А.В. Петраков - Основы практической защиты информации, страница 5

1/1зэтих двух элементов может быть построен двоичный код. Например,код Бодо является двоичным, так как состоит из двух элементов. Онотносится к числу равномерных кодов, т.е. все его комбинации составлены из одинакового числа элементов и имеют одинаковую длительность. Благодаря этому каждый элемент кода занимает вполне определенное положение во времени, находясь на определенном месте внутрикомбинации.

Комбинации кода Бодо составляются из пяти элементовкаждая; такой код называется пятизначным. Пятизначным двоичнымкодом можно передать 32 различные буквы, так как 2 5 = 32.Несколько комбинаций кода Бодо приведено на рис. 1.3. Комбинации записаны в виде чисел по двоичной системе, причем 1 означаетпосылку тока, 0 — ее отсутствие (рис. 1.3,6).Форма тока в телеграфной линии показана на рис. 1.3,е.

Если имеется возможность менять направление тока, то разумно взять в качествеэлементов двоичного кода положительную и отрицательную посылки:элементы +1 и —1 (рис. 1.3,г).По существу же различие элементов в обоих рассмотренных случаях (0 и 1, +1 и —1) есть просто различие в значению тока посылки. Можно представить себе троичный код с элементами +1, 0 и —1(кстати, именно такой код применил в 1832 г. изобретатель электрического телеграфа П.Л. Шиллинг).Исключительное применение нашел двоичный код в современныхЭВМ и системах связи.Системы передачи дискретных сообщений называются дискретными; системы, используемые для передачи непрерывных сообщений, называются непрерывными или аналоговыми.

Следует подчеркнуть принципиально важное обстоятельство, заключающееся в том, что дискретные системы связи могут быть использованы также и для передачи непрерывных сообщений. В самом деле, любое сообщение можно передавать с некоторой конечной точностью, так как любой получатель может..■■■■''19различить на конечном интервале только конечное число сообщений(или же для него важно получить за конечный интервал времени сведения о конечном числе состояний источников сообщений). Отсюда следует, что непрерывное сообщение с необходимой (с точки зрения получателя) точностью может быть заменено конечным множеством символов,т.е. может быть передано как дискретное сообщение.Проиллюстрируем сказанное следующим примером.

Пусть по каналу связи необходимо передавать сведения о температуре какого-либообъекта (скажем, о температуре в доменной печи), Для того, чтобыконтролировать ход технологического процесса, необходимо, иметь сведения о температур.е через некоторые фиксированные промежутки времени; кроме того, всякое измерение производится с некоторой погрешностью А. Принимая А за единицу, можно выразить каждый результатизмерения целым числом, которое физически отображается, например,значением электрического напряжения.

Следовательно, в рассматриваемом примере сведения о непрерывно изменяющейся температуре могутбыть переданы при помощи дискретного электрического сигнала, представляющего собой последовательность импульсов, которые появляются через фиксированные промежутки времени, причем их амплитудывыражаются целыми числами.Итак, возможны дискретные способы обработки и передачи непрерывных (аналоговых) сигналов, при этом аналоговые сигналы подвергаются дискретизации и квантованию.

Квантование по уровню соответствует фиксации дискретных уровней сигнала (рис. 1,4,а). При дискретизаций фиксируются дискретные (обычно равноотстоящие) моментывремени, при которых уровни сигнала могут принимать произвольныезначения (рис. 1.4,6); при совместном квантовании по уровню и по времени (рис. 1.4,е) непрерывный сигнал заменяется дискретными значениями, ближайшими к его значениям в дискретные моменты времени.Замена непрерывной шкалы уровней дискретной называется квантованием; сигнал, представляемый последовательностью дискретныхзначений, называется квантованным.'Механизм квантования на передающем конце сводится к тому, чтовместо данного мгновенного значения передаваемой величины (при непрерывном сообщении) передается ближайшее значение по установленной шкале дискретных уровней.

Графически процесс квантования непрерывного сообщения c(t) можно представить при помощи рис. 1.4.Кривая c(t) наложена на прямоугольную сетку с ячейками AT, где А— шаг шкалы уровней. Квантование состоит в том, что вырабатываются импульсы, высота которых равна не ординате кривой, а высотеближайшего разрешенного уровня (рис. 1.4,е).Само собой разумеется, что квантование сопровождается искажением, так как посылаемые импульсы воспроизводят функцию сообщенияc(t) неточно. Разность между квантованными и исходными импульсами,обозначенную на рис. 1.4, в через £& и образующую последовательность20.•Рис. 1.4. Методы передачи и обработки аналоговых сигналов: а -г- релейный; б— импульсный; в — цифровой; г — шум квантованияимпульсов, представленную на рис.

1.4,г, можно рассматривать как особого рода помеху. Она известна под названием «шум квантования» идолжна быть не более определенного наперед заданного значения. Передача сигнала в таких системах возможна с погрешностью до этой помехи (шума квантования). В зависимости от вида квантования системысвязи подразделяют следующим образом:релейные системы, в которых происходит квантование сигналов поуровню;импульсные системы, в которых происходит квантование сигналовпо времени (дискретизация);цифровые или импульсно-кодовые системы, в которых происходитквантование сигналов по уровню и времени.В передаче сигналов всегда участвует некоторая физическая величина, переносящая в себе (собой) сигнал. Она зачастую называется переносчиком.

