1. Основы построения многоканальных систем передачи
Оглавление
1. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ.. 2
1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.. 2
1.2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ СВЯЗИ.. 3
1.3. СИГНАЛЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ И МЕТОДЫ ИХ ОПИСАНИЯ.. 5
Уровни передачи. 5
Параметры и характеристики сигналов. 6
Первичные сигналы электросвязи. 9
1.4. ПРИНЦИП РАЗДЕЛЕНИЯ КАНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ.. 13
Структурная схема МСП.. 13
Простейшие методы разделения сигналов. 14
Линейное разделение сигналов. 15
Условие линейного разделения сигналов. 16
Максимальное число линейно разделимых сигналов в N – мерном линейном пространстве. 17
Формировангие группового сигнала. 18
Ортогогнальные переносчики. Разделенние ортогональных сигналов. 18
Разделение линейно независимых сигналов. 19
Разделение сигналов с конечной энергией. 20
Разделение сигнала с конечной мощностью.. 21
Многоканальная передача сигналов амплитудной модуляции с двумя боковыми полосами частот. 22
Многоканальная передача сигналов с разделением по фазе. 23
Многоканальная передача сигналов амплитудной модуляции с одной боковой полосой частот. 24
Метод временного разделения каналов. 28
Сравнение ортогональных и линейно независимых сигналов. 31
1.5. ПОСТРОЕНИЕ КАНАЛОВ ДВУСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ.. 32
Канал тональной частоты.. 32
Дифференциальная система. 34
Устойчивость двухсторонних каналов. 37
1. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Связь - это процесс передачи некоторых сообщений от источника к получателю. Сообщением называют совокупность сведений о состоянии какого-либо материального объекта. Источник и получатель сообщений разделены некоторой средой, в которой источник образует возмущения, отображающее сообщение и воспринимаемые получателем. Физическая реальность, изменения которой в пространстве и во времени отображают передаваемое сообщение, называется сигналом (например, при разговоре в качестве сигнала выступает изменяющееся в пространстве и во времени воздушное давление). Для передачи различного рода сообщений широко используются электрический сигнал - электромагнитные колебания, изменения параметров которых отображают передаваемые сообщения. Электрические сигналы имеют ряд существенных преимуществ перед сигналами другой физической природы - они могут передаваться на весьма большие расстояния, их форму можно преобразовывать сравнительно простыми техническими средствами, скорость их распространения близка к скорости света.
Передача сообщений с помощью электрических сигналов называется электросвязью. В зависимости от передаваемых сообщений существуют различные виды электросвязи - телефонная, телеграфная, передачи данных и др. Комплекс технических средств, обеспечивающих передачу сигналов электросвязи, называется системой электросвязи.
В пункте передачи такой системы сигналы неэлектрической природы, порождаемые источником сообщений, преобразуются в электрические сигналы, а в пункте приема происходит обратное преобразование электрических сигналов в сигналы, воспринимаемые получателем. При этих преобразованиях для правильного восстановления сообщения обязательно должно соблюдаться взаимно-однозначное соответствие между каждым из возможных сообщений и электрическим сигналом, переносящим это сообщение.
Устройство, формирующее на передаче электрические сигналы, называется первичным преобразователем передачи, а сигнал на его выходе - первичным сигналом. Соответствующее устройство на приеме называется первичным преобразователем приема.
Например, при передаче речевых сообщений первичным преобразователем передачи является микрофон, а первичным преобразователем приема - телефон. Первичные преобразователем передачи и приема называются так же оконечными аппаратами или оконечными устройствами.
Канал передачи - это совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу электромагнитных сигналов, ограниченных по мощности в определенной области частот, или с определенной скоростью. Система передачи - это совокупность технических средств, обеспечивающая формирование каналов передачи.
