Прокис Дж. - Цифровая связь (1266501), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Эти два обстоятельства приводят к ограниченшо количества данных, которые могут быгь переданы надежно по любому каналу связи, как мы увидим в последующих главах книги. Ниже мы опишем некоторые из важных характеристик отдельных каналов связи. Проводные каналы.
Телефонная сеть экстенсивно использует проводные линии для передачи звукового сигнала, а также данных и видеосигналов, Витые проводные пары и коаксиальный кабель в основном дают электромагнитный канал, который обеспечивает !3 прохождение относительно умеренной ширины полосы частот. Телефонный провод, обычно используемый, чтобы соединить клиента с центральной станции, имеет ширину полосы несколько сотен килогерц. С другой стороны, коаксиальный кабель имеет обычно Ф Кялтрал1лиояетовые кучи ~ 1ОнГц Внднмыя свет Инфракрасные яз пи 1Оы Гц Ъ' 10лел используемую ширину полосы частот несколько мегагерц. Рисунок 1.2.1 поясняет частотный диапазон используемых электромагнитных каналов, которые включают волноводы и оптический кабель.
Сигналы, передаваемые через такие каналы, искззкаются по амплитуде и фазе, и„кроме того, па них накладывается аддитивный шум. Проводная линия связи в виде витой пары также склонна к интерференции переходных помех от рядом располоакенных пар. Поскольку проводные каналы составляют большой процент каналов связи по всей стране н миру, широкие исследования были направлены на определение их свойств передачи и на уменьшение амплитудных и фазовых искажений в канале.
В гл. 9 мы опишеа1 1мм 1 .. А 1 1ОО ГГц 1 Вояноволы 1 ел~ 1ОПц 1О см -1 11тц 100 Мгла к 10 и Коакеивялиые кмалы 1ОМ1 и 1 1 МГц ! ! !Оом 1 км 100 кГц 1О кл1 Каналы иа 1О кГц витых парах методы синтеза оптимальных передаваемых сигналов и демодуляторов; в гл. 1О и 11 рассмотрим синтез канальных эквалайзеров 1выравнивателей), которые компенсируют амплиту11ные и фазовые искажения в канале.
100 км Рис. 1.2.1. Частотные лнапазоны лля каналов связи с направлякзцзимн системами 14 Волоконно-онтпческие каналы. Стекловолокно предоставляет проектировщику системы связи ширину полосы частот, которая на несколько порядков больше. чем у каналов с коаксизльным кабелем. Н течение прошедшего десятилетия были разработаны оптические кабели, которые имеют относительно низкое затухание для сигнала, и высоконадежные оптические устройства для генерирования и детектирования сигнала.
Эти технологические достижения привели к быстрому освоению таких каналов как для внутренних систем электросвязи, так и для трансатлантических и мировых систем связи. С учетом большой ширины полосы частот, доступной на волоконно-оптических каналах, стало возможно для телефонных компаний предложить абонентам широкий диапазон услуг электросвязи, включая передачу речи, данных, факсимильных и видеосигналов, Передатчик или модулятор в волоконно-оптической системе связи — источник света, светоизлучающий диод (СИД) или лазер.
Информация передается путем изменения (модуляции) интенсивности источника света посредством сигнала сообщения. Свет распространяется через волокно как световая волна, и она периодически усиливается (в случае цифровой передачи детектируется и восстанавливается ретрансляторами) вдоль тракта передачи, чтобы компенсировать затухания сигнала. В приемнике интенсивность света детектируется фотодиодом, чей выход является электрическим сигналом, который изменяется пропорционально мощности света па входе фотодиода. Источники шума в волоконно-оптических каналах — это фотодиоды и злелтропные усилители. Предполагается, что во.'юконно-оптические каналы заменят почти все каналы проводной линии связи в телефонной сети на рубеже столетия. Беспроводные (радио) каналы.
В системах беспроводной связи (радиосвязи) электромагнитная энергия передается в среду распространения антешюй, которая служит 'излучателем. Физические размеры и структура антенны зависят прежде всего от рабочей частоты. Чтобы получить эффективное излучение электромагнитной энергии, размеры антенны должны быль больше чем 1/10 длины волны. Следовательно, передача радиостанции с АМ на несущей, допустим, у = 1 МГц, соответствующей длине волны 1=с/~, = 300 м, требует антенны с диаметром по крайней мере 30 м.
Другие важные характеристики и свойсгва антенн ддя беспроволочной передачи описаны в гл. 5. Рисунок 1.2.2 поясняет различные диапазоны частот для радиосвязи. Способы "распространения электромагнитных волн в атмосфере и в свободном пространстве можно разделить на три категории, а именно; распространение поверхностной волной, распространение пространственной волной, распространение прямой волной. В диапазоне :;::-':, ' очень низких частот (01-1Ч) и звуковом диапазоне, в которых длины волн превышают ::::: -:,,': ' 10 км, земля и ионосфера образуют волновод для распросзранения элекгромагнитных волн.
