Методи за разделяне на сигнала. Честотно разделяне на сигнали Фазово разделяне на сигнали

В мултиплексиране с честотно разделяне(FDM) всяко от съобщенията, които трябва да се предават, заема честотната лента на стандартен PM канал. В процеса на формиране на груповия сигнал на всеки канален сигнал се присвоява честотна лента, която не се припокрива със спектрите на други сигнали. След това общата честотна лента н-група канали ще бъде равна на. Ако приемем, че е приложена модулация с единична странична лента и всеки сигнал на канала заема честотна лента, за спектъра на основната лента получаваме

Сигнал в основната лента, преобразуван в линеен сигнал s l (t)и се предава по комуникационна линия (предавателен път). От приемащата страна, след преобразуване на линеен сигнал в групов сигнал, последният използва лентови канални филтри Ф ДА СЕ(виж фиг.11.1) с честотна лента и демодулатори D ДА СЕсе преобразува в канално съобщение, което се препраща до получателите на съобщенията.

Към входа на приемащото устройство иОт тия канал, сигналите на всички нканали. За да се разделят сигналите без взаимни смущения, всеки от филтрите Ф итрябва да преминават без затихване само онези честоти, които принадлежат на дадените и–ти канал; честота на сигналите на всички останали канали филтър Ф итрябва да потисне. Поради несъвършените характеристики на лентовите канални филтри възниква взаимна пресичане между каналите. За да се намали тази интерференция до приемливо ниво, е необходимо да се въведат защитни честотни интервали между каналите. V съвременни системимногоканален телефонна връзкана всеки канал се разпределя честотна лента от 4 kHz, въпреки че честотният спектър на предаваните речеви сигнали е ограничен до лента от 300 ... 3400 Hz, т.е. ширината на спектъра на сигнала е 3,1 kHz. Така че в този случай = 0,9 kHz. Това означава, че около 80% от честотната лента на предавателния път се използва ефективно в многоканалните FDM системи. Освен това е необходимо да се осигури много висока степен на линейност на целия групов път.

В времево разделение(VRK) с помощта на синхронни превключватели на предавателя и приемника се осигурява последователно групов път за предаване на сигнали от всеки канал на многоканалната система. Блоковата схема на многоканална предавателна система с VRM е показана на фиг. 11.2.

Като канални сигнали в системи с TDM се използват поредици от модулирани импулси, които не се припокриват във времето (например по амплитуда). Събирането на канални сигнали образува сигнал в бейсбенд.

При разделяне на времето е възможно и кръстосани смущения между каналите, главно поради две причини. Първата причина е несъвършенството на честотната характеристика и фазовата характеристика на предавателния път, а втората е несъвършенството на синхронизацията на превключвателите на предавателната и приемащата страна. За да се намали нивото на взаимна интерференция в TDM, е необходимо също така да се въведат защитни времеви интервали. Това изисква намаляване на продължителността на импулса на всеки канал и, като следствие, разширяване на спектъра на сигнала. Така че, в многоканалните телефонни системи, лентата от ефективно използвани честоти Ф Б= 3100 Hz. В съответствие с теоремата за извадката на Котельников минималната честота на извадка е f D = 2f B= 6200 Hz. В реалните системи обаче човек избира f D= 8 kHz (с разлика).

Теоретично FDD и FDK са еквивалентни по отношение на ефективността на използване на честотния спектър, но в реални условия системите с FDK са малко по-ниски от системите с FDK по този показател поради трудностите при намаляване на нивото на взаимни смущения по време на сигнал разделяне. Системите с VRM обаче имат неоспоримо предимство поради факта, че поради разликата във времето на предаване на сигнала от различните канали, те нямат преходен шум с нелинеен произход. При VRC системите пик-факторът е по-нисък. Освен това оборудването VRK е много по-просто от оборудването PRK. Най-широко приложение на VRM се намира в системите за цифрово предаване с PCM.

Специален случай на времево деление е фазово разделяне на сигналите, в който може да се осигури само двуканално предаване.

В общия случай сигналите, заемащи обща честотна лента и предавани едновременно, могат да бъдат разделени, ако е изпълнено условието за тяхната линейна независимост или условието за ортогоналност.

Тези изисквания са изпълнени вълнови форми... Цифрови многоканални системи с разделяне на форма използват ортогонални последователности под формата на функции на Уолш. Обобщение на разделянето по форма са асинхронно-адресни комуникационни системи(AACC). В такива системи резервите от честотна лента, произтичащи от "ниско активните" абонати, се реализират лесно. Така например е възможно да се организира 1000-канална комуникационна система, в която всеки 50-100 от хиляда абонати предават едновременно.

