สัญญาณมีลักษณะเฉพาะตามระยะเวลา ความกว้างสเปกตรัม และช่วงไดนามิก ปริมาตรของสัญญาณถูกใช้เป็นลักษณะทั่วไป ระยะเวลาของสัญญาณ กำหนดเวลาของการดำรงอยู่ ความกว้างของสเปกตรัมคือช่วงความถี่ที่พลังงานหลักของสัญญาณมีความเข้มข้น ช่วงไดนามิกแสดงลักษณะของอัตราส่วนของกำลังสัญญาณสูงสุด Pmax ทันทีต่อค่าต่ำสุดที่อนุญาตซึ่งถูกกำหนดโดยกำลังสัญญาณรบกวน

ลักษณะสำคัญของสัญญาณก็เป็นฐานเช่นกัน สัญญาณเรียกว่าแนร์โรว์แบนด์ (แบบง่าย) ถ้า และบรอดแบนด์ (ซับซ้อน) ถ้า

สัญญาณพื้นฐานที่ได้รับที่ด้านออกของยูพีเอสเมื่อใช้รหัสตำแหน่งสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้

สัญญาณที่ให้ภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนสูงสุดโดยคำนึงถึงสัญญาณรบกวนที่ผันผวนในช่องที่กำหนด พลังงานของสัญญาณเหล่านี้ส่วนใหญ่มักจะเท่ากัน: สำหรับผลคูณสเกลาร์สำหรับสัญญาณมุมฉาก สำหรับสัญญาณไบโอออร์โธโกนัล ซึ่งค่า m เป็นเลขคู่เสมอ สัญญาณ m ใดๆ จะสอดคล้องกับสัญญาณตรงข้ามหนึ่งสัญญาณเสมอ และสัญญาณที่เหลือ ตั้งฉาก; สัญญาณที่ไม่ใช่มุมฉากซึ่งเป็นไปตามเงื่อนไข

ตัวอย่างของสัญญาณที่ให้การป้องกันสัญญาณรบกวนสูงสุดด้วยช่องสัญญาณที่ไม่บิดเบือนที่กำหนดและสัญญาณรบกวนสีขาวเพิ่มเติม ได้แก่ สัญญาณมอดูเลตเฟสและสัญญาณไบโพลาร์ กระแสตรง. สัญญาณมุมฉากรวมถึงสัญญาณการมอดูเลชั่นความถี่ไบนารี (FM) หากความถี่ของเซกเมนต์ของสัญญาณฮาร์มอนิกเป็นทวีคูณของความถี่การมอดูเลต สัญญาณ Biorthogonal ใช้ในการมอดูเลชั่นแบบสองเฟส เมื่อใช้สัญญาณที่ไม่ใช่มุมฉากในการมอดูเลชั่นเฟส เมื่อการเลื่อนระหว่างสัญญาณแต่ละตัวเป็น เช่น 0°, 120° และ 240°

ปัญหาหลายประการในการวิเคราะห์และการสังเคราะห์สัญญาณจริงนั้นง่ายขึ้น เนื่องจากสัญญาณเหล่านี้ ซึ่งมักจะอยู่ในรูปแบบที่ซับซ้อน สามารถแสดงในรูปแบบของสัญญาณอย่างง่ายได้ สะดวกสำหรับการวิเคราะห์เส้นทางผ่านวงจรบางอย่างในภายหลัง ตัวอย่างเช่น สัญญาณบางอย่างสามารถแสดงเป็นชุดของส่วนประกอบมุมฉาก (สัญญาณพื้นฐาน):

และในรูปแบบต่างๆ นับไม่ถ้วน การบันทึก (6.1) เรียกว่าอนุกรมฟูริเยร์ทั่วไป ช่วงเวลาแสดงระยะเวลาของสัญญาณ เนื่องจากระบบของฟังก์ชันมุมฉากที่ใช้ในการสลายตัวเป็นที่รู้จักล่วงหน้า สัญญาณจึงถูกกำหนดโดยชุดของค่าสัมประสิทธิ์การถ่วงน้ำหนักสำหรับฟังก์ชันเหล่านี้

ชุดตัวเลขดังกล่าวเรียกว่าสเปกตรัมสัญญาณ สเปกตรัมสัญญาณซึ่งแสดงเป็นผลรวมของส่วนประกอบสเปกตรัม (6.1) เรียกว่าไม่ต่อเนื่อง

หากชุดฟังก์ชันพื้นฐานแบบแยกไม่เพียงพอที่จะแสดงสัญญาณ และจำเป็นต้องมีชุดฟังก์ชันพื้นฐานนับไม่ได้ซึ่งแตกต่างกันในค่าของพารามิเตอร์ p ที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นสัญญาณจะแสดงในรูปแบบของอินทิกรัล

ซึ่งเรียกว่าอินทิกรัลฟูเรียร์ทั่วไป สเปกตรัมของสัญญาณดังกล่าวมีลักษณะเป็นฟังก์ชันของตัวแปรต่อเนื่อง (3 และเรียกว่าต่อเนื่อง

โดยคำนึงถึงการผ่านของแต่ละองค์ประกอบคลื่นความถี่ วงจรเชิงเส้นด้วยลักษณะเฉพาะที่กำหนด สัญญาณที่ด้านออกของวงจรจะได้ตามรูปแบบ (6.1) หรือ (6.2) ด้วยสัมประสิทธิ์การถ่วงน้ำหนัก หรือในกรณีทั่วไป จะแตกต่างไปจากหรือและขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของวงจรที่พิจารณา

นอกจากการวิเคราะห์ตามทฤษฎี PDS แล้ว ยังจำเป็นต้องแก้ปัญหาการสังเคราะห์สัญญาณด้วย สามารถมีได้สองประเภท: การสังเคราะห์โครงสร้าง - การกำหนดรูปร่างของสัญญาณที่ตรงตามข้อกำหนดที่ระบุ; การสังเคราะห์พารามิเตอร์ - การกำหนดพารามิเตอร์ของสัญญาณของรูปร่างที่รู้จัก หากในกระบวนการสังเคราะห์จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนปลายสุดของฟังก์ชัน (หรือฟังก์ชัน) อย่างใดอย่างหนึ่งซึ่งเป็นลักษณะของคุณภาพของการสังเคราะห์การสังเคราะห์จะเรียกว่าเหมาะสมที่สุด

ในทางปฏิบัติ ระบบสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมและรูปไซน์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย สัญญาณสี่เหลี่ยมมีความแตกต่างกันในด้านแอมพลิจูด ระยะเวลา จำนวน และตำแหน่งของพัลส์สี่เหลี่ยมในช่วงเวลาหนึ่งหน่วย สัญญาณไซน์ซอยด์เบื้องต้นคือส่วนของการสั่นของไซนูซอยด์ที่แตกต่างกันในด้านแอมพลิจูด ความถี่ และเฟส

เมื่อศึกษาทฤษฎีสัญญาณทั่วไปจะพิจารณาคำถามต่อไปนี้

1. ลักษณะพื้นฐานและวิธีการวิเคราะห์สัญญาณที่ใช้ในวิศวกรรมวิทยุเพื่อส่งข้อมูล

2. การแปลงสัญญาณประเภทหลักในกระบวนการสร้างช่องสัญญาณ

3. วิธีการสร้างและวิธีการวิเคราะห์วงจรวิทยุที่ใช้ดำเนินการกับสัญญาณ

สัญญาณทางวิศวกรรมวิทยุสามารถกำหนดได้ว่าเป็นสัญญาณที่ใช้ในวิศวกรรมวิทยุ ตามวัตถุประสงค์ของพวกเขา สัญญาณวิทยุจะถูกแบ่งออกเป็นสัญญาณ:

วิทยุกระจายเสียง,

โทรทัศน์,

โทรเลข,

เรดาร์,

ระบบนำทางด้วยวิทยุ,

การวัดและส่งข้อมูลทางไกล ฯลฯ

สัญญาณวิทยุทั้งหมดถูกมอดูเลต เมื่อสร้างสัญญาณมอดูเลต จะใช้สัญญาณความถี่ต่ำหลัก (แอนะล็อก แยก และดิจิทัล)

สัญญาณอนาล็อก ทำซ้ำกฎแห่งการเปลี่ยนแปลงในข้อความที่ส่ง

สัญญาณแยก – แหล่งที่มาของข้อความส่งข้อมูลในช่วงเวลาหนึ่ง (เช่น เกี่ยวกับสภาพอากาศ) นอกจากนี้ สามารถรับแหล่งที่มาแบบแยกส่วนได้อันเป็นผลมาจากการสุ่มตัวอย่างเวลาของสัญญาณอะนาล็อก

สัญญาณดิจิตอล คือการแสดงข้อความในรูปแบบดิจิทัล ตัวอย่าง: เราเข้ารหัสข้อความตัวอักษร สัญญาณดิจิตอล.

