Фазовий поділ сигналів

Фазовий поділ сигналів будується з допомогою відмінності сигналів по фазі.

Нехай інформація в Nканалах передається зміною амплітуди безперервних косинусоїдальних сигналів з однаковою частотою щ 0 . Потрібно розділити ці сигнали з використанням лише відмінності у їх початкових фазах.

Сигнали рівні:

……………………………….

Як показує аналіз, розрізнення сигналів можливе, якщо система містить лише два канали, якими передаються косинусна і синусна складові:

а виділення первинних сигналів провадиться з використанням синхронного детектування.

Поділ сигналів формою

Крім сигналів з спектрами, що не перекриваються, і сигналів, що не перекриваються за часом, існує клас сигналів, які можуть передаватися одночасно і мати частотні спектри, що перекриваються.

Поділ цих сигналів прийнято називати поділом за формою.

До таких сигналів відносяться послідовності Уолша, Радемахера і різноманітні шумоподібні послідовності.

Послідовності Уолша і Радемахера будуються з урахуванням кодового алфавіту 1, -1, а будь-які пари цих послідовностей задовольняють умові

E i , i = j,

0, i? j,

де - сигнали i- го та j- го каналів системи з тимчасовим поділом, T- інтервал часу, в якому розташовуються канальні сигнали, причому T=де F У- верхня гранична частота спектра повідомлення, що передається.

Застосування кодів Уолша і Радемахера пов'язані з передачею по каналу спеціальних синхросигналів підтримки певних часових співвідношень між прийнятими і опорними кодовими словами.

У разі використання шумоподібних послідовностейнеобхідності передачі спеціальних синхросигналів немає, оскільки цю роль можуть виконувати послідовності-переносники інформації.

Шумоподібні сигнали повинні відповідати таким умовам:

E, ф = 0,

0, -ф і > ф > -T,

T > ф > ф і , (9.5)

0, i? j, (9.6)

для - тривалість шумоподібного сигналу; E- Енергія сигналу; ф і- Тривалість одиничного інтервалу шумоподібного сигналу.

При виконанні умов (9.5) забезпечується робота системи синхронізації без передачі спеціального синхросигналу, так як автокореляційна функція будь-якого канального сигналу має яскраво виражений пік при ф = 0 і нульові значення при зрушенні. для будь-якої пари сигналів дорівнює нулю.

На жаль, скалярні твори (9.5) для та (9.6) для реальних сигналів не дорівнюють нулю. Це призводить до зниження достовірності поділу сигналів.

Структурна схемаБагатоканальна система зв'язку з поділом сигналів за формою наведена на рис.9.2.

Рис.9.2 Структурна схема багатоканальної системи зв'язку з поділом сигналів формою: 1- генератор тактових імпульсів; 2- генератор шумоподібного сигналу; 3-АЦП; 4- перемножувач;; 5,6 – модулятори; 7 – суматор; 8 – передавач; 9 – лінія зв'язку; 10 - приймач; 11 - узгоджений фільтр; 12 - вирішальний пристрій; 13 - ЦАП; 14,15 – демодулятори

Передавальна частина системи містить Nідентичних модульаторів, суматор і передавач. У модуляторах як несучих коливань використовуються шумоподібні сигнали, а як модулюючих - сфазовані з цими сигналами двійкові кодові послідовності з виходу АЦП. Період шумоподібних сигналів вибирається рівним тривалості одиничного елемента кодового слова з виходу АЦП. У процесі модуляції символу "1" двійкового кодового слова (діаграма ана рис.9.3) відповідає повний період шумоподібного сигналу (діаграма б), а символу "0" - відсутність цього сигналу. Якщо Fс - верхня гранична частота спектра первинного сигналу, а L- Число рівнів квантування, то ширина спектра сигналу на виході перемножувача (див. схему на рис. 9.2)

Де - Довжина (період) шумоподібної послідовності.

Як видно з формули (9.7) ширина спектра кожного канального сигналу в раз більше ширини спектра ІКМ сигналу.

9.3. Тимчасові діаграми, які пояснюють роботу схеми, наведеної на рис.9.2

Зазначимо, що кожен канал має свою форму, а тимчасові процеси, що протікають в каналах, можуть бути незалежні. Груповий сигнална виході суматора, що дорівнює сумі канальних сигналів, являє собою випадковий процес, середнє значення та дисперсія якого залежить від завантаження окремих каналів.

Приймальна частина системи містить приймач та Nідентичних канальних приймачів (демодуляторів). У структуру кожного демодулятора входить зргласований фільтр, вирішальний пристрій та ЦАП.