В комбиниран метод на разделянегруповият сигнал е показване на определени комбинации от съобщения на дискретни канали посредством числа, съответстващи на номера на комбинацията. Тези числа могат да се предават с помощта на всякакъв вид цифрови модулационни сигнали. Например за двоични кодове (m = 2)и броя на каналите N = 2груповото съобщение може да приеме възможни стойности, съответстващи на различни комбинации от нули и единици: 00, 01, 10, 11. За н-каналните системи ще изискват различни стойности на модулирания параметър (честота, фаза). В общия случай няколко параметъра на носителя могат да бъдат модулирани едновременно, например амплитуда и фаза, честота и фаза и др. Блоковата схема на многоканална система с комбинационно (кодово) разделение (компактиране) е показана на фиг. 11.3. .

Фигура 11.3. Блокова схема на многоканална система с комбинирано уплътнение

Напоследък се проявява голям интерес към системите амплитудно-фазова модулация(AFM), които могат да бъдат реализирани със схема на квадратурна модулация. В системите AFM, по време на интервала на предаване на един елементарен сигнал, неговата фаза и амплитуда приемат стойности, избрани от редица възможни дискретни стойности на амплитуди и фази. Всяка комбинация от стойности на амплитуда и фаза представлява един от многопозиционните сигнали на бейсбенд с кодова основа. AFM сигналите могат също да бъдат генерирани чрез многостепенна амплитуда и фазова модулация на две квадратурни (фазово изместени) осцилации на носещата честота.

През последните години теорията сигнално-кодови структури(SCC), насочени към повишаване на скоростта на предаване и устойчивостта на шум със значителни ограничения върху енергията и заетата честотна лента. Теорията на CCM се обсъжда в глава 11.

Кодово разделение и демодулация на сигнала в радиокомуникационни системи

1. ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ НА РАДИОКОМУНИКАЦИОННИ СИСТЕМИ С КОДОВО РАЗДЕЛЕНИЕ НА СИГНАЛИТЕ

Как работи системата клетъчнас кодово разделение може да се обясни за това прост пример... Да предположим, че сте в голям ресторант или магазин, където постоянно се говорят различни езици. Въпреки заобикалящия шум (полифония), вие разбирате партньора си, ако той говори на един език с вас. Всъщност, за разлика от други цифрови системи, които разделят разпределения диапазон на тесни канали въз основа на честота (FDMA) или време (TDMA), в стандарта CDMA предаваната информация се кодира и кодът се преобразува в шумоподобен широколентов сигнал, така че че може да бъде извлечен отново, като кодът е само от страната на приемащата. В същото време множество сигнали могат да се предават и приемат едновременно в широка честотна лента, които не си пречат. Основните концепции на множествения достъп с разделяне на кодове в реализацията на Oualcomm са спектърът с разпространение на директна последователност, кодиране на Уолш и контрол на мощността.

Широколентовата е система, която предава сигнал, който заема много широка честотна лента, далеч над минималната честотна лента, която действително е необходима за предаване на информация. Например, нискочестотен сигнал може да се предава с помощта на амплитудна модулация (AM) в честотна лента, 2 пъти по-голяма от тази на този сигнал. Други видове модулация, като честотна модулация с ниско отклонение (FM) и AM с една странична лента, позволяват предаването на информация в честотна лента, сравнима с тази на информационен сигнал. В широколентова система, оригиналният бейслентов сигнал (например сигнал на телефонен канал) с честотна лента от само няколко килохерца се разпределя в честотна лента, която може да бъде широка от няколко мегахерца. Последното се осъществява чрез двойна модулация на носителя с предавания информационен сигнал и широколентовия кодиращ сигнал.

Основната характеристика на широколентовия сигнал е неговата основа B, дефинирана като произведението на ширината на спектъра на сигнала F от неговия период T.

В резултат на умножаването на сигнала на псевдослучайния източник на шум с информационния сигнал, енергията на последния се разпределя в широка честотна лента, т.е. неговият спектър се разширява.

Методът на широколентовото предаване е открит от К. Е. Шанън, който е първият, който въвежда понятието капацитет на канала и установява връзка между възможността за безгрешно предаване на информация по канал с дадено съотношение сигнал/шум и честотна лента, разпределена за предаване на информация. За всяко дадено съотношение сигнал/шум, нисък процент грешки при предаване се постига чрез увеличаване на честотната лента, разпределена за предаване на информация.

Трябва да се отбележи, че самата информация може да се вмъкне в широколентовия сигнал по няколко начина. Най-известният метод се състои в наслагване на информация върху широколентова модулираща кодова последователност преди модулиране на носителя за получаване на широколентов шумоподобен NLS сигнал (фиг. 1).

