Τα σήματα χαρακτηρίζονται από τη διάρκεια, το φασματικό εύρος και το δυναμικό εύρος τους. Ο όγκος του σήματος χρησιμοποιείται ως γενικευμένο χαρακτηριστικό.Η διάρκεια του σήματος καθορίζει το χρόνο ύπαρξης του, το πλάτος του φάσματος είναι το εύρος συχνοτήτων στο οποίο συγκεντρώνεται η κύρια ενέργεια του σήματος. Το δυναμικό εύρος χαρακτηρίζει την αναλογία της υψηλότερης στιγμιαίας ισχύος σήματος Pmax προς τη χαμηλότερη επιτρεπόμενη τιμή της οποίας καθορίζεται από την ισχύ παρεμβολής.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των σημάτων είναι επίσης η βάση. Τα σήματα ονομάζονται στενή ζώνη (απλή) αν και ευρυζωνική (σύνθετη) αν

Τα στοιχειώδη σήματα που λαμβάνονται στην έξοδο του UPS κατά τη χρήση του κωδικού θέσης μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες:

σήματα που εξασφαλίζουν μέγιστη ατρωσία θορύβου σε σχέση με το θόρυβο διακύμανσης σε ντετερμινιστικά κανάλια. Η ενέργεια αυτών των σημάτων είναι τις περισσότερες φορές η ίδια: για ένα βαθμωτό γινόμενο για ορθογώνια σήματα, για διορθογώνια σήματα, για τα οποία η τιμή του m είναι πάντα άρτια, οποιοδήποτε από τα σήματα m αντιστοιχεί πάντα σε ένα αντίθετο σήμα και τα υπόλοιπα σήματα είναι ορθογώνιες? μη ορθογώνια σήματα για τα οποία πληρούται η προϋπόθεση

Ένα παράδειγμα σημάτων που παρέχουν μέγιστη ατρωσία θορύβου με ντετερμινιστικό κανάλι χωρίς παραμόρφωση και πρόσθετο λευκό θόρυβο είναι σήματα διαμορφωμένα φάσης και διπολικά σήματα συνεχές ρεύμα. Τα ορθογώνια σήματα περιλαμβάνουν σήματα διαμόρφωσης δυαδικής συχνότητας (FM) εάν οι συχνότητες των τμημάτων των αρμονικών σημάτων είναι πολλαπλάσια της συχνότητας διαμόρφωσης. Τα διορθογώνια σήματα χρησιμοποιούνται στη διαμόρφωση διπλής φάσης όταν τα μη ορθογώνια σήματα χρησιμοποιούνται στη διαμόρφωση φάσης όταν οι μετατοπίσεις μεταξύ των μεμονωμένων σημάτων είναι, για παράδειγμα, 0°, 120° και 240°.

Πολλά προβλήματα ανάλυσης και σύνθεσης πραγματικών σημάτων απλοποιούνται λόγω του γεγονότος ότι αυτά τα σήματα, συνήθως πολύπλοκα σε μορφή, μπορούν να αναπαρασταθούν με τη μορφή απλών σημάτων. Αυτό είναι βολικό για την επακόλουθη ανάλυση της διέλευσής τους μέσω ορισμένων κυκλωμάτων. Για παράδειγμα, ένα συγκεκριμένο σήμα μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένα σύνολο από ορθογώνια στοιχεία (στοιχειώδη σήματα):

και με αμέτρητους τρόπους. Η εγγραφή (6.1) ονομάζεται γενικευμένη σειρά Fourier. Το διάστημα δείχνει τη διάρκεια του σήματος. Εφόσον το σύστημα των ορθογώνιων συναρτήσεων που χρησιμοποιούνται στην αποσύνθεση είναι γνωστό εκ των προτέρων, το σήμα καθορίζεται από ένα σύνολο συντελεστών στάθμισης για αυτές τις συναρτήσεις.

Τέτοια σύνολα αριθμών ονομάζονται φάσματα σήματος. Το φάσμα σήματος, που παρουσιάζεται ως άθροισμα φασματικών συνιστωσών (6.1), ονομάζεται διακριτό.

Εάν ένα διακριτό σύνολο συναρτήσεων βάσης δεν επαρκεί για να αναπαραστήσει ένα σήμα και απαιτείται ένα αμέτρητο σύνολο συναρτήσεων βάσης που διαφέρουν στην τιμή μιας συνεχώς μεταβαλλόμενης παραμέτρου p, τότε το σήμα αναπαρίσταται με τη μορφή ενός ολοκληρώματος

που ονομάζεται γενικευμένο ολοκλήρωμα Fourier. Το φάσμα ενός τέτοιου σήματος χαρακτηρίζεται από μια συνάρτηση μιας συνεχούς μεταβλητής (3 και ονομάζεται συνεχής.

Λαμβάνοντας υπόψη τη διέλευση κάθε συνιστώσας φάσματος γραμμικό κύκλωμαμε δεδομένα χαρακτηριστικά, το σήμα στην έξοδο του κυκλώματος λαμβάνεται επίσης με τη μορφή (6.1) ή (6.2) με συντελεστές στάθμισης ή, στη γενική περίπτωση, διαφορετικούς από ή και ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του υπό εξέταση κυκλώματος.

Εκτός από την ανάλυση στη θεωρία του PDS, είναι απαραίτητο να λυθούν προβλήματα σύνθεσης σήματος. Μπορούν να είναι δύο τύπων: δομική σύνθεση - προσδιορισμός του σχήματος των σημάτων που πληρούν συγκεκριμένες απαιτήσεις. παραμετρική σύνθεση - προσδιορισμός παραμέτρων σημάτων γνωστού σχήματος. Εάν κατά τη διαδικασία της σύνθεσης είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί το άκρο μιας ή άλλης λειτουργικής (ή λειτουργίας), η οποία χαρακτηρίζει την ποιότητα της σύνθεσης, τότε η σύνθεση ονομάζεται βέλτιστη.

Στην πράξη, χρησιμοποιούνται ευρέως συστήματα σημάτων ορθογώνιων και ημιτονοειδών σχημάτων. Τα ορθογώνια σήματα διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το πλάτος, τη διάρκεια, τον αριθμό και τη θέση των ορθογώνιων παλμών σε ένα μοναδιαίο διάστημα. Τα στοιχειώδη ημιτονοειδή σήματα είναι τμήματα ημιτονοειδών ταλαντώσεων που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το πλάτος, τη συχνότητα και τη φάση.

Κατά τη μελέτη της γενικευμένης θεωρίας των σημάτων, λαμβάνονται υπόψη τα ακόλουθα ερωτήματα.

1. Βασικά χαρακτηριστικά και μέθοδοι ανάλυσης σημάτων που χρησιμοποιούνται στη ραδιομηχανική για τη μετάδοση πληροφοριών.

2. Οι κύριοι τύποι μετασχηματισμών σήματος στη διαδικασία κατασκευής καναλιών.

3. Μέθοδοι κατασκευής και μέθοδοι ανάλυσης ραδιοκυκλωμάτων μέσω των οποίων εκτελούνται λειτουργίες στο σήμα.

Τα σήματα ραδιομηχανικής μπορούν να οριστούν ως σήματα που χρησιμοποιούνται στη ραδιομηχανική. Ανάλογα με τον σκοπό τους, τα ραδιοσήματα χωρίζονται σε σήματα:

ραδιοφωνική μετάδοση,

τηλεόραση,

τηλεγράφος,

ραντάρ,

ραδιοπλοήγηση,

τηλεμετρία κ.λπ.

Όλα τα ραδιοσήματα είναι διαμορφωμένα. Κατά τη δημιουργία διαμορφωμένων σημάτων, χρησιμοποιούνται πρωτεύοντα σήματα χαμηλής συχνότητας (αναλογικά, διακριτά, ψηφιακά).

Αναλογικό σήμα επαναλαμβάνει τον νόμο της αλλαγής στο μεταδιδόμενο μήνυμα.

Διακριτό σήμα – η πηγή μηνύματος μεταδίδει πληροφορίες σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα (για παράδειγμα, για τον καιρό), επιπλέον, μπορεί να ληφθεί μια διακριτή πηγή ως αποτέλεσμα της δειγματοληψίας χρόνου ενός αναλογικού σήματος.

Ψηφιακό σήμα είναι η εμφάνιση ενός μηνύματος σε ψηφιακή μορφή. Παράδειγμα: κωδικοποιούμε ένα μήνυμα κειμένου ψηφιακό σήμα.

Όλοι οι χαρακτήρες του μηνύματος μπορούν να κωδικοποιηθούν σε δυαδικούς, δεκαεξαδικούς και άλλους κωδικούς. Η κωδικοποίηση πραγματοποιείται αυτόματα χρησιμοποιώντας έναν κωδικοποιητή. Έτσι, τα σύμβολα κωδικών μετατρέπονται σε τυπικά σήματα.

