В.Н. Васюков - Теория электрической связи (1266498), страница 51
Текст из файла (страница 51)
ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ…Во-вторых, предъявляются очень жесткие требования к линейности канала (нелинейность приводит к появлению кратных и комбинационных составляющих, а поскольку спектры канальных сигналов имеют ширину значительно больше защитного интервала,эти составляющие попадают в «чужие» каналы и разделить их путем фильтрации или каким-либо другим способом невозможно).11.3. ВРЕМЕННÓЕ РАЗДЕЛЕНИЕ КАНАЛОВВременнóе уплотнение (временнóе разделение каналов, ВРК)основано на распределении временнóго ресурса группового каналамежду различными индивидуальными каналами. Все время действия канала разбивается на короткие (тактовые) интервалы, и каналпредоставляется различным абонентам поочередно в периодическом порядке.
Таким образом, каждый пользователь, передающийинформацию, получает канал в свое пользование многократно накороткое время. Очевидно, таким образом можно передавать лишьотсчеты сигнала, взятые с шагом, равным периоду следования тактовых интервалов. Таким образом, в основе ВРК лежит использование теоремы отсчетов, и передавать можно лишь сигналы с финитным спектром.Для формирования канальных сигналов используются различные виды импульсной модуляции (АИМ, ВИМ, ШИМ). Групповойсигнал может передаваться непосредственно по линии или модулировать гармоническую несущую.На рис.
11.2 представлена упрощенная структурная схема многоканальной системы связи с временны́м разделением каналов. Источники первичных сигналов ИС соединены с коммутатором передатчика Кпер. Коммутатор поочередно подключает источники кимпульсному модулятору ИМ, который модулирует сигналпереносчик – периодическую последовательность импульсов. В результате этого получается групповой сигнал, который поступает вканал связи КС, который может включать модулятор гармонической несущей, линию связи и общий демодулятор. После общейдемодуляции групповой сигнал разделяется коммутатором приемника Кпр на канальные сигналы s1(t ),..., sN (t ) , которые после демодуляции в импульсных демодуляторах ИД поступают к получателям сигналов ПС. Следует отметить, что в системах связи с ВРК воизбежание межканальных помех необходима синхронизация приемной и передающей станций, поэтому в линейный сигнал, кроме канальных сигналов, добавляется периодическая последовательность31911.3.
Временнóе разделение каналовсинхроимпульсов, которые должны достаточно сильно отличатьсяот канальных импульсов, чтобы их можно было легко выделить.ИС1ИС2ИСNs1 (t )a1aNuë (t )u (t )a2ИМКперz (t )ИД2КСКпрГТИИД1a1a2ПС1ПС2aNs N (t )ИДNПСNРис.11.2. Структура системы связи с ВРКПри распространении импульсной последовательности (группового сигнала) по групповому каналу появляются переходныеискажения вследствие инерционности (ограниченной полосы частот) любой физически осуществимой системы связи.
При этомпроисходит искажение формы импульсов за счет переходных процессов, в результате фронты импульсов «затягиваются» и соседниеимпульсы, принадлежащие разным каналам, начинают перекрываться. Второй причиной взаимных помех является несовершенство системы синхронизации.Для снижения уровня взаимных помех приходится вводить защитные временны́е интервалы между соседними импульсами, чтоприводит или к уменьшению числа каналов при сохранении длительности канальных импульсов, или к укорочению канальных импульсов, что ведет к расширению требуемой полосы частот группового канала. Например, при передаче речевых сигналов, исходяиз ширины спектра речевого сигнала 3100 Гц, минимальная частота дискретизации должна быть равна 6200 Гц. Однако в действительности частоту дискретизации принимают равной 8 кГц, чтотребует для передачи канальной импульсной последовательностиполосы частот около 4 кГц. В результате общая полоса частотгруппового канала практически совпадает с полосой, требуемойпри ЧРК.
Если учесть необходимость дополнительной передачисинхроимпульсов, то сравнение получается не в пользу ВРК.Вместе с тем системы с ВРК имеют неоспоримое преимущество, состоящее в их нечувствительности к нелинейности групповогоканала. Кроме того, роль временно́го разделения возрастает в связис широчайшим распространением цифровых систем связи.32011. ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ…11.4. РАЗДЕЛЕНИЕ КАНАЛОВПО ФОРМЕ СИГНАЛОВКак было показано, временной и частотный способы разделения каналов представляют собой лишь частные случаи линейного разделения, которое основано на вычислении скалярных произведений группового сигнала и некоторых опорных сигналов(векторов в сигнальном пространстве), причем это разделение наиболее эффективно, когда все такие векторы являются взаимно ортогональными. В случае временнόго разделения ортогональностьобеспечивается тем, что все канальные сигналы отличны от нуляна различных носителях – временны́х интервалах, при частотномразделении не пересекаются носители сигналов на частотной оси.И в том, и в другом случае это гарантирует равенство нулю соответствующих скалярных произведений (см.
