на честотата. Приблизително . Колкото по-голям е индексът на модулация, толкова по-широк е, при равни други условия, спектърът на FM сигнала.

Лентовият филтър на приемника PF2 избира честотната лента на телефонния канал, което ви позволява да се отървете от смущенията, които са извън лентата на пропускане на PF2. Освен това, сигналът се усилва от усилвателя UO ограничител. Усилвателят компенсира загубата на енергия на сигнала в линията поради затихване. В допълнение, усилвателят изпълнява допълнителна функция - функцията за ограничаване на сигнала по ниво. В този случай е възможно да се осигури постоянство на нивото на сигнала на входа на честотния демодулатор D, когато нивото на входа на приемника се променя в доста широк диапазон. В демодулатора променливите импулси се преобразуват в DC пакети. В каналния декодер знаците се преобразуват в съобщения. В този случай, в зависимост от използвания метод на кодиране, грешките се откриват или коригират.

непрекъснат канал

Каналите, когато се получава непрекъснат сигнал, на входа на който на изхода му сигналът също ще бъде непрекъснат, се наричат непрекъснато. Те винаги са част от дискретен канал. Непрекъснатите канали са например стандартни телефонни комуникационни канали (канали с тонална честота - FC) с честотна лента 0,3 ... 3,4 kHz, стандартни широколентови канали с честотна лента 60 ... 108 kHz, физически вериги и др. моделът може да бъде представен под формата на линеен четириполюсник (Фигура 3.4)

Фигура 3.4 - Модел на линеен непрекъснат канал

За съгласуване на енкодера и декодера на канала с непрекъснат комуникационен канал се използват устройства за преобразуване на сигнали (SCD), които се включват по време на предаване и приемане. В конкретен случай това е модулатор и демодулатор. Заедно с канала за комуникация UPS форма дискретен канал (DC), т.е. канал, предназначен да предава само дискретни сигнали.

Дискретният канал се характеризира със скоростта на предаване на информация, измерена в битове в секунда (bps). Друга характеристика на дискретен канал е скоростта на модулация, измерена в бодове. Определя се от броя на прехвърлените елементи в секунда.

Двоичен балансиран канал. Двоичен симетричен канал (BSC) е специален случай на дискретен канал без памет, чиито входни и изходни азбуки се състоят от двоични елементи (0 и I). Условните вероятности са симетрични.

Уравнение (3.6) изразява т.нар вероятности за преход.

Марковски модели на DC.Състоянията на канала могат да се разграничат по вероятността от грешка във всяко от състоянията. Промените във вероятността за грешка могат от своя страна да бъдат свързани с физически причини - поява на прекъсвания, импулсен шум, избледняване и др. Последователността на състоянията е проста верига на Марков. Простата верига на Марков е произволна последователност от състояния, когато вероятността за определено състояние в аз-този момент се определя изцяло от държавата c i-1 v ( аз- 1) ти момент. Еквивалентната схема на такъв канал е показана на фигура 3.5.

Фигура 3.5 - Еквивалентна схема на дискретен симетричен канал, когато се описва от модел, базиран на вериги на Марков

Модел на Хилберт.Най-простият модел, базиран на използването на математическия апарат на марковските вериги, е моделът на източника на грешка, предложен от Хилберт. Според този модел каналът може да бъде в две състояния – добро (състояние 1) и лошо (състояние 2). Първото състояние се характеризира с липса на грешки. Във второто състояние се появяват грешки с вероятност p osh.

В много проблеми на теорията на комуникацията е дадена структурата на модулатора и демодулатора. В тези случаи каналът е тази част от комуникационната линия, която на фиг. 1.3 е оградено с пунктирана линия. Дискретните кодови символи се подават на входа на такъв канал и се отстраняват от изхода чрез символ, който обикновено не съвпада с (фиг. 2.1).

Такъв канал се нарича дискретен. При изучаване на предаването на съобщения по дискретен канал основната задача е да се намерят методи за кодиране и декодиране, които дават възможност в един или друг смисъл най-доброто предаване на съобщения от дискретен източник.

Имайте предвид, че в почти всички реални комуникационни линии, дискретен канал съдържа непрекъснат канал вътре, към чийто вход се подават сигнали, а сигналите, изкривени от шум, се отстраняват от изхода. Свойствата на този непрекъснат канал, заедно с характеристиките на модулатора и демодулатора, уникално определят всички параметри на дискретния канал. Следователно, понякога дискретен канал се нарича дискретно съпоставяне на непрекъснат канал. Въпреки това, при математическото изследване на дискретен канал, обикновено се абстрахира от непрекъснатия канал и смущенията, действащи в него, и определя дискретния канал чрез задаване на азбуката на кодовите символи идва на входа си азбуката на кодовите символи отстранен от неговия изход, броят на кодовите символи, пропуснати за единица време, и стойностите на вероятностите за преход, т.е. вероятностите символът да се появи на изхода, ако символът бъде приложен към входа. Тези вероятности зависят от това какви символи са били предадени и получени по-рано. Кодовите азбуки на входа и изхода на канала може да не съвпадат; по-специално е възможно, че . Стойността понякога се нарича техническа скорост на предаване.

