Кловский Д.Д. и др. Теория электрической связи (1999) (1151853), страница 90
Текст из файла (страница 90)
В чем суть кодирования непрерывных сообщений с предсказанием и в чем особенности системы с ДМ? 8.11. В чем причина возникновения искажений при ДМ из-за "перегрузки по наклону"? 348 ГЛАВА 9. ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ И РАСПРЩЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ 9Л. ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ Структурнш схема системы многоканальной передачи ннфнрмяпнн. Практика построения современных телекоммуникационных систем и сетей показывает, что наиболее дорогостоящими звеньями трактов передачи являются линии связи (кабельные, волоконно-оптические, сотовой мобильной радиосвязи, радиорелейной и спутниковой связи и др.).
Поскольку экономически нецелесообразно использовать дорогостоящую линию связи для передачи информации единственной пары абонентов (от источника к получателю сообщений и обратно при дуплексной связи), то возникает задача построения многоканальных систем передачи, обеспечивающих передачу большого числа сообщений различных источников информации по общей линии связи. Разумеется, многоканальная передача возможна в тех случаях, когда пропускная способность линии С' не меньше суммарной производительности источников информации: С'> ~ Н,', где Н,' — производительность /с-го источника, а Ф вЂ” число каналов й 1 (независимых источников информации).
Многоканальные системы так же, как и одноканальные, могут быть аналоговыми и цифровыми. Для унификации аналоговых многоканальных систем за основной или стандартный канал принимают канал тональной частоты (канал ТЧ), обеспечивающий передачу сообщений с эффективно передаваемой полосой частот 300...3400 Гц, соответствующей основному спектру телефонного сигнала. В цифровых системах передачи наибольшее распространение получили основные цифровые каналы со скоростью б4 кбит/с. Многоканальные аналоговые системы формируются путем объединения каналов ТЧ в группы, обычно кратные 12 каналам. Цифровые системы передачи (ЦСП), используемые на сетях связи, формируются в соответствии с принятыми иерархическими структурами.
Европейская иерархия основывается на первичной ЦСП типа ИКМ-30 со скоростью передачи группового сигнала 2048 кбит/с; в основу северо-американской системы положена первичная система ИКМ-24 со скоростью группового сигнала 1544кбит/с. Разработанные в нашей стране ЦСП соответствуют европейской иерархии. Общий принцип построения системы многоканальной передачи поясняется с помощью структурной схемы рис. 9.1. Здесь первичные сигналы каждого источника Ь1(1), Ь~(г),..., Ь; ®..., Ь;ч ф с помощью индивидуальных передатчиков (модуляторов) Мп Мз,..., М;,..., Мч преобразуются в соответствующие канальные сигналы и1(г), и2(г),..., и; (г),..., ин(г).
Совокупность канальных сигналов на выходе устройства объединения "~„образует групповой сигнал и„(~), связанный с сигналами и;(~) оператором объединения ~~~,: и„(~) = Х(и,(~)). В случае раздельной системы уплотнения это объединение сводится к обьгчному суммированию: и,(Д = ~~~ и,(г).
Наконец, с учетом частотного диапазона направляющей системы ~ 1 (линии связи) сигнал и,(г) с помощью группового передатчика М преобразуется в линейный сигнал и„(~), который и поступает в линию связи (ЛС). Сначала АОК АРК 1 П, 1 1 1 ! 1 ! 1 1 1 1 1 1 1 ! 1 ! 1 1 ь ь Рис.9Л. Структурнаа схема многоканальной передачи сообщений будем считать, что помеха в канале отсутствует, а канал не вносит искажения в сигнал, т.е. принимаемый линейный сигнал11 з,(г) =уи„(г),где у — коэффициент передачи канала, который без ущерба для общности изложения можно считать равным 1, Тогда на приемном конце ЛС линейный сигнал з„(~) с помощью группового приемника П может быть вновь преобразован в групповой сигнал г„(г) = у и„(г) .
Канальными или индивидуальными приемниками П|, П~, ..., Пе, ..., Пн из группового сигнала выделяются соответствующие канальные сигналы з,.(~) = у и,(г), ~' = 1,У, которые посредством детектирования преобразуются в предназначенные индивидуальным получателям сигналы Ь,(г), Ь (1), ..., Ь,(г), ..., Ь (1) . Канальные передатчики вместе с устройством объединения образуют аппаратуру обвединения (уплотнения) каналов АОК. Групповой передатчик, линия связи ЛС и групповой приемник П составляют групповой тракт передачи, который вместе с аппаратурой объединения и разделения каналов составляет систему многоканальной связи. Индивидуальные приемники Ц системы наряду с выполнением обычной операции преобразования канальных сигналов з,(~) в соответствующие первичные сигналы Ь,Я должны обеспечить выделение сигналов г,(~) из группового сигнала з„(г) с допустимыми искажениями.
Аппаратуру индивидуальных приемников, обеспечивающую зту операцию, называют аппаратурой разделения каналов (АРК). Основные положения линейной теории разделения снгналов. Рассмотрим теперь основные свойства сигналов, пригодных для независимой передачи информации в системах многоканальной связи. Чтобы разделяющие устройства были в состоянии различать сигналы отдельных каналов, должны существовать определенные признаки, присущие только сигналу данного канала. Такими признаками в общем случае могут быть параметры переносчика, например амплитуда, частота или фаза в случае модуляции синусоидального переносчика, временное положение, длительность или форма сигнала при модуляции и Считаем, что запаздывание в канале учтено системой синхронизации.