В состав системы передачи кроме аппаратуры, осуществляющей преобразования и усиление сигналов, входят устройства электропитания, телеуправления и телесигнализации, а также среда распространения, т. е. линии передачи - проводные или радиолинии. Проводными называются линии, в которых электромагнитные сигналы распространяются в пространстве вдоль непрерывной направляющей среды. К проводным относятся воздушные и кабельные линии (электрические и световодные), волноводы и т.п. В радиолиниях сообщения передаются посредством радиоволн и открытом пространстве. В наземных радиорелейных линиях используются дециметровые и более короткие радиоволны, а ретрансляция сигналов производится с помощью наземных приемопередающих станций. В системах космической связи ретрансляционные станции устанавливаются на искусственных спутниках Земли. Для связи с подвижными объектами все большее распространение получают сотовые сети и системы связи.
Наиболее дорогостоящей и громоздкой частью систем электросвязи являются линии передачи. Применительно к проводным линиям вводится понятие цепи связи, представляющей собой совокупность проводов, по которым передается один электрический сигнал. При использовании радиолиний аналогичным понятием является ствол. В системе электрической связи применяются преимущественно двух- и четырехпроводные цепи.
В большинстве случаев, исходя из экономических и технических соображений, возникает необходимость одновременной и независимой передачи по одной цепи (одному стволу) большого числа сообщений, т. е. необходимость организации большого числа независимых каналов.
Системой N -канальной связи называется совокупность технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу сообщений от N источников к N получателям по одной цепи связи. К передатчику N канальной системы связи подводятся первичные сигналы от N источников сообщений. Эти сигналы подвергаются специальной обработке и объединяются в общий групповой сигнал, поступающий на вход цепи связи. В приемной части системы из группового сигнала выделяются индивидуальные сигналы отдельных каналов, соответствующие передаваемым сообщениям и поступающие к получателям.
Такие системы передачи часто называются многоканальными.
Современные СП представляют собой комплекс разнообразных и весьма сложных взаимодействующих между собой электротехнических н радиоэлектронных устройств, предназначенных для формирования, передачи и приема электромагнитных сигналов, переносящих сообщения любого вида. В процессе передачи по линии связи сигналы теряют свою энергию (затухают), искажаются вследствие несовершенства (не идеальности характеристик) технических устройств, кроме того, на них накладываются различные помехи. Поэтому СП должны быть построены так, чтобы, несмотря на искажения и помехи, сообщения восстанавливались с заданной точностью. Помимо высокого качества передачи информации СП должны обеспечивать необходимую надежность связи при ее организации на большие расстояния. Например, при организации международной связи протяженность международного участка может достигать нескольких десятков тысяч километров. Важнейшей задачей техники многоканальной связи является также достижение высокой экономической эффективности, которую можно, например, оценить стоимостью организации и эксплуатации 1 км канала связи.
Таким образом, основная задача техники многоканальной связи сводится к созданию СП, обеспечивающих требуемые число каналов, качество, надежность, эффективность и дальность связи.
1.2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ СВЯЗИ
Для удовлетворения потребностей всех отраслей народного хозяйства и населения в передаче различных сообщений между любыми пунктами страны создается единая автоматизированная взаимоувязанная сеть связи (ВСС) России, которая по мере разработки и внедрения новых средств связи непрерывно развивается и совершенствуется. Эта сеть организационно и технически объединяет все средства электрической связи по проводным, радио релейным, спутниковым и другим линиям передачи. Все соединения на сети связи, контроль за их состоянием, выбор путей для передачи сообщений, т.е. все операции по управлению сетью должны быть автоматизированы. Единые жесткие нормы на параметры каналов и трактов обеспечивают высокое качество и надежность связи, а также возможность выхода на международную сеть связи. Таким образом, ВСС представляет собой весьма сложный комплекс технических средств электрической связи, образующий первичную сеть типовых каналов передачи и типовых групповых трактов.
Первичная сеть состоит из совокупности сетевых узлов, сетевых станций и линий передачи, образующих сеть типовых каналов и трактов, которые создаются аппаратурой многоканальных СП. Первичная сеть охватывает территорию всей страны и имеет трехступенчатую структуру, объединяя магистральную, внутризоновые и местные первичные сети.
Магистральная первичная сеть располагается на территории всей страны и соединяет между собой типовые каналы и групповые тракты разных внутризоновых первичных сетей в единую автоматически коммутируемую сеть.