Кожен із узгоджених фільтрів відгукується тільки той сигнал, з яким він узгоджений. Наприклад, узгоджений фільтр першого каналу 11 відгукується на сигнал, який формується в першому модуляторі (рис.9.3, б). Відгук фільтра показаний на рис.9.3, в. Сигнали інших каналів та їх відгуки на рис 9.3 для простоти не показані. У вирішальному пристрої відгук узгодженого фільтра 11 огинаюча радіосигналу порівнюється із заданим граничним рівнем Uпір. Якщо відбувається перетин порога, то формується оцінка, що передається символу, що дорівнює 1, а якщо перетину не відбувається, то формується оцінка, що дорівнює нульовому символу.Кодові слова з виходу вирішального пристрою 12 надходять на ЦАП 13 і перетворюються на повідомлення a 1 * (t).

Демодуляція сигналу відбувається у присутності перешкоди, що з двох складових. Перша є відомою за попередніми

глав сумою внутрішньої та зовнішньої флуктуаційних перешкод, а друга - специфічною для систем з шумоподібними сигналами перешкодою. Ця перешкода є сумою шумоподібних сигналів інших каналів і називається структурною чи взаємною перешкодою. Структурна перешкода обумовлена ​​тим, що системи використовуваних реальних сигналів є «майже» ортогональними, тобто. їм не виконується умова (9.6). Її рівень визначається значеннями взаємнокореляційних функцій між опорним канальним шумоподібним сигналом та присутніми шумоподібними сигналами інших каналів. З метою забезпечення заданої якості інформації, що передається, повинні передбачатися заходи щодо зменшення рівня цієї структурної перешкоди. Розглянуті принципи поділу сигналів за формою та побудови багатоканальної системи зв'язку використовується в багатоканальних асинхронних адресних системах зв'язку (ААСС). В ААСС (рис.9.4) кожному абоненту надається один із «майже ортоганальних» шумоподібних сигналів, який є адресою каналу.

9.4. Структурна схема багатоканальної асинхронної адресної смстеми зв'язку: 1,4,7,10 - абоненти 1,i,k,N; 2,5,8,11-прийомопередавачі; 3,6,9,12 – генератори адресного сигналу; 13 - лінія зв'язку

Нехай, наприклад, абоненту 1 потрібно зв'язатися з абонентом k». З цією метою набирається номер абонента. k» і таким чином у генераторі адресного сигналу 1 встановлюється форма шумоподібного сигналу з номером « k». Якщо число абонентів дорівнює, то і кількість форм, що набираються, також дорівнює

Шумоподібний сигнал із номером « k» посилається в лінію зв'язку і таким чином діє на входах приймачів решти всіх абонентів. На шумоподібний сигнал k» налаштовано приймальну апаратуру тільки абонента « k», тому зв'язок встановлюється між абонентами 1 та « k». Приймачі інших абонентів на цей шумоподібний сигнал не відгукуються. Відповідь у відповідь від абонента « k» передається за допомогою шумоподібного сигналу з номером 1. Важливою особливістюААСС є відсутністю центральної комутаційної станції. Всі абоненти мають прямий доступ один до одного, а якщо використовується радіолінія, то частотна перебудова приймачів-передавачів для входження у зв'язок не проводиться.

На закінчення відзначимо, що у технічної літературі є опис ААСС, у яких використовується від 1000 до 1500 каналів із 50…100 активними абонентами.

Короткий опис CDMA

Прикладом впровадження технології зв'язку із шумоподібними сигналами є система з кодовим поділом каналів (CDMA – Code Division Multiple Access).

Чудова властивість цифрового зв'язку з шумоподібними сигналами - захищеність каналу зв'язку від перехоплення, перешкод та підслуховування. Тому дана технологіяспочатку розроблена та використовувалася для збройних сил США і лише потім була передана для комерційного використання.

Система CDMAФірми Qualcom (стандарт IS-95) розрахована на роботу в діапазоні 800 МГц. Система CDMA побудована методом прямого розширення спектра частот з урахуванням використання 64 видів послідовностей, сформованих згідно із законом функцій Уолша.

Кожному логічному каналу призначається свій код Волша. Всього в одному фізичному каналі може бути 64 логічних каналу, так як послідовностей Уолша, яким відповідають логічні канали 64, кожна з яких має довжину по 64 біта. У цьому 9 каналів - службові, інші 55 каналів використовуються передачі даних.

При зміні знака біта інформаційного повідомлення фаза послідовності Уолша, що використовується, змінюється на 180 градусів. Так як ці послідовності взаємно ортогональні, то взаємні перешкоди між каналами передачі однієї базової станції відсутні. Перешкоди по каналах передачі базової станції створюють лише сусідні базові станції, які працюють у тій самій смузі частот і використовують ту саму ПСП, але з іншим циклічним зрушенням.