Под модуляцией понимается воздействие на какой-либопараметр переносчика сигналом сообщения, в результате чего в изменениях этого параметра оказывается присутствующим передаваемый сигнал. В электросвязи переносчиком является электромагнитная волнаили электрический синусоидальный ток:г = I cos(ojt + ip),где / — амплитуда тока; ш — 2тг/ — круговая частота; ip— фазаколебаний.

Соответственно для передачи сигнала этими тремя пара-■21СообщениеAMПереносчикЧМФМРис. 1.5.Сообщение иследования(ЧИМ),Видыимпульсноймодуляциипоказанынарис.1.6.22.соответствующие ему сигналы в линии при AM, Ч М ' и ФМметрами возможно осуществить управление колебаниями, т.е. модуляцию, путем изменения во времени одного (или сразу нескольких) изэтих параметров:при амплитудной модуляции (AM)при частотноймодуляции (ЧМ) при фазовоймодуляции (ФМ)На рис. 1.5 показаны сообщение, переносчик и соответствующиеформы колебаний для этих трех видов модуляции.В современных системах связи, в особенности в многоканальныхсистемах с временным разделением, переносчиком является периодическая последовательность коротких импульсов. Такая последовательность определяется уже большим числом параметров, а именно высотой (амплитудой) импульсов, длительностью импульсов, их положением во времени (фазой) и частотой следования.

В соответствии сэтим различают модуляцию последовательности импульсов по высоте —амплитудно-импульсную модуляцию (АИ М), модуляцию по длительности (ДИМ), модуляцию по фазе (ФИМ), модуляцию по частотеРис. 1.6.Виды импульсной модуляцииВ настоящее время в качестве самостоятельного вида модуляциишироко используется импулъсно-кодовая модуляция (ИКМ), детальнопоказанная далее на рис. 1.25.1.2.

Понятие об эксперименте поэлектрорадиоканалуИсторически сложилось так, что из нескольких видов электросвязи(телеграф, телефон, фототелеграф и позже другие средства) вследствиенаибольшей распространенности раньше всех стали нормироватьсяхарактеристики каналов, предназначенных для телефонной связи. Исейчас телефонная связь превалирует среди многих видов электрорадиосвязи. Именно поэтому телефонный канал в электрорадиосвязи —основной, на базе которого строятся узкополосные и широкополосныеканалы для других видов связи.

Но прежде всего его характеристикинормируются для осуществления высококачественной телефонной связи(передачи микрофонного сигнала) [49].На передающей стороне телефонного канала в качестве передатчика используется микрофон. Основными характеристиками микрофонаявляются вырабатываемая им мощность электрического разговорногосигнала Ри ^ 1 мВт и преобразуемая с небольшими искажениями изакустической в электрическую полоса частот Д/ = 0,3.. .3,4 кГц.На приемной стороне телефонный канал заканчивается телефонным капсюлем (телефоном, преобразователем электрической энергии соспектром частот 0,3..

.3,4 кГц в акустические сигналы таких же частот),основными характеристиками которого являются чувствительность помощности Р Т к, 1 мкВт и воспроизводимый с малыми искажениямиспектр акустических частот в полосе 0,3.. .3,4 кГц.23Рис. 1.7. Структурная схема телефонного канала: ГАТС, МАТСекая и междугородная (международная) АТС■ город-Ослабление (затухание) электрического сигнала от микрофона доте л е ф о н а а = 1 0 l g ( Р м / Р т ) - П р и п од стан ов ке в э то вы ражен иеР м = 1 мВт = 10~ 3 Вт и Р т = 1 мкВт = 10~ 6 Вт получается а = 30. дБ.Это значение затухания нормируется для стандартных телефонных каналов на средней разговорной частоте 800 Гц (если совсем точно, тоа = 29,7 дБ). Такие каналы называются стандартными каналами иликаналами тональной частоты (канал ТЧ).Любое телефонное соединение двух абонентов (^канал) в общем случае состоит из трех участков; двух городских (от абонентов до междугородных станций) и одного междугородного (международного).

Нормированное затухание телефонного канала разделяется по этим трем участкам следующим образом: 2-10,5 д'Б + 8,7 дБ = 29,7 дБ. На рис. 1.7 представлена структурная схема телефонного канала от микрофона Мд, дотелефона ТБ (направление А—>Б). Регулирование значений затуханий навсех трех участках осуществляется усилителями (для повышения уровнямикрофонного сигнала) или удлинителями (для увеличения затухания).В отличие, например, от телеграфной связи или радиовещания, вкоторых информация передается в одну сторону, телефонный канал должен быть двусторонним — одновременно должны работать два направления связи А—»Б и Б--5-А, т.е. у абонента А должен быть включен влинию также телефон Тд, а у абонента Б — микрофон МБ, ЧТО показанона рис. 1.7 пунктиром.

Чтобы абонент А (Б), когда говорит, не слышалсамого себя через свой телефон, электрическая схема телефонного аппарата имеет специальную схемную добавку — противоместную схему.При значительной протяженности двусторонних каналов в каждомнаправлении (А—*Б, Б-н-А) должны наличествовать усилительные устройства, а они — однонаправленного действия. Поэтому протяженныедвусторонние каналы — четырехпроводные (там, где стоят усилители)и в таких каналах предусмотрены переходные устройства, осуществляющие переход канала с двухпроводной части на четырехпроводную инаоборот, что и показано на рис. 1.8.Одно из основных требований, предъявляемых к переходным устройствам (ПУ), состоит в обеспечении высокого переходного затуханиямежду направлениями передачи и приема Четырехпроводного окончанияканала (4—>-2), достаточного для отсутствия самовозбуждения четырехпроводной части канала.