разд. 2). Однако скалярное произведение сигналов может быть равно нулю и в томслучае, когда оба сигнала занимают один и тот же временно́й и/иличастотный интервал, отличаясь друг от друга по форме. Этот факти лежит в основе рассматриваемого метода разделения каналов.Рассмотрим N -канальную систему связи, в которой передаваемые сообщения (сигналы) xi (t ), i 1, N , дискретизируются сшагом Td . Выберем в качестве канальных сигналов N функцийi (t ), i 1, N , взаимно ортогональных на интервале Td . Будем накаждом интервале длительности Td передавать по групповому каналу сумму канальных сигналов, умноженных на отсчеты xi (kTd )соответствующих индивидуальных сигналовNu (t ) xi (kTd )i 1i (t kTd ) .Выделение j -го сигнала на k -м временно́м интервале основано на свойстве ортогональности: j u (t ) ( k 1)TdkTdN xi (kTd )i 1i (t kTd ) j (t kTd )dt x j (kTd ) E j ,где E j – энергия j -го сигнала.
Таким образом, селекторы канальных сигналов в случае разделения по форме представляют собойкорреляторы (или согласованные фильтры). И в том, и в другомслучае необходима синхронизация системы.11.5. Асинхронные адресные системы связи321В качестве канальных сигналов можно использовать любыесистемы функций, ортогональных на конечном временно́м интервале (например, системы ортогональных полиномов Лежандра, Чебышева и др.). В настоящее время для этой цели нередко используютсякусочно-постоянные функции Радемахера, Уолша и др.
[10].11.5. АСИНХРОННЫЕ АДРЕСНЫЕСИСТЕМЫ СВЯЗИОбщим недостатком рассмотренных методов разделения каналов является необходимость синхронизации. В некоторых случаяхэтот недостаток не является критическим и сравнительно легкопреодолевается путем передачи по групповому каналу дополнительного синхронизирующего сигнала. Но иногда обеспечить синхронизацию с достаточной точностью слишком трудно (или онаобходится слишком дорого).В таких случаях используют асинхронные системы связи, в которых сигналы различных каналов передаются одновременно водной среде в общей полосе частот без синхронизации.
Эти системы называют системами со свободным доступом или системамис незакрепленными каналами. Отличительным признаком каждогоканального сигнала, позволяющим приемнику выделить «свой»сигнал из группового, является его форма. Как и при разделении поформе, на канальные сигналы накладывается требование взаимнойортогональности, но теперь ортогональность понимается в усиленном смысле: сигналы должны быть ортогональны друг другу прилюбых временны́х сдвигах.
Строго говоря, это невозможно, однакоможно получить системы сигналов, удовлетворяющие этому требованию приближенно. Такие сигналы по своим корреляционнымсвойствам напоминают реализации белого шума, поэтому их называют шумоподобными сигналами (ШПС)1. За каждым пользователем закрепляется ШПС определенной формы, представляющийсвоеобразный «адрес» абонента, по которому канальный сигналможет быть выделен из наблюдаемой смеси. Поэтому системы связи, основанные на свободном доступе к каналу и не требующиесинхронизации, называются асинхронными адресными системами.1Широко используются ШПС на основе m-последовательностей, кодовГолда, Касами и др.
[30].32211. ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ…Асинхронные адресные системы оказываются очень эффективными, когда они объединяют большое количество малоактивныхабонентов. Тогда количество одновременно работающих передатчиков может быть сравнительно небольшим. По мере увеличениячисла активных абонентов растет уровень взаимных переходныхпомех («шумов неортогональности» [10]), и с некоторого моментакачество связи падает. Расчет вероятного числа активных абонентов и соответствующих ресурсов системы свободного доступа основывается на статистических данных.11.6. КОМБИНАЦИОННОЕРАЗДЕЛЕНИЕ КАНАЛОВПринцип комбинационного уплотнения, используемый длямногоканальной передачи дискретных сообщений, состоит в следующем.Предположим, что необходимо передавать по одному групповому тракту сообщения N источников, каждое из которых состоитиз символов некоторого кода по основанию m .
Очевидно, в произвольный момент времени символы N источников образуют одноиз m N возможных сочетаний. Можно поставить в соответствиекаждому из этих сочетаний один символ m N -значного кода, такчто приняв один такой символ, на приемной стороне, можно восстановить все N символов, относящихся к отдельным каналам.Например, при m N 2 канальные символы могут образоватьчетыре возможных сочетания: 00, 01, 10, 11, которым можно поставить в соответствие четыре символа 0, 1, 2, 3 четырехзначного кодагруппового канала. Ясно, что эти символы можно считать простономерами сочетаний канальных символов и поэтому возможностьих однозначного восстановления по принятому номеру не представляет трудности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