Теснолентовият сигнал се умножава по псевдослучайна последователност (PRS) с период от T, състояща се от N бита с дължина r 0 всеки. В този случай базата на NPS е числено равна на броя на PSP елементите.

Този метод е подходящ за всяка широколентова система, която използва цифрова последователност за разпространение на спектъра на високочестотния сигнал.

Същността широколентов достъпсе състои в разширяване на честотната лента на сигнала, предаване на широколентов сигнал и извличане на полезен сигнал от него чрез преобразуване на спектъра на получения широколентов сигнал в оригиналния спектър на информационния сигнал.

Умножаването на получения сигнал и сигнала на същия източник на псевдослучаен шум (PRN), използван в предавателя, компресира спектъра на желания сигнал и едновременно с това разширява спектъра на фоновия шум и други източници на смущения. Полученото усилване в съотношението сигнал/шум на изхода на приемника е функция на съотношението на честотната лента на широколентовите към базовите сигнали: колкото по-голямо е разпространението, толкова по-голямо е усилването. Във времевия домейн той е функция на съотношението на битовата скорост на цифровия поток в радиоканала към битовата скорост на основния информационен сигнал. За стандарта IS-95 съотношението е 128 пъти или 21 dB. Това позволява на системата да работи при ниво на смущения, което надвишава нивото на полезния сигнал с 18 dB, тъй като обработката на сигнала на изхода на приемника изисква нивото на сигнала да надвишава нивото на смущения само с 3 dB. В реални условия нивото на смущения е много по-малко. В допълнение, разпространението на сигнала (до 1,23 MHz) може да се разглежда като приложение на техниките за честотно разнообразие на приемане. Разпространението на сигнала по радиопътеката подлежи на затихване поради многопътно разпространение. В честотната област това явление може да се разглежда като ефект на филтър с променлива честотна лента (обикновено не повече от 300 kHz). В стандарта AMPS това съответства на потискане на десет канала, а в CDMA системата само около 25% от спектъра на сигнала се потиска, което не създава особени затруднения при възстановяване на сигнала в приемника.

2. ИЗПОЛЗВАНЕ НА СЪВПАДАЩИ ФИЛТРИ ЗА ДЕМОДУЛАЦИЯ НА ТРУДНИ СИГНАЛИ

Композитните сигнали, използвани в системите за мултиплексиране с кодово разделение, в допълнение към голяма база, се характеризират с висока резервираност, тъй като всички чипове, използвани за предаване на един символ от двоичен код, носят една и съща информация.

Приемането на тези сигнали, както и приемането на всякакви сигнали с излишък, може да се извършва елемент по елемент или като цяло. За системи, където се използва NLS, приемането като цяло е характерно. Само чрез обработка на композитния сигнал като цяло е възможно по-специално да се реализира отделно приемане на лъчи при многопътно разпространение и да се реализират напълно различни предимства на комуникацията чрез NLS.

Приемането на NLS, както и всякакви други сигнали, се извършва с помощта на оптимални приемници, които минимизират вероятността от грешка. Известно е, че структурата на оптималния приемник зависи от вида на модулацията, както и от това колко параметри на сигнала са известни в точката на приемане (кохерентно или некохерентно приемане и др.). Въпреки това, във всеки случай, оптималният приемник включва корелатор или съгласуван филтър и решаващо устройство. Нека разгледаме използването на SFs за приемане на шумоподобни сигнали с фазово изместване на FMNPS (фиг. 2), които са широко разпространен тип сложни сигнали.

Съгласуваният филтър (фиг. 2) се съпоставя с NLS, който носи информация.

Ако използваме NLS Uk (t), тогава импулсната характеристика на SF

където a е някаква константа; T е продължителността на NLS.

Да предположим, че сигналът Uk (t) се използва за предаване на "1" от информационната последователност, а противоположният сигнал -Uk (t) се използва за предаване на "O" (предаване (активна пауза)).

Нека изберем кода на Баркър (Ne = 7) като NLS. Тогава

Формата на вълната Uk (t) е показана на фиг. 3. Съгласуваните филтри могат да бъдат аналогови или дискретни. Многочестотните NLS се обработват в многоканални SFs, а за композитни сигнали като FMNHS се използват SFs, които са изградени на базата на многоканална линия за забавяне (MLZ). Като MLZ се използват коаксиални кабелни секции, ултразвукови линии за забавяне, използващи повърхностни акустични вълни (SAW). Известни са също дискретно-аналогови SFs на устройства със зареждане (CCD). Честотната лента на MLZ трябва да бъде не по-малка от честотната лента на NLS спектъра.

