Цифровая связь — Формирование импульса

После прохождения различных типов методов кодирования у нас есть представление о том, как данные подвержены искажениям и как принимаются меры, чтобы предотвратить их воздействие, чтобы установить надежную связь.

Есть еще одно важное искажение, которое наиболее вероятно может возникнуть, называемое межсимвольным вмешательством (ISI) .

Интерсимволы

Это форма искажения сигнала, при которой один или несколько символов мешают последующим сигналам, вызывая шум или обеспечивая плохой выходной сигнал.

Причины ISI

Основными причинами ISI являются —

• Многолучевое распространение
• Нелинейная частота в каналах

ISI нежелателен и должен быть полностью исключен, чтобы получить чистый вывод. Причины ISI также должны быть решены, чтобы уменьшить его эффект.

Чтобы просмотреть ISI в математической форме, присутствующей на выходе приемника, мы можем рассмотреть выход приемника.

Выходной сигнал принимающего фильтра $y (t)$ выбирается в момент времени $t_i = iT_b$ (где i принимает целочисленные значения), получая —

$y (t_i) = \ mu \ displaystyle \ sum \ limit_ {k = - \ infty} ^ {\ infty} a_kp (iT_b - kT_b)$

= muai+ mu displaystyle sum limit inftyk=− inftyk neqiakp(iTb−kTb)$= \ mu a_i + \ mu \ displaystyle \ sum \ limit_ {k = - \ infty \\ k \ neq i} ^ {\ infty} a_kp (iT_b - kT_b)$

В приведенном выше уравнении первый член $\ mu a_i$ создается i- ^м переданным битом.

Второе слагаемое представляет остаточное влияние всех других переданных битов на декодирование i- ^го бита. Этот остаточный эффект называется Inter Symbol Symbol Interference .

В отсутствие ISI, выход будет —

$$y (t_i) = \ mu a_i$$

Это уравнение показывает, что i- ^й переданный бит корректно воспроизводится. Однако наличие ISI вносит битовые ошибки и искажения в вывод.

При проектировании передатчика или приемника важно минимизировать влияние ISI, чтобы получать выходные данные с наименьшей вероятностью появления ошибок.

Коррелятивное кодирование

До сих пор мы обсуждали, что ISI является нежелательным явлением и ухудшает сигнал. Но тот же ISI, если его использовать контролируемым образом, позволяет достичь скорости передачи битов 2 Вт в секунду в канале с шириной полосы W Герц. Такая схема называется схемами сигнализации с корреляционным кодированием или частичным откликом .

Поскольку количество ISI известно, приемник легко спроектировать в соответствии с требованием, чтобы избежать влияния ISI на сигнал. Основная идея корреляционного кодирования достигается путем рассмотрения примера двоичной сигнализации .

Двоично-двоичная сигнализация

Название duo-binary означает удвоение пропускной способности двоичной системы. Чтобы понять это, рассмотрим двоичную входную последовательность {a _k }, состоящую из некоррелированных двоичных цифр, каждая из которых имеет длительность T _a . При этом сигнал 1 представлен +1 вольт, а символ 0 — -1 вольт.

Следовательно, выходные данные двоичного двоичного кодера c _k задаются как сумма существующей двоичной цифры a _k и предыдущего значения a _k-1, как показано в следующем уравнении.

$$c_k = a_k + a_ {k-1}$$

Вышеупомянутое уравнение гласит, что входная последовательность некоррелированной двоичной последовательности {a _k } изменяется на последовательность коррелированных трех импульсов уровня {c _k } . Эта корреляция между импульсами может быть понята как введение ISI в передаваемый сигнал искусственным образом.

Глаз шаблон

Эффективным способом изучения эффектов ISI является паттерн глаз . Название Eye Pattern было дано из-за его сходства с человеческим глазом для бинарных волн. Внутренняя область рисунка глаза называется открытием глаза . На следующем рисунке показано изображение рисунка глаза.

Джиттер — это кратковременное отклонение момента цифрового сигнала от его идеального положения, которое может привести к ошибкам в данных.

Когда эффект ISI увеличивается, следы от верхней части к нижней части глазного отверстия увеличиваются, и глаз становится полностью закрытым, если ISI очень высокий.

Шаблон глаза предоставляет следующую информацию о конкретной системе.

• Фактические диаграммы зрения используются для оценки частоты ошибок по битам и отношения сигнал / шум.

• Ширина глазного отверстия определяет интервал времени, в течение которого принятая волна может быть дискретизирована без ошибок из ISI.

• Момент времени, когда глазное отверстие широко, будет предпочтительным временем для отбора проб.

• Частота закрытия глаза, в зависимости от времени выборки, определяет, насколько система чувствительна к ошибке синхронизации.

• Высота отверстия глаза в указанное время выборки определяет запас по шуму.

Фактические диаграммы зрения используются для оценки частоты ошибок по битам и отношения сигнал / шум.

Ширина глазного отверстия определяет интервал времени, в течение которого принятая волна может быть дискретизирована без ошибок из ISI.

Момент времени, когда глазное отверстие широко, будет предпочтительным временем для отбора проб.

Частота закрытия глаза, в зависимости от времени выборки, определяет, насколько система чувствительна к ошибке синхронизации.

Высота отверстия глаза в указанное время выборки определяет запас по шуму.

Следовательно, интерпретация структуры глаза является важным фактором.

уравнивание

Чтобы установить надежную связь, нам нужен качественный вывод. Потери передачи канала и другие факторы, влияющие на качество сигнала, должны быть обработаны. Самая большая потеря, как мы уже говорили, это ISI.

Чтобы сделать сигнал свободным от ISI и обеспечить максимальное отношение сигнал / шум, нам необходимо реализовать метод, называемый эквалайзером . На следующем рисунке показан эквалайзер в приемной части системы связи.

Шум и помехи, обозначенные на рисунке, могут возникать во время передачи. Регенеративный повторитель имеет схему эквалайзера, которая компенсирует потери при передаче, формируя схему. Эквалайзер можно реализовать.

Вероятность ошибки и показатель качества

Скорость передачи данных называется скоростью передачи данных . Скорость, с которой возникает ошибка в битах, при передаче данных называется частотой ошибок по битам (BER) .

Вероятность появления BER — это вероятность ошибки . Увеличение отношения сигнал / шум (SNR) уменьшает BER, следовательно, вероятность ошибки также уменьшается.

В аналоговом приемнике показатель качества в процессе обнаружения можно назвать отношением выходного SNR к входному SNR. Большим достоинством будет преимущество.