U N-kanalnom sistemu, broj filtera i njihovih tipova je jednak Nn, gde je n broj faza konverzije. Broj filtera i njihove vrste mogu se smanjiti dodavanjem višestruke transformacije grupa, pri čemu je signal osnovnog pojasa podvrgnut transformaciji. U tu svrhu, N kanala je podijeljeno u m grupa od K kanala, tj. Km = N. U svakoj grupi, signal svakog kanala se individualno transformiše koristeći noseće frekvencije w N1, w N2, ..., w NK (slika 3.51). Konverzija je ista u svim grupama, stoga se na izlazu svake grupe formira isti frekvencijski spektar. Dobijeni spektri osnovnog pojasa se zatim podvrgavaju grupnoj transformaciji sa nosiocima w GR1, w GR2, ..., w GRm, tako da se nakon kombinovanja konvertovanih signala osnovnog pojasa formira frekventni spektar od N kanala. U ovom slučaju, ukupan broj filtara je jednak N + mn GR, a broj tipova filtera je smanjen na K + mn GR, gdje je n GR broj faza grupne transformacije.
Slika 3.51 Grupna konverzija frekvencije
Dakle, upotreba višestruke i grupne konverzije omogućava objedinjavanje filterske opreme sistema, tj. smanjiti njegovu raznolikost. Ovo objedinjavanje povećava produktivnost sklopova hardvera i, na kraju, čini ga jeftinijim.
Kompresija je proces kombinovanja više signala koji nose informacije u signal osnovnog pojasa koji se prenosi, koncentrisan u jednom frekventnom opsegu. Zadatak se rješava ili vazdušnim ili zemaljskim putem. Može se koristiti gotovo svaka kombinacija:
Metode korištene za modulaciju u zemaljskoj opremi;
Tuljani u zemaljskoj opremi;
Modulacija nosioca na satelitskoj liniji;
Pristup sa više stanica.
Dakle, u sistemima INTELSAT, TELESAT, DSCS-1 i "Molniya" koristi se jednopojasna amplitudska modulacija sa frekvencijskom podjelom multipleksiranja (FS), frekvencijskom modulacijom na satelitskoj liniji i različitim nosećim frekvencijama za svaki ES.
VMDV sistem se može nazvati PCM / VU / CFM / TDLU.
SPADE sistem sa jednim kanalom po nosiocu je označen: PCM / HFM / MDChU.
U zemaljskoj opremi najčešće je frekventno multipleksiranje i odvajanje kanala (FC). NC sistemi uključuju:
a) jednopojasni (SSB) sistemi sa potisnutim nosiocem;
b) jednopojasni sistemi sa prenosnim nosiocem (SSB-PN);
c) dvosmjerni potisnuti noseći sistemi (DBP);
d) dvosmjerni sistemi sa prenosnim nosiocem (DBP-PN).
Generalno se koristi OBP.
U sistemima vremenske podjele koriste se:
Diskretne metode;
Digitalne metode.
Obično se VU kombinuje sa TDLD, a BC sa MDCU, ali su mogući i mešoviti sistemi.
Prijenos TV signala i zvučnih signala.
Prema planu VAKR-77, maksimalna brzina prijenosa na TV kanalu ne prelazi 20 Mbit / s. Ali za prijenos slike u boji visokog kvaliteta potrebna je brzina prijenosa od najmanje 34 Mbps. Stoga su za prvu generaciju satelitskih TV sistema korištene analogno-digitalne metode, kada se dio informacija prenosio u analognom obliku, a dio u digitalnom.
Jedan takav sistem je MAC (Multiplexing Analogue Components) sistem. U ovom sistemu, analogni signal luminacije se prenosi naizmjenično (koristeći metodu vremenske podjele) sa signalima hrominacije koji se pretvaraju u diskretni oblik, čime se izbjegava unakrsna distorzija signala luminantnosti i hrominacije i smanjuje šum u kanalu hrominacije tako što se pretvara u niske frekvencije. Zvuk, sinhronizacija, signali podataka se prenose zajedno sa signalima u boji u zajedničkom digitalnom toku.
U najjednostavnijoj verziji, signal osvjetljenja se prenosi u realnom vremenu tijekom aktivnog dijela linije, a digitalni tok se prenosi u intervalu horizontalnog blanking impulsa, a signal boje se preliminarno kompresuje u vremenu. Prilikom prijema, ukupan digitalni tok se demultipleksira. Chroma tok se rasteže i vremenski pomera da bi se vratio originalni omjer širine i visine, a zatim se dovodi u dekoder.