У стандарті CDMA використовується фазова модуляція ФМ 4 ОФМ 4.

Для поділу сигналів можуть використовуватися як частота (ЧРК) і час (ВРК), а й форма сигналів. Поділ каналів формою поки що не знайшло такого широкого використання, як частотне і тимчасове. Його справжнє застосування та перспективи найбільшою мірою пов'язані з множинним доступом у мобільних та супутникових системах. У мобільного зв'язкукодовий поділ розглядається як один із основних видів забезпечення множинного доступу в плані реалізації концепції розвитку систем мобільного зв'язку IМТ-2000.

Технологія поділу каналів формою передбачає можливість одночасної роботи групи різноманітних радіозасобів ( мобільні термінали, окремі радіостанції, земні станції супутникового зв'язкуі т. д.) у загальній смузі частот. Сигнали радіозасобів утворюють сумарний (груповий) сигнал , що надходить на приймальні пристрої користувачів. Взаємна ортогональність сигналів забезпечує кореляційному приймачеві виділення необхідного сигналу.

Асинхронно-адресні системи зв'язку

У ряді випадків здійснити точну синхронізацію важко. Із цим доводиться стикатися, наприклад, при організації оперативного зв'язкуміж рухомими об'єктами (автомобілями, літаками) або при організації оперативного зв'язку з використанням штучних супутників Землі як ретранслятори. У цих випадках можуть бути використані системи асинхронного багатоканального зв'язку, коли сигнали всіх абонентів передаються у спільній смузі частот, а канали не синхронізовані між собою у часі. У системах з вільним доступом кожному каналу (абоненту) присвоюється певна форма сигналу, яка є відмітною ознакою, "адресою" даного абонента, звідси і назва асинхронна адресні системизв'язку (ААСС).

Адреса абонента може кодуватися у вигляді псевдовипадкових (шумоподібних) сигналів або у вигляді послідовності декількох радіоімпульсів з однаковим або різним частотним заповненням. Якщо радоімпульси мають різне частотне заповнення, то кажуть, що адреса кодується як частотно-часової матриці (ЧВМ). Адреси розрізняються як інтервалами часу між радіоімпульсами, і частотами їх заповнення.

Розглянемо принцип роботи ААСС з урахуванням узагальненої структурної схеми (рис. 8.15).

Надіслані повідомлення, отримані від джерел , піддаються імпульсної модуляції. В одних системах використовується ФІМ, в інших – деякі різновиди дельта-модуляції. Потім кожен імпульс, отриманий в результаті первинної модуляції імпульсної, перетворюється в адресну послідовність з імпульсів, розділених паузами .

Формування адресних послідовностей здійснюється за допомогою лінії затримки (ЛЗ), що має відводів, як показано на рис. 8.15.

Для формування адреси використовується тільки відводів із , причому для іншої адреси застосовується інше поєднання відводів. Ці імпульси відрізняються частотою свого заповнення (всього таких частот у системі ущільнення) і можуть займати різні положення в часі. Наприклад, на рис. 8.16 представлений варіант побудови таких адресних послідовностей для системи з і.

Таким чином, імпульс, отриманий в результаті первинної модуляції імпульсної повідомленням, розділяється в лінії затримки на імпульсів. Кожен із цих імпульсів може займати одне з положень у часі та передається на своїй частоті.

Варіюючи положення імпульсів у часі щодо першого імпульсу, а також частоти заповнення імпульсів, можна отримати велику кількість адресних кодових комбінацій (велику кратність ущільнення).

Кожен індивідуальний приймач є нелінійним пристроєм, що містить лінії затримки і схему збігу (СС), і реагує тільки на певну послідовність радіоімпульсів (рис. 8.17). Приймач має смугових фільтрів, налаштованих на відповідні частоти. Вихідні імпульси кожного фільтра детектуються і надходять на лінії затримки, спроектовані відповідно до присвоєного даного приймача адресою так, щоб усі імпульси на виходах збіглися за часом. На нелінійній схемі збігів (СС) з'являється імпульс тільки за умови, що затримані вхідні імпульси у всіх гілках збіглися. Якщо ж з виходів ліній затримок на вхід схеми збігу хоча один із імпульсів надходить неодночасно з іншими, то сигнал на виході СС не з'явиться. Завдяки цьому приймач реагує лише на присвоєну адресну кодову комбінацію.

