Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 156
Текст из файла (страница 156)
Время, необходимое для передачи соответствующей управляющей информации, устанавливает верхний предел эффективного использования ресурса связи. 11.1. Распределение ресурса связи Существует три основных способа увеличения пропускной способности (общей скорости передачи данных) ресурса связи. Первый состоит в увеличении эффективной изотропно-излучаемой мощности (ейесггае !во!гор!с гагйагед розчег — Е(йР) передатчика или в снижении потерь системы, что в любом случае приведет к увеличению отношения Еи)чо Второй способ — это увеличение ширины полосы канала.
Третий способ заключается в повышении эффективности распределения ресурса связи. Одна из возможных реализаций этого способа — множественный доступ. Пример: спутниковый транспондер, который должен эффективно распределить ограниченный ресурс связи между большим количеством пользователей, обменивающихся цифровой информацией.
При этом пользователи могут требовать различных скоростей передачи данных и иметь разные рабочие цикльь Основные способы распределения ресурса связи приводятся ниже (рис. 11.1, под заголовком уплотнение/множественный доступ). 1. Частотное разделение (Ггег(оепсу д!ч!з!оп — Р()). Распределяются определенные полдиапазоны используемой полосы частоты. 2. Временное разделение (гппе гйч!гйоп — ТП).
Пользователям выделяются периодические временные интервалы. В некоторых системах пользователям предоставляется ограниченное время для связи. В других случаях время доступа пользователей к ресурсу определяется динамически. 3. Кодовое разделение (соде д!чайоп — СГ)). Выделяются определенные элементы набора ортогонально (либо по пи ортогонально) распределенных спектральных кодов, каждый из которых использует весь диапазон частот. 4.
Лространственное разделение (зрасе д!ч!з!оп — 50), или многолучевое многократное использование частоты. С помощью точечных лучевых антенн радиосигналы разделяются и направляются в разные стороны. Данный метод допускает многократное использование одного частотного диапазона.
5. Ловяризоиионное разделение (ро1алзабоп д!ч)з!оп — РР), или двойнов поляризационнов многократное использование частоты. Для разделения сигналов применяется ортогональная поляризация, что позволяет использовать один частотный диапазон. с~ ч ° н н ннниый поотЧП Ф й Ю Ш й Ш б .а О3 б й а о 3 И э а в~ \- уЗ ~Й ~ 63 ЯЗ .Й ИЕ ли ао о й„~ ~о Е й о~ о ЪС ~ б о О. Ь Б о з 3 С~ Х й Й с Ю М Б х Ф К Х Ю а о М Ф й Ф 6 О. Е е Д 6 с 8 о И с З й Ф О.
Ф Ф х л й к Ф и л х й о М в о о В о Ъ В, о евым моментом во всех схемах уплотнения и множественного доступа являето при использовании ресурса различными сигналами интерференция не дает вляемых взаимных помех, которые делают невозможным процесс детектироваерференция допустима до тех пор, пока сигналы одного канала незначительчивают вероятность появления ошибок в другом канале. Избежать взаимных жду разными пользователями позволяет использование в разных каналах ор~ых сигналов. Сигналы х,(г), где х = 1, 2, ..., являются ортогональными, если во й области выполняется условие: ) х,(г)х,(!)дг =~ !К при!= Г ~0 при!и Г (11.1) где К вЂ” ненулевая константа. Подобным образом сигналы ортогональны, если в час- тотной области выполняется условие: (11.2) ! х у) х хг) хг = ( где функции Х,(Г) являются Фурье-образами сигналов х,(г).
Распределение по каналам, характеризующееся ортогональными спектрами, для которых выполняется условие (11.1), называют уплотнением с временным разделением (гнпеыйчиоп пш1бр!ех!пй— ТРМ) или множественным доступам с временным разделением (11ще-д!ч!з!оп пш1йр1е ассезз — ТРМА). Распределение по каналам, характеризующееся ортогональными волнами, для которых выполняется условие (11.2), называют уплотнением с частотным разделением (Ггеспепсу-д(ч!з!оп пш!1!Р1ех!пй — РРМ) или множественным доступам с частотным разделением (йейпепсучйчз!оп гпп11!р!е ассезз — РРМА).
11.1.1. Уплотнениеумножественный доступ с частотным разделением 11.1.1.1. Использование уплотнения с частотным разделением в телефонной связи На заре создания телефонной связи для каждой магистральной телефонной линии, соединяющей междугородные телефонные центры, было необходимо устанавливать два провода. Как видно из рис. 11.2, небо над крупными городами становилось все темнее по мере развития телефонной связи. Важное открытие в области телефонной связи в начале ХХ века — уплотнение с частотным разделением (Ггейпепсуыйчгйоп пш1йр!ех!пй — РРМ) — позволило передавать несколько телефонных сигналов по одному проводу, а следовательно, изменить методы телефонной передачи.