U složenijem sistemu i signal luminancije i signal hrominacije se kompresuju u vremenu, a podjela se vrši na period ne samo linije, već i okvira. Ovo vam omogućava da promijenite omjer širine i visine slike. Kao rezultat ECP studija, odabran je omjer kompresije od 3/2 za signal luminacije i 3 za signale hrominacije. Na strani odašiljanja, signal luminacije je odgođen za period kadra u odnosu na signal krominacije, dok na strani prijema signal luminacije prolazi nepromijenjen, a signal krominacije se rasteže u vremenu i odlaže za period kadra, tako da njihov prvobitni odnos je vraćen.
Jedan od najtežih problema satelitske televizije (STV) je način prenošenja zvučnih signala na TV kanalu. Teorijske studije i eksperimenti su pokazali da je korištenjem analogne FM metode u opsegu 12 GHz moguće emitovati, zajedno sa signalom slike, najviše dva zvučna programa sa odnosom signal-šum od oko 50-55 dB, i frekvenciju drugog podnosača treba odabrati tako da ne ometa kanal u boji. Na primjer, za TV-SAT odabrane su vrijednosti podnosača od 5,5 MHz i 5,746128 0,000003 MHz. U buretu je potrebno imati najmanje 4-6 zvučnih kanala.
Metoda za prenos digitalnog toka zajedno sa signalima slike mora ispuniti određene zahtjeve: kvalitet prijenosa slike ne smije se pogoršati; vjerovatnoća greške u prijenosu audio signala ne bi trebala prelaziti 10 -3 pri C / N = 8 dB; zahtijeva kompatibilnost sa postojećim TV prijemnicima.
Postoje tri načina prenošenja signala slike i mogu se razlikovati bitstreamovi:
Frekvencijska podjela (MAC-A sistem);
Sa vremenskom podjelom na video frekvenciji (MAC-B);
Vremenski nosilac (MAC-S).
MAC-A sistem. Digitalni tok se prenosi na frekvenciji podnosača koja je veća od gornje frekvencije spektra video signala. Frekvencija podnosača se bira iz omjera, gdje je F B gornja frekvencija video signala, R je brzina prijenosa u Mbps.
Među metodama digitalne modulacije, prednost se daje BPSK-u sa djelimično potisnutim bočnim pojasom, koji se naziva i “pojednostavljeni MSK” (Minimum Shift Keying), zbog njegove jednostavnosti i primjenjivosti koherentnog demodulatora na prijemu.
MAC-B sistem. Sažimanje video signala digitalnim streamom na video frekvenciji temelji se na korištenju neke redundancije TV signala - prisutnosti u svakoj liniji intervala povratnog puta zraka, u kojem se prenose samo signali sinhronizacije. Uvođenjem PCM sekvence u naznačenim intervalima, moguće je prenositi od dva do četiri zvučna programa bez povećanja ukupnog frekvencijskog opsega koji zauzima video signal. Prednost ove metode prijenosa je nepostojanje zasebnog demodulatora za audio signale, jer se digitalna sekvenca dobija na izlazu detektora zajedničke frekvencije.
U telekomunikacijskim mrežama se široko koriste višekanalni sistemi sa frekvencijskom i vremenskom podjelom kanala.
5.2.1. Principi formiranja grupnih signala u višekanalnim sistemima sa frekvencijskom podjelom multipleksiranja
Svi višekanalni sistemi sa frekvencijskom podjelom multipleksiranja (ISS sa FDM) koriste AM signale sa jednostrukim odvajanjem bočnog pojasa (AM-SSB). Metode konstruisanja ISS sa FDK razlikuju se po načinu formiranja grupnog signala i posebnostima njegovog prenosa na linearnoj putanji. Na prvom osnovu, postoje opcije:
- sa individualnom konverzijom signala;
- sa grupnom konverzijom signala.
Prema načinu pojačanja grupnog (linearnog) signala u međutačkama (druga karakteristika) razlikuju se varijante sa pojačavanjem svakog pojedinačnog signala ili linearnog signala u cjelini.
Prilikom pojedinačnog pretvaranja signala formiranje grupnog (linearnog) frekventnog spektra vrši se zasebnom nezavisnom transformacijom svake od njih N signale. Na sl. 5.3 je blok dijagram koji ilustruje ovu metodu. Svaki kanal sadrži propusni filter kanala (CPF i), modulator kanala (M i) i demodulator (DM i), a na međustanicama (SS) - pojedinačni uređaj za pojačanje (us i).