Описаний процес поділу повідомлень (тобто виділення лише присвоєної приймачеві адресної кодової комбінації) пояснює рис. 8.17. На вхід приймача надходить груповий сигнал, що містить, зокрема, два повідомлення (заштриховані та незаштриховані радіоімпульси). Приймальний пристрій реагує лише на присвоєну адресну частотно-часову комбінацію, відображену заштрихованими імпульсами, тобто. виділяє повідомлення. Імпульси з виходу схеми збігу перетворюються на прийняте повідомлення в імпульсному демодуляторі (ІД) відповідно до застосованої імпульсної модуляції.

Для того щоб встановити зв'язок з певним абонентом, достатньо вибрати відповідні положення індивідуальної лінії затримки на передавачі згідно з адресною комбінацією. Жодних частотних перебудов у цих системах не потрібно, що дуже здешевлює апаратуру та забезпечує її надійність.

Поділ сигналів – забезпечення незалежної передачі та прийому багатьох сигналів по одній лінії зв'язку або в одній смузі частот, при якому сигнали зберігають свої властивості та не спотворюють один одного.

При фазовому розділенні однією частоті передається кілька сигналів як радіоімпульсів з різними початковими фазами. Для цього використовується відносна або фазоразностна маніпуляція (звичайна фазова модуляція застосовується рідше). В даний час у зв'язку реалізована апаратура, що дозволяє одночасно передавати сигнали двох і трьох каналів на одній частоті, що несе. Таким чином, в одному частотному каналі створюється кілька каналів передачі бінарних сигналів.

На рис. 11.3 а наведена векторна діаграма дворазової фазової маніпуляції (ДФМ),

що забезпечує передачу двох каналів однією частоті. У першому фазовому каналі нуль (імпульс негативної полярності) передається струмами фазою 180°, а одиниця (імпульс позитивної полярності) - струмами фазою 0°. У другому фазовому каналі використовуються струми з фазами 270 і 90° відповідно, тобто сигнали другого каналу рухаються стосовно сигналів першого каналу на 90°.

Припустимо, що необхідно передати на одній частоті методом ДМФ кодові комбінації 011 у першому каналі (рис. 11.3, в) та 101 у другому (рис. 11.3 г). Процес фазової маніпуляції для першого каналу показаний суцільними лініями, а другого - пунктирними (рис.11.3,6,д)). Таким чином, кожній кодовій комбінації відповідає свою синусоїдальну напругу. Ці синусоїдальні коливання складаються і в лінію зв'язку надсилається сумарне синусоїдальне коливання тієї ж частоти, яке

позначено штрихпунктирним на рис. 11.3, буд. Тут же показано, що в інтервалі 0 - t1

передаються нуль по першому каналу та одиниця по другому каналу, що відповідає

передачі вектора з фазовим кутом 135° . В інтервалі t1 – t2 передачі одиниці по першому каналу і нуля по другому відповідає вектор з кутом 315° . а в інтервалі t2 - t3 - вектор З кутом 45 °, так як передаються одиниці по першому і другому каналам .

Структурну схему пристрою для здійснення ДМФ показано на рис. 11.4. Генератор несучої Гн має фазозсувний пристрій ФСУ для отримання зсуву фази синусоїдального коливання на 90° у другому каналі. Фазові модулятори

ФМ1 та ФМ2 здійснюють маніпуляцію відповідно до рис. 11.3,д), а суматор Σ виробляє додавання синусоїдальних коливань. На прийомі після підсилювача

Поділ обох каналів здійснюється у фазових детекторах - демодуляторах ФДМ1 і ФДМ2, на які з генератора Гонн подається опорна напруга несучої,

збігається по фазі з напругою даного каналу. Наприклад, при вступі з

підсилювача сумарної синусоїдальної напруги (вектор А на рис. 11.3,б) на

демодуляторі першого каналу ФДМ1 буде виділено позитивну напругу,

відповідне фазі 0° (прийом одиниці по першому каналу), оскільки фаза опорної

несучої частоти збігається з фазою першого каналу. Вектор А можна розкласти на дві

складові: Аф = 0 і Аф = 90. У ФДМ1 складова сигналу Аф = 0 взаємодіє з

опорною напругою, що подається на цей канал, а складова Аф буде пригнічена

(напруга сигналу другого каналу на виході ФДМ1 не з'явиться, оскільки вектор

опорної частоти перпендикулярний фазі вектора напруги другого каналу та

добуток цих векторів дорівнюватиме нулю. У той же час у ФДМ2 прихід

сумарної синусоїдальної напруги (вектор А) створить позитивну напругу, що відповідає фазі 90° (прийом одиниці у другому каналі),

оскільки фаза опорної частоти, зсунута на 90° порівняно з опорною частотою першого

каналу, що збігається з фазою другого каналу. Напруга сигналу першого каналу на вихід

ФДМ2 не надійде, оскільки вектор опорної частоти в даному каналі перпендикулярний

вектору напруги першого каналу і добуток цих векторів дорівнюватиме нулю.

