Прокис Дж. - Цифровая связь (1266501), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Следовательно, на частотах УВЧ ':; диапазона и выше основным способом электромагнитного распространения волн является 2-56 17 распространение в пределах прямой видимости (ЙПВ). Для земных систем связи это овна>ает, что передающая и приемная антенны должны 'быть в прямой видимости с относительно малой преградой (или ее отсутствием). По этой причине переда га телевизионных станций в УВЧ и СВЧ диапазонах частот для достижения широкой зоны охвата осуществляется антеннами на высоких опорах.
Вообще, зона охвата для ППВ распространения ограничена кривизной поверхности земли. Если передающая антенна установлена на высоте /> м над поверхностью земли, расстояние до радиогоризонта, не принимая во внимание физические преграды, такие как горы, приблизительно с/=45Ь км. Например, антенна телевидения, установленная на высоте 300 м, обеспечивает покрытие территории приблизительно 67 км. Другой пример— релейные системы микроволновой радиосвязи, экстенсивно используемые для передачи телефонных и видеосигналов на частотах выше чем 1 МГц, имеют антенны, установленные на высоких опорах или сверху на высоких зданиях.
Доминирующий шум, ограничивающий качество системы связи в ВЧ и УВЧ диапазонах, тепловой шум, создаваемый во входных цепях приемника, и космические шумы, уловленные антенной. На частотах в диапазоне СВЧ выше чем 10ГГц при распространения сигнала главную роль играют атмосферные условия. Например, на частоте 10 ГГц затухание меняется приблизительно от 0,003 дБ/км при легком дожде до 0,3 дБ/км при тяжелом дожде. На частоте 100 ГГц затухание меняется приблизительно от 0,1дБ/км при легком дожде до бдБ/км при тяжелом дожде. Следовательно, в этом частотном диапазоне тяжелый дождь вызывает чрезвычайно высокие потери при распространении, которые могут приводить к отказу системы обслуживания (полный обрыв в системе связи).
На частотах выше КВь1 (крайне высокие частоты) полосы мы имеем диапазон инфракрасного и видимого излучений — области электромагнитного спектра, который может использоваться для применения ППВ оптической связи в свободном пространстве. До настоящего времени эти диапазоны частот использовались в экспериментальных системах связи типа связи между спутниками.
Подводные акустические каналы. За последние 40 лет исследования океанской деятельности непрерывно расширялись, Это связано с усилением потребности передать данные, собранные датчиками, размещенными под водой и на поверхности океана. Оттуда данные передаются к центру сбора информации. Электромагнитные волны не распространяются на большие расстояния под водой, за исключением крайне низких частот. Однако передача сигналов таких низких частот предельно дорога из-за чрезвычайно больших и мощных передатчиков.
Затухание электромагнитных волн в воде может быть выражено глуби>>о>7 поверх>>ос>гп>ого слоя, которая является расстоянием, на котором сигнал ослабляется в е раз. Для морской воды глубина поверхностного слоя 6 — -- 250/'>//, где / выражена в герцах, а 6 — в метрах. Например, для частоты 10 кГц глубина поверхностного слоя 2,5 м.
Напротив, акустические сигналы распространяются на расстояния порядка десятков и даже сотен километров. Подводный акустический канал ведет себя как многопутевой канал благодаря сиг!|альным отражениям от поверхности и дна моря. Из-за случайного движения волны сигнальные продукты многопутевого (многолучевого) распространения приводят к случайным во времени задержкам распространения и в итоге к замираниям сигнала.
Кроме того, имеется частотно-зависимое затухание, которое приблизительно пропорционально квадрату частоты сигнала. Глубинная скорость номинально равна приблизительно 1500 м/с, но реальное значение выше или ниже номинального значения в зависимости от глубины, на которой сигнал распространяется. з с с т п Л э к и п ц д >! и х с! м о. с! п э> и, Окружающий океанский акустический шум вызван креветкой, рыбой и различными млекопитающими.
Ближние гавани добавляют к окружающему шуму промышленный шум. 11есмотря на эту помеховую окружающую среду, возможно проектировать и выполнять эффективныс и безопасные подводные акустические системы связи для передачи цифровых сигналов на большие расстояния, Системы хранения информации и системы поиска информации составляют значительную часть систем повседневной обработки данных. Это магнитная лента, включая цифровую наклонно-строчную звукозапись, н видеолента, магнитные диски, используемые для хранения больших количеств данных компьютера, оптические диски, используемые для хранения данных компьютера, Компакт-диски — также пример систем хранения информации, которые могут рассматриваться как каналы связи. Процесс запоминания данных на магнитной ленте илн магнитном или оптическом диске эквивалентен передаче сигнала по телефону или радиоканалу.