อักขระข้อความทั้งหมดสามารถเข้ารหัสเป็นรหัสไบนารี เลขฐานสิบหก และรหัสอื่นๆ ได้ การเข้ารหัสจะดำเนินการโดยอัตโนมัติโดยใช้ตัวเข้ารหัส ดังนั้นสัญลักษณ์รหัสจึงถูกแปลงเป็นสัญญาณมาตรฐาน

ข้อดีของการส่งข้อมูลดิจิทัลคือมีภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนสูง การแปลงแบบย้อนกลับดำเนินการโดยใช้ตัวแปลงดิจิทัลเป็นอะนาล็อก

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของสัญญาณ

เมื่อศึกษาคุณสมบัติทั่วไปของสัญญาณ มักจะสรุปจากธรรมชาติและวัตถุประสงค์ทางกายภาพ แล้วแทนที่ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ – วิธีการเลือกคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของสัญญาณ ซึ่งสะท้อนถึงคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสัญญาณ ขึ้นอยู่กับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ สามารถจำแนกสัญญาณเพื่อกำหนดคุณสมบัติทั่วไปและความแตกต่างพื้นฐานได้

สัญญาณวิทยุมักจะแบ่งออกเป็นสองประเภท:

สัญญาณที่กำหนด

สัญญาณสุ่ม

สัญญาณกำหนด เป็นสัญญาณที่มีค่า ณ เวลาใดเป็นปริมาณที่ทราบหรือสามารถคำนวณล่วงหน้าได้

สัญญาณสุ่ม เป็นสัญญาณที่มีค่าชั่วขณะเป็นตัวแปรสุ่ม (เช่น สัญญาณเสียง)

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของสัญญาณเชิงกำหนด

สัญญาณกำหนดแบ่งออกเป็นสองประเภท:

เป็นระยะ,

ไม่ใช่เป็นระยะ

อนุญาต ส ( ที ) – สัญญาณที่กำหนด สัญญาณคาบอธิบายโดยฟังก์ชันคาบของเวลา:

และทำซ้ำหลังจากผ่านไประยะหนึ่ง ต . ประมาณ ที >> ต . สัญญาณที่เหลือไม่เป็นระยะ

พัลส์คือสัญญาณที่มีค่าแตกต่างจากศูนย์ในช่วงเวลาที่จำกัด (ระยะเวลาพัลส์ ).

อย่างไรก็ตาม เมื่ออธิบายแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ จะใช้ฟังก์ชันที่กำหนดในช่วงเวลาที่ไม่มีที่สิ้นสุด มีการแนะนำแนวคิดเรื่องระยะเวลาพัลส์ที่มีประสิทธิผล (เชิงปฏิบัติ):

.

โมเมนตัมเอ็กซ์โปเนนเชียล

ตัวอย่างเช่น: การกำหนดระยะเวลาที่มีประสิทธิผลของพัลส์เอ็กซ์โปเนนเชียลเป็นช่วงเวลาที่ค่าสัญญาณลดลง 10 เท่า กำหนดระยะเวลาพัลส์ที่มีประสิทธิผลสำหรับรูปแบบ:

ลักษณะพลังงานของสัญญาณ . กำลังไฟฟ้าชั่วขณะคือกำลังสัญญาณที่ความต้านทาน 1 โอห์ม:

.

สำหรับสัญญาณที่ไม่ใช่คาบ เราจะแนะนำแนวคิดเรื่องพลังงานที่ความต้านทาน 1 โอห์ม:

.

สำหรับสัญญาณเป็นระยะ จะมีการแนะนำแนวคิดเรื่องกำลังเฉลี่ย:

ช่วงไดนามิกของสัญญาณถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของค่าสูงสุด ป ( ที ) ถึงขั้นต่ำนั้น ป ( ที ) ซึ่งช่วยให้คุณมั่นใจในคุณภาพการส่งสัญญาณที่กำหนด (โดยปกติจะแสดงเป็น dB):

.

เสียงพูดที่สงบของผู้พูดมีช่วงไดนามิกประมาณ 25...30 เดซิเบล สำหรับวงซิมโฟนีออร์เคสตราสูงถึง 90 เดซิเบล การเลือกค่า ป นาที ที่เกี่ยวข้องกับระดับการรบกวน:
.

5.1 ระบบการสื่อสาร

ระบบการสื่อสารเข้าใจว่าเป็นชุดของอุปกรณ์และสภาพแวดล้อมที่รับประกันการส่งข้อความจากผู้ส่งไปยังผู้รับ โดยทั่วไป ระบบการสื่อสารทั่วไปจะแสดงด้วยบล็อกไดอะแกรม

รูปที่ 1 - ระบบการสื่อสารทั่วไป

เครื่องส่งคืออุปกรณ์ที่ตรวจจับและสร้างสัญญาณการสื่อสาร เครื่องรับคืออุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณการสื่อสารที่ได้รับและเรียกคืนข้อความต้นฉบับ ผลกระทบของการรบกวนต่อสัญญาณที่มีประโยชน์นั้นแสดงออกมาในความจริงที่ว่าข้อความที่ได้รับที่เอาต์พุตของผู้รับนั้นไม่เหมือนกับข้อความที่ส่ง

ช่องทางการสื่อสารเข้าใจว่าเป็นชุดของ อุปกรณ์ทางเทคนิคให้การส่งสัญญาณแบบอิสระ ของข้อความนี้ผ่านสายสื่อสารทั่วไปในรูปแบบของสัญญาณสื่อสารที่สอดคล้องกัน สัญญาณการสื่อสารคือการรบกวนทางไฟฟ้าที่แสดงข้อความโดยไม่ซ้ำกัน

สัญญาณการสื่อสารมีความหลากหลายในรูปแบบและแสดงถึงแรงดันหรือกระแสที่แปรผันตามเวลา

เมื่อแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติในทฤษฎีการสื่อสาร สัญญาณจะมีปริมาตรเท่ากับผลคูณของคุณลักษณะทั้งสามประการ ได้แก่ ระยะเวลาของสัญญาณ ความกว้างของสเปกตรัม และส่วนเกินของกำลังสัญญาณเฉลี่ยเหนือสัญญาณรบกวน ในกรณีนี้ . หากคุณลักษณะเหล่านี้ถูกขยายขนานกับแกนของระบบคาร์ทีเซียน จะได้ปริมาตรของเส้นขนาน ดังนั้นผลคูณจึงเรียกว่าปริมาตรของสัญญาณ

ระยะเวลาของสัญญาณจะกำหนดช่วงเวลาของการมีอยู่ของมัน

ความกว้างของสเปกตรัมสัญญาณคือช่วงความถี่ซึ่งมีสเปกตรัมความถี่ที่จำกัดของสัญญาณอยู่ เช่น .

โดยธรรมชาติแล้ว ช่องทางการสื่อสารสามารถส่งเฉพาะสัญญาณที่มีสเปกตรัมอยู่ในช่วงความถี่ที่จำกัดและมีช่วงการเปลี่ยนแปลงกำลังที่ยอมรับได้เท่านั้น

นอกจากนี้ ช่องทางการสื่อสารยังมอบให้กับผู้ส่งข้อความตามเวลาที่กำหนดอีกด้วย ดังนั้น โดยการเปรียบเทียบกับสัญญาณในทฤษฎีการสื่อสาร จึงมีการแนะนำแนวคิดเกี่ยวกับความจุของช่องสัญญาณ ซึ่งกำหนดไว้: ; .

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการส่งสัญญาณที่มีปริมาตรผ่านช่องสัญญาณสื่อสารที่มีความจุเท่ากับ , คือ หรือ . ลักษณะทางกายภาพของสัญญาณสามารถเปลี่ยนแปลงได้ แต่การลดลงของสัญญาณใดสัญญาณหนึ่งจะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของสัญญาณอื่น

5.2.2 แบนด์วิธและความเร็วในการส่งข้อมูล

แบนด์วิธคือความเร็วสูงสุดในการถ่ายโอนข้อมูล ปริมาณงานสูงสุดขึ้นอยู่กับแบนด์วิดท์ของช่องสัญญาณตลอดจนอัตราส่วน และถูกกำหนดโดยสูตร . นี่คือสูตรของแชนนอนซึ่งใช้ได้กับระบบการสื่อสารใดๆ ที่มีการรบกวนที่ผันผวน

5.2.3 การตอบสนองความถี่ช่องสัญญาณ

การตอบสนองความถี่ของช่องสัญญาณสื่อสารจะขึ้นอยู่กับการลดทอนที่เหลือของความถี่ การลดทอนที่เหลือคือความแตกต่างในระดับที่อินพุตและเอาต์พุตของช่องสัญญาณสื่อสาร หากที่จุดเริ่มต้นของบรรทัดมีพลัง และที่จุดสิ้นสุด - ดังนั้นการลดทอนใน non-peres:

.