Ако в дискретен SF извадките се преобразуват с помощта на ADC в кодови групи, тогава филтърът се превръща в цифров SF. За внедряването на цифрови SFs се планира използването на специализирани големи и свръхголеми интегрални схеми(LSI и VLSI). Съгласуваният филтър е инвариантен по отношение на амплитудата, времевата позиция и началната фаза на сигнала.

Фигура 3 показва аналогов линеен SF на MLZ. Поради включването на фазови превключватели (PV), показани на фиг. 3, такъв филтър се съпоставя с бартер кодовата последователност (N E = 7).

Подобен метод на приемане може да се използва, когато са известни формата на вълната Uk (t), времето на началото и края на интервала и носещата честота на HF трептението. Неизвестна е само началната фаза на носителя, но е еднаква за всички елементи на съставния сигнал (фиг. 2). В този случай се говори за непоследователно приемане с кохерентно натрупване. Несъгласуваността на приемането се дължи на факта, че не самият сигнал, а неговата обвивка се подава към входа на CS строб устройството. По този начин SF прилага оптимален методполучаване на известен сигнал с недефинирана фаза.

Фигура 4, а показва напрежението на изхода на SF Ucf (t), което повтаря в реално време автокорелационната функция на NLS, с която филтърът е съпоставен. Сравнението на фиг. 2 с фиг. 4, a ни позволява да се уверим, че SF има значителен ефект върху NLS, а реакцията на филтъра, повтаряща ACF на сигнала, не е много подобна на самия сигнал, действащ при вход на SF.

Фигури 4, 6 показват напрежението на изхода на детектора за обвивка.

В телемеханичните системи за предаване на много сигнали по една комуникационна линия е показано, че използването на конвенционално кодиране е недостатъчно. Изисква се или допълнително разделяне на сигнала, или специално кодиране, което включва елементи за разделяне на сигнала. Разделяне на сигналите – осигуряване на независимо предаване и приемане на множество сигнали по една и съща комуникационна линия или в една и съща честотна лента, при която сигналите запазват свойствата си и не се изкривяват взаимно.

В момента се използват следните методи:

1. Времево разделение, при което сигналите се предават последователно във времето, като се последователно се използва една и съща честотна лента;

2. Кодово-адресно разделяне, осъществявано на база времево (по-рядко честотно) разделяне на сигнали с изпращане на адресен код;

3. Честотно разделение, при което на всеки от сигналите се задава различна честота и сигналите се предават последователно или паралелно във времето;

4. Честотно-времево разделение, което позволява да се възползват както от честотното, така и от времевото разделение на сигналите;

5. Фазово разделяне, при което сигналите се различават един от друг по фаза.

Времево разделение (VR).Предоставя се линия към всеки от n - сигналите на свой ред: първо, за определен период от време T 1 се предава сигнал 1, за T 2 - сигнал 2 и др. Освен това всеки сигнал заема свой собствен интервал от време. Времето, определено за предаване на всички сигнали, се нарича цикъл. Широчината на честотната лента на сигнала се определя от най-краткия импулс в шаблона. Между информационните слотове са необходими защитни слотове, за да се избегнат смущения в канала в канала, т.е. преминаващо изкривяване.

За осъществяване на временното разделение се използват разпределители, единият от които е инсталиран в контролната точка, а другият - в изпълнителната точка.

Код - адресно разделяне на сигналите (KAP).Използва се времево кодово-адресно разделяне на сигналите (VKAR), в този случай първо се предава синхронизиращ импулс или кодова комбинация (синхрокомбинация), за да се осигури координирана работа на клапаните в контролната точка и контролираната точка. След това се изпраща кодова комбинация, наречена адресен код. Първите символи на адресния код са предназначени за избор на контролирания елемент и обект, а последните образуват адреса на функцията, който показва коя ТМ - операция (функция) трябва да се изпълни (TC, TI и др.). Следва кодовата комбинация на самата операция, т.е. се предава командна информация или се получава информация за уведомяване.

Честотно разделяне на сигналите.За всеки от n-сигналите се извежда собствена лента в честотния диапазон. В точката на приемане (CP) всеки от изпратените сигнали се избира първо от лентов филтър, след това се подава към демодулатора, след това към изпълнителните релета. Сигналите могат да се предават последователно или едновременно, т.е. успоредно.

Фазово разделяне на сигналите.Няколко сигнала се предават на една честота под формата на радиоимпулси с различни начални фази. За това се използва относителна или фазово-различна манипулация.

Време-честотно разделяне на сигналите.Защрихованите квадратчета с числа са сигнали, предавани в определена честотна лента и в определен интервал от време. Между сигналите има защитни времеви интервали и честотни ленти. В този случай броят на генерираните сигнали се увеличава значително.