Zasluge ove metode su:
- jednostavno rješenje problema razdvajanja (grananja) bilo kojeg signala u bilo kojoj međutački;
- ne postavljaju se visoki zahtjevi za pojedinačni uređaj za pojačavanje za indikatore kvaliteta: svako pojačalo je relativno uskopojasno i može raditi sa velikim nelinearnim izobličenjima, budući da su potisnuta na izlazu filterom opsega;
- minimalne transformacije signala na terminalnim tačkama;
- visoka pouzdanost komunikacije, jer kvar jednog od međutočkovnih pojačala ne utiče na rad ostalih.
Rice. 5.3. Strukturni dijagram ISS sa CRC sa pojedinačnim
konverzija signala
- glomaznost i visoka potrošnja energije opreme međustanica zbog prisustva kanalskih pojačala;
- prisustvo velikog broja izbornih uređaja (CPF) i, kao posljedica, povećanje obima i cijene opreme;
- slabo korištenje propusnog opsega linearne putanje, jer je zbog nedovoljne selektivnosti CPF-a potrebno povećati frekventni razmak između susednih kanalnih signala, što pogoršava "gustinu pakovanja" linearnog signala; kao rezultat, gornja frekvencija linijskog signala se povećava i dozvoljena dužina dionice linije između susjednih točaka pojačanja se smanjuje.
Metoda grupne konverzije signala se zasniva na leži princip formiranja linearnog signala na krajnjoj točki prenosa (OP pd) sistema uz pomoć nekoliko faza konverzije. U svakoj fazi se kombinuje nekoliko signala kanala, tj. linearni signal je zbir nekoliko signala srednje grupe. Na terminalnoj prijemnoj točki (OP pr) izvode se reverzne operacije.
Prednost Ova metoda je da pojednostavi međutočke i, kao posljedicu, smanji njihovu cijenu i veličinu.
Nedostaci metode grupne amplifikacije uključuju:
- visoki zahtjevi za pokazatelje kvaliteta linearnog pojačala međustanice: mora imati precizno definisan frekvencijski odziv pojačanja u frekvencijskom opsegu linearnog spektra i vrlo niske nelinearne izobličenja;
- poteškoće odvajanja signala kanala.
Nemoguće je čvrsto postaviti kanale u linearni frekventni spektar, jer s povećanjem noseće frekvencije, selektivna svojstva propusnih filtera se pogoršavaju (propusnost rezonantnog kola je jednaka ∆ f= f 0 / Q k). Posljedično, sa sve većom učestalošću f potrebno je povećati zaštitni interval ∆ f si između susednih kanala. U modernom ISS-u sa FDC, svakom kanalu je dodijeljen frekvencijski pojas od 4 kHz, iako je propusni opseg FSC-a 3,1 kHz. U ovom slučaju, = 0,9 kHz. Shodno tome, u ISS-u sa FDK, približno 80% propusnog opsega prenosnog puta se efektivno koristi. Osim toga, put grupe mora biti visoko linearan.
Ovo je jedan od glavnih razloga za prelazak na metod grupne transformacije. U ovom slučaju, konverzija pojedinačnog signala se provodi u nekoliko faza. U svakoj fazi kombinuje se nekoliko konvertovanih signala formiranih u prethodnim fazama. Princip ove metode je ilustrovan na sl. 5.4. U prvoj fazi se vrši individualna transformacija u spektar grupnog pomoćnog signala, koji se naziva primarni; u drugoj fazi, sekundarni signal se dobija kombinacijom nekoliko konvertovanih primarnih grupnih signala itd. Poslednji korak se zove korak sistemske transformacije. Na prijemnoj strani izvode se obrnute operacije.
Na sl. 5.5, a, b ove transformacije su predstavljene u spektralnom području, sl. 5.5, a objašnjava formiranje grupnog signala primarne standardne grupe (PSG) koristeći pojedinačne noseće frekvencije f n1 - f h12 i sl. 5.4 – sekundarna standardna grupa (HSG) koja koristi multicast nosioce f n1 - f h5.