Аналогічно може здійснюватися і передача двох повідомлень на одній частоті при

відносної фазової маніпуляції (ДОФМ) Таким чином, використання ДФМ або

ДОФМ дозволяє подвоїти пропускну спроможністьканал зв'язку. Можлива також

передача трьох повідомлень на одній частоті за допомогою триразової відносної

У системах телемеханіки передачі багатьох сигналів за однією лінії зв'язку застосування звичайного кодування є недостатнім. Необхідно або додатковий поділ сигналів, або спеціальне кодування, яке включає елементи поділу сигналів. Поділ сигналів - забезпечення незалежної передачі та прийому багатьох сигналів по одній лінії зв'язку або в одній смузі частот, при якому сигнали зберігають свої властивості та не спотворюють один одного.

Зараз застосовуються такі способи:

1. Тимчасовий поділ, при якому сигнали передаються послідовно в часі, по черзі використовуючи ту саму смугу частот;

2. Кодово-адресний поділ, що здійснюється на базі тимчасового (рідше частотного) поділ сигналів з посилкою коду адреси;

3. Частотне поділ, у якому кожному з сигналів присвоюється своя частота і сигнали передаються послідовно чи паралельно у часі;

4. Частотно-часовий розподіл, що дозволяє використовувати переваги як частотного, так і тимчасового розподілу сигналів;

5. Фазовий поділ, у якому сигнали відрізняються друг від друга фазою.

Тимчасовий поділ (ВР).Кожному з n-сигналів лінія надається по черзі: спочатку за проміжок часу t 1 передається сигнал 1, за t 2 - сигнал 2 і т.д. При цьому кожен сигнал займає свій часовий інтервал. Час, який відводиться передачі всіх сигналів, називається циклом. Смуга частот для передачі сигналів визначається найкоротшим імпульсом кодової комбінації. Між інформаційними часовими інтервалами необхідні захисні часові інтервали щоб уникнути взаємного впливу каналу на канал тобто. прохідних спотворень.

Для тимчасового поділу використовують розподільники, один з яких встановлюють на пункті управління, а інший - на виконавчому пункті.

Кодово – адресний поділ сигналів (КАР).Використовують часовий кодово-адресний поділ сигналів (ВКАР), при цьому спочатку передається синхронізуючий імпульс або кодова комбінація (синхрокомбінація) для забезпечення узгодженої роботи розподільників на пункті управління та контрольованому пункті. Далі надсилається кодова комбінація, звана кодом адреси. Перші символи коду адреси призначені для вибору контрольованого пункту та об'єкта, останні утворюють адресу функції, в якій вказується, яка ТМ - операція (функція) повинна виконуватись (ТУ, ТІ тощо). Після цього слідує кодова комбінація самої операції, тобто. передається командна інформація або приймається інформаційна інформація.

Частотний поділ сигналів.Для кожного з n-сигналів видається своя смуга в частотному діапазоні. На приймальному пункті (КП) кожен із надісланих сигналів виділяється спочатку смуговим фільтром, потім подається на демодулятор, потім на виконавчі реле. Можна передавати сигнали послідовно чи водночас, тобто. паралельно.

Фазовий поділ сигналів.На одній частоті передається кілька сигналів як радіоімпульсів з різними початковими фазами. Для цього використовується відносна або фазорастнісна маніпуляція.

Частотно-часовий розподіл сигналів.Заштриховані квадрати з номерами – це сигнали, що передаються у певній смузі частот та у виділеному інтервалі часу. Між сигналами є захисні часові інтервали та смуги частот. Число сигналів, що утворюються, при цьому значно збільшується.

24. Основні види перешкод у каналах та трактах провідних МСП(багатоканальної системи передачі) з ЧРК(частотним поділом каналів).

Під перешкодою розумітимемо всяке випадкове вплив на сигнал у каналі зв'язку, що перешкоджає правильному прийому сигналів. У цьому слід підкреслити випадковий характер впливу, оскільки боротьба з регулярними перешкодами не становить труднощів (у разі, теоретично). Так, наприклад, фон змінного струмуабо перешкоди від певної радіостанції можуть бути усунені компенсацією чи фільтрацією. У каналах зв'язку діють як адитивні перешкоди, тобто. випадкові процеси, що накладаються на сигнали, що передаються, так і мультиплікативні перешкоди, що виражаються у випадкових змінах характеристик каналу.

