2.1 Физические принципы
Сообщения, сигналы и методы модуляции
При обмене информацией используется понятие сообщения.
Сообщение - это законченный информационный блок. передаваемый или принимаемый в рамках одного сеанса связи. В общем случае сообщение, помимо полезной информации, может содержать служебную информацию, содержащую сведения об адресе, имени абонента, срочности или типе сообщения, методах коррекции ошибок и т.д.
В телекоммуникационных системах для транспортировки сообщений используются системы электросвязи, то есть системы, использующие в качестве носителя электрические сигналы. В общем случае - электромагнитные (включая радиосигналы, инфракрасные лучи и оптические сигналы).
Сообщения подразделяются на непрерывные (аналоговые) и дискретные.
Принцип передачи сообщения по сети связи
Источник может генерировать как непрерывное, так и дискретное сообщение.
В любом случае для его передачи по сети электрической связи необходимо преобразовать сообщение в электрический сигнал S(t). Электрический сигнал также может быть непрерывным или дискретным. Непрерывный электрический сигнал характеризуется частотой передачи, а дискретный – скоростью передачи элементов-(импульсов)
На приемной стороне принятый сигнал преобразуется в сообщение, которое и передается получателю.
В процессе передачи сигнал может исказиться. В связи с этим, для обнаружения и устранения этих искажений при передаче применяется помехозащищенное кодирование сигнала. А на приемной стороне – декодирование.
При преобразовании исходного сообщения в электрический сигнал используется модуляция - то есть, изменение какой либо характеристики несущего сигнала в соответствии с исходным сигналом или сообщением. На приемной стороне осуществляется обратное преобразование - демодуляция.
Модуляция осуществляется на передающей стороне, а демодуляция - на приемной. В системах двунаправленной связи на взаимодействующих объектах должна осуществляться как модуляция так и демодуляция. Устройства. осуществляющие эти функции называются модемами(МОдулятор-ДЕМодулятор).
Все виды модуляции можно разделить на непрерывные и импульсные.
Непрерывные виды модуляции - амплитудная, частотная и фазовая.
При этом в качестве несущего сигнала используется гармоническое колебание “несущей частоты”. В зависимости от вида модуляции в соответствии с исходным сигналом изменяется амплитуда, частота или фаза несущего сигнала.
Импульсные виды модуляции
В качестве переносчика сигналов используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов.
Виды модуляции
Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ)
Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
Фазо-импульсная модуляция (ФИМ). А также их комбинации.
В современных системах связи используется в основном импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), основанная на кодировании амплитуд импульсов, полученных с использованием АИМ. При этом мгновенное значение амплитуды представляется в виде цифрового двоичного кода. Поэтому системы с ИКМ называются цифровыми системами передачи.
При ИКМ осуществляется дискретизацияи квантование исходного непрерывного сигнала.
Дискретизации сигнала
Проблема дискретизации широко освещена в литературе. Считается, что первыми основополагающими работами в этой области были работа Котельникова В.А. “О пропускной способности “эфира” и провол1оки в электросвязи”, вышедшая в 1933г. и независимо от него статья “Связь при наличии шума”, написанная К. Шенноном и опубликованная в 1949г Теорема Котельникова-Шеннона ( называемая часто теоремой отсчетов) позволяет выбрать частоту дискретизации с учётом граничной частоты спектра дискретизируемой функции
Теорема отсчетов Котельникова-Шеннона .