Тема 1 (774408), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

В системе связи, представленной на рис. 1.1, пе сдача сообщений ос естввветев в овном нвлравлении от источнила к ло ателю. Такой оевмм свали называется симплексным. ежим, при котором обеспечивается возможность одновременно передачи сообщений в прямом и обратном направлении, называется дуплексным. Возможен и полудуплексный режим, когда обмен сообщений осуществляется поочередно. Система связи называется многоканальной, если она обеспечивает передачу нескольких сообщений по одной общей линии связи. Структурная схема простейшей многоканальной системы связи изображена на рис.

1.4. Здесь первичные сигналы Ь1(г), Ь2(г), ..., Ьл(г), подлежащие передаче, преобразуются посредством модуляторов М1, М2, ..., М„в электрические сигналы и1(г), и2(г), ..., и„(г), а затем смешиваются в аппаратуре уплотнения. Полученный таким образом групповой сигнал и(г) передается по линии связи. Приемник из принятого колебания х(г) = з(г) + п(г) с помощью устройства разделения (фильтров Ф;) выделяет индивидуальные сигналы з,(г), преобразуемые посредством демодуляторов (детекторов) Д в соответствующие первичные сигналы Ьй(г), Ьэ(г); ..., Ь„(г) . Для разделения сигналов на приемном конце, очевидно, необходимо, чтобы они различались между собой по некоторому признаку.

В практике многоканальной связи преимущественно применяют частотный и временнбй способы разделения. Для обмена сообщениями между многими территориально разнесенными пользователями (абонентами) создаются сети связи, обеспечивающие передачу и распределение сообщений по заданным адресам (в заданное время и с установленным качеством). Распределение потоков сообщений по заданным адресам осуществляется на узлах связи с помощью коммутационных устройств.

П~ Рис.1.4. Струкйурнаа схема простейшей многоканальной системы передача 16 способ ас еделения сообщений сети делятс каимут емые тцдямые. В первом случае связь между абонентами осуществляется по постоянно закрепленным каналам по принципу "каждый с каждым". Во втором случае абоненты связываются между собой не непосредственно, а через узлы коммутации. Сеть связи представляет собой совокупность оконечных (абонентских) уппройств, каналов связи (соединительных линиЯ и узлов коммутации. В зависимости от числа абонентов и размеров обслуживаемой территории сети могут иметь различную структуру: линейную, радиальную, кольцевую, радиально-узловую и т.п.

Задача оптимального построения сетей связи является одной из важнейших задач теории и техники связи. Решается эта задача с помощью теории графов и теории массового обслуживания. 1.3. ПОМЕХИ И ИСКАЖЕНИЯ В КАНАЛЕ В реальном канале сигнал при передаче искажается и сообщение воспроизводится с некоторой ошибкой. Причиной таких ошибок являются как искажения, вносимые самим каналом, так и помехи, воздействующие на сигнал.

Частотные и временные характеристики канала определяют так называемые линейные искажения. Кроме того, канал может вносить и нелинейные искажения, обусловленные нелинейностью тех или иных звеньев канала. Если линейные и нелинейные искажения обусловлены известными характеристиками канала, то они, по крайней мере в принципе, могут быть устранены надлежащей коррекцией. Следует отличать искажения от помех, имеющих случайный характер. Помехи заранее не известны и поэтому не могут быть полностью устранены. Помехой называется любое случайное воздействие на сигнал, которое ухудшает верность воспроизведения передаваемых сообщений.

Помехи весьма разнообразны как по своему происхождению, так и по физическим свойствам. В радиоканалах часто встречаются атмосферные помехи, обусловленные электрическими процессами в атмосфере, и прежде всего грозовыми разрядами. Энергия этих помех сосредоточена главным образом в области длинных и средних волн. Сильные помехи создаются также промышленными установками. Это так называемые индустриальные помехи, возникающие из-за резких изменений тока в электрических цепях всевозможных электроустройств.

Сюда относятся помехи от электротранспорта, электрических двигателей, медицинских установок, систем зажигания двигателей и т.п. Распространенным видом помех являются помехи от посторонних радиостанций и каналов. Они обусловлены нарушением регламента распределения рабочих частот, недостаточной стабильностью частот и плохой фильтрацией гармоник сигнала, а также нелинейными процессами в каналах, ведущими к перекрестным искажениям. В проводных каналах связи основным видом помех являются импульсные шумы и прерывания связи. Появление импульсных помех часто связано с автоматической коммутацией и перекрестными наводками. Прерывание связи есть явление, при котором сигнал в линии резко затухает или исчезает.

Практически в любом диапазоне частот имеют место внутренние шумы аппаратуры, обусловленные хаотическим движением носителей заряда в усилительных приборах, резисторах и других элементах аппаратуры. Эти помехи особенно сказываются при радиосвязи в диапазоне ультракоротких волн, где другие помехи невелики. В этом диапазоне имеют значение и космические помехи, связанные с электромагнитными процессами, происходящими на 17 Солнце, звездах и других внеземных объектах. В общем виде влияние помехи п(т) на полезный сигнал и(т) можно выразить оператором х(т) = Х[х(и(т)), п(т)]. (1.5) В частном случае, когда оператор вырождается в сумму х(т) = х(т) + п(т), (1.6) помеха называется аддитивной Если же оператор может быть представлен в виде произведения х(т) = Щи(т), (1.7) то помеху называют мулыпипликалтивной.