Ориз. 2.1. Комуникационна система с дискретен канал.

Ако вероятностите за преход за всяка двойка остават постоянни и не зависят от това кои символи са били предадени и получени по-рано, тогава дискретният канал се нарича постоянен или хомогенен. Понякога се използват и други имена: канал без памет или канал с независими грешки. Ако вероятностите за преход зависят от времето или от предишни преходи, тогава каналът се нарича неравномерен или канал с памет.

В канал с памет вероятностните връзки, поне в първо приближение, се простират само до някакъв краен сегмент. Това означава, че вероятностите за преход зависят от това кои преходи са извършени по време на предаването на предишни символи и не зависят от по-ранни преходи. Такъв канал може да се счита, че има редица дискретни състояния, определени от предишни преходи, и . За всяко състояние се определят условните вероятности за преход. В същото време само последните предадени и получени символи определят състоянието на канала.

Средните вероятности за безусловен преход се определят чрез осредняване на условните вероятности за всички състояния на канала:

(2.1)

където е вероятността на състоянието.

В реални канали с приемане елемент по елемент, вероятностите за преход не се дават, а се определят, от една страна, от смущения и изкривявания на сигнала в канала, а от друга страна, от скоростта на подаване на кода символи и първата верига за решение. Избирайки въз основа на един или друг критерий оптималната схема за вземане на решение, е възможно да промените вероятностите за преход в желаната посока. По този начин, за да се разглежда каналът като дискретен, е необходимо да се избере първата схема за вземане на решение и, като се вземе предвид шумът и изкривяването, действащи в канала, да се изчислят вероятностите за преход. Очевидно в случаите, когато параметрите на реалния канал са постоянни и смущенията, действащи в канала, представляват стационарен случаен процес, дискретният му дисплей е постоянен канал. Ако тези условия не са изпълнени, тогава, като правило, канал с памет се оказва дискретно картографиране.

Ако в канала азбуките на входа и изхода са еднакви и за всяка вероятностна двойка , то такъв канал се нарича симетричен. Променлив канал също ще се нарича симетричен, ако във всяко състояние за която и да е двойка условието

Очевидно е, че от (2.2) също на изхода следва, че предаваният символ е изкривен от смущения и не може да бъде разпознат. Така част от получената кодова последователност се изтрива.

Както ще бъде показано по-долу, въвеждането на такъв символ за изтриване не нарушава възможността за правилно декодиране на получената кодова последователност, а напротив, улеснява го с рационален избор на метода за кодиране и схемите за решение.

Ориз. 2.2. Вероятности за преход в симетричен двоичен канал.

Ориз. 2.3. Вероятности за преход в симетричен канал с изтриване.

Имайте предвид, че изходната кодова азбука се определя от избора на първата схема за вземане на решение и следователно се приема, че е дадена само защото разглеждаме дискретно преобразуване на канала. Изборът на първата схема за решение също до голяма степен определя свойствата на симетрия на канала. Вероятностите за преход в симетричен канал за изтриване са показани на фиг. 2.3.

Информацияе съвкупност от информация за всяко събитие, явление, тема. За да може информацията да се съхранява и предава, тя се представя под формата на съобщения.

Съобщениее набор от знаци (символи), съдържащи тази или онази информация. Комуникационните системи могат да използват материални носители (например хартия, магнитни дискове или устройства за съхранение на лента) или физически процеси (промяна на данни) за предаване на съобщения. електричество, електромагнитни вълни, лъч светлина).

Извиква се физическият процес, който показва предаденото съобщение сигнал. Сигналът винаги е функция на времето.

Ако сигналът е функция S(t), което приема за всяка фиксирана стойност т, само дефинирани, предварително дефинирани стойности S k, такъв сигнал и съобщението, което той показва, се извикват отделен. Ако сигналът приеме някаква стойност в определен интервал от време, той се извиква непрекъснатоили аналогов.

Наборът от възможни стойности на дискретно съобщение (или сигнал) DCпредставлява азбукасъобщения. Азбуката на съобщението се обозначава с главна буква, например А, и всичките му възможни стойности са посочени в къдрави скоби - символи.

SID - източник на дискретни съобщения PDS - получател на дискретни съобщения

SPDS - Система за предаване на дискретни съобщения

Нека означим азбуката на съобщението при предаване (азбука на входното съобщение, входна азбука) - A, азбуката на съобщението при приемане (азбука на изходното съобщение, изходна азбука) - B.

Като цяло тези азбуки могат да имат безкраен брой стойности. Но на практика те са крайни и съвпадат. Това означава, че когато се получи символ б ксчита се, че персонажът е предаден а к.

Има два вида дискретни сигнали:

· Дискретни случайни процеси с непрекъснато време(START), при който промяната на стойностите на сигнала (символите) може да се случи по всяко време на произволен интервал.

· Дискретни случайни процеси на дискретно време(DSV), при който промяната на символа може да се случи само във фиксирани моменти t 0 , t 1 , t 2 …t i …, където t i =t 0 +i* 0 . Извиква се стойността   единичен интервал.