ในทำนองเดียวกันสำหรับแรงดันและกระแส:

; .

สัญญาณสามารถกำหนดลักษณะได้ด้วยพารามิเตอร์ต่างๆ โดยทั่วไปมีพารามิเตอร์ดังกล่าวมากมาย แต่สำหรับปัญหาที่ต้องแก้ไขในทางปฏิบัติ มีเพียงจำนวนเล็กน้อยเท่านั้นที่สำคัญ เช่นเมื่อเลือกอุปกรณ์มาควบคุม กระบวนการทางเทคโนโลยีอาจต้องมีความรู้เรื่องการกระจายสัญญาณ ถ้าสัญญาณถูกใช้เพื่อควบคุม กำลังของสัญญาณก็เป็นสิ่งจำเป็น และอื่นๆ พิจารณาพารามิเตอร์สัญญาณหลักสามตัวที่จำเป็นสำหรับการส่งข้อมูลผ่านช่องสัญญาณ พารามิเตอร์ที่สำคัญประการแรกคือเวลาในการส่งสัญญาณ ทีส. ลักษณะที่สองที่ต้องคำนึงถึงคืออำนาจ พีกับสัญญาณที่ส่งผ่านช่องสัญญาณที่มีการรบกวนระดับหนึ่ง ปซ. ยิ่งมีค่ามากเท่าไร พีกับเมื่อเทียบกับ ปซโอกาสที่จะรับผิดพลาดก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ดังนั้นความสัมพันธ์ของดอกเบี้ยจึงเป็น ป ส /พี ซ .สะดวกในการใช้ลอการิทึมของอัตราส่วนนี้เรียกว่าสัญญาณส่วนเกินเหนือสัญญาณรบกวน:

ที่สาม พารามิเตอร์ที่สำคัญคือสเปกตรัมความถี่ เอฟเอ็กซ์. พารามิเตอร์ทั้งสามนี้ช่วยให้คุณสามารถแสดงสัญญาณใด ๆ ในพื้นที่สามมิติด้วยพิกัด แอล, ที, เอฟในรูปของเส้นขนานที่มีปริมาตร ต x ส x ยาว x. ผลิตภัณฑ์นี้เรียกว่าปริมาตรของสัญญาณและเขียนแทนด้วย V x

ช่องข้อมูลสามารถกำหนดลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องสามตัว: เวลาใช้งานช่อง ทีเคแบนด์วิธของความถี่ที่ส่งผ่านช่องสัญญาณ เอฟเคและช่วงไดนามิกของช่องสัญญาณ ดีเคแสดงถึงความสามารถในการส่งสัญญาณระดับต่างๆ

ขนาด

เรียกว่าความจุของช่อง

การส่งสัญญาณที่ไม่บิดเบือนสามารถทำได้ก็ต่อเมื่อปริมาตรสัญญาณ "พอดี" กับความจุของช่องสัญญาณ

ดังนั้น เงื่อนไขทั่วไปสำหรับการจับคู่สัญญาณกับช่องสัญญาณการส่งข้อมูลจึงถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์

อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์แสดงให้เห็นเงื่อนไขที่จำเป็นแต่ไม่เพียงพอสำหรับการจับคู่สัญญาณกับช่องสัญญาณ เงื่อนไขที่เพียงพอคือข้อตกลงกับพารามิเตอร์ทั้งหมด:

สำหรับช่องข้อมูล จะใช้แนวคิดต่อไปนี้: ความเร็วในการป้อนข้อมูล ความเร็วในการส่งข้อมูล และความจุของช่องสัญญาณ

ภายใต้ ความเร็วของการป้อนข้อมูล (การไหลของข้อมูล) I(X) เข้าใจจำนวนข้อมูลโดยเฉลี่ยที่ป้อนจากแหล่งข้อความลงในช่องข้อมูลต่อหน่วยเวลา คุณลักษณะของแหล่งที่มาของข้อความนี้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางสถิติของข้อความเท่านั้น

อัตราการถ่ายโอนข้อมูล I(Z,Y) – จำนวนข้อมูลโดยเฉลี่ยที่ส่งผ่านช่องสัญญาณต่อหน่วยเวลา ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางสถิติของสัญญาณที่ส่งและคุณสมบัติของช่องสัญญาณ

แบนด์วิธ C คืออัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุดที่เป็นไปได้ตามทฤษฎีสำหรับช่องสัญญาณที่กำหนด นี่เป็นลักษณะของช่องและไม่ขึ้นอยู่กับสถิติของสัญญาณ

เพื่อที่จะใช้ช่องทางข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด จำเป็นต้องมีมาตรการเพื่อให้แน่ใจว่าความเร็วในการส่งข้อมูลใกล้เคียงกับความจุของช่องมากที่สุด ในเวลาเดียวกัน ความเร็วของการป้อนข้อมูลไม่ควรเกินความจุของช่องสัญญาณ มิฉะนั้น ข้อมูลทั้งหมดจะไม่ถูกส่งผ่านช่องสัญญาณ

นี่เป็นเงื่อนไขหลักสำหรับการประสานงานแบบไดนามิกของแหล่งข้อความและช่องทางข้อมูล

หนึ่งในประเด็นหลักในทฤษฎีการส่งข้อมูลคือการพิจารณาการพึ่งพาความเร็วการส่งข้อมูลและความจุของพารามิเตอร์ช่องสัญญาณและลักษณะของสัญญาณและการรบกวน คำถามเหล่านี้ได้รับการศึกษาอย่างลึกซึ้งครั้งแรกโดยเค. แชนนอน

“การสื่อสารหลายช่องทางบนทางรถไฟ ง. การขนส่ง"

บันทึกการบรรยาย

สำหรับนักเรียนวีคอร์ส

ความเชี่ยวชาญด้าน SPI

1. ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับระบบโทรคมนาคมและโครงข่าย 2

1.1. แนวคิดพื้นฐานและคำจำกัดความ 2

1.2. เครือข่ายหลักและรอง 3

1.3. การจำแนกประเภทและแนวโน้มการพัฒนา SMEs..4

2. พารามิเตอร์ของสัญญาณหลักทั่วไป 6

2.1. ระบบทั่วไปของพารามิเตอร์ของสัญญาณหลัก 6

2.2. พารามิเตอร์พื้นฐานของสัญญาณหลักทั่วไป 9

2.2.1. สัญญาณโทรศัพท์. 9

2.3.3. สัญญาณแฟกซ์ 12

2.3.4. สัญญาณ ข้อมูลที่ไม่ต่อเนื่อง(เอสดีไอ) 12

2.3.5. สัญญาณทีวี. 12

3. หลักการของสัญญาณมัลติเพล็กซ์ตามเวลา 13

3.1. หลักการทั่วไปการก่อตัวของหลัก ช่องดิจิทัล. 13

3.2. การรวมสัญญาณอนาล็อกชั่วคราว 13

. 14

. 15

3.3. ผสมผสานกระแสดิจิทัล 18

3.3.1. การต่อข้อมูลแบบซิงโครนัสแบบอักขระต่ออักขระ. 18

3.3.2. การรวมกระแสข้อมูลดิจิทัลแบบอะซิงโครนัส. 21

3.3.3 ขั้นตอนการจับคู่ความเร็ว. 23

4. ลำดับชั้นดิจิทัลแบบ Plesiochronic 27

4.1. มาตรฐานของลำดับชั้น plesiochronic 27

4.2. การจัดกลุ่มด้วยการจับคู่ความเร็วแบบสองทาง 31

4.2.1. การจัดกลุ่มชั่วคราวของสัญญาณดิจิทัลทุติยภูมิ. 31

4.2.2. มัลติเพล็กซ์เวลาของสัญญาณดิจิทัลระดับอุดมศึกษาและควอเทอร์นารี. 32

4.3. การจัดกลุ่มด้วยการจับคู่ความเร็วทางเดียว 34

5. ระบบส่งกำลัง E1 38

5.1. ชั้นทางกายภาพ E1. 38

5.1.1 การเข้ารหัสบรรทัด. 39

5.1.2 ระดับสัญญาณ พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าอินเทอร์เฟซรูปร่างพัลส์. 41

