Условие передачи сигналов по каналам связи.
Канал, по сути, это фильтр. Чтобы сигнал прошел через него без искажений, объем этого канала должен быть больше сигнала или равен ему (см.рис3).
Рис.3. Соответствие между полосой пропускания канала связи и спектром сигнала
Математически условие можно записать так: 
= Δ 
, где
Δ 
– полоса пропускания канала, или полоса частот, которую канал может пропустить при нормированном затухании сигнала;
– динамический диапазон;
– время, в течение которого канал используется для передачи данных
Типовые каналы передачи
Канал передачи, параметры которого соответствуют принятым нормам, называют типовым.
Стандартный канал ТЧ. Канал тональной частоты (ТЧ) является единицей измерения емкости аналоговых систем передачи и используется для передачи телефонных сигналов, а также сигналов данных, факсимильной и телеграфной связи, в нормализованной эффективно передаваемой полосе частот 300…3400 Гц. В цифровых системах передачи аналоговым является основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64 Кбит/с.
Для передачи сигналов, имеющих более широкую полосу, чем сигналы ТЧ (например, сигналы радиовещания, телевидения и так далее), или требующих скорость передачи большую, чем 64 Кбит/с с помощью систем передачи создаются широкополосные или высокоскоростные цифровые каналы.
Групповой тракт – это комплекс технических средств, предназначенный для передачи сигналов электросвязи нормализованного числа каналов тональной частоты или ОЦК в полосе частот или со скоростью передачи, соответствующей данному групповому тракту.
|
|
|
Групповой тракт, параметры и структура которого соответствуют принятым нормам, называют типовым.
Преобразование сигналов в каналах.
Передача сигналов по реальным каналам связи всегда сопровождается изменениями (преобразованиями) этих сигналов, в результате чего принятые сигналы отличаются от переданных. Отличия эти обусловлены, прежде всего, линейными и нелинейными преобразованиями входных сигналов, а также наличием аддитивных шумов в канале, существующих чаще всего независимо от передаваемых сигналов. С точки зрения передачи информации по каналу, важно подразделение преобразований сигнала на обратимые и необратимые. Обратимые преобразования не влекут за собой потери информации. Это значит, что взаимная информация между сигналами на входе и выходе канала равна собственной информации входного сигнала. При необратимых преобразованиях потери информации неизбежны. Для обратимых преобразований сигнала часто используют термин «искажение», а необратимые преобразования называют помехами (аддитивными и неаддитивными).
|
|
|
Примером простейшего детерминированного обратимого преобразования входного сигнала, которое не меняет его форму, служит
В данном случае выходной сигнал канала отличается от входного лишь известным масштабом, который легко компенсируется соответствующим усилением или ослаблением сигнала и постоянной задержкой во времени Задержка сигнала во времени приводит к задержке приема информации, но не к потере ее. Она чаще всего невелика. По существу, лишь при связи в масштабах космоса или при очень большом числе реактивных элементов в линии связи задержка может оказаться ощутимой.
В реальных каналах связи преобразования сигналов имеют сложный характер и обычно приводят к отличию формы выходного сигнала от входного.
В отдельных звеньях канала (в частности, в лини связи) имеют место и случайные преобразования сигнала. В простейшем случае это преобразование сводится к суммированию сигнала с независимым от него случайным процессом, называемым аддитивной помехой.
Рассмотрим наиболее простые и широко используемые математические модели каналов.
Идеальный канал без помех представляет собой линейную цепь с постоянной передаточной функцией, сосредоточенной в ограниченной полосе частот. Допустим любые входные сигналы, спектр которых лежит в определённой полосе частот ΔF, имеющих ограниченную среднюю мощность Р. В идеальном канале выходной сигнал известен при заданном входном.
|
|
|
Эту модель используют для описания кабельных каналов.
Канал с аддитивным гауссовским шумом.
Сигнал на входе такого канала Z(t) = kU(t) + N(t), где U(t) - входной сигнал; N(t) - гауссовский аддитивный шум. Чаще всего рассматривается белый шум.
Такая модель описывает многие проводные каналы, радиоканалы при связи в пределах прямой видимости.
Канал с неопределенной фазой сигнала
Отличается от предыдущего тем, что в нём запаздывание является случайной величиной.
Эта модель хорошо описывает те же каналы, что и предыдущая, если фаза сигнала в них флуктуирует. Такая флуктуация вызывается небольшими изменениями протяжённости сигнала, свойств среды, в которой проходит сигнал.
Аддитивные помехи.
