Определение понятия "ширина спектра" PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Sunday, 19 August 2012 21:31

При построении систем связи с подвижными объектами всегда стремятся использовать радиосигналы с возможно меньшей шириной спектра. Теперь очевидно, что форма спектра радиосигналов при таких способах модуляции определяется формой одиночного символа.

Дефицит частотных полос, выделяемых на ту или иную систему радиосвязи, накладывает ограничения на ширину спектра частот, используемых в системе. Разработчики связной радиоаппаратуры всегда стремились минимизировать ширину спектра радиосигнала в канале с целью разместить в выделенной полосе как можно больше радиоканалов. Ширина спектра полезного сигнала должна быть много меньше частоты несущих колебаний. Такие радиоканалы принято называть узкополосными. На время сеанса связи узкополосный канал выделяется одному абоненту. Однако опыт использования широкополосных сигналов, применяемых в последние годы, показал, что* можно построить эффективные системы с расширенной полосой частот в радиоканале. Занимаемая каналом ширина полосы частот может быть более 1 МГц. При этом вся ширина канала может быть предоставлена сразу многим пользователям. Разработаны способы модуляции с расширенным спектром, позволяющие при одновременной работе нескольких абонентов в одной и той же полосе частот сделать их взаимное влияние незначительным. Число таких абонентов можно увеличивать до некоторого предела, в результате чего спектральная эффективность таких систем оказывается значительно выше эффективности систем с узкополосной модуляцией.

Важнейшим параметром радиоканала является занимаемая им полоса радиочастот А/*. При прочих равных условиях (скорость передачи информации, качество передачи и т. д.) систему считают тем лучше, чем меньше полоса частот, занимаемая одним радиоканалом. Полоса радиочастот, требующаяся для одного радиоканала, определяется формой спектра радиосигнала, который должен быть передан по данному каналу. Форма спектра радиосигнала зависит как от свойств модулирующего сигнала, так и от вида используемой модуляции. При этом получается разным соотношение сигнал/шум для разных видов модуляции и связанная с ним вероятность ошибок в принимаемом сигнале.

Заметим, что термин "форма спектра радиосигнала” является не совсем простым, по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, формы наиболее привлекательных модулирующих сигналов оказываются достаточно сложными, в результате чего процесс вычисления их спектров оказывается затруднительным. Во-вторых, модулирующие сигналы приходится рассматривать как специфические случайные процессы, поскольку они отображают случайные последовательности битов, передаваемые в цифровых системах по радиоканалам. Поэтому более правильным является термин "спектральная плотность мощности" модулирующего сигнала или радиосигнала. Часто для краткости термин "спектр" употребляют вместо термина "спектральная плотность". Обычно из контекста понятно, о каком значении спектра говорится. Пояснение физического смысла спектральной плотности мощности для произвольного стационарного случайного процесса можно найти в учебниках по курсу "Радиотехнические цепи и сигналы".

Теоретически спектр (и спектральная плотность), как модулирующих импульсов, так и модулированного радиосигнала, имеет по оси частот неограниченное значение, т. е. ширина спектра равна бесконечности. При этом с ростом частоты уровни спектральных составляющих неограниченно уменьшаются, стремясь к нулевому уровню. На практике нет смысла учитывать спектральные составляющие, уровень которых ниже уровня шумов. Прохождение сигнала через фильтрующие устройства и через среду с ограниченной полосой пропускания также ограничивает ширину спектра. Поэтому на практике определяют ширину спектра, как некоторую область частот Д/, в пределах которой ведут учет спектральных составляющих. Само же понятие ширины спектра определить единственным способом невозможно. Исходя из общих свойств модулирующих цифровых сигналов, их можно считать ква-зислучайными последовательностями. Будем рассматривать модулирующий сигнал общего вида на достаточно больших промежутках времени. Для этого сигнала в качестве его математической модели можно использовать случайный процесс U(t) с вещественными значениями, реализации которого доступны наблюдению, регистрации и обработке на всей оси времени (-00 < t < +00). Обычно считют, что этот процесс является стационарным, и его математическое ожидание M{U(t)) постоянно и равно нулю для всех модулирующих сигналов.

Закон Ома, законы Кирхгофа

Last Updated on Tuesday, 19 March 2013 13:00