5.2. ระดับช่อง E1 43

5.2.1. โครงสร้างวงจรและซูเปอร์ไซคลิกของ E1. 43

5.2.2. ขั้นตอนการควบคุมข้อผิดพลาดในการส่ง การใช้รหัส CRC-4 ซ้ำซ้อน. 45

5.3. เลเยอร์เครือข่าย E1 47

5.4. โครงสร้างระบบส่งกำลัง E1 49

6. ลำดับชั้นดิจิทัลแบบซิงโครนัส 51

6.1. การเปรียบเทียบ SDH และ PDH.. 51

6.2. คุณสมบัติของการสร้างลำดับชั้นแบบซิงโครนัส 52

6.3. การประกอบ STM-N.. 54 โมดูล

6.4. กฎสำหรับการสร้างโมดูลการขนส่ง STM-1 55

6.5. กระบวนการสร้างโมดูล STM-1 จากกระแสของชนเผ่า E1 57

6. 6. วัตถุประสงค์ของหัวข้อและดัชนี 61

6.7. คุณสมบัติของการใช้งานทางเทคนิคของมัลติเพล็กเซอร์แบบซิงโครนัส 62

6. 8. วิธีพาริตี 64

6. 9. การจอง. 65

1. ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับระบบโทรคมนาคมและโครงข่าย

1.1. แนวคิดพื้นฐานและคำจำกัดความ

ระบบส่งสัญญาณหลายช่องมีขนาดใหญ่และซับซ้อน ระบบทางเทคนิคซึ่งรวบรวมองค์ความรู้และเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดที่ได้รับในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่างๆ เพื่อให้คำอธิบายของระบบเหล่านี้มีขนาดกะทัดรัดแต่ครอบคลุม จำเป็นต้องใช้ข้อกำหนดและคำจำกัดความที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป (ควรเป็นที่ยอมรับในระดับสากล) ของวัตถุ กระบวนการ และอุปกรณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับสาขานี้

ข้อมูลคือชุดข้อมูลเกี่ยวกับเหตุการณ์ ปรากฏการณ์ หรือวัตถุใดๆ ในโลกรอบตัวเรา ในการส่งหรือจัดเก็บข้อมูล จะมีการใช้เครื่องหมาย (สัญลักษณ์) ต่างๆ ซึ่งเป็นรูปแบบการแสดงข้อมูลที่เป็นเอกลักษณ์ สัญญาณดังกล่าวอาจเป็นคำและวลีของคำพูดของมนุษย์ในภาษาใดภาษาหนึ่ง ตัวอักษรและคำพูดที่เป็นลายลักษณ์อักษร ท่าทางและภาพวาด สัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์และดนตรี ฯลฯ ชุดของสัญญาณที่แสดงข้อมูลนี้หรือข้อมูลนั้นเรียกว่าข้อความ

ข้อความอาจมีลักษณะเป็นไฟฟ้าหรือไม่ใช่ไฟฟ้า ในกรณีส่วนใหญ่ ข้อความที่ไม่ใช้ไฟฟ้าถือเป็นที่สนใจ แหล่งที่มาและผู้รับข้อความจะถูกแยกออกจากกันโดยสื่อบางอย่างที่แหล่งที่มาทำให้เกิดการรบกวน การรบกวนเหล่านี้เองที่ทำให้ข้อความแสดงและรับรู้โดยผู้รับ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการสนทนา แหล่งที่มาของข้อความคือเสียงของมนุษย์ ข้อความคือความกดอากาศที่เปลี่ยนแปลงในอวกาศและเวลา - คลื่นเสียง และผู้รับคือหูของมนุษย์

กระบวนการส่ง (ขนส่ง) ข้อความจากแหล่งไปยังผู้รับตามกฎที่ยอมรับเรียกว่าการสื่อสาร ในกรณีนี้ มีการใช้วัสดุพาหะของข้อความ (กระดาษ เทปแม่เหล็ก ฯลฯ) และ/หรือกระบวนการทางกายภาพที่แสดง (ขนส่ง) ข้อความที่ส่ง อย่างหลังเรียกว่าสัญญาณ ประเภทของสัญญาณถูกกำหนดโดยลักษณะของกระบวนการทางกายภาพของการส่งข้อมูล สัญญาณเรียกว่าไฟฟ้าหากกระบวนการทางกายภาพเป็นการส่งสัญญาณ กระแสไฟฟ้า(แรงดันไฟฟ้า) เสียง - หากใช้การส่งผ่านการสั่นสะเทือนทางเสียง ฯลฯ

ชุดของวิธีการที่รับประกันการส่งข้อความจากแหล่งที่มาไปยังผู้รับในรูปแบบช่องทางการสื่อสาร

การส่งข้อความผ่านสัญญาณไฟฟ้าเรียกว่าโทรคมนาคม ตามลำดับ ซึ่งเป็นช่องทางการสื่อสารที่ทำให้แน่ใจว่าการส่งสัญญาณดังกล่าวเป็นช่องทางโทรคมนาคม

ในการส่งข้อความใดๆ ที่มีลักษณะไม่ใช้ไฟฟ้าผ่านช่องทางโทรคมนาคม ข้อความเหล่านั้นจะต้องผ่านการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง ซึ่งดำเนินการโดยตัวแปลงข้อความหลัก (PMT) PPS เป็นอุปกรณ์ที่สร้างสัญญาณไฟฟ้าหลัก (PES) ที่จุดส่งสัญญาณ - การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ซึ่งสอดคล้องกับข้อความที่มีลักษณะที่ไม่ใช่ไฟฟ้า ตัวอย่างของ PES ได้แก่ โทรศัพท์ โทรเลข โทรทัศน์ การกระจายเสียง และสัญญาณอื่นๆ PPS ทั่วไปประกอบด้วยไมโครโฟน โฟโตไดโอด กล้องส่งสัญญาณโทรทัศน์ ฯลฯ

สัญญาณไฟฟ้าหลักสามารถส่งได้โดยตรงผ่านวงจรทางกายภาพที่มีตัวนำโลหะคู่หนึ่ง แต่ตามกฎแล้ว PES จะต้องผ่านการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น สำหรับการส่งผ่านสายสื่อสารไฟเบอร์ออปติก TES จะถูกแปลงเป็นสัญญาณแสงบางประเภท สำหรับการส่งสัญญาณทิศทางในพื้นที่เปิดโล่ง - เป็นสัญญาณวิทยุความถี่สูง ฯลฯ ในด้านรับ การแปลงผกผันคือ ดำเนินการและ TES จะกลับมาอีกครั้ง จากนั้นไปที่ตัวแปลงข้อความผกผัน (IMC) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นข้อความที่มีลักษณะที่ไม่ใช่ไฟฟ้า OPS ทั่วไปได้แก่ ลำโพง, LED, หลอดภาพทีวี ฯลฯ

โทรคมนาคมหลายประเภทแบ่งตามประเภทของ PES ที่ส่งสัญญาณ (เช่น โทรศัพท์ วิดีโอโทรศัพท์ โทรเลข โทรสาร โทรทัศน์ ฯลฯ) หรือตามประเภทของสายส่ง (ดาวเทียม ไฟเบอร์ออปติก รีเลย์วิทยุ ฯลฯ ) หากช่องโทรคมนาคมเป็นแบบสากล

ระบบโทรคมนาคมคือการรวบรวม วิธีการทางเทคนิคและสื่อเผยแพร่ที่รองรับการส่งสัญญาณโทรคมนาคม สายแบบมีสายและไร้สาย (หรือสายวิทยุ) ถูกใช้เป็นสื่อในการแพร่กระจาย

เส้นลวดคือเส้นที่สัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายในอวกาศไปตามตัวกลางนำทางที่ต่อเนื่อง สายประกอบด้วยโลหะเหนือศีรษะและสายเคเบิล ท่อนำคลื่น และท่อนำแสง ในลิงก์วิทยุ ข้อความจะถูกส่งผ่านคลื่นวิทยุในพื้นที่เปิดโล่ง การสื่อสารประเภทนี้ให้ช่วงที่กว้างกว่า เหมาะสำหรับแหล่งสัญญาณมือถือและผู้รับข้อความ แต่ไวต่อการรบกวนจากภายนอกมากกว่า

1.2. เครือข่ายหลักและรอง

แนวคิดของ "เครือข่ายหลักและเครือข่ายรอง" เป็นหนึ่งในแนวคิดหลักในคำศัพท์ของเครือข่ายการสื่อสารที่เชื่อมต่อระหว่างกัน (ICN) ของรัสเซีย (และก่อนหน้านั้น - ในคำศัพท์ของ EASC) และกำหนดสถาปัตยกรรมของการก่อสร้าง

เครือข่ายหลักเข้าใจว่าเป็นชุดของวงจรกายภาพมาตรฐาน ช่องส่งสัญญาณมาตรฐาน และเส้นทางเครือข่ายที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของโหนดเครือข่าย สถานีเครือข่าย อุปกรณ์ปลายทางของเครือข่ายหลัก และสายส่งที่เชื่อมต่อกัน