24. Основните видове смущения в каналите и пътищата на кабелна MRP (многоканална предавателна система) с FDC (честотно разделение на каналите).

Под смущения имаме предвид всеки произволен ефект върху сигнала в комуникационния канал, който възпрепятства правилното приемане на сигнали. В този случай трябва да се подчертае случайният характер на въздействието, тъй като борбата срещу редовните смущения не е трудна (поне теоретично). Например, AC бръмчене или смущения от конкретна радиостанция могат да бъдат елиминирани чрез компенсация или филтриране. В комуникационните канали действат както адитивни смущения, т.е. случайни процеси, насложени върху предаваните сигнали, така и мултипликативни смущения, изразяващи се в случайни промени в характеристиките на канала.

Изходът на непрекъснатия канал винаги е обект на гаусова интерференция. Тази интерференция включва по-специално термичен шум. Тези пречки са непоправими. Модел на непрекъснат канал, който включва закона за състава на сигнала s (t), четирипортова мрежа с импулсна характеристика g (t,) и източник на адитивен гаусов шум (t).

Един по-пълен модел трябва да отчита други видове адитивни (адитивни - тотални) смущения, нелинейни изкривявания на сигнала, както и мултипликативни смущения.

Нека да преминем към кратко описание на горната интерференция.

Спектърно-центрираната или хармоничната интерференция е теснолентов модулиран сигнал. Причините за такива смущения са намаляване на кръстосаните смущения между кабелните вериги, влиянието на радиостанции и др.

Пулсовият шум е шум, концентриран във времето. Те представляват произволна последователност от импулси с произволни амплитуди и следващи един след друг на произволни интервали, като причинените от тях преходни процеси не се припокриват във времето. Причините за появата на тези смущения: шумове при превключване, улавяне от високоволтови линии, разряди на мълнии и др. Нормализирането на импулсния шум в канала на PM се извършва чрез ограничаване на времето, в което те превишават определените прагове за анализ.

Флуктуационната (случайна) интерференция се характеризира с широк спектър и максимална ентропия и следователно е най-трудна за справяне. Въпреки това, в кабелните комуникационни канали нивото на флуктуационния шум е доста малко и при ниска специфична скорост на предаване на данни те практически не влияят на процента на грешки.

Мултипликативните (умножаване по сигнал) смущения се причиняват от случайни промени в параметрите на комуникационния канал. По-специално, тази интерференция се проявява в промяна в нивото на сигнала на изхода на демодулатора. Правете разлика между плавни и резки промени в нивото. Плавните промени настъпват във време, което е много по-дълго от 0 - продължителността на един елемент; спазматичен - във време по-малко от 0. Причината за плавните промени в нивото могат да бъдат колебания в затихването на комуникационната линия, причинени например от промяна в състоянието на времето, а в радиоканалите - избледняване. Причината за резки промени в нивото могат да бъдат лоши контакти в оборудването, несъвършена работа на комуникационно оборудване, измервателна техника и др.

Намаляване на нивото с повече от 17,4 dB под номиналното ниво се нарича прекъсване. По време на пауза нивото пада под прага на чувствителност на приемника и приемането на сигнал всъщност спира. Прекъсванията от по-малко от 300 ms обикновено се наричат ​​краткосрочни прекъсвания, повече от 300 ms - дългосрочни.

Импулсният шум и прекъсванията са основната причина за грешки при предаване на дискретни съобщения по кабелни комуникационни канали.

Адитивната интерференция съдържа три компонента: честотно-центрирана (хармонична), центрирана във времето (импулс) и флуктуация. Честотно фокусираните смущения имат спектър, много по-тесен от честотната лента на канала. Пулсовият шум е последователност от кратки импулси, разделени от интервали, които надвишават времето на преход в канала. Флуктуиращият шум може да бъде представен като последователност от непрекъснато следващи един след друг импулси с широк спектър, който надхвърля честотната лента на канала. Импулсният шум може да се разглежда като краен случай на флуктуация, когато енергията му е концентрирана в отделни точки на оста на времето, а хармоничният шум - като друг краен случай, когато цялата енергия е концентрирана в отделни точки на честотната ос.