На виході безперервного каналу завжди діють гауссівські перешкоди. До таких перешкод, зокрема відноситься тепловий шум. Ці перешкоди непереборні. Модель безперервного каналу, що включає закон композиції сигналу s(t), четырехполюсник з імпульсною характеристикою g(t, ) та джерело адитивних гауссівських перешкод (t).

Більш повна модель повинна враховувати інші типи адитивних (адитивних – сумарних) перешкод, нелінійні спотворення сигналу, а також мультиплікативні перешкоди.

Перейдемо до короткій характеристиціперерахованих вище перешкод.

Зосереджені за спектром, або гармонійні, перешкоди є вузькосмуговим модульованим сигналом. Причинами виникнення таких перешкод є зниження перехідного згасання між ланцюгами кабелю, вплив радіостанцій тощо.

Імпульсні перешкоди – це перешкоди, зосереджені за часом. Вони є випадковою послідовністю імпульсів, що мають випадкові амплітуди і наступних один за одним через випадкові інтервали часу, причому викликані ними перехідні процеси не перекриваються в часі. Причини появи цих перешкод: комутаційні шуми, наведення з високовольтних ліній, грозові розряди тощо. Нормування імпульсних перешкод каналі ТЧ здійснюється шляхом обмеження часу перевищення ними заданих порогів аналізу.

Флуктуаційна (випадкова) перешкода характеризується широким спектром та максимальною ентропією, і тому з нею найважче боротися. Однак у провідних каналах зв'язку рівень флуктуаційних перешкод досить малий і вони при малій питомій швидкості передачі практично не впливають на коефіцієнт помилок.

Мультиплікативні (множення на сигнал) перешкоди зумовлені випадковими змінами параметрів зв'язку. Зокрема, ці перешкоди виявляються зміні рівня сигналу на виході демодулятора. Розрізняють плавні та стрибкоподібні зміни рівня. Плавні зміни відбуваються за час, який набагато більший, ніж 0 – тривалість одиничного елемента; стрибкоподібні – за час, менший за 0 . Причиною плавних змін рівня можуть бути коливання загасання лінії зв'язку, спричинені, наприклад, зміною стану погоди, а радіоканалах - завмирання. Причиною стрибкоподібних змін рівня можуть бути погані контакти в апаратурі, недосконалість експлуатації апаратури зв'язку, технології вимірювання та ін.

Зниження рівня більш ніж 17,4 дБ нижче номінального, називається перервою. При перерві рівень падає нижче за поріг чутливості приймача і прийом сигналів фактично припиняється. Перерви тривалістю менше 300 мс прийнято називати короткочасними, більше 300 мс – тривалими.

Імпульсні перешкоди та перерви є основною причиною появи помилок при передачі дискретних повідомлень провідними каналами зв'язку.

Адитивні перешкоди містять три складові: зосереджену за частотою (гармонічну), зосереджену в часі (імпульсну) та флуктуаційну. Перешкода, зосереджена за частотою, має спектр значно смуги пропускання каналу. Імпульсна перешкода є послідовністю короткочасних імпульсів, розділених інтервалами, що перевищують час перехідних процесів у каналі. Флуктуаційну перешкоду можна як послідовність безперервно наступних один за одним імпульсів, що має широкий спектр, що виходить за межі смуги пропускання каналу. Імпульсну перешкоду можна як крайній випадок флуктуаційної, коли її енергія зосереджена окремих точках тимчасової осі, а гармонійну перешкоду - як інший крайній випадок, коли вся енергія зосереджена окремих точках частотної осі.

Характеристиками адитивних перешкод каналах ТЧ є псофометрическая потужність шуму і рівень не зваженого шуму. Перша величина вимірюється приладом із квадратичним детектором та спеціальним контуром, що враховує чутливість людського вуха, мікрофона та телефону до напруг різних частот. Середня величина псофометричної потужності становить 2*10-15 Вт/м. Не зважений шум вимірюють приладом із квадратичним детектором, що має час інтегрування 200 мс. Ця величина в точці з відносним нульовим рівнем має перевищувати -49 дБ одному ділянці переприема. Зазначені характеристики не охоплюють імпульсних шумів, які вимірюють окремо і спеціальними приладами. Мультиплікативні перешкоди в каналах зв'язку виражаються в основному зміні залишкового згасання, що призводить до змін рівня сигналу. Зміни рівня сигналу реальних каналах зв'язку дуже різноманітні за своїм характером. Так, наприклад, розрізняють плавні та стрибкоподібні зміни рівня сигналу (іноді їх називають змінами залишкового згасання), короткочасні заниження рівня, короткочасні та тривалі перерви.