เครือข่ายรอง หมายถึง ชุดของเส้นและช่องสัญญาณของเครือข่ายรอง ที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของเครือข่ายหลัก สถานีและโหนดหรือสถานีสลับ และโหนดสลับ ออกแบบมาเพื่อจัดระเบียบการสื่อสารระหว่างจุดเฉพาะสองจุดขึ้นไป ขอบเขตของเครือข่ายรองคือจุดเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ปลายทางของผู้สมัครสมาชิก เครือข่ายรองเรียกว่าโทรศัพท์ โทรเลข การส่งข้อมูล เครือข่ายการกระจายรายการโทรทัศน์ การส่งหนังสือพิมพ์ ฯลฯ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทหลักของโทรคมนาคม เครือข่ายรองถูกแบ่งออกเป็นระหว่างเมืองและโซน (ในโซนและท้องถิ่น) ขึ้นอยู่กับลักษณะอาณาเขตของโทรคมนาคม

บนพื้นฐานของเครือข่ายรอง ระบบต่างๆ ได้รับการจัดระเบียบซึ่งเป็นชุดของวิธีการทางเทคนิคที่ดำเนินการโทรคมนาคมบางประเภทและรวมถึงเครือข่ายรองและระบบย่อยที่เกี่ยวข้อง: การกำหนดหมายเลข การส่งสัญญาณ การบัญชีต้นทุน และการชำระบัญชีกับสมาชิก การบำรุงรักษาและการจัดการ

ในปัจจุบัน ด้วยการมาถึงของบริการการสื่อสารใหม่ๆ นอกเหนือจากโทรศัพท์ ด้วยการเกิดขึ้นของผู้ให้บริการอิสระจำนวนมากที่ให้บริการเหล่านี้ เช่นเดียวกับเทคโนโลยี เช่น ATM และ MPLS และอื่นๆ ซึ่งมาตรฐานครอบคลุมถึง ทั้งเครือข่ายการส่งข้อมูลหลักและรอง ขอบเขตระหว่างเครือข่ายหลักและรองจะถูกลบอย่างต่อเนื่อง

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีสมัยใหม่นำไปสู่ความจริงที่ว่ากรอบการกำกับดูแลอยู่เบื้องหลังสถานการณ์ปัจจุบันในเครือข่ายอย่างมาก

สำหรับวันนี้ ในความคิดของฉัน เราควรมุ่งเน้นไปที่คำจำกัดความต่อไปนี้: เราควรทิ้งแนวคิดของเครือข่ายหลักไว้เป็น เครือข่ายการขนส่ง(สายส่งพร้อมอุปกรณ์ปลายทาง) เครือข่ายรอง – เครือข่ายบริการ ( การสื่อสารทางโทรศัพท์, การส่งข้อมูล ฯลฯ )

1.3. การจำแนกประเภทและแนวโน้มการพัฒนาสำหรับ SMEs

ระบบส่งสัญญาณหลายช่องสัญญาณ (MCS) เป็นชุดของวิธีการทางเทคนิคที่ให้การส่งสัญญาณหลาย ๆ พร้อมกันและเป็นอิสระโดยมีคุณภาพที่ต้องการผ่านสายส่งเดียว SMEs จำแนกตามเกณฑ์ดังต่อไปนี้

1. ตามประเภทของสื่อนำทาง: มีสายและไร้สาย

ในทางกลับกันพวกเขาแยกแยะ: ก) มีสายเหนือเส้นเหนือศีรษะ - VSP; ผ่านสายเคเบิล - KSP; ผ่านสายไฟเบอร์ออปติก - VOSP; b) ไร้สายผ่านสายส่งรีเลย์วิทยุ - RRSP; ผ่านลิงค์ดาวเทียม - SSP

2. ตามจำนวนแหล่งข้อความ (จำนวนช่อง N): ก) ช่องเล็ก – N< 12 (обычно по воздушным линиям связи); б) среднеканальные – N= 12 – 60 (обычно КСП по симметричным кабелям или РРСП); в) многоканальные – N >300 (โดยปกติคือ CSP บนสายโคแอกเชียลหรือ RRSP รวมถึง VOSP) d) หลายช่องสัญญาณพิเศษ – N >> 3000 (เฉพาะ VOSP หรือ KSP บนสายโคแอกเชียล "ขนาดใหญ่" เช่น ระบบ K-3600)

เพื่อรวม SMEs ให้เป็นหนึ่งเดียวกัน จำนวนแหล่งข้อความ (ช่องทาง) จะถูกกำหนดโดยจำนวนข้อความโทรศัพท์เทียบเท่าที่สามารถส่งไปยัง SMEs ได้

3 ตามรูปแบบของสัญญาณที่ส่ง: ก) อะนาล็อก (ASP) - ใช้สำหรับการส่งสัญญาณไฟฟ้าแบบอะนาล็อกซึ่งในช่วงเวลาที่ จำกัด สามารถใช้ในสถานะจำนวนอนันต์ (รูปที่ 1.4, ก) ตัวอย่างของ ASP ดังกล่าว ได้แก่ ระบบต่างๆ เช่น V-12, K-1920 เป็นต้น; b) ไม่ต่อเนื่อง - ใช้สำหรับการส่งสัญญาณแยกซึ่งในช่วงเวลาจำกัด มีจำนวนสถานะที่จำกัด (ไม่ต่อเนื่อง นับได้) (รูปที่ 1.4,b) c) ดิจิตอล (DSP) – ใช้สำหรับการส่งสัญญาณดิจิตอลที่ไม่ต่อเนื่องตามเวลาและมีค่า "1" และ "0" ที่อนุญาตสองระดับ (รูปที่ 1.4, c) ตัวอย่างของ DSP คืออุปกรณ์เช่น IKM-30, IKM-1920 เป็นต้น

ข้าว. 1.4 ก. ข้าว. 1.4 ข. ข้าว. 1.4 นิ้ว

แนวโน้มหลักในการพัฒนา SME:

1. การเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอจาก ASP เป็น DSP

2. การพัฒนาลำดับความสำคัญของ VOSP โดยเฉพาะสายหลักที่มีช่องสัญญาณจำนวนมาก

3. การเพิ่มส่วนแบ่งของ BSC

4. เพิ่มความน่าเชื่อถือ ปรับปรุงตัวชี้วัดคุณภาพของ SMEs

2. พารามิเตอร์ของสัญญาณหลักทั่วไป

2.1. ระบบทั่วไปของพารามิเตอร์ของสัญญาณหลัก

ความหนาแน่นของสเปกตรัม จีเอ็กซ์(เอฟ)กระบวนการสุ่มแสดงลักษณะการกระจายกำลังขององค์ประกอบสเปกตรัมแต่ละส่วนของสัญญาณ เอ็กซ์(ที). หากสัญญาณ เอ็กซ์(ที)เป็นระยะๆ ตามด้วยฟังก์ชัน จีเอ็กซ์(เอฟ)ไม่ต่อเนื่อง; ถ้าสัญญาณ เอ็กซ์(ที)ไม่ใช่คาบ แล้วฟังก์ชัน จีเอ็กซ์(เอฟ)อย่างต่อเนื่อง

เป็นไปไม่ได้ที่จะส่งสัญญาณโดยไม่ผิดเพี้ยนโดยไม่ส่งสเปกตรัม การลดสเปกตรัมใดๆ ที่อนุญาตระหว่างการส่งสัญญาณจะทำให้สัญญาณผิดเพี้ยน

สัญญาณการสื่อสารที่มีอยู่จริงทั้งหมดเป็นกระบวนการสุ่มที่มีสเปกตรัมกว้างไม่สิ้นสุด ในเวลาเดียวกัน พลังงานหลักจะกระจุกตัวอยู่ในแถบความถี่ที่ค่อนข้างแคบ เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะส่งสเปกตรัมสัญญาณทั้งหมด สายการสื่อสารจึงส่งส่วนหนึ่งของสเปกตรัมสัญญาณที่มีพลังงานหลักเข้มข้น และในขณะเดียวกันการบิดเบือนก็ไม่เกินค่าที่อนุญาต

รูปที่ 2.1 แสดงการขึ้นต่อกันของลักษณะเฉพาะ จีเอ็กซ์(เอฟ):

ข้าว. 2.1. การพึ่งพาลักษณะของความหนาแน่นของสเปกตรัม จีเอ็กซ์(เอฟ):

ก) สำหรับกรณีที่สเปกตรัมสัญญาณกระจุกตัวอยู่ในแถบความถี่ Fн เป็นหลัก< f < Fв, где Fн, Fв – нижние и верхние граничные частоты (рис. 2.1 а);

ถ้า Fв/Fн >> 1 แสดงว่าสัญญาณนั้นถือเป็นบรอดแบนด์ ที่ Fв/Fн หยาบคาย 1 – ย่านความถี่แคบ

