Кодовое расстояние – минимальное число элементов, в которых любая кодовая комбинация отличается от другой кодовой комбинации по всем парам кодовых слов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение понятию «кодирование».

2. Дайте определение понятию «декодирование».

3. Введите понятие «код».

4. Что такое «числовые (цифровые) коды»?

5. Что такое «нечисловые коды»?

6. Что такое «основание кода»?

7. Что такое «разрядность кода»?

8. Что такое «число кодовых комбинаций» (N)?

9. Дайте определение первичных кодов.

10. Дайте характеристику единичным кодам.

11. Дайте характеристику двоичным кодам.

12. Дайте определение минимальному кодовому расстоянию.

13. Перечислите коды с обнаружением ошибок.

14. Перечислите коды с обнаружением и исправлением ошибок.

15. Дайте характеристику коду с постоянным весом.

16. Дайте характеристику распределительному коду.

17. Дайте характеристику коду с проверкой на чётность.

18. Дайте характеристику коду с числом единиц, кратным трём.

19. Дайте характеристику коду с удвоением элементов.

17. Дайте характеристику инверсному коду.

18. Изложите последовательность кодирования кодом Хемминга.

19. Изложите последовательность декодирования кода Хемминга.

20. Изложите порядок кодирования циклическим кодом.

21. Изложите порядок декодирования циклического кода.

5. СИГНАЛЫ В ТЕЛЕМЕХАНИКЕ

5.1. МОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ

Модуляция – образование сигнала путем изменения параметров переносчика под воздействием сообщения.

Сообщение низкой частоты можно передавать и непосредственно, без использования переносчика высокой частоты, т.е. без модуляции. Однако модуляция расширяет возможности передачи сообщений по следующим причинам:

а) увеличивается число сообщений, которые могут передаваться по одной линии связи путем использования частотного разделения сигналов;

б) повышается достоверность передаваемых сигналов при использовании помехоустойчивых типов модуляции;

в) повышается эффективность излучения сигнала при передаче по радиоканалу и технико-экономические показатели радиоаппаратуры. Это объясняется тем, что габаритные размеры частотно-зависимых элементов уменьшаются с увеличением частоты. Например, размер антенны должен составлять не менее 1/10 длины волны излучаемого сигнала. Так, при передаче сообщения частотой 10 кГц, имеющего длину волны 30 км, потребовалась бы антенна длиной 3 км. Если это сообщение передать на несущей частоте 200 кГц, то это уменьшит длину антенны в 20 раз.

Аналогичным образом уменьшаются габариты катушек индуктивности, трансформаторов, ёмкостей.

Указанные преимущества модуляции привели к тому, что дискретные сигналы, циркулирующие внутри систем телемеханики, начали передавать по каналу связи на несущей частоте, модулируемой сигналами сообщений.

Методы модуляции разделяются на две большие группы: непрерывные и дискретные.

Непрерывные методы модуляции. В непрерывных методах модуляции в качестве переносчика используется синусоидальное колебание, называемое также несущей частотой. Поскольку синусоидальное колебание характеризуется такими параметрами, как амплитуда, частота и фаза, то существуют три основных типа модуляции: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ). Имеются разновидности этих модуляций, а также их сочетание, так называемые многократные типы модуляции.

Из непрерывных методов рассмотрены амплитудная и частотная модуляции.

Дискретные методы модуляции. В дискретных методах модуляции в качестве переносчика используется последовательность импульсов. Эти методы более многочисленны, часто сочетаются с непрерывными и находят широкое применение. Данные методы рассмотрены далее.

5.2. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

Амплитудной модуляцией(АМ) называют образование сигнала путем изменения амплитуды гармонического колебания (несущей) пропорционально мгновенным значениям сообщения.

Будем рассматривать амплитудную модуляцию, при которой передаваемое сообщение является простейшим гармоническим колебанием u_c=U_WcosWt (рис. 5.1, а), где U_W – амплитуда колебания, а W – угловая частота. Высокочастотный переносчик, или несущая, u_n= U_w0 cosw₀t, где w₀ – угловая частота несущей, а U_w0 – ее амплитуда, представлен на рис. 5.1, б. Так как угловая частота сообщения W определяется характером сообщения и поэтому является заданной, то при выборе угловой частоты несущей обязательно необходимо выполнение условия: величина W много меньше величины w_0.

Под воздействием сообщения на амплитуду несущей образуется новое колебание, в котором изменяется только амплитуда:

u_АМ =U_АМ cosω₀t. (5.1)

Амплитуда несущей будет изменяться по линейному закону относительно амплитуды сообщения:

U_АМ=U_ω0 + ku_c=U_ω0+kU_W cosWt=U_ω0(1 + mcosWt)…, (5.2)

где k – коэффициент пропорциональности, а m=kU_W/U_ω0 =(U_max – U_min)/(U_max + U_min) – относительное изменение амплитуды несущей, называемое коэффициентом модуляции или глубиной модуляции (иногда его выражают в процентах).

Если амплитуда модулированного колебания возрастает до удвоенного значения по сравнению с амплитудой несущей, то глубина модуляции составляет 100%. Амплитудно-модулированное колебание будет соответствовать рис. 5.1, в. Подставляя в (5.1) значение амплитуды несущей из (5.2), получим

u_АМ = U_ω0(1 + m cosWt) ´ cosω₀t. (5.3)

Раскрывая скобки и учитывая, что

cosWt cos_ω0t =1/2 [cos (ω₀ +W)t + cos (ω₀ – W)t],

получим

(5.4)

Из уравнения (5.4) следует, что результирующее амплитудно-модулированное колебание состоит из основного колебания несущей U_ω0cos_ω0t и двух колебаний, отличающихся от несущей на частоту W.

Основное колебание является колебанием, которое, как следует из (5.4), сохраняет частоту и амплитуду переносчика в процессе модуляции. Второй член в (5.4) представляет собой синусоиду, имеющую уменьшенную амплитуду (m/2)U_ω0 и повышенную частоту (ω₀ + W), и называется верхней боковой составляющей. Третий член в (5.4) – также синусоида, имеющая ту же уменьшенную амплитуду, но пониженную частоту (ω₀ – W); она называется нижней боковой составляющей.

Рис. 5.1. Непрерывные типы модуляции:

а, з – передаваемые сообщения, б – несущая частота (переносчик), в, г, д – амплитудная,
полярная и частотная модуляции соответственно, е – двустороннее ограничение, применяемое

в частотной модуляции для устранения помех, ж – график, показывающий, что при частотной модуляции из-за неизменяющейся амплитуды мощность передатчика используется лучше,
чем при амплитудной, и – фазовая модуляция (пунктирная линия) переносчика
(сплошная линия) сообщением, представленным на рис. 5.1,
з – изменение фазы переносчика под воздействием сообщения

Из рис. 5.2, а,на котором представлен спектр амплитудно-модулированного сигнала, следует, что в процессе модуляции произошло смещение спектра сообщения F_W(показано пунктиром) на интервал частот, равный частоте ω₀. Боковые составляющие располагаются симметрично по обе стороны несущей, и их амплитуды не превышают половины амплитуды несущей.

В зависимости от того, передается ли весь спектр амплитудно-модулированного колебания или только его часть, различают два способа амплитудной модуляции: амплитудную модуляцию с двумя боковыми полосами (ДБП) и однополосную амплитудную модуляцию (ОБП).