350 ( ) я (~) я,(~) = л, ~~ я,. (~)~ = ~ я, (г,(г)~ = (9.4> Иначе говоря, для всех ! и к должно выполняться условие (9.5) !С,'Р,(!), !'=А, Подставляя (9.1) в (9.5), получаем я,(СЧф)~ = ~ О, и, следовательно, я„(г) = С„Ч',(~). Полученные результаты могут быть обобщены также на случай, когда отклик разделяющего устройства на сигнал ю,(~) будет иметь иную форму; важно, чтобы величина отклика была однозначно связана с передаваемым сигналом. 351 импульсных переносчиков. Соответственно будут различаться и способы разделения сигналов: частотный, временной, фазовый, разделение по форме сигналов и др. Пусть необходимо организовать одновременную работу У индивидуальных каналов по общему групповому тракту. Будем считать, что групповой тракт пригоден для передачи сигналов любого (-го канала и,(г).
Предположим, что сигнал 1-го канала и,(г) = С,Ч;(~), (9.1) где Ч',(~) — функция переносчика; С, — некоторый коэффициент, отображающий передаваемое сообщение. Для суммы всех канальных сигналов (группового сигнала) имеем и„(г) = "!: и,.(~) = ~~~: С,Ч'!(~) .. (9.2) !=! 1=! После преобразования группового сигнала в линейный и„(~) последний поступает в тракт передачи. На приемном конце я„(г) вновь преобразуется в групповой я„(г). Для разделения М канальных сигналов на приемной стороне потребуется соответствующее число М разделяющих устройств, причем каждое Й-е разделяющее устройство должно выполнять операцию выделения х-го сигнала. Действие приемного устройства ~с-го канала будем обозначать оператором разделения я„.
В идеальном случае к-е приемное устройство должно реагировать ("откликаться") только на сигнал я„(~) и давать нулевые отклики на сигналы всех других каналов. Дополнительным требованиям к оператору будем считать его линейность, т.е. он должен удовлетворять принципу независимости действия (суперпозиции): я„(я, +я„) = я,(я,)+я,(ю„).
(9.3) Далее можно сформулировать операцию разделения сигналов в математическом виде. Обозначим через ю,(г) отклик, т.е. результат воздействия оператора я„приемного устройства Ус-го канала на групповой сигнал я„(~): я,(я„(~)~=я,(~). На входе каждого /с-го приемника действует сумма сигналов всех М каналов. Чтобы приемное устройство П~ было "чувствительным" только к сигналам я„(~), необходимо: (9.7) В общем случае необходимым и достаточным условием линейной независимости ансамбля сигналов является отличие от нуля определвтеля Грама: 352 В частном случае, откликом на сигнал з,(~) может быть просто некоторое чис- ло у„, однозначно связанное с коэффициентом С,: з,(~) = л, (з„(г)) = л, ~ С,.Ч',.(~) = ~л, (С.Чф)~ = у, (9.6) ! ! !=! или ~,1сз',Щ=("" Физический смысл полученных выражений (9.5) и (9.6) сводится к тому, что приемник П~ обладает избирательными свойствами по отношению к сиг- налам х,(~).
Поскольку действие приемников П~ в (9.5) и (9.6) описывается линейным оператором л„то соответствующие устройства разделения реализу- ются в классе линейных цепей, а веорию разделения называют линейной. Мы рассмотрели случай идеального разделения. В реальных условиях при разделении сигналов возникают переходные помехи, которые будут обсуждены ниже при анализе конкретных примеров разделения сигналов.
Условие линейного разделения сигналов..Воздействие линейного оператора л„на функцию з„(г) можно представить в виде скалярного произведения: л„(з,(~)~ = ~в„(т) г Я,т)~И, где з1,(~,т) — некоторая весовая функция, соответствующая оператору л,. Впервые определение избирательных свойств приемника (9.5) и (9.6) было предложено в 1935 г. Д.В.
Агеевым, который доказал, что необходимым и дос- таточным условием разделимости сигналов (9.2) линейными устройствами яв- ляется условие линейной независимости. Напомним, что оно заключается в том, что тождество С,Ч',(г) + С,Ч',(у)+...+С„Ч (~)+...+С„Ч'„(г) в О (9.8) может выполняться в том единственном случае, когда все коэффициенты одно- временно равны нулю. Действительно, в соответствии с определением избирательных свойств (9.5) и (9.6) подлежащие разделению сигналы и приемные устройства должны удов- летворять условию линейного разделения л„(Ч',.(!)1 = у,, г,!! = 1, 2, ..., У, (9.9) где у„— отклик разделяющего устройства на сигнал з!(~), причем у!, = О при ! ~ 1г и у„~ О. Если подействовать оператором л, на обе части тождества (9.8), то, принимая во внимание (9.9) и принцип суперпозиции, получаем л, ~~, С!Ч',(г) = '~ С!л ЛЧ',.(~)~ = С,у „ = О .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