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

c) เมื่อสัญญาณมีสเปกตรัมที่กว้างและสม่ำเสมอไม่สิ้นสุด ตัวเลือกนี้จะสะดวก แบบจำลองทางคณิตศาสตร์และสอดคล้องกับสัญญาณตามเงื่อนไขที่เรียกว่า "สัญญาณรบกวนสีขาว" (รูปที่ 2.1, c)

ความกว้างของสเปกตรัมสัญญาณเท่ากับความแตกต่างสูงสุด เอฟและขั้นต่ำ เอฟเอ็นความถี่ของสเปกตรัมที่ส่ง ∆F=FВ – FНเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดประการหนึ่ง

กำลังสัญญาณเฉลี่ยในช่วงเวลา T → ∞ เรียกว่ากำลังเฉลี่ยระยะยาว Рх พุธ ถ้า T มีจำกัด เช่น 1 นาทีหรือ 1 ชั่วโมง เราจะได้ค่านาทีเฉลี่ยหรือกำลังรายชั่วโมงเฉลี่ย ในที่สุด ที่ T → 0 เราได้ค่าทันทีของกำลังสัญญาณ Рх ในขณะนี้ t0

เนื่องจาก x(t) – กระบวนการสุ่มในทางทฤษฎีอย่างเคร่งครัด ในช่วงเวลาหนึ่ง สัญญาณ x(t) เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และด้วยเหตุนี้ ค่าปัจจุบันของกำลัง Px(t) (โดยเฉลี่ยในช่วงเวลาเล็กๆ ∆T) จึงอาจมีขนาดใหญ่มาก โดยปกติแล้ว กำลังสัญญาณสูงสุดจะเป็นค่า Px max = Xmax2 ซึ่งค่า Px ที่เกิดขึ้นทันทีจะเกินได้ด้วยความน่าจะเป็นที่ต่ำมาก ε เท่านั้น โดยทั่วไป ε = 0.01 หรือ 0.001

ปัจจัยยอดสัญญาณ คืออัตราส่วนของกำลังสูงสุด Pmax ที่กำหนดไว้ข้างต้น ต่อค่าเฉลี่ย Pav ระยะยาว ซึ่งแสดงเป็นหน่วยลอการิทึม (เดซิเบล):

.

สำหรับสัญญาณส่วนใหญ่ Kp จะต้องไม่เกิน 13–18 dB

ในระหว่างกระบวนการส่งสัญญาณ สัญญาณ x(t) ไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดก็ตาม (บางครั้งก็มีสติ) จะถูกบิดเบือน ส่งผลให้ผู้รับรับสัญญาณ x’(t) ≠ x(t) ข้อผิดพลาดในการสร้างสัญญาณ x(t) ถูกประมาณโดยกำลังของข้อผิดพลาด Pε ซึ่งกำหนดเป็น

ผู้รับไม่สังเกตเห็นการบิดเบือนของสัญญาณหาก Pε ไม่เกินค่าที่อนุญาต (เกณฑ์) Pε สูงสุด ช่วงไดนามิกหมายถึงปริมาณ

, เดซิเบล,

โดยที่ Pmax คือกำลังสัญญาณสูงสุดที่เป็นไปได้

ช่วงไดนามิกยังถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของกำลังสูงสุด (สูงสุด) อาร์เอสสูงสุดส่งสัญญาณถึงกำลังขั้นต่ำ Рс นาทีแสดงในหน่วยลอการิทึม กำลังไฟฟ้าสูงสุดหมายถึงกำลังสัญญาณที่เกินในช่วงเวลาหนึ่ง ช่วงไดนามิกของสัญญาณโดยใช้ระบบลอการิทึมทศนิยม

ช่วงไดนามิกของสัญญาณเสียงพูดคือ 35 – 40 เดซิเบล

ในสภาวะจริง สัญญาณการสื่อสารจะถูกส่งผ่านสายส่งภายใต้การรบกวนประเภทต่างๆ ดังนั้นสิ่งที่สำคัญที่สุดไม่ใช่ค่าสัมบูรณ์ของกำลังสัญญาณ แต่เป็นอัตราส่วนต่อกำลังสัญญาณรบกวน จากการพิจารณาเหล่านี้ ค่าพิเศษจะได้รับการพิจารณาและทำให้เป็นมาตรฐาน - ความปลอดภัยของสัญญาณจากการรบกวนประเภทใดประเภทหนึ่ง

ภายใต้ ความปลอดภัย หมายถึงความแตกต่างระหว่างระดับสัญญาณและเสียงรบกวน ณ จุดที่กำหนดในช่องสัญญาณสื่อสาร:

ประสิทธิภาพแหล่งข้อมูล ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของจำนวนข้อมูลที่ IΣ ส่งโดยใช้ PES ไปยังผู้รับ (ผู้รับ) ในช่วงเวลา tΣ ถึงค่าของช่วงเวลา tΣ:

เนื่องจาก tΣ → ∞ ค่าของ I จะเป็นตัวกำหนดผลผลิตข้อมูลโดยเฉลี่ยของแหล่งที่มา ถ้า tΣ มีขนาดเล็ก ฉันจะระบุลักษณะของประสิทธิภาพข้อมูลในทันที

เรามาค้นหาปริมาณข้อมูลสำหรับแหล่งสัญญาณแยกที่มีสถานะอนุญาต L (ระดับ) (รูปที่ 2.2)

ในช่วงเวลาตี< t< ti+1 сигнал принимает ระดับที่ 1(i Є ) ด้วยความน่าจะเป็น pi..jpg" width="195" height="43">

จากนั้นประสิทธิภาพของแหล่งแยกจะเท่ากับ

โดยที่ Tp คือระยะเวลาของข้อความพื้นฐาน (รูปที่ 2.2) FT = 1/Tp คือความถี่ของข้อความซ้ำ ( ความถี่สัญญาณนาฬิกา).

ตัวอย่าง. ปล่อยให้ความน่าจะเป็นในการยอมรับระดับ i-th นั้นเท่ากันสำหรับทุกคน ฉัน Є ,

แทนค่าพายที่เราพบ

หากสัญญาณมีสองระดับที่อนุญาต ("0" และ "1") เช่น L = 2 และ p0 = p1 = 0.5 เราจะได้สัญญาณดิจิทัล

นั่นคือประสิทธิภาพของข้อมูลของแหล่งสัญญาณไบนารี่เกิดขึ้นพร้อมกับความถี่สัญญาณนาฬิกา ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพข้อมูลของแหล่งสัญญาณช่องดิจิทัลหลัก (BDC) ซึ่งมีความถี่สัญญาณนาฬิกา 64 kHz จะเป็น 64 kBit/s

สำหรับสัญญาณอนาล็อก

โดยที่ค่า FВ, Рср และ Рε max ถูกกำหนดไว้ข้างต้น D* และ Kn* คือช่วงไดนามิกและปัจจัยยอดของสัญญาณ ตามลำดับ โดยแสดงเป็นหน่วยเวลา (ไม่ใช่เดซิเบล)

หากเรายอมรับได้ว่า D*/K* >> 1 เราก็จะได้จากสูตรก่อนหน้า

ที่นี่ D และ Kp ถูกแทนที่ด้วยเดซิเบล FB - เป็นเฮิรตซ์

2.2. พารามิเตอร์พื้นฐานของสัญญาณหลักทั่วไป

2.2.1. สัญญาณโทรศัพท์

ความหนาแน่นของสเปกตรัมโดยเฉลี่ย (คำพ้องความหมาย - สเปกตรัมพลังงาน) ของสัญญาณเสียงพูดที่ได้รับที่เอาต์พุตของไมโครโฟนโทรศัพท์จะแสดงในรูปที่ 1 2.3.

สเปกตรัมมีความเข้มข้นเป็นหลักในช่วงตั้งแต่ 0.3 ถึง 3.4 kHz ก่อนอื่นนี่เป็นเพราะพารามิเตอร์ของตัวแปลงสมาชิกหลัก - ไมโครโฟนและโทรศัพท์ คลื่นความถี่สูงสุดสอดคล้องกับความถี่ F0 ซึ่งสำหรับเสียงชายและหญิงจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 300 ถึง 500 Hz

ความหนาแน่นของการกระจายของระดับสมาชิกที่อินพุตของระบบส่งสัญญาณหลายช่องสัญญาณนั้นอธิบายโดยประมาณตามกฎหมายปกติ (รูปที่ 2.4)

ขึ้นอยู่กับจุดใดในระบบที่วัดการกระจายนี้ ฟังก์ชัน W(p) จะเลื่อนขนานไปตามแกนระดับ p ค่าสูงสุดสอดคล้องกับระดับ рср สำหรับสมาชิกโดยเฉลี่ย ณ จุดนี้ ตามกฎแล้วฟังก์ชัน W(p) ลดลงเป็นอินพุตของระบบ (โดยปกติจะเป็นจุดที่ระดับสัมพัทธ์เป็นศูนย์ของ TNOU) จะถูกระบุ:

การแพร่กระจายของระดับที่สัมพันธ์กับ рср ไม่ได้ขึ้นอยู่กับจุดวัดและมีลักษณะเฉพาะด้วยการกระจายตัว ซิรซึ่งเท่ากับ 4.5 ... 5.5 เดซิเบล สำหรับกฎหมายปกติ กฎ "สามซิกม่า" นั้นใช้ได้ โดยที่ระดับสมาชิกสูงสุด pmax ที่มีความน่าจะเป็น 99.9% เท่ากับ pmax< (рср + Зซิร).