Το πλεονέκτημα της ψηφιακής μετάδοσης δεδομένων είναι η υψηλή του θόρυβο. Η αντίστροφη μετατροπή πραγματοποιείται με τη χρήση μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό.

Μαθηματικά μοντέλα σημάτων

Κατά τη μελέτη των γενικών ιδιοτήτων των σημάτων, συνήθως αφαιρείται κανείς από τη φυσική φύση και τον σκοπό τους, αντικαθιστώντας τα με ένα μαθηματικό μοντέλο.

Μαθηματικό μοντέλο – η επιλεγμένη μέθοδος μαθηματικής περιγραφής του σήματος, που αντικατοπτρίζει τις πιο βασικές ιδιότητες του σήματος. Με βάση ένα μαθηματικό μοντέλο, είναι δυνατή η ταξινόμηση των σημάτων προκειμένου να προσδιοριστούν οι κοινές τους ιδιότητες και οι θεμελιώδεις διαφορές τους.

Τα ραδιοφωνικά σήματα χωρίζονται συνήθως σε δύο κατηγορίες:

ντετερμινιστικά σήματα,

τυχαία σήματα.

Ντετερμινιστικό σήμα είναι ένα σήμα του οποίου η τιμή ανά πάσα στιγμή είναι γνωστή ποσότητα ή μπορεί να υπολογιστεί εκ των προτέρων.

Τυχαίο σήμα είναι ένα σήμα του οποίου η στιγμιαία τιμή είναι μια τυχαία μεταβλητή (για παράδειγμα, ένα ηχητικό σήμα).

Μαθηματικά μοντέλα ντετερμινιστικών σημάτων

Τα ντετερμινιστικά σήματα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες:

περιοδικός,

μη περιοδική.

Αφήνω μικρό ( t ) – ντετερμινιστικό σήμα. Τα περιοδικά σήματα περιγράφονται από μια περιοδική συνάρτηση του χρόνου:

και επαναλάβετε μετά από μια περίοδο Τ . Κατά προσέγγιση t >> Τ . Τα υπόλοιπα σήματα είναι μη περιοδικά.

Ένας παλμός είναι ένα σήμα του οποίου η τιμή είναι διαφορετική από το μηδέν για ένα περιορισμένο χρονικό διάστημα (διάρκεια παλμού ).

Ωστόσο, κατά την περιγραφή ενός μαθηματικού μοντέλου, χρησιμοποιούνται συναρτήσεις που ορίζονται σε ένα άπειρο χρονικό διάστημα. Εισάγεται η έννοια της αποτελεσματικής (πρακτικής) διάρκειας παλμού:

.

Εκθετική ορμή.

Για παράδειγμα: ορίζοντας την πραγματική διάρκεια ενός εκθετικού παλμού ως το χρονικό διάστημα κατά το οποίο η τιμή του σήματος μειώνεται κατά 10. Προσδιορίστε την αποτελεσματική διάρκεια παλμού για το μοτίβο:

Ενεργειακά χαρακτηριστικά του σήματος . Η στιγμιαία ισχύς είναι η ισχύς σήματος σε αντίσταση 1 ohm:

.

Για ένα μη περιοδικό σήμα, εισάγουμε την έννοια της ενέργειας σε αντίσταση 1 Ohm:

.

Για ένα περιοδικό σήμα, εισάγεται η έννοια της μέσης ισχύος:

Το δυναμικό εύρος ενός σήματος ορίζεται ως ο λόγος του μέγιστου Π ( t ) σε αυτό το ελάχιστο Π ( t ) , το οποίο σας επιτρέπει να διασφαλίσετε μια δεδομένη ποιότητα μετάδοσης (συνήθως εκφράζεται σε dB):

.

Η ήρεμη ομιλία ενός ομιλητή έχει δυναμικό εύρος περίπου 25...30 dB, για συμφωνική ορχήστρα έως 90 dB. Επιλογή τιμής Π ελάχ που σχετίζονται με το επίπεδο παρεμβολής:
.

5.1 Σύστημα επικοινωνίας

Ως σύστημα επικοινωνίας νοείται ένα σύνολο συσκευών και περιβαλλόντων που διασφαλίζουν τη μετάδοση των μηνυμάτων από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Γενικά, ένα γενικευμένο σύστημα επικοινωνίας αντιπροσωπεύεται από ένα μπλοκ διάγραμμα.

Σχήμα 1 – Γενικευμένο σύστημα επικοινωνίας

Ο πομπός είναι μια συσκευή που ανιχνεύει και παράγει ένα σήμα επικοινωνίας. Ο δέκτης είναι μια συσκευή που μετατρέπει ένα λαμβανόμενο σήμα επικοινωνίας και επαναφέρει το αρχικό μήνυμα. Η επίδραση της παρεμβολής στο χρήσιμο σήμα εκδηλώνεται στο γεγονός ότι το ληφθέν μήνυμα στην έξοδο του δέκτη δεν είναι πανομοιότυπο με το μεταδιδόμενο.

Ένα κανάλι επικοινωνίας νοείται ως ένα σύνολο από τεχνικές συσκευές, παρέχοντας ανεξάρτητη μετάδοση αυτού του μηνύματοςμέσω μιας κοινής γραμμής επικοινωνίας με τη μορφή αντίστοιχων σημάτων επικοινωνίας. Ένα σήμα επικοινωνίας είναι μια ηλεκτρική διαταραχή που εμφανίζει μοναδικά ένα μήνυμα.

Τα σήματα επικοινωνίας είναι πολύ διαφορετικά σε μορφή και αντιπροσωπεύουν χρονικά μεταβαλλόμενη τάση ή ρεύμα.

Κατά την επίλυση πρακτικών προβλημάτων στη θεωρία επικοινωνίας, ένα σήμα χαρακτηρίζεται από όγκο ίσο με το γινόμενο των τριών χαρακτηριστικών του: διάρκεια σήματος, εύρος φάσματος και υπέρβαση της μέσης ισχύος σήματος έναντι παρεμβολών. Σε αυτήν την περίπτωση . Εάν αυτά τα χαρακτηριστικά επεκταθούν παράλληλα με τους άξονες του καρτεσιανού συστήματος, τότε θα ληφθεί ο όγκος ενός παραλληλεπίπεδου. Επομένως, το γινόμενο ονομάζεται ένταση του σήματος.

Η διάρκεια του σήματος καθορίζει το χρονικό διάστημα της ύπαρξής του.

Το πλάτος του φάσματος του σήματος είναι το διάστημα συχνοτήτων στο οποίο βρίσκεται το περιορισμένο φάσμα συχνοτήτων του σήματος, δηλ. .

Το κανάλι επικοινωνίας, από τη φυσική του φύση, είναι σε θέση να μεταδίδει αποτελεσματικά μόνο σήματα των οποίων το φάσμα βρίσκεται σε μια περιορισμένη ζώνη συχνοτήτων με ένα αποδεκτό εύρος μεταβολών ισχύος.

Επιπλέον, το κανάλι επικοινωνίας παρέχεται στον αποστολέα του μηνύματος για πολύ συγκεκριμένο χρόνο. Κατά συνέπεια, κατ' αναλογία με ένα σήμα στη θεωρία επικοινωνίας, εισήχθη η έννοια της χωρητικότητας καναλιού, η οποία ορίζεται: ; .

Απαραίτητη προϋπόθεση για τη μετάδοση ενός σήματος με ένταση μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας του οποίου η χωρητικότητα είναι ίση με , είναι ή . Τα φυσικά χαρακτηριστικά του σήματος μπορούν να αλλάξουν, αλλά η μείωση του ενός από αυτά συνοδεύεται από αύξηση του άλλου.

5.2.2 Εύρος ζώνης και ταχύτητα μετάδοσης

Το εύρος ζώνης είναι η μέγιστη δυνατή ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών. Η μέγιστη απόδοση εξαρτάται από το εύρος ζώνης του καναλιού καθώς και από την αναλογία και καθορίζεται από τον τύπο . Αυτός είναι ο τύπος του Shannon, ο οποίος ισχύει για οποιοδήποτε σύστημα επικοινωνίας παρουσία παρεμβολών διακυμάνσεων.

5.2.3 Απόκριση συχνότητας καναλιού

Η απόκριση συχνότητας ενός καναλιού επικοινωνίας είναι η εξάρτηση της υπολειπόμενης εξασθένησης από τη συχνότητα. Η υπολειπόμενη εξασθένηση είναι η διαφορά στα επίπεδα στην είσοδο και την έξοδο ενός καναλιού επικοινωνίας. Εάν στην αρχή της γραμμής υπάρχει ισχύς και στο τέλος της - , τότε η εξασθένηση σε non-peres:

.