Характеристиките на адитивната интерференция в PM каналите са псофометрична мощност на шума и непретеглено ниво на шума. Първата стойност се измерва от устройство с детектор с квадратен закон и специална схема, която отчита чувствителността на човешкото ухо, микрофона и телефона към напрежения с различни честоти. Средната стойност на псофометричната мощност е 2 * 10-15 W / m. Непретегленият шум се измерва с детектор с квадратен закон с време на интегриране от 200 ms. Тази стойност в точка с относително нулево ниво не трябва да надвишава -49 dB в една секция на връщането. Посочените характеристики не обхващат импулсния шум, който се измерва отделно и със специални инструменти. Мултипликативната интерференция в комуникационните канали се изразява главно в промяна на остатъчното затихване, което води до промени в нивото на сигнала. Промените в нивото на сигнала в реалните комуникационни канали са много разнообразни по природа. Така например има плавни и резки промени в нивото на сигнала (понякога те се наричат ​​промени в остатъчното затихване), краткосрочно подценяване на нивото, краткосрочни и дълги прекъсвания.

Плавните промени в нивото са тези, при които отклонението на нивото от номиналната му стойност до максималната (минималната) настъпва за време, несъизмеримо по-дълго от продължителността на единичните елементи на предавания сигнал t0. Резките промени в нивото включват тези, при които промяната в нивото от стойността на pH0M до pMAX настъпва във време, съизмеримо с времето на единичния интервал 0.

Проучванията показват, че за дълъг период от време се появяват отклонения на нивото от номиналната стойност както нагоре, така и надолу, като и двете посоки на промяна имат приблизително еднаква вероятност. Промени от този вид могат да се наричат ​​бавни промени в остатъчното затихване. Наред с тях се наблюдават бързи, относително краткотрайни промени в остатъчното затихване, водещи главно до намаляване на нивото на приемане. Значителното подценяване на нивото на сигнала води до изкривяване на приеманите сигнали и в резултат на това до грешки. Подценяването на нивото на сигнала намалява неговата устойчивост на шум, което също води до увеличаване на броя на грешките. И накрая, в синхронните системи намаляването на нивото на сигнала води до нарушаване на синхронизацията и определено време, прекарано за влизане в режим на синхронизация, когато нормалното ниво се възстанови. Ето защо в съвременните PDI системи има специални устройства, които блокират приемника и неговата система за синхронизация, когато нивото на сигнала спадне под предварително определена стойност - P. Поради тази причина подценяването на нивото със сума по-голяма или равна на P е наречена почивка. При предаване на данни съгласно препоръките на EASC, прекъсването се счита за P = 17,4 dB. Почивките се делят на краткосрочни и дългосрочни.

За превключени PM канали има следната норма: t KR.PER ZOO ms. Това време е избрано от схемните решения, възприети в телефонното комутационно оборудване, които в случай на прекъсване от повече от 300 ms осигуряват по-рано изключване установена връзка, тоест водят до неуспех в комуникацията. Тази стойност се препоръчва от ITU като критерий за отказ за предаване по превключени PM канали. Препоръчителният дял на краткотрайните почивки в една секция за повторно приемане не трябва да надвишава 1,5 * 10-5 за 90% от часовите интервали.

Плавните промени в нивото до известна степен се характеризират със стойността на стабилността на остатъчното затихване. Съгласно препоръките на ITU, остатъчното затихване за двупроводен PM канал трябва да бъде 7,0, за четирипроводен канал - 17,4 dB, а неговата нестабилност във времето при една секция за повторно приемане не трябва да надвишава 1,75 dB.

В комуникационните канали има и вид мултипликативни смущения, свързани с нестабилността на генераторите на подносителите на предавателното оборудване. В резултат на това става трудно да се избере кохерентно трептене по време на FM приемане или се получава изкривяване на FM сигнала. Съгласно съществуващите стандарти, несъответствието на подносещите в секцията за повторно приемане е ограничено до 1 Hz. Освен това, наред с резките промени в нивото на сигнала в комуникационните канали, има фазови скокове, но последните все още не са нормализирани.

25. Принципи на изграждане на SP (предавателни системи) с мултиплексиране с разделяне на времето (TDM). Основните етапи на преобразуване на аналогови сигнали в цифрови (времева дискретизация, квантуване на ниво, кодиране).

В предавателните системи с TDM се използват цифрови сигнали, които представляват една или друга импулсна кодова последователност, т.е. това е система за предаване на цифрови данни. Припомнете си, че за преобразуване на аналогов сигнал в цифров се използват операциите ДИСКРЕТИРАНЕ, КВАНТИРАНЕ, КОДИРАНЕ. Дискретизацията се извършва на базата на теоремата на Котелников. За PM сигнали с честотна лента 0,3 - 3,4 kHz + 0,9 kHz (защитен интервал), т.е. fv = 4 kHz. Тактова честота на дискретизация fт = 2fв = 8 kHz. Всяка проба се предава в 8 бита, което означава, че PM сигналът може да се предава със скорост ft × 8 бита = 8 × 103 × 8 = 64 kbit / s. Това е скоростта на предаване на един PM канал. Пробите се предават като осем-битови двоични числа, получени чрез квантуване на пробите. Защото квантуването има краен брой нива и дори ограничения за max и min, очевидно е, че квантованият сигнал не е точен. Разликата между истинската стойност на извадката и нейната квантована стойност е шумът от квантуване. Стойността на шума от квантуване зависи от броя на нивата на квантуване, скоростта на промяна на сигнала и от избора на стъпката на квантуване.