Плавними змінами рівня називають такі, при яких відхилення рівня від свого номінального значення до максимального (мінімального) відбувається за час, незрівнянно більший за тривалість одиничних елементів сигналу, що передається т0. До стрибкоподібних змін рівня відносяться ті, при яких зміна рівня від значення рН0М до рМАКС відбувається за час, який можна порівняти з часом одиничного інтервалу 0.

Дослідження показали, що за тривалий проміжок часу відхилення рівня від номінального значення відбуваються як у бік підвищення, так і у бік зниження, при цьому обидва напрямки зміни мають приблизно рівну ймовірність. Зміни такого роду можуть бути віднесені до повільних змін залишкового згасання. Поруч із ними мають місце швидкі, порівняно короткочасні зміни залишкового згасання, переважно призводять до зменшення рівня прийому. Значні заниження рівня сигналу призводять до спотворень сигналів і, як наслідок, до помилок. Заниження рівня сигналу зменшують його завадозахисність, що також викликає зростання числа помилок. І, нарешті, у синхронних системах зниження рівня сигналу призводить до порушення роботи синхронізації та витрати певного часу на входження, режим синхронізації при відновленні нормального рівня. Тому в сучасних системахПДІ є спеціальні пристрої, які блокують приймач та його систему синхронізації при зменшенні рівня сигналу нижче заданого значення - П. З цієї причини заниження рівня на величину, більшу або рівну П, отримало назву перерви. При передачі даних згідно з рекомендаціями ЄАСС перервою вважають П = 17,4 дБ. Перерви ділять на короткочасні та тривалі

Для комутованих каналів ТЧ існує така норма: t КР.ПЕР ЗОО мс. Цей час вибрано із прийнятих в апаратурі телефонної комутації схемних рішень, які у разі перерви тривалістю понад 300 мс забезпечують роз'єднання раніше встановленого з'єднання, тобто призводять до відмови зв'язку. Зазначена величина рекомендується МСЕ як критерій відмови для передачі по комутованих каналах ТЧ. Рекомендована частка короткочасних перерв на одному переприймальному ділянці має перевищувати 1,5*10-5 за 90% часових відрізків часу.

Плавні зміни рівня певною мірою характеризуються величиною стабільності залишкового згасання. Відповідно до рекомендацій МСЕ залишкове загасання для двопровідного каналу ТЧ має становити 7,0, для чотирипровідного - 17,4 дБ, яке нестабільність у часі одному ділянці переприйому - не перевищувати 1,75 дБ.

У каналах зв'язку виникають також своєрідні мультиплікативні перешкоди, пов'язані з нестабільністю генераторів частот частот апаратури передачі. Внаслідок цього утрудняється виділення на прийомі когерентного коливання при ФМ або виникають спотворення сигналу ЧС. За існуючими нормами розбіжність частот, що піднесуть, на ділянці переприймання обмежується величиною 1 Гц. Крім того, поряд із стрибкоподібними змінами рівня сигналу в каналах зв'язку мають місце стрибки фази, проте останні поки не нормовані.

25. Принципи побудови СП (систем передачі) з тимчасовим розподілом каналів (ВРК). Основні етапи перетворення аналогових сигналів на цифрові (дискретизація за часом, квантування за рівнем, кодування).

У системах передачі з ВРК використовуються цифрові сигнали, що являють собою ту чи іншу імпульсну послідовність кодову, тобто. це система передачі цифрових даних. Нагадаємо, що для перетворення аналогового сигналуу цифровій використовуються операції ДИСКРЕТИЗАЦІЯ, КВАНТУВАННЯ, КОДИРУВАННЯ. Дискретизація складає основі теореми Котельникова. Для сигналів ТЧ із смугою 0,3 – 3,4 кГц + 0,9 кГц (захисний інтервал), тобто. fв = 4 кГц. Тактова частотадискретизації fт = 2fв = 8 кгц. Кожен відлік передається 8 бітами, отже, сигнал ТЧ можна передавати зі швидкістю fт × 8 біт = 8×103 ×8 = 64 кбіт/с. Це і швидкість передачі одного каналу ТЧ. Відліки передаються як восьмирозрядних двійкових чисел, одержуваних при квантуванні відліків. Т.к. квантування має кінцеве число рівнів, та ще обмеження max і min, то очевидно, що квантований сигнал не є точним. Різниця між справжнім значенням відліку та його квантованим значенням – це шум квантування. Значення шуму квантування залежить від кількості рівнів квантування, швидкості зміни сигналу та від способу вибору кроку квантування.