Ομοίως για τάσεις και ρεύματα:

; .

Το σήμα μπορεί να χαρακτηριστεί από διάφορες παραμέτρους. Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν πολλές τέτοιες παράμετροι, αλλά για προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν στην πράξη, μόνο ένας μικρός αριθμός από αυτούς είναι σημαντικός. Για παράδειγμα, όταν επιλέγετε μια συσκευή για έλεγχο τεχνολογική διαδικασίαμπορεί να απαιτεί γνώση της διασποράς σήματος. εάν το σήμα χρησιμοποιείται για έλεγχο, η ισχύς του είναι απαραίτητη και ούτω καθεξής. Λαμβάνονται υπόψη τρεις κύριες παράμετροι σήματος που είναι απαραίτητες για τη μετάδοση πληροφοριών μέσω του καναλιού. Η πρώτη σημαντική παράμετρος είναι ο χρόνος μετάδοσης του σήματος T s. Το δεύτερο χαρακτηριστικό που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι η ισχύς Π μεσήμα που μεταδίδεται μέσω ενός καναλιού με ένα ορισμένο επίπεδο παρεμβολής P z. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή Π μεσε σύγκριση με το P z, τόσο μικρότερη είναι η πιθανότητα λανθασμένης λήψης. Έτσι, η σχέση συμφέροντος είναι P s /P z .Είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε τον λογάριθμο αυτής της αναλογίας, που ονομάζεται υπέρβαση του σήματος έναντι του θορύβου:

Τρίτος σημαντική παράμετροςείναι το φάσμα συχνοτήτων Fx. Αυτές οι τρεις παράμετροι σάς επιτρέπουν να αναπαραστήσετε οποιοδήποτε σήμα σε τρισδιάστατο χώρο με συντεταγμένες L, T, Fμε τη μορφή παραλληλεπίπεδου με όγκο T x F x L x. Αυτό το γινόμενο ονομάζεται ένταση του σήματος και συμβολίζεται με V x

Ένα κανάλι πληροφοριών μπορεί επίσης να χαρακτηριστεί από τρεις αντίστοιχες παραμέτρους: χρόνο χρήσης του καναλιού Τ κ, το εύρος ζώνης των συχνοτήτων που εκπέμπονται από το κανάλι F k, και το δυναμικό εύρος του καναλιού Dkπου χαρακτηρίζει την ικανότητά του να μεταδίδει διαφορετικά επίπεδα σήματος.

Μέγεθος

ονομάζεται χωρητικότητα καναλιού.

Η μετάδοση σημάτων χωρίς παραμόρφωση είναι δυνατή μόνο εάν η ένταση του σήματος «ταιριάζει» στη χωρητικότητα του καναλιού.

Κατά συνέπεια, η γενική συνθήκη για την αντιστοίχιση του σήματος με το κανάλι μετάδοσης πληροφοριών καθορίζεται από τη σχέση

Ωστόσο, η σχέση εκφράζει μια απαραίτητη αλλά όχι επαρκή συνθήκη για την αντιστοίχιση του σήματος με το κανάλι. Επαρκής προϋπόθεση είναι η συμφωνία σε όλες τις παραμέτρους:

Για ένα κανάλι πληροφοριών, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες έννοιες: ταχύτητα εισόδου πληροφοριών, ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών και χωρητικότητα καναλιού.

Κάτω από ταχύτητα εισαγωγής πληροφοριών (ροή πληροφοριών) I(X) κατανοώ τη μέση ποσότητα πληροφοριών που εισάγεται από την πηγή του μηνύματος στο κανάλι πληροφοριών ανά μονάδα χρόνου. Αυτό το χαρακτηριστικό της πηγής μηνυμάτων καθορίζεται μόνο από τις στατιστικές ιδιότητες των μηνυμάτων.

Ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών I(Z,Y) – η μέση ποσότητα πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω του καναλιού ανά μονάδα χρόνου. Εξαρτάται από τις στατιστικές ιδιότητες του εκπεμπόμενου σήματος και από τις ιδιότητες του καναλιού.

εύρος ζώνης Το C είναι ο υψηλότερος θεωρητικά επιτεύξιμος ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών για ένα δεδομένο κανάλι. Αυτό είναι χαρακτηριστικό του καναλιού και δεν εξαρτάται από τα στατιστικά του σήματος.

Προκειμένου να χρησιμοποιηθεί το κανάλι πληροφοριών πιο αποτελεσματικά, είναι απαραίτητο να ληφθούν μέτρα για να διασφαλιστεί ότι η ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στη χωρητικότητα του καναλιού. Ταυτόχρονα, η ταχύτητα εισαγωγής πληροφοριών δεν πρέπει να υπερβαίνει τη χωρητικότητα του καναλιού, διαφορετικά δεν θα μεταδοθούν όλες οι πληροφορίες μέσω του καναλιού.

Αυτή είναι η κύρια προϋπόθεση για τον δυναμικό συντονισμό της πηγής του μηνύματος και του καναλιού πληροφοριών.

Ένα από τα κύρια ζητήματα στη θεωρία της μετάδοσης πληροφοριών είναι ο προσδιορισμός της εξάρτησης της ταχύτητας και της χωρητικότητας μετάδοσης πληροφοριών από τις παραμέτρους του καναλιού και τα χαρακτηριστικά των σημάτων και τις παρεμβολές. Αυτά τα ερωτήματα μελετήθηκαν για πρώτη φορά σε βάθος από τον K. Shannon.

«Πολυκαναλική επικοινωνία στον σιδηρόδρομο. δ. μεταφορές»

Σημειώσεις διάλεξης

για τους μαθητέςVσειρά μαθημάτων

Εξειδίκευση SPI

1. Γενικές πληροφορίεςσχετικά με τα συστήματα και τα δίκτυα τηλεπικοινωνιών. 2

1.1. Βασικές έννοιες και ορισμοί. 2

1.2. Πρωτεύοντα και δευτερεύοντα δίκτυα. 3

1.3. Ταξινόμηση και προοπτικές ανάπτυξης των ΜΜΕ.. 4

2. Παράμετροι τυπικών πρωτευόντων σημάτων. 6

2.1. Γενικευμένο σύστημα παραμέτρων του πρωτεύοντος σήματος. 6

2.2. Βασικές παράμετροι τυπικών πρωτευόντων σημάτων. 9

2.2.1. Τηλεφωνικό σήμα. 9

2.3.3. Σήμα φαξ. 12

2.3.4. Σήμα διακριτές πληροφορίες(SDI) 12

2.3.5. Τηλεοπτικό σήμα. 12

3. Αρχές χρονικής πολυπλεξίας σημάτων. 13

3.1. Γενικές αρχέςσχηματισμός του κύριου ψηφιακό κανάλι. 13

3.2. Προσωρινός συνδυασμός αναλογικών σημάτων. 13

. 14

. 15

3.3. Συνδυασμός ψηφιακών ροών. 18

3.3.1. Σύγχρονη συνένωση χαρακτήρα προς χαρακτήρα. 18

3.3.2. Συνδυασμός ασύγχρονων ψηφιακών ροών. 21

3.3.3 Διαδικασία αντιστοίχισης ταχύτητας. 23

4. Πλησιόχρονη ψηφιακή ιεραρχία. 27

4.1. Πρότυπα της πλειοχρονικής ιεραρχίας. 27

4.2. Ομαδοποίηση με αμφίδρομη αντιστοίχιση ταχύτητας. 31

4.2.1. Χρονική ομαδοποίηση του δευτερεύοντος ψηφιακού σήματος. 31

4.2.2. Πολυπλεξία χρόνου τριτογενούς και τεταρτοταγούς ψηφιακού σήματος. 32

4.3. Ομαδοποίηση με μονόδρομη αντιστοίχιση ταχύτητας. 34

5. Ε1 ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ. 38

5.1. Φυσική στρώσηΕ1. 38

5.1.1 Κωδικοποίηση γραμμής. 39

5.1.2 Επίπεδα σήματος ηλεκτρικές παραμέτρουςδιεπαφή, σχήμα παλμού. 41

5.2. Επίπεδο καναλιού Ε1. 43

5.2.1. Κυκλική και υπερκυκλική δομή του Ε1. 43

5.2.2. Διαδικασίες ελέγχου σφαλμάτων μετάδοσης. Χρήση πλεονάζοντος κωδικού CRC-4. 45

5.3. Επίπεδο δικτύου Ε1. 47

5.4. Δομή συστημάτων μετάδοσης Ε1. 49

6. Σύγχρονη ψηφιακή ιεραρχία. 51

6.1. Σύγκριση SDH και PDH.. 51

6.2. Χαρακτηριστικά της κατασκευής μιας σύγχρονης ιεραρχίας. 52

6.3. Συναρμολόγηση STM-N.. 54 ενότητες

6.4. Κανόνες για το σχηματισμό της μονάδας μεταφοράς STM-1. 55

6.5. Η διαδικασία σχηματισμού της ενότητας STM-1 από τη ροή των φυλών E1. 57

6. 6. Σκοπός επικεφαλίδων και ευρετηρίων. 61

6.7. Χαρακτηριστικά της τεχνικής υλοποίησης των σύγχρονων πολυπλέκτης. 62

6. 8. Μέθοδοι ισοτιμίας. 64

6. 9. Κράτηση. 65

1. Γενικές πληροφορίες για συστήματα και δίκτυα τηλεπικοινωνιών

1.1. Βασικές έννοιες και ορισμοί

Τα συστήματα μετάδοσης πολλαπλών καναλιών είναι μεγάλα και πολύπλοκα τεχνικά συστήματα, που ενσωματώνουν τις πιο σύγχρονες γνώσεις και τεχνολογίες που αποκτήθηκαν σε διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας. Για να παρέχεται μια συμπαγής αλλά περιεκτική περιγραφή αυτών των συστημάτων, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν γενικά αποδεκτοί (κατά προτίμηση διεθνώς συμφωνημένοι) όροι και ορισμοί των διαφόρων αντικειμένων, διαδικασιών και συσκευών που σχετίζονται με αυτό το πεδίο.