Вторият тип дискретни сигнали се наричат ​​дискретни произволни DSP последователности.

В случай на непрекъснато време, дискретен случаен процес може да има безкраен брой реализации на интервала от време , а в случай на сигнал под формата на DSP броят на възможните реализации е ограничен от множеството

Общо взето, източник на дискретни съобщения или сигнали (IDS)е всеки обект, който генерира дискретен случаен процес на изхода си.

Дискретен канал (DC)- се нарича всяка секция от преносната система, на входа и изхода на която протичат взаимосвързани дискретни случайни процеси.

Нека разгледаме блоковата схема на трансформациите в системата за предаване на дискретни съобщения.

Подобрен дискретен канал

Разширеният дискретен канал включва DC+ енкодер + канален декодер.

Азбуката на канала се състои от 2n съобщения, където n е броят на елементите в кодовата комбинация.

RDK се характеризира с: процент на грешки за кодови комбинации , ефективенскорост на предаване на информация

Основната задача на RDK е да повиши верността на предаването.

Методи за повишаване на верността:

Оперативни и превантивни мерки

• - повишаване на стабилността на генераторното оборудване
• - излишно захранване
• - идентифициране и подмяна на повредено оборудване
• - повишаване на квалификацията на обслужващия персонал

Мерки за повишаване на шумоустойчивостта на предаването на единични елементи

• - увеличаване на съотношението сигнал/смущения (увеличаване на амплитудата, продължителността)
• - използване на по-устойчиви на шум методи на модулация
• - подобряване на методите за обработка
• - избор на оптимални сигнали
• - въвеждане на излишък в предаваната последователност т.е. кодиране за коригиране на грешки

Модели на дискретни комуникационни канали

Дискретният канал винаги съдържа непрекъснат канал вътре. Преобразуването на непрекъснат канал в дискретен се извършва от модема. Следователно по принцип е възможно да се получи математически модел на дискретен канал от модел на непрекъснат канал за даден модем. Образно казано, модем, който прави прехода от непрекъснат канал към поток от грешки. Най-важните и доста прости модели на дискретни канали са както следва. връзка с генератор на импулсен шум

Постоянен симетричен канал без паметсе дефинира като дискретен канал, в който всеки предаден кодов символ може да бъде получен погрешно с фиксирана вероятност p и правилно с вероятност 1-p, а в случай на грешка всеки друг символ може да бъде получен с еднаква вероятност вместо предаван символ. Терминът „без памет“ означава, че вероятността за получаване на символ по грешка не зависи от предисторията, т.е. за това какви знаци са били предавани преди него и как са били получени. Вероятностите за преход в двоичен симетричен канал могат да бъдат представени схематично като графика (фиг. 3.1).

Фигура 3.1. Вероятности за преход в двоичен симетричен канал

Постоянен симетричен канал без памет с изтриванесе различава от предишния канал по това, че азбуката на изхода на канала съдържа допълнителен (m + 1)-ти знак, който често се обозначава със знака „?”. Този символ се появява, когато демодулаторът не може надеждно да разпознае предавания символ. Вероятността за такъв неуспех за разрешаване или изтриване на символа pc в този модел е постоянна и не зависи от предавания символ. Поради въвеждането на изтриване е възможно значително да се намали вероятността от грешка, понякога дори се счита за равна на нула. Фигура 3.2 показва вероятностите за преход в такъв модел.

Фигура 3.2. Вероятности за преход в двоичен симетричен канал с изтриване

Небалансиран канал без паметхарактеризиращ се с факта, че грешките в него възникват независимо една от друга, но вероятностите за грешка зависят от това кой символ се предава. Така че, в двоичен еднокраен канал, вероятността за получаване на символ 1 при предаване на символ 0 не е равна на вероятността за получаване на 0 при предаване на 1.

Най-простият модел двоичен канал с памете Марков модел, определено от матрицата на вероятностите за преход:

където p1 е условната вероятност за приемане на (i + 1)-тия символ погрешно, ако предишният е получен правилно; (1-p1)-условна вероятност за правилно получаване на (i+1)-тия знак, ако предишният знак е бил получен правилно; p2 е условната вероятност за погрешно приемане на (i + 1)-ия знак, ако предишният е получен погрешно; (1-p2)-условна вероятност за правилно получаване на (i+1)-тия символ, ако предишният символ е получен погрешно.

Безусловната (средна) вероятност за грешка p в такъв канал трябва да отговаря на уравнението:

p = P2p + Z1 (1-p)

Друг подход към конструирането на математически модели на канали е свързан с метода на променливите на състоянието. Важна характеристика на този метод е възможността за директно моделиране на системи, описани от уравненията на състоянието, с помощта на аналогово или цифрово изчислително устройство. Уравненията на състоянието обикновено се съставят под формата на система от диференциални уравнения от първи ред, които водят до формата на векторно (матрично) диференциално уравнение от първи ред. Този метод осигурява универсален подход за моделиране на канали за предаване на информация на комуникационни системи за голямо разнообразие от съобщения, методи за кодиране и модулация, комуникационни линии с детерминирани и произволни параметри и адитивен шум.