Якщо розглянути найпростішу мережу, що складається з двох пунктів А і Б, між якими організовано N цифрових каналів (тут не обговорюється яким чином), то незалежна передача сигналів цими каналами можлива, якщо ці канали розділеніміж собою. Можливі такі способи поділу каналів між двома пунктами:

Просторовий поділ (space division), що використовує різні середовища для передачі каналів;

Тимчасовий поділ (time division), що здійснює передачу цифрових сигналіву різні часові інтервали в різних каналах;

кодовий поділ (code division), при якому поділ відбувається шляхом застосування конкретних значень кодів для кожного сигналу;

Поділ по довжині хвилі, при якому цифрові сигнали передаються цифровими каналами, організованим на різних довжинах хвиль в оптичному кабелі;

Поділ по моді при організації каналу на різних типах електромагнітної хвилі(модах) порожнистих хвилеводів та оптичного кабелю;

Поділ з поляризації електромагнітної хвилі порожнистих хвилеводів та оптичного кабелю.

В усіх випадках поділ каналів між двома вузлами передбачає наявність єдиної середовища поширення електромагнітного сигналу. Для передачі сигналів в одному середовищі розповсюдження розділені за тією чи іншою ознакою (крім просторового) канали за допомогою операції об'єднання (мультиплексування) групуються утворюючи цифрову систему передачі (ЦСП).

У цифрових системах комутації (ЦСК) таке об'єднання та поділ сигналів найчастіше відбувається за допомогою тимчасового мультиплексування (time division multiplexing). Тимчасове мультиплексування нині є важливою складовою як ЦСП, а й ЦСК, і грає визначальну роль особливо у стику цих систем. У телефонії тимчасове мультиплексування визначається як інструмент для розподілу (поділу та об'єднання) телефонних каналів у часі при передачі по одній фізичної лініїзв'язку. При цьому використовується один із видів імпульсної модуляції. Кожен імпульс відповідає сигналу одного з каналів, сигнали різних каналів передаються послідовно.

Принцип тимчасового поєднання сигналів показано на рис. 1.8, де зображений обертовий комутатор До(У центрі), що поперемінно підключається до виходів послідовності каналів. До виходу каналу комутатор 1 підключається в момент часу t,до виходу каналу 2 на момент часу t 2 ,до виходу каналу N у момент часу t N ,після чого процес повторюється. Вихідний сигнал, що результує, буде складатися з послідовності сигналів різних каналів, зміщених один щодо одного на час. At.

Поділ сигналів на приймальній стороні буде відбуватися аналогічно: комутатор, що обертається, по черзі підключається до каналів, передаючи перший сигнал в канал номер 1, другий - в канал номер 2 і т.д. Очевидно, що робота комутаторів на приймальній і передавальній стороні повинна певним чином синхронізуватися, щоб сигнали, що прийшли по лінії, прямували у необхідні канали. На рис. 1.9 представлені часові діаграми для випадку об'єднання трьох каналів, якими передаються амплітудно - імпульсно модульовані сигнали.

Як зазначалося вище, в ЦСП використовуються ІКМ сигнали, що є цифровими кодовими послідовностями, що складаються з декількох біт.

Тимчасове об'єднаннядекількох ІКМ сигналів - це об'єднання кодових послідовностей, що надходять від різних джерел, для спільної передачі по загальній лінії, при якому лінія в кожний момент часу надається для передачі тільки однієї з кодових послідовностей, що надійшли.

Тимчасове поєднання ІКМ сигналів характеризується рядом параметрів. Циклтимчасового об'єднання є сукупність наступних один за одним інтервалів часу, відведених передачі ІКМ сигналів, що надходять від різних джерел. У циклі тимчасового об'єднання кожному ІКМ сигналу виділено конкретний інтервал часу, становище якого можна визначити однозначно. Оскільки зазвичай кожен сигнал відповідає своєму каналу передачі, такий інтервал часу, відведений для передачі одного каналу, називають канальним інтервалом(КІ). Виділяють два типи циклу - Основний,тривалість якого дорівнює періоду дискретизації сигналу, та надцикл -повторювана послідовність наступних один за одним основних циклів, у якій становище кожного їх визначається однозначно.

Мал. 1.8.Кругова інтерпретація тимчасового мультиплексування

Мал. 1.9.Тимчасове об'єднання

При побудові ІКМ апаратури використовують однорідне тимчасове об'єднанняІКМ сигналів, при якому швидкості передачі кодових слів об'єднуються ІКМ сигналів однакові. Це дає можливість робити погрупове об'єднанняІКМ сигналів та будувати на основі цього ієрархічні системи передачі ІКМ сигналів.