Οι πληροφορίες είναι μια συλλογή πληροφοριών για οποιαδήποτε γεγονότα, φαινόμενα ή αντικείμενα στον κόσμο γύρω μας. Για τη μετάδοση ή την αποθήκευση πληροφοριών χρησιμοποιούνται διάφορα σημάδια (σύμβολα), τα οποία αποτελούν μια μοναδική μορφή αναπαράστασης πληροφοριών. Τέτοια σημάδια μπορεί να είναι λέξεις και φράσεις ανθρώπινης ομιλίας σε μια συγκεκριμένη γλώσσα, γράμματα και λέξεις γραπτού λόγου, χειρονομίες και σχέδια, μαθηματικά και μουσικά σύμβολα κ.λπ. Ένα σύνολο σημείων που εμφανίζουν αυτήν ή την άλλη πληροφορία ονομάζεται μήνυμα.

Το μήνυμα μπορεί να είναι ηλεκτρικού ή μη ηλεκτρικού χαρακτήρα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα μηνύματα μη ηλεκτρικού χαρακτήρα παρουσιάζουν ενδιαφέρον. Η πηγή και ο παραλήπτης των μηνυμάτων διαχωρίζονται από κάποιο μέσο στο οποίο η πηγή δημιουργεί ενοχλήσεις. Είναι αυτές οι διαταραχές που τα μηνύματα εμφανίζονται και γίνονται αντιληπτά από τον παραλήπτη. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας, η πηγή των μηνυμάτων είναι η ανθρώπινη φωνητική συσκευή, το μήνυμα είναι η πίεση του αέρα που αλλάζει στο χώρο και το χρόνο - ακουστικά κύματα και ο παραλήπτης είναι το ανθρώπινο αυτί.

Η διαδικασία μετάδοσης (μεταφοράς) ενός μηνύματος από μια πηγή σε έναν παραλήπτη σύμφωνα με αποδεκτούς κανόνες ονομάζεται επικοινωνία. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται οποιοσδήποτε υλικός φορέας του μηνύματος (χαρτί, μαγνητική ταινία κ.λπ.) ή/και μια φυσική διαδικασία που εμφανίζει (μεταφέρει) το μεταδιδόμενο μήνυμα. Το τελευταίο ονομάζεται σήμα. Ο τύπος του σήματος καθορίζεται από τη φύση της φυσικής διαδικασίας μετάδοσης πληροφοριών. Ένα σήμα ονομάζεται ηλεκτρικό εάν η φυσική διαδικασία είναι μετάδοση ηλεκτρικό ρεύμα(τάση), ήχος - εάν χρησιμοποιείται η μετάδοση ακουστικών κραδασμών κ.λπ.

Το σύνολο των μέσων που διασφαλίζουν τη μετάδοση των μηνυμάτων από την πηγή στον παραλήπτη σχηματίζει ένα κανάλι επικοινωνίας.

Η μετάδοση μηνυμάτων μέσω ηλεκτρικών σημάτων ονομάζεται τηλεπικοινωνία, αντίστοιχα, το κανάλι επικοινωνίας που εξασφαλίζει μια τέτοια μετάδοση είναι ένα κανάλι τηλεπικοινωνίας.

Για να μεταδοθούν μηνύματα μη ηλεκτρικής φύσης μέσω ενός τηλεπικοινωνιακού καναλιού, πρέπει να υποστούν ορισμένους μετασχηματισμούς, οι οποίοι εκτελούνται από τους κύριους μετατροπείς μηνυμάτων (PMT). Το PPS είναι μια συσκευή που παράγει ένα πρωτεύον ηλεκτρικό σήμα (PES) στο σημείο μετάδοσης - μια ηλεκτρομαγνητική ταλάντωση, η αλλαγή των παραμέτρων της οποίας αντιστοιχεί σε ένα μήνυμα μη ηλεκτρικής φύσης. Παραδείγματα PES είναι το τηλέφωνο, ο τηλέγραφος, η τηλεόραση, η ηχητική μετάδοση και άλλα σήματα. Τα τυπικά PPS περιλαμβάνουν ένα μικρόφωνο, μια φωτοδίοδο, μια κάμερα εκπομπής τηλεόρασης κ.λπ.

Το πρωτεύον ηλεκτρικό σήμα μπορεί να μεταδοθεί απευθείας μέσω ενός φυσικού κυκλώματος που περιέχει ένα ζεύγος μεταλλικών αγωγών, αλλά, κατά κανόνα, το PES υφίσταται πρόσθετους μετασχηματισμούς. Για παράδειγμα, για μετάδοση μέσω γραμμής επικοινωνίας οπτικών ινών, το TES μετατρέπεται σε έναν ορισμένο τύπο οπτικού σήματος, για κατευθυντική μετάδοση σε ανοιχτό χώρο - σε ραδιοφωνικό σήμα υψηλής συχνότητας κ.λπ. Από την πλευρά λήψης, οι αντίστροφες μετατροπές είναι πραγματοποιείται και το TES αποκαθίσταται ξανά. Στη συνέχεια, πηγαίνει σε έναν μετατροπέα αντίστροφου μηνύματος (IMC), μια συσκευή που μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα σε μήνυμα μη ηλεκτρικής φύσης. Τα τυπικά OPS είναι ένα μεγάφωνο, LED, σωλήνας εικόνας τηλεόρασης κ.λπ.

Διάφοροι τύποι τηλεπικοινωνιών ταξινομούνται είτε ανάλογα με τον τύπο του εκπεμπόμενου PES (για παράδειγμα, τηλέφωνο, βιντεοτηλέφωνο, τηλέγραφο, φαξ, τηλεόραση κ.λπ.), είτε ανάλογα με τον τύπο της γραμμής μετάδοσης (δορυφόρος, οπτική ίνα, ραδιοφωνικό ρελέ κ.λπ.). ), εάν το κανάλι τηλεπικοινωνιών είναι καθολικό.

Ένα σύστημα τηλεπικοινωνιών είναι μια συλλογή από τεχνικά μέσακαι μέσα διάδοσης που υποστηρίζουν τη μετάδοση τηλεπικοινωνιακών σημάτων. Ως μέσο διάδοσης χρησιμοποιούνται ενσύρματες και ασύρματες γραμμές (ή ραδιοφωνικές γραμμές).

Οι ενσύρματες γραμμές είναι γραμμές στις οποίες τα ηλεκτρομαγνητικά σήματα διαδίδονται στο χώρο κατά μήκος ενός συνεχούς μέσου οδήγησης. Τα ενσύρματα περιλαμβάνουν μεταλλικές εναέριες και καλωδιακές γραμμές, κυματοδηγούς και οδηγούς φωτός. Στις ραδιοφωνικές συνδέσεις, τα μηνύματα μεταδίδονται μέσω ραδιοκυμάτων σε ανοιχτό χώρο. Αυτός ο τύπος επικοινωνίας παρέχει μεγαλύτερο εύρος, είναι κατάλληλος για κινητές πηγές και παραλήπτες μηνυμάτων, αλλά είναι πιο επιρρεπής σε εξωτερικές παρεμβολές.

1.2. Πρωτεύοντα και δευτερεύοντα δίκτυα

Οι έννοιες "πρωτεύοντα και δευτερεύοντα δίκτυα" ήταν μία από τις κύριες στην ορολογία του Δικτύου Διασυνδεδεμένων Επικοινωνιών (ICN) της Ρωσίας (και πριν από αυτό - στην ορολογία του EASC) και καθόρισαν την αρχιτεκτονική της κατασκευής του.