Ресурс связи представлен на рис. 11.3 в виде частотно-временной зависимости. Спектральное распределение по каналам является примером технологии РРМ или РРМА. Здесь распределение сигналов или пользователей по диапазону частот является долгосрочным или постоянным. Ресурс связи может одновременно содержать несколько сигналов, разнесенных в спектре. Первый частотный диапазон содержит сигналы, которые используют промежуток частот между Г, и Гь второй — между у, и Гз и т.д.
Области спектра, находящиеся между используемыми диапазонами, называют зал!итными паласами частот. Защитные полосы выполняют роль буфера, что позволяет снизить интерференцию между соседними (по частоте) каналами. г |х чппхххнпхнхп и множественный постно Рис. 11.2. Ва заре создания телефонной связи для наледей магистральной телефонной линии била необходимо уста- навливать два провода созАсозВ = — ~соз(А+ В)+соя(А — В)~. 1 2 (11.3) На рис. 11.4, а показано модулирование типичного голосового телефонного сигнала х(г) (частоты немодулированного сигнала принадлежат диапазону 300 — 3400 Гц) синусоилальным сигналом с частотой 20 кГц. Двусторонний спектр немодулированного сигнала, ~ХЩ, показан на рис.
11.4, а. Может ли смеситель сигналов быть линейным устройством? Нет. Выходной сигнал линейного устройства будет иметь те зьсе состав- 679 11.1. Распоепеление оесиоса связи Может возникнуть вопрос: как преобразовать немодулированный сигнал так, чтобы он использовал более высокий диапазон частот? Ответ: при помощи наложения или смесиивания (модуляции) информационного сигнала и синусоидального сигнала фиксированной частоты. Если два модулируемых входных сигнала описываются синусоидами с частотами ул и 5в, их смешение или перемножение дает частоты Гл,в и Рл в. Процесс модуляции описывается следующим тригонометрическим равенством: лающие частоты, что и входной сигнал.
Различие мвкет быть лишь в амплитуде и(или фазе. Время Рис. 11.3. Уплотнение с частотныы разделением Входной немодтлированный голосовой спектр ) х(01 Л(1) Смеситель Выход (300 — 3400 Гц) ш Г (Гц! -3400 -3ОО 300 3400 0 сов 2хтвт (Го = 20 кГЦ) а) Выходной ))втхлолосный спектр ) х(1- го)1 Г(Гц) 19700 ' 20300 З) 000 )Х(Г-го)) )Х(1-1,)( г(гц) Г(Гц) Рис. 11.4. Смешивание сигналов: а) процесс смешивания; б) выходной спектр смесителя; в1 ниясняя боковая погоса; г1 веркшт боковая полоса На рис. 11.4, б представлен односторонний спектр Щ-Д)) на выходе смесителя. В результате смешивания, описанного в уравнении (11.3), спектр смешается в сторону гнело тт тгппотноныа и мноткнственный достчп гз Ь Ь а гг 16900 гг 1 19700 ' 20 000 т 23 'ВО 300 20 000 более высоких частот, по сравнению с немодулированным спектром, и центрирован теперь на частоте 20 кГц.
Данный спектр называют двухполосным (с)оцЫе-зЫеЬапс)— ГлБВ), поскольку информация находится в двух различных диапазонах частот. На рис. 11.4, в показана нижняя боковая полоса (1оччег зЫеЬапо — 1.8В), которой принадлежат частоты 16 600-19 700 Гц. Иногда нижнюю боковую полосу называют инвертированной боковой полосой, поскольку частотные составляющие этой полосы расположены в обратном порядке, по сравнению с немодулированным сигналом.
Подобным образом фильтрование может использоваться для выделения верхней боковой полосы (пррег з(оеЬапо — (ЛВ), которой, как показано на рис. 11.4, г, принадлежат частоты 20 300-23 400 Гц. Данную боковую полосу иногда называют лрятай, поскольку частотные составляющие этой полосы расположены в том же порядке, что и в немодулированном сигнале. Обе боковые полосы спектра 1)ЯВ содержат одну и ту же информацию.
Таким образом, для восстановления исходных данных немодулированного сигнала необходима лишь одна боковая полоса — верхняя или нижняя. На рис. 11.5 приведен простейший пример технологии Р()М. В данном случае реализована схема с тремя каналами передачи речи. В канале 1 голосовой сигнал из диапазона 300-3 400 Гц модулируется сигналом с частотой 20 кГц. В каналах 2 и 3 аналогичнгяй голосовой сигнал модулируется сигналами с частотами 16 и 12 кГц. В приведенном примере сохраняются лишь нижние боковые полосы. Результатом смешивания и фильтрации (для удаления верхних боковых полос) являются сдвинутые по частоте сигналы, показанные на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