В этих частотных диапазонах сигналы связи фактически распространяются вокруг всего земного шара. По этой причине эти диапазоны частот прежде всего используются во всем мире для решения навигационных задач с берега до кораблей. Ширина полосы частот канала, доступной в этих диапазонах, относительно мала -''::: . (обычно составляет 1...! 0 % центральной частоты), и, следовательно, информация, которая ',:,' .: передается через эти каналы, имеет относительно низкую скорость передачи и обычно неприемлема для цифровой передачи. ' Доминирующий тип шума на этих частотах обусловлен грозовой деятельностью вокруг ,'г','-" земного шара, особенно в тропических областях.
Интерференция возникает из-за большого числа станций в этих диапазонах частот. Распространение земной волной, как иллюстрируется на рис. 1.2.3, является основным видом распространения для сигналов в полосе средних частот (0,3...3 М1 ц). Этодиапазон частот, используемый для радиовещания с АМ и морского радиовещания. При АМ радиовещании и распространении земной волной дальность связи, даже при использовании мощных радиостанций, ограничена 150 км. Атмосферные шумы, ' ...":--промышленные шумы и тепловые шумы от электронных компонентов приемника являются :::: -,оеновными причинами искажений сигналов, передаваемых в диапазоне средних частот. 15 П! Нспольювание Полоса частот ьн 1О" Гц П 1О м р! в! Гбн Гц 1 мм Экспериментирование Миллиметровые волны (КВЧ) !ООПц Навигация Космическая связь ! см Сверхвысокие часготы (СВЧ) 1О ГГц 10 ем Ультравысокие частоты (УВЧ) Мобильная связь 1 ГГц в! ОНР ТЧ и иобилыия смзь Пс 1м 3 х о и х Мобвльивь связь, вэроиььтива Очень высокис частоты (ОВЧ) 100 мгц В В Ч! !Р ТЧ и ЧМ эеоинио Мобильная связь р! Н! 10м Высокие частоты (ВЧ) !Око рс рс И !00 м Средние чаев!ты (СЧ) АМ вен!ание 1 МГц 1 км Низкнс частоты (НЧ) 100 кГц 1О км Чс Очень низкие васины (ОНЧ) 10 кГц рс П! 100 к.
Звуковой диапазон 1 кГц де Микроволновая ретрансляция Связь Земля-спутник Радиолокация Бизнес Рэлиовксбительазю Международная радиосвязь ! Рожлаиекиа дивов!он Аз!зонаатвюз Навигация Радиотелеграфня Рис, 1.2.2. Частотные диапазоны для беспроводных каналов связи 1СогЬои (1975), 2-е нзд., © МсОгоиьОг)1 Воо)г Со 1 Частным случаем распространения пространственной волны является ионосферное распространение. иллюстрируемое рис. 1.2А. Оно сводится к отражению (отклонение или рефракция волны) передаваемого сигнала от ионосферы, которая состоит из нескольких слодв заряженных частиц, расположенных на высоте 50...400 км от поверхности земли.
В дневное время суток разогрев нижних слоев атмосферы солнцем обусловливает появление нижнего слоя на высоте ниже 120км. Эти нижние слои, особенно (2-слой. вызывают т( рс Н( ( поглощение частот ниже 2 МГц, таким образом ограничивая распространение ноносферной волной радиопередач АМ радиовещания. Однако в течение ночных часов электронная концентрация частиц в нижних слоях ионосферы резко падает, и частотное поглощение, которое встречается в дневное время, значительно сокращается. Как следствие, мощные радиовещательные сигналы с АМ могут распространяться на большие расстояния посредством отражения от ионосферных слоев (которые располагаются на высоте от 140 до 400 км над поверхностью земли), и земной поверхности.
Рис. 1.2ть Иллюстрация распространения поверхностной полной Часто возникающая проблема при ионосферном распространении электромагнитной ,волны в частотном диапазоне ВЧ вЂ” это ипогопул1саость. Многопутевость образуется потому, что передаваемый сигнал достигает приемника по многим путям с различными ::; 'г задержками. Зто обычно приводит к межсимвольной интерференции в системе цифровой связи. Более того, сигнальные компоненты, прибывающие по различным путям распространения, могуг суммироваться таким образом, что это приводит к явлению, названному замиранилин. Зто большинство людей испытало при слушании отдалйнной радиостанции ночью, когда ионосферная волна является доминирующим способом распространения.
Аддитивный шум в ВЧ диапазоне — это комбинация атмосферных помех и теплового шума. Распространение ионосферной волны прекращается на частотах выше -30 МГц, что является границей диапазона ВЧ. Однако возможно ионосферно-"::.';.'. тропосферное распространение на частотах в диапазоне от 30 до б0 МГц, обусловленное рассеянием сигналов от нижних слоев ионосферы. Также можно связаться на расстоянии нескольких сотен миль при помощи тропосферного рассеяния в диапазоне от 40 до 300 МГц.
Тропосферное рассеяние обуславливается рассеянием сигнала благодаря .;-:;:: частицам в атмосфере на высотах порядка 10 км. Обычно ионосферное и тропосферное ::, ';.; рассеяние вызывает большие сигнальные потери и требует большой мощности передатчика и относительно больших размеров антенн Рис. ! .2.4. Иллюстрация распространения пространственной полной Частоты выше 30 МГц проходят через ионосферу с относительно малыми потерями и делают возможным спутниковую и внеземную связь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