В реальном канале связи сигнал при передаче искажается, и сообщение воспроизводится с некоторой ошибкой. Причиной таких ошибок являются искажения, вносимые самим каналом, 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 его звеньев. Как линейные, так и нелинейные искажения обусловлены известными характеристиками канала и могут быть устранены путём коррекции. Помехи заранее не известны, поэтому не могут быть устранены.
|
|
|
Помеха – любое мешающее воздействие на сигнал, вызывающее случайные отклонения принятого сигнала от передаваемого.
1. По месту возникновения различают помехи:
а) внешние (возникают вне канала связи):
- атмосферные. Связаны с электрическими процессами в земной атмосфере. Источники: грозовые разряды, полярные сияния, пылевые бури;
- космические. Связаны с электромагнитными процессами на внеземных объектах. Источники: Солнце, звезды, межзвездные газы;
- промышленные. Связаны с деятельностью человека. Источники: промышленные
установки, медицинские установки, электротранспорт, линии электропередач;
- от посторонних средств связи. Связаны с нарушением регламента распределения рабочих частот, недостаточной стабильностью генераторов, плохой фильтрацией побочных гармоник излучаемых сигналов;
-б) внутренние (возникают в самом канале). Источники: тепловой шум (возникает в проводниках из-за теплового движения носителей зарядов) и дробовый шум (возникает на выходе электровакуумных и полупроводниковых приборов и обусловлен дискретной природой носителей заряда).
2. По характеру воздействия на сигнал различают помехи:
Аддитивные (естественные) – помехи, мгновенные значения которых складываются с мгновенными значениями сигналов:
z(t) = s(t) + n(t) ,
где z(t) - принимаемое колебание;
s(t) - передаваемый сигнал;
n(t) - помеха.
Имеют место, даже если сигнал отсутствует.
Аддитивные помехи по своему происхождению делятся на внутренние, возникающие в самом канале, главным образом в аппаратуре и внешние поступающие в канал от посторонних источников.
В системах электросвязи внутренние помехи обусловлены тепловыми шумами (случайными движениями электронов в проводниках), дробовыми шумами (флуктуациями числа носителей тока, преодолевающих потенциальный барьер в электронных устройствах). Тепловые шумы в принципе неустранимы. Их можно уменьшать путём понижения температуры тех частей канала, где уровень сигналанизок(входные цепи и УВЧ приёмника). Дробовые шумы можно снижать путём рационального построения аппаратуры. Полностью устранить их нельзя.
К внутренним помехам можно также отнести «фон» переменного тока, всевозможные наводки и т. д.
Внешние помехи по их происхождению делятся на:
- взаимные помехи – ослабленные сигналы других каналов связи;
- индустриальные помехи – создаются различной электрической аппаратурой;
- атмосферные помехи – вызываются близкими и дальними грозовыми разрядами
- космические помехи.
К взаимным помехам относятся также помехи, возникающие при прохождении посторонних сигналов вместе с полезным сигналом через нелинейные цепи РПУ. К ним можно отнести и контактные помехи, характерные для подвижных радиосредств.
Мультипликативные – помехи, мгновенные значения которых перемножаются с мгновенными значениями сигналов:
z(t) = s(t) ∙n(t) .
Ощущаются только при наличии сигнала.
Выводы
1. Аддитивная помеха – это естественная помеха, а мультипликативная помеха – это искусственная помеха.
2. В реальных каналах связи обычно имеют место аддитивные и мультипликативные помехи.
К вантовый шум.
Изобретение в 1959….1961 гг. когерентных лазерных источников света положило начало разработкам оптических линий связи, где переносчиком сообщений являются световые волны. Для световых волн диапазона 1014– 1015 Гц (0,5….10,6 мкм) были созданы специальные направляющие системы – световоды. Наиболее перспективными из них оказались диэлектрические волноводы, или волокна, как их называют из-за малых поперечных сечений. Простейшийсветовод представляет собой тонкое волокно цилиндрической формы, которое состоит из сердечника и оболочки. По сердечнику передаётся электромагнитная энергия в виде световой волны, поэтому его изготавливают из материала с наименьшими оптическими потерями (кварц, многокомпонентные стёкла)
В оптическом диапазоне заметно проявляется шум, связанный с дискретной природой электромагнитного излучения – квантовый шум (КШ).
Квантовый шум – это флуктуации измеряемых параметров сигнала.
Квантовый шум не аддитивен, так как зависит от самого полезного сигнала.
Каналы связи, в которых КШ ограничивает качество приёма сообщений, называются квантовыми каналами.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 1532; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!