Процесс считывания и сигнальные процессы, используемые в системах хранения, чтобы восстанавливать запасенную информацию, эквивалентен функциям, выполняемым приемником в системе связи для восстановления передаваемой информации. Алдитнвный шум, издаваемый электронными контактами, и интерференция от смежных дорожек обычно представлены в сигнале считывания записанной информации точно так, как это имеет место в системе проводной телефонии или системе радиосвязи.
Количество данных, которые можно хранить, ограничено размером диска или ленты и плотностью записи (числом битов, хранящихся на единице площади), которая может быть достигнута элек.гронными системами и головками записи-считывания. Например, плотность упаковки 10'бит на квадратный сантиметр демонстрировалась в экспериментальной системе хранения на магнитном диске. (Текущие коммерческие магнитные изделия хранения достигают значительно меньшей плотности.) Скорость, с которой данные могут быть записаны на диске или ленте„и скорость, с которой информация может считываться, также ограничены механическими и электрическими подсистемами, входящими в систему хранения информации. Кодирование канала и модуляция — существенные компоненты хорошо разработанной цифровой магнитной или оптической системы хранения.
В процессе считывания сигнал демодулируется и его избыточность, введенная кодером канала, используется для исправления ошибок считывания. 1.3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КАНАЛОВ СВЯЗИ При синтезе систем связи для передачи информации через физические каналы мы используем математические модели, которые отображают наиболее важные характеристики среды передачи.
Затем математическая модель канала используется для синтеза кодера и модулятора в передатчике и демодулятора и декодера в приемнике. Ниже мы приводим краткое описание моделей каналов, которые часто используются для отображения многих физических каналов, с которыми мы сталкиваемся на практике. Канал с аддитивным шумом. Самая простая математическая модель для канала связи — это канал с аддитивным шумом, нллюпгрируемый на рнс.
1.3.1. В этой модели передаваемый сигнал .1(~) подвержен воздействию лишь аддитивного шумового процесса пИ. Физически аддитивный шум возникает от посторонних электрических помех, ,,;: '-,":,.электронных компонентов и усилителей в приемнике систем связи, а также из-за интерференции сигналов. 19 Канал и(<) Рис. 1.3.1. Канал с вддитивным шумом «~ пг тп ка гд пс ка <1п ис <(<)-<(о~с(<)< в(<) Квизл в(<) ко эл< <,' то Если шум обусловлен в основном электронными компонентами и усилителями в приемнике, его можно описать как тепловой шум.
Этот тип шума характеризуется статистически как гауссовский шумовой <тра<(всс. Как следствие, результирующую математическую модель обычно называют каналом с адд«т«в«ььн гауссовск<си шумом. Поскольку зта модель применима к широкому классу физических каналов связи и имеет простую математическую интерпретацию, она является преобладающей моделью канала при анализе и синтезе систем связи. Затухание каналов легко включается в модель.
Если при прохождении через канал сигнал подвергается ослаблению, то принимаемый сигнал г(<) = ш(г) + т<((), (1.3.1) где и — коэффициент затухания линейного канального филыра. Линейный фильтровой канал. В некоторых физических кана«ах, таких как проводные телефонные каналы, фильтры используются для того, чтобы гарантировать, что передаваемые сигналы не превышают точно установленные ограничения на ширину полосы и, таким образом, не интерферируют друг с другом, Такие каналы обычно характеризуются математически как линейные фильтровые каналы с аддитивным шумом, что иллюстрируется на рис.
1.3.2. Следовательно„если на вход канала поступает сигнал в(<), на выходе канала имеем сигнал "(<) = 5(<)в с(1) + «(<) =- ~ с(т) . з(< — т)Ж+ т<(<), (1.3,2) где с(<) — импульсная характеристика линейного фильтра, а в обозначает свертку. Рис, 1.32. Линейный фильтровой юнал с вддитивным шумом Линейный фильтровой канал с переменными параметрами.
Физические каналы, такие как подводные акустические каналы и ионосферные радиоканалы, которые возникают в условиях меняющегося во времени многопутевого распространения передаваемого сип<ала, могуг быть описаны математически как линейные фильтры с переменными параметрами. Такие линейные фильтры характеризуются меняющимися во времени импульсной характеристикой канала с(т,<), где с(т,<) — отклик канала в момент времени < па б-импульс, поданный ко входу в момент < т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