Ως πρωτεύον δίκτυο νοείται ένα σύνολο τυπικών φυσικών κυκλωμάτων, τυπικών καναλιών μετάδοσης και διαδρομών δικτύου που σχηματίζονται με βάση κόμβους δικτύου, σταθμούς δικτύου, τερματικές συσκευές του πρωτεύοντος δικτύου και γραμμές μεταφοράς που τα συνδέουν.

Ως δευτερεύον δίκτυο ορίζεται ένα σύνολο γραμμών και καναλιών ενός δευτερεύοντος δικτύου, που σχηματίζονται με βάση ένα πρωτεύον δίκτυο, σταθμούς και κόμβους μεταγωγής ή σταθμούς και κόμβους μεταγωγής, σχεδιασμένους να οργανώνουν την επικοινωνία μεταξύ δύο ή περισσότερων συγκεκριμένων σημείων. Τα όρια του δευτερεύοντος δικτύου είναι οι διασταυρώσεις του με τερματικές συσκευές συνδρομητών. Ανάλογα με τον κύριο τύπο τηλεπικοινωνίας, το δευτερεύον δίκτυο ονομαζόταν τηλέφωνο, τηλέγραφος, μετάδοση δεδομένων, δίκτυο διανομής τηλεοπτικών προγραμμάτων, μετάδοση εφημερίδων κ.λπ. Με βάση τα εδαφικά χαρακτηριστικά, τα δευτερεύοντα δίκτυα χωρίζονταν σε υπεραστικά και ζωνικά (ενδοζωνικά και τοπικά).

Με βάση τα δευτερεύοντα δίκτυα, οργανώνονται συστήματα που είναι ένα σύνολο τεχνικών μέσων που πραγματοποιούν τηλεπικοινωνίες συγκεκριμένου τύπου και περιλαμβάνουν το αντίστοιχο δευτερεύον δίκτυο και υποσυστήματα: αρίθμηση, σηματοδότηση, λογιστική κόστους και διακανονισμός με συνδρομητές, συντήρηση και διαχείριση.

Στην παρούσα φάση, με την εμφάνιση νέων υπηρεσιών επικοινωνίας, εκτός από το τηλέφωνο, με την εμφάνιση μεγάλου αριθμού ανεξάρτητων παρόχων που παρέχουν αυτές τις υπηρεσίες, καθώς και τεχνολογιών όπως ATM και MPLS και άλλες, τα πρότυπα των οποίων καλύπτουν Τόσο τα πρωτογενή όσο και τα δευτερεύοντα δίκτυα μετάδοσης πληροφοριών, τα όρια μεταξύ πρωτογενών και δευτερευόντων δικτύων διαγράφονται συνεχώς.

Η ταχεία ανάπτυξη των σύγχρονων τεχνολογιών οδηγεί στο γεγονός ότι το ρυθμιστικό πλαίσιο βρίσκεται πολύ πίσω από την υπάρχουσα κατάσταση στα δίκτυα.

Για σήμερα, κατά τη γνώμη μου, θα πρέπει να επικεντρωθούμε στους ακόλουθους ορισμούς: θα πρέπει να αφήσουμε την έννοια του πρωτεύοντος δικτύου ως δίκτυο μεταφορών(γραμμές μεταφοράς με τερματικό εξοπλισμό). δευτερεύον δίκτυο – δίκτυο υπηρεσιών ( τηλεφωνικές επικοινωνίες, μετάδοση δεδομένων κ.λπ.)

1.3. Ταξινόμηση και προοπτικές ανάπτυξης για τις ΜΜΕ

Τα πολυκαναλικά συστήματα μετάδοσης (MCS) είναι ένα σύνολο τεχνικών μέσων που παρέχουν ταυτόχρονη και ανεξάρτητη μετάδοση πολλών σημάτων με την απαιτούμενη ποιότητα σε μία γραμμή μετάδοσης. Οι ΜΜΕ ταξινομούνται σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια.

1. Ανά τύπο μέσου καθοδήγησης: ενσύρματο και ασύρματο.

Με τη σειρά τους, διακρίνουν: α) καλωδιωμένες εναέριες γραμμές - VSP. μέσω καλωδιακών γραμμών - KSP. μέσω γραμμών οπτικών ινών - VOSP. β) ασύρματη μέσω ραδιοφωνικών γραμμών μετάδοσης - RRSP. μέσω δορυφορικών συνδέσεων - SSP.

2. Με τον αριθμό των πηγών μηνυμάτων (αριθμός καναλιών N): α) μικρό κανάλι – N< 12 (обычно по воздушным линиям связи); б) среднеканальные – N= 12 – 60 (обычно КСП по симметричным кабелям или РРСП); в) многоканальные – N >300 (συνήθως CSP πάνω από ομοαξονικά καλώδια ή RRSP, καθώς και VOSP). δ) υπερπολυκαναλικό – N >> 3000 (μόνο VOSP ή KSP σε «μεγάλα» ομοαξονικά καλώδια, για παράδειγμα το σύστημα K-3600).

Για την ενοποίηση των ΜΜΕ, ο αριθμός των πηγών μηνυμάτων (καναλιών) καθορίζεται από τον αριθμό των ισοδύναμων τηλεφωνικών μηνυμάτων που μπορούν να μεταδοθούν στις ΜΜΕ.

3 Σύμφωνα με τη μορφή των εκπεμπόμενων σημάτων: α) αναλογικό (ASP) - χρησιμοποιείται για τη μετάδοση αναλογικών ηλεκτρικών σημάτων, τα οποία σε ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα μπορούν να λάβουν άπειρο αριθμό καταστάσεων (Εικ. 1.4, α). Ένα παράδειγμα τέτοιων ASP είναι συστήματα όπως τα V-12, K-1920, κ.λπ. β) διακριτή - χρησιμοποιείται για τη μετάδοση διακριτών σημάτων που, σε ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα, έχουν έναν πεπερασμένο (διακριτό, μετρήσιμο) αριθμό καταστάσεων (Εικ. 1.4,β). γ) ψηφιακό (DSP) – χρησιμοποιείται για τη μετάδοση ψηφιακών σημάτων που είναι διακριτά χρονικά και έχουν δύο επιτρεπόμενες στιγμιαίες τιμές «1» και «0» (Εικ. 1.4, γ). Ένα παράδειγμα ενός DSP είναι εξοπλισμός όπως IKM-30, IKM-1920, κ.λπ.

Ρύζι. 1,4 α. Ρύζι. 1.4 β. Ρύζι. 1,4 ίντσες.

Οι κύριες τάσεις στην ανάπτυξη των ΜΜΕ:

1. σταθερή και σταθερή μετάβαση από το ASP στο DSP.

2. Ανάπτυξη προτεραιότητας του VOSP, ιδίως των γραμμών κορμού με μεγάλο αριθμό καναλιών.

3. Αύξηση του μεριδίου της BSC.

4. αύξηση της αξιοπιστίας, βελτίωση των δεικτών ποιότητας των ΜΜΕ.

2. Παράμετροι τυπικών πρωτευόντων σημάτων

2.1. Γενικευμένο σύστημα παραμέτρων του πρωτεύοντος σήματος

Φασματική Πυκνότητα Gx(f)Η τυχαία διαδικασία χαρακτηρίζει την κατανομή ισχύος μεμονωμένων φασματικών συνιστωσών του σήματος x(t). Αν το σήμα x(t)περιοδική και μετά η συνάρτηση Gx(f)διακεκριμένος; αν το σήμα x(t)μη περιοδική, τότε η συνάρτηση Gx(f)συνεχής.

Είναι αδύνατο να μεταδοθεί ένα σήμα χωρίς παραμόρφωση χωρίς να μεταδοθεί το φάσμα του. Οποιαδήποτε μείωση του φάσματος που επιτρέπεται κατά τη μετάδοση οδηγεί σε παραμόρφωση του σήματος.

Όλα τα πραγματικά υπάρχοντα σήματα επικοινωνίας είναι τυχαίες διαδικασίες με απείρως ευρύ φάσμα. Ταυτόχρονα, η κύρια ενέργεια συγκεντρώνεται σε μια σχετικά στενή ζώνη συχνοτήτων. Δεδομένου ότι είναι αδύνατη η μετάδοση ολόκληρου του φάσματος σήματος, η γραμμή επικοινωνίας μεταδίδει εκείνο το τμήμα του φάσματος σήματος στο οποίο συγκεντρώνεται η κύρια ενέργεια και ταυτόχρονα οι παραμορφώσεις δεν υπερβαίνουν τις επιτρεπόμενες τιμές.