Комуникационната линия е най-скъпият елемент на комуникационната система. Ето защо е препоръчително да се извършва многоканално предаване на информация през него, тъй като с увеличаване на броя на каналите N се пропускателна способностС. Поич. трябва да е изпълнено условието:

Н К - производителност на k-тия канал.

Основният проблем на многоканалното предаване е разделянето на каналните сигнали от страна на приема. Нека формулираме условията за това разделение.

Нека е необходимо да се организира едновременното предаване на няколко съобщения по общ (групов) канал, всяко от които се описва с израза

(7.1.1)

Като се вземе предвид формула (7.1.1.), получаваме:

С други думи, приемникът има селективни свойства по отношение на сигнала Sk (t).

Като се има предвид въпроса за разделянето на сигнала, се прави разлика между честотно, фазово, времево разделение на каналите, както и разделяне на сигнали по форма и други характеристики.

Втори въпрос от урока

Мултиплексиране с честотно разделение

Блоковата схема на многоканална комуникационна система (ISS) с мултиплексиране с честотно разделение (FDM) е показана на Фигура 7.1.1, където е показано: IS - източник на сигнал, Мi - модулатор, Фi - филтър на i-ти канал, Σ - суматор на сигнал, GN - генератор на носител, PRD - предавател, LAN - комуникационна линия, IP - източник на смущения, PRM - приемник, D - детектор, PS - получател на съобщение.

Фигура 7.1.1. Блокова схема на многоканална комуникационна система

При FDM носещите сигнали имат различни честоти fi (подносещи) и са отдалечени един от друг с интервал, по-голям или равен на честотната лента на модулирания канален сигнал. Следователно модулираните канални сигнали заемат неприпокриващи се честотни ленти и са ортогонални един на друг. Последните се сумират (мултиплексират по честота) в блока Σ, образувайки групов сигнал, който модулира осцилацията на основната носеща честота fn в блок M.

За модулация на канални носители, всички известни методи... Но честотната лента на комуникационната линия се използва по-икономично при модулация с една странична лента (SSB AM), тъй като в този случай ширината на спектъра на модулирания сигнал е минимална и равна на ширината на спектъра на предаваното съобщение. Във втория етап на модулация (групов сигнал) AM SSB също се използва по-често в кабелните комуникационни канали.

Такъв сигнал с двойна модулация, след усилване в предавателния блок, се предава през комуникационната линия към приемника на PRM, където претърпява процес на обратна трансформация, т.е. демодулация на сигнала по носителя в блок D за получаване на групов сигнал, отделящ каналните сигнали от него с лентови филтри Фi и демодулация на последните в блокове Di. Централните честоти на лентовите филтри Фi са равни на честотите на каналните носители, а техните ленти на прозрачност са равни на ширината на спектъра на модулираните сигнали. Отклонението на реалните характеристики на лентовите филтри от идеалните не трябва да влияе на качеството на разделяне на сигнала, следователно се използват интервали на защитна честота между каналите. Всеки от приемащите филтри Ф трябва да пропуска без затихване само онези честоти, които принадлежат на сигнала на този канал. Филтърът трябва да потиска честотите на сигналите на всички останали канали.

където g k е импулсната характеристика на идеален лентов филтър, който преминава честотната лента на k-тия канал без изкривяване.

Основните предимства на CHRK: простота на техническото изпълнение, висока устойчивост на шум, възможност за организиране на произволен брой канали. недостатъци: неизбежно разширяване на използваната честотна лента с увеличаване на броя на каналите, относително ниска ефективност на честотната лента на комуникационната линия поради загуби от филтриране; обемност и висока цена на оборудването, главно поради големия брой филтри (цената на филтрите достига 40% от цената на система с PFC). За железопътен транспорт е разработена МКС с ЧРК тип К-24Т, в която се използват малки електромеханични филтри.

Трети учебен въпрос

За разделяне на сигналите могат да се използват не само честота (FDC) и време (FDC), но и формата на вълната. Разделянето на каналите по форма все още не е намерило такова широко приложение като честота и време. Настоящото му приложение и перспективите са свързани най-вече с множествен достъп в мобилни и сателитни системи. V мобилни комуникацииКодовото разделение се разглежда като един от основните видове предоставяне на множествен достъп по отношение на реализацията на концепцията за развитие на мобилни комуникационни системи IMT-2000.

