Демодуляция и декодирование сигналов из каналов связи.

Демодуляция в системах связи – процесс преобразования модулированного сигнала (обычно прошедшего канал и искаженного помехами) в модулирующий.

Восстановление дискретного сообщения по выходному сигналу демодулятора, осуществляемое с учетом правил кодирования, называетсядекодированием. Устройства, с помощью которых производится демодуляция, называются демодуляторами. Устройства, с помощью которых ведется декодирование, называются декодерами.

Структура приемника, обеспечивающая наилучшее преобразование (с точки зрения сформулированного критерия оптимальности) называется оптимальной, а приемник - оптимальным. Характер оптимальной обработки зависит от свойств сигнала и помех, свойств канала, методов модуляции и кодирования, а также от критерия оптимальности.

При оптимальной обработке приемник обеспечивает наибольшую помехоустойчивость. Под помехоустойчивостью понимают способность системы связи противостоять вредному влиянию помех на передаваемое сообщение.

Демодуляция одна из основных операций приемника. На выходе аналогового демодулятора формируется колебание, с некоторой погрешностью повторяющее первичный сигнал. Это колебание при последующей обработке преобразуется в сообщение.

В цифровых системах связи восстановление сообщения осуществляется чаще всего в два этапа.

На первом этапе сигнал демодулируется и на выходе демодулятора выделяется кодовая комбинация. Если решение о каждом элементе кодовой комбинации принимается в результате анализа смеси сигнала и шума только в течение длительности этого элемента и без учета результатов анализа предыдущих элементов, то такой способ обработки называется поэлементным (посимвольным) приемом.

На втором этапе кодовая комбинация декодируется.

Возможен также и другой способ приема –прием в целом.При этом способе демодуляция и декодирование совмещаются и выполняются одним устройством, в котором отрезок смеси сигнала и помехи, соответствующий передаваемой кодовой комбинации, анализируется целиком, в отличие от поэлементного приема. Это позволяет реализовать оптимальную обработку сигнала, следовательно, и наибольшую помехоустойчивость. Приемник, в котором используется прием в целом, существенно сложнее приемника с поэлементным приемом. По этой причине прием в целом в системах связи, как правило, не применяется.

Передача аналоговых сигналов в цифровой форме в каналах связи. Интерполяция.

Принцип, на котором базируются способы передачи и обработки непрерывных сигналов в цифровой форме, состоит в том, что полное восстановление любого сигнала на приемной стороне возможно и в том случае, когда передается не весь сигнал, а лишь периодически выделяемые из него отсчеты.

Основным достоинством цифровых способов обработки является слабое влияние внешних помех.

Структурная схема системы цифровой передачи аналоговых сигналов

Дискретизация– процесс умножения аналогового сигнала на периодическую последовательность импульсов. Взятие дискретных отсчетов реализуется с помощью схемы выборки - хранения. В схеме УВХ за период выборки происходит заряд конденсатора напряжением входного сигнала через замкнутый электронный ключ. При этом потенциал заряда соответствует мгновенному значению напряжения сигнала. На время хранения электронный ключ размыкается, и напряжение на конденсаторе сохраняется неизменным. Для уменьшения ошибок УВХ используют буферные усилители с высоким Rвх и глубокие ООС. При кодировании в АЦП аналогового сигнала двоичными числами и длине кодового слова n-разрядов количество различных кодовых слов R = 2ⁿ. Скорость передачи данных определяется как произведение числа разрядов кодового слова на частоту дискретизации f (в герцах)

V_D= n×f (бит/сек)

Произведение скорости передачи данных на длительность сигнала определяет емкость памяти, требуемую для хранения этого массива данных (кадра).

M_D= V_D×T_K(бит)

Интерполяция.

Аналоговый сигнал на выходе цифровой информационной системы должен быть восстановлен по набору квантованных значений в дискретные моменты времени. Процесс восстановления непрерывного сигнала по ряду его дискретных отсчетов называется интерполяцией. В математике используется множество процедур интерполяции, но только их часть может быть удобно реализована электронными методами.

Интерполяция нулевого порядка (или одноточечная) - простейший метод интерполяции. Значение величины, отсчитываемое в некоторый момент времени, принимается равным значению интерполирующей функции до следующего отсчета. Метод имеет большую погрешность. При дискретизации одного и того же сигнала в разные моменты времени будут получены и разные восстановленные сигналы, хотя они являются образами одной и той же функции.

Линейная (двухточечная) интерполяция. Осуществляется путем соединения соседних дискретных значений прямой линией. Качество восстановления сигнала выше, чем при нулевой интерполяции, а аппаратные затраты ненамного больше.

Интерполяция низкочастотной фильтрацией. Осуществляется путем пропускания сигнала, полученного в результате интерполяции нулевого порядка (одноточечной), через фильтр нижних частот. Типичные скачки сигнала нулевой интерполяции сглаживаются фильтром нижних частот. Для исходного аналогового сигнала с ограниченной полосой частот (при помощи аналогичного фильтра нижних частот) восстановление будет точным.