Το σχήμα 2.1 δείχνει χαρακτηριστικές εξαρτήσεις Gx(f):

Ρύζι. 2.1. Χαρακτηριστικές εξαρτήσεις φασματικής πυκνότητας Gx(f):

α) για την περίπτωση που το φάσμα του σήματος συγκεντρώνεται κυρίως στη ζώνη συχνοτήτων Fn< f < Fв, где Fн, Fв – нижние и верхние граничные частоты (рис. 2.1 а);

Εάν Fв/Fн >> 1, τότε το σήμα θεωρείται ευρυζωνικό. σε Fв/Fн ≈ 1 – στενής ζώνης.

β) όταν 0< f < Fв т. е. Fн = 0 (рис. 2.1, б);

γ) όταν το σήμα έχει απείρως ευρύ και ομοιόμορφο φάσμα, αυτή η επιλογή είναι βολική μαθηματικό μοντέλοκαι αντιστοιχεί σε ένα σήμα υπό όρους που ονομάζεται "λευκό θόρυβο" (Εικ. 2.1, γ).

Πλάτος φάσματος σήματος ίσο με τη μέγιστη διαφορά FВκαι ελάχιστο FNσυχνότητες του εκπεμπόμενου φάσματος ΔF=FΒ – FΝείναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του.

Η μέση ισχύς σήματος που υπολογίζεται κατά το χρονικό διάστημα T → ∞ ονομάζεται μέση μακροπρόθεσμη ισχύς Рх. Νυμφεύομαι Εάν το T είναι πεπερασμένο, για παράδειγμα 1 λεπτό ή 1 ώρα, τότε παίρνουμε τη μέση ωριαία ισχύ ή το μέσο λεπτό. Τέλος, στο T → 0 λαμβάνουμε τη στιγμιαία τιμή της ισχύος σήματος Рх τη στιγμή t0.

Από x(t) - τυχαία διαδικασία, τότε αυστηρά θεωρητικά, σε ορισμένες χρονικές στιγμές, οι αιχμές στο σήμα x(t) και, κατά συνέπεια, η στιγμιαία τιμή της ισχύος Px(t) (κατά μέσο όρο σε ένα μικρό διάστημα ΔT) μπορεί να είναι πολύ μεγάλες. Τυπικά, η μέγιστη ισχύς σήματος λαμβάνεται ως η τιμή Px max = Xmax2, την οποία η στιγμιαία τιμή Px μπορεί να υπερβεί μόνο με πολύ μικρή πιθανότητα ε. Τυπικά ε = 0,01 ή 0,001.

Συντελεστής κορυφής σήματος είναι ο λόγος της μέγιστης ισχύος του Pmax, που ορίζεται παραπάνω, προς το μέσο μακροπρόθεσμο Pav, εκφρασμένο σε λογαριθμικές μονάδες (ντεσιμπέλ):

.

Για τα περισσότερα σήματα, το Kp δεν υπερβαίνει τα 13–18 dB.

Κατά τη διαδικασία μετάδοσης, το σήμα x(t) για τον ένα ή τον άλλο λόγο (μερικές φορές συνειδητό) παραμορφώνεται, με αποτέλεσμα ο παραλήπτης να λαμβάνει ένα σήμα x’(t) ≠ x(t). Το σφάλμα αναπαραγωγής σήματος x(t) εκτιμάται από την ισχύ σφάλματος Ρε, που ορίζεται ως

Ο παραλήπτης δεν παρατηρεί παραμόρφωση σήματος εάν το Pε δεν υπερβαίνει μια ορισμένη επιτρεπόμενη (κατώφλι) τιμή Pε max. Το δυναμικό εύρος αναφέρεται στην ποσότητα

, dB,

όπου Pmax είναι η μέγιστη δυνατή ισχύς σήματος.

Το δυναμικό εύρος ορίζεται επίσης ως ο λόγος της μέγιστης (μέγιστης) ισχύος RsΜέγιστησήμα στην ελάχιστη ισχύ του RS min, που εκφράζεται σε λογαριθμικές μονάδες. Η ισχύς αιχμής αναφέρεται στην υπέρβαση της ισχύος σήματος για ορισμένο χρόνο. Δυναμικό εύρος σήματος χρησιμοποιώντας το δεκαδικό λογαριθμικό σύστημα

Το δυναμικό εύρος των σημάτων ομιλίας είναι 35 – 40 dB.

Σε πραγματικές συνθήκες, τα σήματα επικοινωνίας μεταδίδονται μέσω γραμμών μετάδοσης που υπόκεινται σε διάφορους τύπους παρεμβολών. Επομένως, το πιο σημαντικό πράγμα δεν είναι η απόλυτη τιμή της ισχύος του σήματος, αλλά ο λόγος του προς την ισχύ παρεμβολής. Από αυτές τις σκέψεις, συνήθως θεωρείται και κανονικοποιείται μια ειδική τιμή - η ασφάλεια ενός σήματος από έναν ή άλλο τύπο παρεμβολής.

Κάτω από ασφάλεια αναφέρεται στη διαφορά μεταξύ των επιπέδων σήματος και θορύβου σε ένα δεδομένο σημείο του καναλιού επικοινωνίας:

Απόδοση πληροφοριών πηγής καθορίζεται από την αναλογία της ποσότητας πληροφοριών IΣ που μεταδίδεται με τη χρήση του PES στον παραλήπτη (δέκτη) κατά τη διάρκεια του χρόνου tΣ προς την τιμή του διαστήματος tΣ:

Ως tΣ → ∞, η τιμή του I καθορίζει τη μέση παραγωγικότητα πληροφοριών της πηγής. αν το tΣ είναι μικρό, τότε χαρακτηρίζω τη στιγμιαία παραγωγικότητα πληροφοριών.

Ας βρούμε την ποσότητα πληροφοριών για μια διακριτή πηγή σήματος που έχει L επιτρεπόμενες καταστάσεις (επίπεδα) (Εικ. 2.2).

Στο διάστημα ti< t< ti+1 сигнал принимает i-ο επίπεδο(i Є ) με πιθανότητα pi..jpg" width="195" height="43">

Τότε η απόδοση της διακριτής πηγής θα είναι ίση με

όπου Tp είναι η διάρκεια ενός στοιχειώδους μηνύματος (Εικ. 2.2), FT = 1/Tp είναι η συχνότητα επανάληψης των μηνυμάτων ( συχνότητα ρολογιού).

Παράδειγμα. Αφήστε την πιθανότητα αποδοχής του i-th level να είναι ίδια για όλους Εγώ Є ,

Αντικαθιστώντας την τιμή του pi βρίσκουμε

Εάν το σήμα έχει δύο επιτρεπόμενα επίπεδα ("0" και "1"), δηλαδή L = 2, και p0 = p1 = 0,5, τότε λαμβάνουμε για ένα ψηφιακό σήμα

Δηλαδή, η απόδοση πληροφοριών της πηγής δυαδικού σήματος συμπίπτει με τη συχνότητα ρολογιού της. Για παράδειγμα, η απόδοση πληροφοριών μιας πηγής κύριου ψηφιακού καναλιού (BDC) της οποίας η συχνότητα ρολογιού είναι 64 kHz θα είναι 64 kBit/s.

Για αναλογικό σήμα

όπου οι τιμές των FВ, Рср και Ρε max προσδιορίστηκαν παραπάνω. Το D* και το Kn* είναι το δυναμικό εύρος και ο συντελεστής κορυφής του σήματος, αντίστοιχα, που εκφράζονται σε χρόνους (όχι σε dicibel).

Αν μπορούμε να δεχτούμε ότι D*/K* >> 1, τότε από τον προηγούμενο τύπο έχουμε

Εδώ τα D και Kp αντικαθίστανται σε ντεσιμπέλ, FB - σε hertz.

2.2. Βασικές παράμετροι τυπικών πρωτευόντων σημάτων

2.2.1. Τηλεφωνικό σήμα

Η μέση φασματική πυκνότητα (συνώνυμο - ενεργειακό φάσμα) του σήματος ομιλίας που λαμβάνεται στην έξοδο του μικροφώνου τηλεφώνου φαίνεται στο Σχ. 2.3.

Το φάσμα συγκεντρώνεται κυρίως στην περιοχή από 0,3 έως 3,4 kHz. Αυτό οφείλεται, πρώτα απ 'όλα, στις παραμέτρους των μετατροπέων κύριου συνδρομητή - μικρόφωνο και τηλέφωνο. Το μέγιστο του φάσματος αντιστοιχεί στη συχνότητα F0, η οποία για ανδρικές και γυναικείες φωνές κυμαίνεται από 300 έως 500 Hz.

Η πυκνότητα διανομής των επιπέδων συνδρομητών στην είσοδο των πολυκαναλικών συστημάτων μετάδοσης περιγράφεται κατά προσέγγιση από τον κανονικό νόμο (Εικ. 2.4).