Здесь |с(т) — случайный процесс. В реальных каналах обычно имеют место и аддитивные, и мультипликативные помехи, и поэтому х(т) = Щи(т) + п(т). (1.8) Среди аддитивных помех различного происхождения выделяют сосредоточенные по спектру (узкополосные) помехи, сосредоточенные во времени (импульсные) помехи и так называемую флуктуационную помеху, не ограниченную во времени и спектру.

Флуюпуационная помеха (грлуюпуационный шум) представляет собой случайный процесс с нормальным распределением (гауссовский процесс). Такая помеха наиболее изучена и представляет наибольший интерес как в теоретическом, так и в практическом отношении. Этот вид помех практически имеет место во всех реальных каналах. В диапазоне оптических частот существенное значение имеет кванлтовый шум, вызванный дискретной природой сигнала, Мультипликативные помехи обусловлены случайными изменениями парамегнров канала связи. В частности, эти помехи проявляются в изменении уровня сигнала.

Следует заметить, что между сигналом и помехой отсутствует принципиальное различие. Более того, они существуют в единстве, хотя и противоположны по своему действию. Так излучение радиопередатчика является полезным сигналом для приемника, которому предназначено это излучение, и помехой для всех других приемников. Электромагнитное излучение звезд является одной из причин космического шума в диапазоне сверхвысоких частот и поэтому является помехой для систем радиосвязи. С другой стороны, это излучение является полезным сигналом, по которому определяют некоторые физико-химические свойства звезд.

1.4. КОДИРОВАНИЕ И МОДУЛЯЦИЯ Преобразование дискретного сообщения в сигнал обычно осушествляется в виде двух операций — кодирования и модуляции. Кодирование представляет собой преобразование сообщения в последовательность кодовых символов, а модуляция — преобразование этих символов в сигналы, пригодные для передачи по каналу. С помощью кодирования и модуляции источник сообщений согласуется с каналом. Простейшим примером дискретного сообщения является текст.

Любой текст состоит из конечного числа элементов: букв, цифр, знаков препинания. Их совокупность называется алфавитом источника сообщения. Так как число элементов в алфавите конечно, то их можно пронумеровать и тем самым свести передачу сообщения к передаче последовательности чисел. Так, для передачи эаглавных букв русского алфавита (их 32) неооходимо передать числа от 0 ло 31. Для передачи любого числа, эаписанного в десятичной форме, требуется передача 18 десяти цифр — от 0 до 9.

Практически для этого нужны десять сигналов, соответствующих различным цифрам. Систему передачи дискретных сообщений можно существенно упростить, если воспользоваться при кодировании двоичной системой счисления. В десятичной системе основанием счисления является число 10. Поэтому любое целое число К можно представить в виде К= а„10"+...+а 10э+а,10 +а 10 (1.9) где аь аь ..., а„— коэффициенты, принимающие значение от 0 до 9. Так, число 265 можно записать как 2 10' ~6 10'+5 1О'.

Очевидно, в качестве основания счисления можно принять любое целое число т и представить число 1ч' как К = а„оФ'+ ... + азтз + а1т' + азтс, 11.10) где аь аь ..., а„— коэффициенты, принимающие значения от 0 до т — 1. Задаваясь величиной т, можно построить любую систему счисления. При т = 2 получим двоичную систему, в которой числа записываются с помощью двух цифр — 0 н 1. Например, число 13 в двоичной системе записывается 1101, что соответствует выражению 1.2'+1.2 + 0 2'+1 2'. Арифметические действия в двоичной системе весьма просты.

Так, сложение осуществляется по следующим правилам: 0 + 0 = 0; 0 + 1 = 1; 1 + 0 = 1; 1 + 1 = 10. Различают'еще поразрядное сложение беэ переноса в старший разряд, так называемое "сложение по модулю два". Правила этого сложения следующие: 0 9 0 = 0; 0 9 1 = 1; 190=1; 191= О. Если преобразовать последовательность элементов сообщения в последовательность двоичных чисел, то для передачи последних по каналу связи достаточно передавать всего лишь два различных сигнала. Например, символы 0 н 1 могут передаваться колебаниями с различными частотами нли импульсамн тока разной полярности. Благодаря своей простоте двоичная система счисления широко применяется прн кодировании дискретных сообщений.

При кодировании происходит процесс преобразования элементов сообщения в соответствующие им числа (кодовые символы). Каждому элементу сообщения присваивается определенная совокупность кодовых символов, которая называется кодовой комбинацией. Совокупность кодовых комбинаций, отображающих дискретные сообщения, образует код.

Правило кодирования может быть выражено кодовой таблицей, в которой приводятся алфавит кодируемых сообщений и соответствующие им кодовые комбинации. Множество возможных кодовых символов называется кодовым алФавииом, а их количество и— основанием кода. В общем случае при основании кода и правила кодирования К элементов сообщения сводятся к правилам записи К различных чисел в иичной системе счисления. Число разрядов л, образующих кодовую комбинацию, называется разрядносгпыо кода или длиной кодовой комбинации.

Характеристики

Список файлов лекций