Спектральные параметры сигналов РСМ

Наиболее распространенными критериями, используемыми при сравнении кодировок РСМ и выборе подходящего типа сигнала из многих доступных, являются спектральные характеристики, возможности битовой синхронизации и выявления ошибок, устойчивость к интерференции и помехам, а также цена и сложность реализации. Спектральные характеристики некоторых распространенных кодировок РСМ показаны на рисунке 7.6. Здесь изображена зависимость спектральной плотности мощности (измеряется в Вт/Гц) от нормированной ширины полосы, WT где W— ширина полосы, а Т — длительность импульса.

Произведение WT часто называют базой сигнала. Поскольку скорость передачи импульсов или сигналов R_s, обратна Т, нормированную ширину полосы можно также выразить как W/R_s. Из последнего выражения видно, что нормированная ширина полосы измеряется в герц/(импульс/с) или в герц/(символ/с). Это относительная мера ширины полосы; она описывает, насколько эффективно используется полоса пропускания при интересующей нас кодировке. Считается, что любой тип кодировки, требующий менее 1,0 Гц для передачи одного символа в секунду, эффективно использует полосу. Например, модулирование задержки и двубинарная кодировка. Любая кодировка, требующая более 1,0 Гц полосы для передачи одного символа в секунду, неэффективно использует полосу. Пример: двухфазная (манчестерская) кодировка. На рисунке 7.6 можно также видеть распределение энергии сигналов в различных кодировках по спектру. Например, двубинарная кодировка и схема NRZ имеют значительное число спектральных компонентов около постоянной составляющей и на низких частотах, тогда как двухфазная кодировка вообще не содержит энергии на частоте постоянной составляющей.

Рисунок 7.6 Спектральные плотности различных кодировок РСМ.

Важным параметром измерения эффективности использования полосы является отношение R/W (измеряется в бит/с/герц). Эта мера характеризует скорость передачи данных, а не скорость передачи сигналов. Для данной схемы передачи сигналов отношение R/W описывает, какой объем данных может быть передан из расчета на каждый герц доступной полосы.

При использовании кодированных сигналов необходимо различать скорость передачи данных (выражается в битах в секунду) и скорость модуляции (выражается в бодах). Скорость передачи данных, или скорость передачи битов, равна где — длительность бита. Скорость модуляции — это скорость генериции сигнальных посылок. Рассмотрим, например, манчестерскую кодировку. Сигнальная посылка минимального размера представляет собой импульс, продолжительность которого равна половине длительности бита. Для строки, состоящей только из двоичных нулей или только из двоичных единиц, генерируется постоянный поток, состоящий из таких же импульсов. Следовательно, максимальная скорость модуляции при манчестерской кодировке равна . Данная ситуация иллюстрируется на рисунке 7.7, на котором показана передача потока двоичных единиц при скорости передачи данных 1 Мбит/с с использованием кодировки NRZI и манчестерской кодировки.

Вообще (7.3)

где D – скорость модуляции (бод)

R – скорость передачи данных, бит/с

b – число битов в сигнальной посылке

Рисунок 7.7 Поток двоичных единиц при скорости 1 Мбит/с

.