Ανάλογα με το σε ποιο σημείο του συστήματος μετράται αυτή η κατανομή, η συνάρτηση W(p) θα μετατοπιστεί παράλληλα κατά μήκος του άξονα του επιπέδου p. Το μέγιστο αντιστοιχεί στο επίπεδο рср για κάποιο μέσο συνδρομητή σε αυτό το σημείο. Κατά κανόνα, η συνάρτηση W(p) που ανάγεται στην είσοδο του συστήματος (συνήθως το σημείο του μηδενικού σχετικού επιπέδου του TNOU) υποδεικνύεται:

Η εξάπλωση των επιπέδων σε σχέση με το рср δεν εξαρτάται από το σημείο μέτρησης και χαρακτηρίζεται από διασπορά σ.ρ, που ισούται με 4,5 ... 5,5 dB. Για τον κανονικό νόμο ισχύει ο κανόνας «τρία σίγμα», σύμφωνα με τον οποίο το μέγιστο επίπεδο συνδρομητή pmax με πιθανότητα 99,9% είναι ίσο με pmax< (рср + Зσ.ρ).

Η αναλογία της μέσης ισχύος σήματος Рср προς την ισχύ του μέγιστου σφάλματος Ρε, που δεν αισθάνεται ακόμα το αυτί κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας, για όλους τους συνδρομητές, όπως δείχνει το πείραμα, είναι

Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για τον παράγοντα κορυφής οποιουδήποτε σήματος συνδρομητή, ο οποίος είναι ίσος με Kp ≈ 15 - 17 dB.

Τότε το δυναμικό εύρος του σήματος είναι

Κατά την αξιολόγηση της παραγωγικότητας πληροφοριών των πηγών τηλεφωνικού σήματος με ((αριθμός τύπου απόδοσης για μια αναλογική πηγή)), είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ότι κάθε συνδρομητής μιλά κατά μέσο όρο στον μισό χρόνο που διατίθεται για διάλογο με άλλο συνδρομητή. Επιπλέον, ένα σημαντικό ποσοστό χρόνου αφιερώνεται σε παύσεις, σκέψη για απαντήσεις κ.λπ. Λόγω αυτών των παραγόντων, η παραγωγικότητα της πηγής μηνύματος μειώνεται κατά μέσο όρο κατά 3 - 4 φορές, κάτι που λαμβάνεται υπόψη από τον συντελεστή δραστηριότητας τа = Z-1 Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας τον τύπο για την παραγωγικότητα πληροφοριών ενός σήματος αναλογικής πηγής, αποκτήστε τον

2.2.2. Σήμα εκπομπής ήχου

Οι πηγές ήχου κατά τη μετάδοση προγραμμάτων εκπομπής ήχου (SB) είναι συνήθως μουσικά όργανακαι η φωνή ενός ατόμου. Τα υψηλής ποιότητας ευρυζωνικά μικρόφωνα και ηχεία χρησιμοποιούνται ως κύριοι μετατροπείς σημάτων ρύπων, ικανοί καταρχήν να μεταδίδουν ολόκληρο το φάσμα των ήχων που μπορεί να ακούσει το ανθρώπινο αυτί. Το φάσμα συχνοτήτων του σήματος εκπομπής βρίσκεται στη ζώνη συχνοτήτων από 15 dHz. Ωστόσο, ανάλογα με τις απαιτήσεις για την ποιότητα αναπαραγωγής, η ζώνη συχνοτήτων μπορεί να είναι περιορισμένη:

για μετάδοση ανώτερης κατηγορίας - FH = 0,02 kHz, FB = 15 kHz.

στην πρώτη κατηγορία - FH = 0,05 kHz, FB = 10 kHz.

στη δεύτερη κατηγορία - FH = 0,1 kHz, FB = 6 kHz.

Κατά κανόνα, τα διεθνή και δημοκρατικά ραδιοφωνικά προγράμματα μεταδίδονται μέσω διεθνών αυτοκινητοδρόμων της 1ης κατηγορίας, τα τοπικά δίκτυα διανομής ρύπων συνήθως παρέχουν ποιότητα μετάδοσης στη 2η τάξη, ο εξοπλισμός των στούντιο και των κέντρων ηχογράφησης έχει σχεδιαστεί για να μεταδίδει ένα σήμα ρύπων στην υψηλότερη κατηγορία .

Το επιτρεπτό σφάλμα στην αναπαραγωγή του σήματος ρύπων, εκτιμάται από την τιμή

Τα 101g (Pcp/Pε), dB, βρίσκονται μέσω επαγγελματικής τεχνογνωσίας χρησιμοποιώντας εξοπλισμό υψηλής ποιότητας (κύριοι μετατροπείς). Είναι περίπου 54 – 56 dB. Ο συντελεστής κορυφής του σήματος ρύπων είναι 16 – 18 dB. Αντίστοιχα, το δυναμικό εύρος στη βάση είναι D = 70 – 74 dB. Καθορίζουμε την απόδοση της πηγής σήματος ρύπων:

https://pandia.ru/text/78/323/images/image025_36.jpg" width="350" height="48 src=">

Όταν χρησιμοποιείτε τον εξοπλισμό φαξ Gazeta-2, που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση λωρίδων εφημερίδων σε γραμμές επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων, η υψηλότερη συχνότητα του μοτίβου είναι 180 kHz με χρόνο μετάδοσης μίας ταινίας 2,3 .... 2,5 λεπτά. Η εικόνα μιας λωρίδας εφημερίδας είναι ραστεροποιημένη (γραμμική) με τον αριθμό των επιπέδων L = 2. Στη συνέχεια

https://pandia.ru/text/78/323/images/image015_49.jpg" width="77" height="41">

Η ταχύτητα μετάδοσης υπολογίζεται είτε από τη συχνότητα fT = 1/τi, είτε από τον αριθμό των στοιχειωδών συμβόλων ανά 1 s σε baud (1 baud αντιστοιχεί στη μετάδοση ενός συμβόλου ανά δευτερόλεπτο). Σύμφωνα με αυτή την παράμετρο, οι πηγές διακριτών πληροφοριών χωρίζονται σε χαμηλής ταχύτητας (συμπεριλαμβανομένου του τηλέγραφου), που έχουν ταχύτητα όχι μεγαλύτερη από 200 Baud, μεσαίας ταχύτητας - από 300 έως 1200 Baud και υψηλής ταχύτητας - μεγαλύτερη από 1200 Baud .

2.3.5. Τηλεοπτικό σήμα.

Στην τηλεόραση, καθώς και στις επικοινωνίες φαξ, το πρωτεύον σήμα παράγεται με τη μέθοδο σάρωσης. Το ηλεκτρικό σήμα, το οποίο περιλαμβάνει το σήμα εικόνας και τους παλμούς ελέγχου, ονομάζεται πλήρες Τηλεοπτικό σήμα. Ένα τηλεοπτικό σήμα εκπομπής χαρακτηρίζεται από D = 40 dB, FB = 6,0 MHz.

3. Αρχές χρονικής πολυπλεξίας σημάτων

3.1. Γενικές αρχές για τη διαμόρφωση του κύριου ψηφιακού καναλιού

Όπως είναι γνωστό, κατά τη μετάβαση από την αναλογική σε ψηφιακή μορφή, το σήμα υφίσταται τους ακόλουθους μετασχηματισμούς (Εικ. 3.1.):

Ρύζι. 3.1. Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό σήμα PCM

Διακριτικοποίηση επιμέρους σημάτων έγκαιρα, με αποτέλεσμα το σχηματισμό παλμικό σήμα, μοντελοποιημένο με πλάτος, δηλ. σήμα AIM.

Συνδυάζοντας Ν μεμονωμένα σήματα AIM σε ένα ομαδικό σήμα AIM χρησιμοποιώντας τις αρχές της χρονικής διαίρεσης των καναλιών.

Κβαντοποίηση του σήματος AIM της ομάδας ανά επίπεδο.

Διαδοχική κωδικοποίηση δειγμάτων ενός ομαδικού σήματος PCM, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός ομαδικού σήματος PCM, δηλαδή ενός ψηφιακού σήματος.

Έτσι, με συχνότητα δειγματοληψίας FD = 8 kHz (TD = 125 μs) και βάθος bit κώδικα m = 8, λαμβάνουμε ρυθμό μετάδοσης του παραγόμενου σήματος PCM 64 kbit/s, που είναι η ταχύτητα του κύριου ψηφιακού καναλιού ( BCC). Η μετατροπή ενός αναλογικού σήματος σε σήμα PCM τυποποιείται από τη Σύσταση G-711 του ITU-T.