Технологията на разделяне на каналите по форма предполага възможността за едновременна работа на група от различни радиосъоръжения (мобилни терминали, отделни радиостанции, земни станции сателитни комуникациии др.) в общата честотна лента. Радиосигналите образуват общ (групов) сигнал , който пристига в приемните устройства на потребителите. Взаимната ортогоналност на сигналите осигурява на корелационния приемник да извлече желания сигнал от него.

Асинхронно-адресни комуникационни системи

В някои случаи е трудно да се постигне точна синхронизация. С това трябва да се справите, например, когато организирате оперативна комуникациямежду мобилни обекти (автомобили, самолети) или при организиране на оперативни комуникации с помощта на изкуствени земни спътници като ретранслатори. В тези случаи могат да се използват асинхронни многоканални комуникационни системи, когато сигналите на всички абонати се предават в обща честотна лента, а каналите не са синхронизирани един с друг във времето. В системи със свободен достъп на всеки канал (абонат) се присвоява определена форма на вълната, която е отличителна черта, "адрес" този абонат, откъдето идва и името Асинхронно адресируеми комуникационни системи (AACS).

Адресът на абоната може да бъде кодиран под формата на псевдослучайни (шумоподобни) сигнали или под формата на поредица от няколко радиоимпулса с еднакво или различно честотно запълване. Ако радиоимпулсите имат различни честотни запълвания, тогава се казва, че адресът е кодиран под формата на времево-честотна матрица (PCM). Адресите се различават както по времевите интервали между радиоимпулсите, така и по честотите на тяхното запълване.

Помислете за принципа на действие на AASC въз основа на обобщената структурна диаграма (фиг. 8.15).

Предаваните съобщения, получени от източници, са импулсно модулирани. Някои системи използват PPM, докато други използват някаква форма на делта модулация. След това всеки импулс, получен в резултат на първичната импулсна модулация, се преобразува в адресна последователност от импулси, разделени от паузи.

Формирането на адресни последователности се извършва с помощта на линия за забавяне (LZ), която има кранове, както е показано на фиг. 8.15.

За формиране на адрес се използват само докосвания от, а за другия адрес се използва различна комбинация от докосвания. Тези импулси се различават по честотата на тяхното запълване (има само такива честоти в мултиплексиращата система) и могат да заемат различни позиции във времето. Например, на фиг. 8.16 представя вариант на конструиране на такива адресни последователности за система с и.

По този начин импулсът, получен в резултат на първичната импулсна модулация от съобщението, се разделя на импулси в линията на закъснение. Всеки от тези импулси може да заема една от позициите във времето и се предава на собствена честота.

Чрез промяна на позицията на импулсите във времето спрямо първия импулс, както и честотата на запълване на импулса, е възможно да се получи голям брой комбинации от адресни кодове (високи кратни на мултиплексирането).

Всеки отделен приемник е нелинейно устройство, съдържащо линии на закъснение и верига за съвпадение (CC) и реагира само на определена последователност от радиоимпулси (фиг. 8.17). Приемникът има лентови филтри, настроени на съответните честоти. Изходните импулси на всеки филтър се откриват и подават към линиите за закъснение, проектирани в съответствие с адреса, присвоен на този приемник, така че всички импулси на изходите да съвпадат във времето. При нелинейна схема на съвпадение (СС) импулс се появява само при условие, че закъснелите входни импулси във всички клонове съвпадат. Ако от изходите на линиите на закъснение поне един от импулсите пристигне на входа на веригата за съвпадение едновременно с останалите, тогава сигналът на изхода на SS няма да се появи. Поради това приемникът реагира само на назначената комбинация от адресен код.

Описаният процес на разделяне на съобщения (т.е. разпределяне само на комбинацията от адресен код, назначен на приемника) е илюстриран на фиг. 8.17. Входът на приемника получава групов сигнал, съдържащ по-специално две съобщения (защриховани и незащриховани радиоимпулси). Приемащото устройство реагира само на зададената комбинация време-честота на адреса, показана чрез засенчени импулси, т.е. подчертава съобщението. Импулсите от изхода на веригата за съвпадение се преобразуват в получено съобщение в импулсен демодулатор (ID) в съответствие с приложената импулсна модулация.

За да се установи комуникация с конкретен абонат, е достатъчно да се изберат съответните позиции на отделната линия за забавяне на предавателя според комбинацията от адресен код. В тези системи не се изискват пренастройки на честотата, което значително намалява цената на оборудването и гарантира неговата надеждност.