อัตราส่วนของกำลังสัญญาณเฉลี่ย Рср ต่อกำลังของข้อผิดพลาดสูงสุด Рε ซึ่งหูยังไม่รู้สึกในระหว่างการสนทนา สำหรับสมาชิกทั้งหมด ตามที่การทดลองแสดงคือ

สิ่งเดียวกันอาจกล่าวได้เกี่ยวกับปัจจัยสูงสุดของสัญญาณสมาชิกใด ๆ ซึ่งเท่ากับ Kp γ 15 - 17 dB

จากนั้นช่วงไดนามิกของสัญญาณคือ

เมื่อประเมินประสิทธิภาพข้อมูลของแหล่งสัญญาณโทรศัพท์ตาม ((หมายเลขสูตรประสิทธิภาพสำหรับแหล่งสัญญาณอะนาล็อก)) จำเป็นต้องคำนึงว่าผู้สมัครสมาชิกแต่ละคนพูดโดยเฉลี่ยครึ่งหนึ่งของเวลาที่กำหนดสำหรับการสนทนากับผู้สมัครสมาชิกรายอื่น นอกจากนี้สัดส่วนเวลาที่สำคัญยังถูกใช้ไปกับการหยุดชั่วคราว คิดทบทวนคำตอบ ฯลฯ เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้ ประสิทธิภาพของแหล่งข้อความจึงลดลงโดยเฉลี่ย 3 - 4 เท่า ซึ่งคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์กิจกรรม τа = Z-1 จากนั้นใช้สูตรสำหรับการผลิตข้อมูลของสัญญาณแหล่งอะนาล็อก

2.2.2. สัญญาณเสียงออกอากาศ

แหล่งกำเนิดเสียงเมื่อส่งสัญญาณกระจายเสียง (SB) มักจะเป็น เครื่องดนตรีและเสียงของบุคคล ไมโครโฟนและลำโพงบรอดแบนด์คุณภาพสูงถูกใช้เป็นตัวแปลงสัญญาณมลพิษหลัก ซึ่งสามารถส่งผ่านสเปกตรัมเสียงทั้งหมดที่หูของมนุษย์ได้ยินได้ สเปกตรัมความถี่ของสัญญาณออกอากาศจะอยู่ในช่วงความถี่ตั้งแต่ 15 dHz อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดสำหรับคุณภาพการเล่น คลื่นความถี่อาจถูกจำกัด:

สำหรับการส่งสัญญาณระดับสูงกว่า - FH = 0.02 kHz, FB = 15 kHz;

ในคลาสแรก - FH = 0.05 kHz, FB = 10 kHz;

ในคลาสที่สอง - FH = 0.1 kHz, FB = 6 kHz

ตามกฎแล้ว รายการวิทยุระหว่างประเทศและรีพับลิกันจะถูกส่งผ่านทางหลวงระหว่างประเทศในชั้น 1 เครือข่ายการกระจายมลพิษในท้องถิ่นมักจะให้คุณภาพการส่งสัญญาณในชั้น 2 อุปกรณ์ของสตูดิโอและโรงบันทึกเสียงได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณมลพิษในระดับสูงสุด .

ข้อผิดพลาดที่อนุญาตในการสร้างสัญญาณมลพิษ ซึ่งประเมินโดยค่า

101 ก.(Pcp/ Pε), dB พบได้จากความเชี่ยวชาญระดับมืออาชีพโดยใช้อุปกรณ์คุณภาพสูง (ตัวแปลงหลัก) ความดังประมาณ 54 – 56 เดซิเบล ค่าปัจจัยยอดของสัญญาณมลพิษคือ 16 – 18 dB ดังนั้น ช่วงไดนามิกที่ฐานคือ D = 70 – 74 dB เราพิจารณาประสิทธิภาพของแหล่งสัญญาณมลพิษ:

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

เมื่อใช้อุปกรณ์แฟกซ์ Gazeta-2 ที่ใช้ในการส่งแถบหนังสือพิมพ์ผ่านสายสื่อสารทางไกล ความถี่สูงสุดของรูปแบบคือ 180 kHz โดยมีเวลาในการส่งหนึ่งแถบ 2.3 .... 2.5 นาที รูปภาพของแถบหนังสือพิมพ์เป็นแบบแรสเตอร์ (เชิงเส้น) โดยมีจำนวนระดับ L = 2 จากนั้น

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

ความเร็วในการส่งข้อมูลประมาณด้วยความถี่ ft = 1/τi หรือตามจำนวนสัญลักษณ์พื้นฐานต่อ 1 วินาทีในบอด (1 บอดสอดคล้องกับการส่งหนึ่งสัญลักษณ์ต่อวินาที) ตามพารามิเตอร์นี้แหล่งข้อมูลที่ไม่ต่อเนื่องแบ่งออกเป็นความเร็วต่ำ (รวมถึงโทรเลข) ซึ่งมีความเร็วไม่เกิน 200 Baud ความเร็วปานกลาง - จาก 300 ถึง 1200 Baud และความเร็วสูง - มากกว่า 1200 Baud .

2.3.5. สัญญาณทีวี.

ในโทรทัศน์และในการสื่อสารแฟกซ์ สัญญาณหลักจะถูกสร้างขึ้นโดยวิธีการสแกน สัญญาณไฟฟ้าซึ่งรวมถึงสัญญาณภาพและพัลส์ควบคุมเรียกว่าเสร็จสมบูรณ์ สัญญาณทีวี. สัญญาณโทรทัศน์ที่ออกอากาศมีลักษณะเป็น D = 40 dB, FB = 6.0 MHz

3. หลักการของสัญญาณมัลติเพล็กซ์ตามเวลา

3.1. หลักการทั่วไปในการสร้างช่องทางดิจิทัลหลัก

ดังที่ทราบกันดีว่าเมื่อเปลี่ยนจากรูปแบบอะนาล็อกเป็นรูปแบบดิจิทัล สัญญาณจะผ่านการเปลี่ยนแปลงดังต่อไปนี้ (รูปที่ 3.1):

ข้าว. 3.1. แปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณ PCM แบบดิจิทัล

การแยกสัญญาณของแต่ละบุคคลตามเวลาส่งผลให้เกิดการก่อตัว สัญญาณชีพจรจำลองตามแอมพลิจูด เช่น สัญญาณ AIM

การรวมสัญญาณ N แต่ละ AIM เข้ากับสัญญาณ AIM แบบกลุ่มโดยใช้หลักการแบ่งเวลาของช่องสัญญาณ

การหาปริมาณของสัญญาณ AIM ของกลุ่มตามระดับ

การเข้ารหัสตัวอย่างสัญญาณ PCM แบบกลุ่มตามลำดับ ซึ่งส่งผลให้เกิดสัญญาณ PCM แบบกลุ่ม เช่น สัญญาณดิจิทัล

ดังนั้น ด้วยความถี่การสุ่มตัวอย่าง FD=8 kHz (TD=125 μs) และความลึกบิตของโค้ด m=8 เราจึงได้อัตราการส่งข้อมูลของสัญญาณ PCM ที่สร้างขึ้นที่ 64 kbit/s ซึ่งเป็นความเร็วของช่องสัญญาณดิจิทัลหลัก ( สำเนาลับถึง) การแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นสัญญาณ PCM เป็นไปตามมาตรฐานของ ITU-T Recommendation G-711

3.2. การรวมสัญญาณอนาล็อกชั่วคราว

เมื่อใช้มัลติเพล็กซ์เวลา สัญญาณจะถูกส่งแบบไม่ต่อเนื่องตามเวลา นอกจากนี้ ระหว่างตัวอย่างที่อยู่ติดกันของสัญญาณหนึ่งจะมี "กรอบเวลา" เสมอซึ่งไม่มีการส่งสัญญาณนี้ “หน้าต่าง” เหล่านี้เต็มไปด้วยตัวอย่างสัญญาณอื่นๆ ขึ้นอยู่กับรูปแบบที่แสดงตัวอย่างของแต่ละสัญญาณ มัลติเพล็กซ์เวลาสามารถทำได้สองประเภท:

ก) การบีบอัดสัญญาณในรูปแบบแอนะล็อกพัลส์

b) การบีบอัดสัญญาณในรูปแบบดิจิทัล

3.2.1. หลักการทั่วไปของการรวมสัญญาณอนาล็อก

เมื่อรวมสัญญาณอะนาล็อกชั่วคราว (รูปที่ 3.2) แต่ละสัญญาณของระบบหลายช่องสัญญาณ ก1 (ที) ÷ หนึ่ง(ที) (รูปที่ 3.3, a, c) ถูกแปลงล่วงหน้าจากรูปแบบอะนาล็อกเป็นสัญญาณ AIM-1 หรือ AIM-2

ข้าว. 3.2

การก่อตัวของสัญญาณ AIM ดำเนินการโดยใช้ตัวอย่าง (ดูรูปที่ 3.24) ซึ่งควบคุมโดยพัลส์สวิตชิ่งที่สอดคล้องกัน ยูง 1 ۞ Uง n. เนื่องจากสัญญาณเหล่านี้ตั้งฉาก (ไม่ทับซ้อนกัน) ตรงเวลา (ดูรูปที่ 3.25, b, d) ดังนั้นสัญญาณตัวอย่าง กง 1 (ที) ÷ กง n(ที) ยังไม่ตรงต่อเวลาและสามารถรวมกันเป็นสัญญาณกลุ่มได้โดยตรง ยูกรัม (เสื้อ)ใช้ตัวบวกเชิงเส้น 2 (รูปที่ 3.25, d) การก่อตัวของลำดับพัลส์ที่เลื่อนตามเวลา ยูง 1 ۞ Uง nดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์สร้าง (GE) 3. การใช้อุปกรณ์ส่งสัญญาณซิงโครไนซ์สัญญาณ 4 ยังสร้างสัญญาณซิงโครไนซ์พิเศษซึ่งรวมกับตัวอย่างสัญญาณข้อมูล ก1 (ที) ÷ หนึ่ง(ที) . วงจรการส่งสัญญาณเบื้องต้นในระบบหลายช่องสัญญาณถูกสร้างขึ้นตามหลักการ: ตัวอย่างของช่องที่ 1, 2 เป็นต้น จนถึงช่องที่ n จะถูกส่ง จากนั้นสัญญาณนาฬิกาจะถูกส่ง จากนั้นตัวอย่างช่องที่ 1, 2 เป็นต้นอีกครั้ง

ที่ฝั่งรับ (รูปที่ 3.4) ตัวเก็บตัวอย่าง 11 – 1 nดำเนินการเลือกตัวอย่างเฉพาะช่อง "ของพวกเขา" จากสัญญาณกลุ่ม หลังจากกรองช่อง 3 ฉัน, ฉัน= 1, ...,n สัญญาณต่อเนื่องจะถูกกู้คืน กฉัน(เสื้อ)จากการสุ่มตัวอย่าง กง ฉัน(ที) ,.

เครื่องเก็บตัวอย่างช่องสัญญาณในด้านการส่งและรับจะต้องทำงานพร้อมกันและเป็นเฟส เพื่อจุดประสงค์นี้ จะใช้การซิงโครไนซ์แบบบังคับของส่วนที่รับ ดำเนินการโดยใช้เครื่องรับสัญญาณการซิงโครไนซ์พิเศษ 2 ซึ่งแยกสัญญาณการซิงโครไนซ์จากสัญญาณกลุ่มและจ่ายไปยังอุปกรณ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่รับ 4 สำหรับการเลือกสัญญาณการซิงโครไนซ์ที่ปราศจากข้อผิดพลาดสัญญาณหลังจะได้รับคุณสมบัติเฉพาะที่แยกความแตกต่างจาก ตัวอย่างข้อมูล ความแตกต่างอาจเป็นแอมพลิจูด ระยะเวลา รูปร่าง ฯลฯ การส่งผ่านและการรับ GO ถูกสร้างขึ้นแทบจะเหมือนกัน มีเพียงมาสเตอร์ออสซิลเลเตอร์ที่ฝั่งการส่งเท่านั้นที่ทำงานในโหมดอัตโนมัติ และที่ฝั่งรับในโหมดบังคับซิงโครไนซ์ ข้อดีของตัวเลือกการซีลชั่วคราวมีดังนี้:

1) ใช้ GO ทั่วไปสำหรับทุกช่องสัญญาณ

2) สัญญาณทั้งหมดจะถูกสุ่มตัวอย่างที่ความถี่เดียวกันซึ่งช่วยให้สามารถใช้ตัวอย่างและตัวกรองช่องสัญญาณประเภทเดียวกันได้

3) การแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (การดำเนินการเชิงปริมาณและการเข้ารหัสระดับ) ดำเนินการโดยควอไลเซอร์และตัวเข้ารหัสกลุ่มเดียว

4) การแปลงดิจิทัลเป็นอะนาล็อกที่ด้านรับจะดำเนินการโดยตัวถอดรหัสกลุ่ม I หนึ่งตัวซึ่งสร้างสัญญาณตัวอย่างกลุ่มของแบบฟอร์ม 3.25 น.

3.2.2. ระบบส่งกำลัง PKM-30

การบดอัดชั่วคราวประเภทนี้ใช้ในระดับประถมศึกษา ระบบดิจิทัลประเภทการส่ง IKM-30 วงจรการส่งข้อมูลในระบบเหล่านี้แสดงไว้ในรูปที่ 1 3.5.

รอบระยะเวลา Tts เท่ากับระยะเวลาสุ่มตัวอย่างสัญญาณโทรศัพท์ Td = 125 μs (เนื่องจาก Fd = 8 kHz)

ในช่วง TC จะมีการส่งข้อมูลแบบดิจิทัลตามลำดับ รหัสไบนารี่ตัวอย่างสัญญาณโทรศัพท์ 30 สัญญาณและสัญญาณดิจิทัลบริการ 2 สัญญาณ ได้แก่ การซิงโครไนซ์เฟรม (CS) และสัญญาณควบคุมและโต้ตอบสำหรับการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์อัตโนมัติ (SUV) แต่ละตัวอย่างจะถูกส่งในช่วงเวลาของช่องสัญญาณ (CI) ของตัวเอง โดยมีระยะเวลาการรวมรหัส Tk และประกอบด้วย มการปลดปล่อย ระยะเวลาคายประจุ – Tt. สำหรับ m = 8 เราได้

มีการใช้ช่วงเวลาของช่องสัญญาณหมายเลข 0, 1, 2, ... , 31 ดังนี้: KI0 - สำหรับการส่งสัญญาณ DS, KI16 - SUV, ช่วงเวลา KI1 KI15 และ KI17 KI31 - สำหรับการส่งสัญญาณตามลำดับ 1 - 15 และสัญญาณโทรศัพท์ 16 – 31 การส่งสัญญาณของ SUV ดำเนินการโดยการจัด "ช่องสัญญาณระยะไกล" ซึ่งตรงกันข้ามกับ ASP ส่วนใหญ่ โดยที่ SUV จะถูกส่งในช่องเดียวกับสัญญาณข้อมูล ใน DSP หลัก ตัวอย่างของ SUV ของผู้สมัครสมาชิกรายหนึ่งจะถูกส่งในรูปแบบของรหัส 3 บิตรวมกัน ในขณะที่ KI16 หนึ่งตัวเก็บตัวอย่างของ SUV ของสมาชิกสองคน หากต้องการส่งตัวอย่างสมาชิกทั้งหมด 30 รายในครั้งเดียวจะใช้เวลา Tsc = Tts (30/2 + 1) = 16 Tts = 2 ms ซึ่งเรียกว่ามัลติเฟรมในขณะที่ KI16 ตัวใดตัวหนึ่งในมัลติเฟรมถูกใช้ เพื่อส่งสัญญาณดิจิตอลของการซิงโครไนซ์หลายเฟรม (MCS) การใช้สัญญาณ SDS ที่ฝั่งรับสัญญาณ ตัวอย่างรถ SUV ที่เข้ารหัสของแต่ละช่องจะถูกแยกออกจากกัน โครงร่างโครงสร้างตัวรับสัญญาณ SUV เกือบจะคล้ายกับรูปที่ 1 3.4.

ข้อเสียเปรียบหลักของตัวเลือกการบดอัดชั่วคราวที่พิจารณามีดังต่อไปนี้:

1) เมื่อจำนวนสัญญาณรวมเพิ่มขึ้น ช่วงเวลาระหว่างตัวอย่างที่อยู่ติดกันจะลดลง (ดูรูปที่ 3.3, d) ในระหว่างที่ตัวเข้ารหัสกลุ่ม (หรือตัวถอดรหัส) จะต้องแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอล (และในทางกลับกัน) เนื่องจาก การใช้งานอุปกรณ์กลุ่มเหล่านี้มีความซับซ้อนมากขึ้น