3.2. Προσωρινός συνδυασμός αναλογικών σημάτων

Με την πολυπλεξία χρόνου, τα σήματα μεταδίδονται διακριτά στο χρόνο. Επιπλέον, μεταξύ γειτονικών δειγμάτων ενός σήματος υπάρχουν πάντα «χρονικά παράθυρα» στα οποία δεν υπάρχει μετάδοση αυτού του σήματος. Αυτά τα «παράθυρα» είναι γεμάτα με δείγματα άλλων σημάτων. Ανάλογα με τη μορφή με την οποία παρουσιάζεται το δείγμα κάθε σήματος, είναι δυνατοί δύο τύποι πολυπλεξίας χρόνου:

α) συμπίεση σήματος σε μορφή αναλογικού παλμού.

β) συμπίεση σήματος σε ψηφιακή μορφή.

3.2.1. Γενικές αρχές συνδυασμού αναλογικού σήματος

Κατά τον προσωρινό συνδυασμό αναλογικών σημάτων (Εικ. 3.2), καθένα από τα σήματα ενός συστήματος πολλαπλών καναλιών ένα1 (t) ÷ ένα(t) (Εικ. 3.3, α, γ) προ-μετατρέπεται από αναλογική μορφή στο σήμα AIM-1 ή AIM-2.

Ρύζι. 3.2

Ο σχηματισμός σημάτων AIM πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας δειγματολήπτες (βλ. Εικ. 3.24), οι οποίοι ελέγχονται από τους αντίστοιχους παλμούς μεταγωγής Uρε 1 ÷ Uρε n. Εφόσον αυτά τα σήματα είναι ορθογώνια (μη επικαλυπτόμενα) χρονικά (βλ. Εικ. 3.25, b, d), τότε τα δείγματα σήματος έναρε 1 (t) ÷ έναρε n(t) επίσης δεν συμπίπτουν χρονικά και μπορούν να συνδυαστούν απευθείας σε ένα ομαδικό σήμα Uγρ (t)χρησιμοποιώντας γραμμικό αθροιστή 2 (Εικ. 3.25, δ). Σχηματισμός χρονικά μετατοπισμένων αλληλουχιών παλμών Uρε 1 ÷ Uρε nπραγματοποιείται με χρήση εξοπλισμού παραγωγής (GE) 3. Χρησιμοποιώντας τη συσκευή εκπομπής σημάτων συγχρονισμού 4, παράγει επίσης ένα ειδικό σήμα συγχρονισμού, το οποίο συνδυάζεται με δείγματα σημάτων πληροφοριών ένα1 (t) ÷ ένα(t) . Ένας στοιχειώδης κύκλος μετάδοσης σε ένα σύστημα πολλαπλών καναλιών είναι χτισμένος σύμφωνα με την αρχή: εκπέμπεται δείγμα του 1ου καναλιού, του 2ου κ.λπ., μέχρι το nο, μετά μεταδίδεται ένα σήμα ρολογιού. μετά πάλι δείγματα 1ου, 2ου καναλιού κ.λπ.

Στην πλευρά λήψης (Εικ. 3.4) δειγματολήπτες 11 – 1 nπραγματοποιήστε την επιλογή δειγμάτων μόνο των καναλιών «τους» από το σήμα της ομάδας. Μετά το φίλτρο καναλιού 3 Εγώ, Εγώ= 1, ...,n το συνεχές σήμα αποκαθίσταται έναΕγώ(t)από δειγματοληψία έναρε Εγώ(t) ,.

Οι δειγματολήπτες καναλιών στις πλευρές εκπομπής και λήψης πρέπει να λειτουργούν συγχρονισμένα και σε φάση. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιείται αναγκαστικός συγχρονισμός του τμήματος λήψης. Εκτελείται χρησιμοποιώντας έναν ειδικό δέκτη σήματος συγχρονισμού 2, ο οποίος εξάγει ένα σήμα συγχρονισμού από το σήμα της ομάδας και το παρέχει στον εξοπλισμό της γεννήτριας λήψης 4. Για την χωρίς σφάλματα επιλογή του σήματος συγχρονισμού, δίνονται στο τελευταίο συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που το διακρίνουν από δείγματα πληροφοριών. Η διαφορά μπορεί να είναι το πλάτος, η διάρκεια, το σχήμα κ.λπ. Η μετάδοση και η λήψη GO κατασκευάζονται σχεδόν πανομοιότυπα, μόνο ο κύριος ταλαντωτής στην πλευρά μετάδοσης λειτουργεί σε αυτόνομη λειτουργία και στην πλευρά λήψης σε λειτουργία εξαναγκασμένου συγχρονισμού. Τα πλεονεκτήματα αυτής της επιλογής προσωρινής σφράγισης είναι τα εξής:

1) χρησιμοποιείται ένα κοινό GO για όλα τα κανάλια.

2) δειγματοληψία όλων των σημάτων γίνεται με την ίδια συχνότητα, η οποία επιτρέπει τη χρήση του ίδιου τύπου δειγματοληπτών και φίλτρων καναλιών.

3) Η μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό (λειτουργίες κβαντοποίησης και κωδικοποίησης σε επίπεδο) εκτελούνται από έναν κβαντιστή και κωδικοποιητή ομάδας.

4) Η μετατροπή ψηφιακού σε αναλογικό στην πλευρά λήψης πραγματοποιείται από έναν αποκωδικοποιητή ομάδας I, ο οποίος παράγει ένα σήμα δειγματοληψίας ομάδας της μορφής Εικ. 3.25, d.

3.2.2. Σύστημα μετάδοσης PKM-30

Αυτός ο τύπος προσωρινής συμπύκνωσης χρησιμοποιείται στην πρωτογενή ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑτύπος μετάδοσης IKM-30. Ο κύκλος μετάδοσης σε αυτά τα συστήματα απεικονίζεται στο Σχ. 3.5.

Η περίοδος κύκλου Tts είναι ίση με την περίοδο δειγματοληψίας του τηλεφωνικού σήματος Td = 125 μs (αφού Fd = 8 kHz).

Στο διάστημα TC, μεταδίδονται διαδοχικά ψηφιακά δυάδικος κώδικαςδείγματα 30 τηλεφωνικών σημάτων και δύο ψηφιακών σημάτων υπηρεσιών: συγχρονισμός πλαισίου (CS) και σήματα ελέγχου και αλληλεπίδρασης για αυτόματη τηλεφωνική ανταλλαγή (SUV). Κάθε δείγμα μεταδίδεται στο δικό του διάστημα καναλιού (CI), έχει διάρκεια συνδυασμού κωδικών Tk και αποτελείται από Μεκκενώσεις. Διάρκεια εκκένωσης – Tt. Για m = 8 παίρνουμε

Τα διαστήματα καναλιών, αριθμημένα 0, 1, 2, ..., 31, χρησιμοποιούνται ως εξής: KI0 - για τη μετάδοση του σήματος DS, KI16 - SUV, διαστήματα KI1÷KI15 και KI17÷ KI31 - για μετάδοση, αντίστοιχα, 1 - 15ο και 16 – 31 τηλεφωνικά σήματα. Η μετάδοση του SUV πραγματοποιείται με την οργάνωση ενός «καναλιού σήματος απομακρυσμένου», σε αντίθεση με τα περισσότερα ASP, όπου το SUV εκπέμπεται στο ίδιο κανάλι με το σήμα πληροφοριών. Στο πρωτεύον DSP, ένα δείγμα του SUV ενός συνδρομητή μεταδίδεται με τη μορφή συνδυασμού κωδικών 3 bit, ενώ ένα KI16 φιλοξενεί τα δείγματα του SUV δύο συνδρομητών. Για να μεταδοθούν δείγματα και των 30 συνδρομητών μία φορά, θα χρειαστεί χρόνος Tsc = Tts (30/2 + 1) = 16 Tts = 2 ms, ο οποίος ονομάζεται multi-frame, ενώ χρησιμοποιείται ένα από τα KI16 στο multi-frame για τη μετάδοση ψηφιακού σήματος συγχρονισμού πολλαπλών καρέ (MCS). Χρησιμοποιώντας το σήμα SDS στην πλευρά λήψης, διαχωρίζονται τα κωδικοποιημένα δείγματα του SUV μεμονωμένων καναλιών. Δομικό σχήμαΟ δέκτης SUV είναι σχεδόν παρόμοιος με το Σχ. 3.4.

Τα κύρια μειονεκτήματα της θεωρούμενης επιλογής προσωρινής συμπύκνωσης είναι τα ακόλουθα:

1) όσο αυξάνεται ο αριθμός των συνδυασμένων σημάτων, το χρονικό διάστημα μεταξύ των γειτονικών δειγμάτων μειώνεται (βλ. Εικ. 3.3, δ), κατά το οποίο ο κωδικοποιητής ομάδας (ή ο αποκωδικοποιητής) πρέπει να μετατραπεί σε ψηφιακό σήμα (και αντίστροφα), λόγω του οποίου η υλοποίηση αυτών των ομαδικών συσκευών γίνεται πιο περίπλοκη.