Rice. 5.4. Princip metode grupne konverzije signala
Rice. 5.5. Formiranje spektra grupnih signala
primarni ( a) i sekundarnu standardnu grupu ( b)
Dostojanstvo metoda:
- visoka "gustina pakovanja" spektra linearnog signala i, shodno tome, smanjenje propusnog opsega linearnog signala sa istim brojem kanala;
- pojednostavljenje međustanica, povećanje udaljenosti između međustanica i smanjenje troškova sistema u cjelini;
- smanjenje broja različitih vrsta konverzija i filtera, što dovodi do smanjenja cijene opreme, povećanja njene serijske proizvodnje i ujedinjenja;
- smanjenje broja različitih nosećih frekvencija koje se koriste u grupnoj konverziji i pojednostavljenje opreme generatora;
- pojednostavljen je problem dodjeljivanja grupa kanala i povezivanja različitih tipova ISS opreme.
Nedostaci metode:
- veliki broj transformacija nad svakim signalom, kao rezultat, povećavaju se izobličenja signala i, shodno tome, zahtjevi za opremom postaju stroži;
- moguće povećanje veličine i cijene terminalnih tačaka.
Glavni parametri standardnih grupa kanala ISS sa FDC prikazani su u tabeli 5.1.
Tabela 5.1
Osnovni parametri standardnih grupa kanala
5.2.2. Principi formiranja višekanalnih signala u ISS sa vremenskom podjelom kanala
Kod multipleksiranja s vremenskim podjelom (TDM), grupni put koji koristi sinhrone prekidače predajnika i prijemnika je naizmjenično predviđen za prijenos signala sa svakog ISS kanala. Blok dijagram ISS-a sa VRM-om prikazan je na Sl. 5.6, gdje se uvode sljedeće oznake: IS i, PS i – i-ti izvor i prijemnik poruka, IM - impulsni modulator, GTI - generator takta, LAN - komunikaciona linija, ID i - detektor impulsa i kanal. Kao kanalski signali u sistemima sa TDM, koriste se sekvence modulisanih impulsa koji se ne preklapaju u vremenu. Zbirka signala kanala formira signal osnovnog pojasa.
| NJIH |
| LS |
| GTI |
| IC N |
| N |
| IC 1 |
| IC 2 |
| K |
| K pr |
| ID N |
| PS N |
| N |
| ID 2 |
| PS 2 |
| ID 1 |
| PS 1 |
| Rice. 5.6. Strukturni dijagram ISS sa VRK |
Digitalni prenosni sistemi (DSP) sa TDM koji se koriste u telekomunikacionim mrežama grade se na osnovu određene hijerarhije, koja mora zadovoljiti sledeće osnovne zahteve:
- prenos preko DSP kanala i putanja svih vrsta analognih, diskretnih i digitalnih signala;
- odgovarajuću višestrukost brzina obrade i prenosa signala u različitim fazama prenosa;
- mogućnost prilično jednostavnog kombinovanja, razdvajanja, razdvajanja i tranzita emitovanih digitalnih tokova;
- DSP parametre treba odabrati uzimajući u obzir karakteristike postojećih i budućih sistema za vođenje;
- Mogućnost interakcije DSP-a sa analognim prenosnim sistemima i raznim komutacionim sistemima;
- Prilikom prenosa tipičnih signala poruka, DSP propusni opseg treba koristiti na najbolji mogući način.
Formiranje DSP hijerarhije se vrši na osnovu kombinovanja digitalnih tokova nižeg reda, zvanih komponenta, u jednu digitalnu, nazvanu grupa. Formiranje grupnog digitalnog signala moguće je na sljedeće načine kombinovanja digitalnih tokova:
- karakter po karakter (Sl.5.7, a);
- kanal po kanal (slika 5.7, b).
U oba slučaja se kombinuju 4 toka.
Rice. 5.7. Struktura ciklusa digitalnog prenosnog sistema sa znakom po znak ( a) i kanal po kanal ( b) kombinovanje digitalnih tokova
Kombinacijom simbol po simbol, impulsi digitalnih signala kombinovanih digitalnih tokova se skraćuju i raspoređuju u vremenu tako da se kombinovani impulsi drugih tokova mogu smjestiti u praznim intervalima. Kombinacijom digitalnih tokova kanal po kanal, intervali dodijeljeni kodnim grupama se sužavaju i raspodjeljuju u vremenu. Signal takta je neophodan za ispravnu distribuciju digitalnih tokova na prijemnoj strani.
Moguće je kombinovati digitalne tokove u okvirima, što je slično kombinovanju kanala po kanal: obrađuje se (komprimuje) u vremenu i prenosi u potpunosti ciklus od jednog digitalnog toka, zatim sledećeg.
Najjednostavniji i najčešće korišteni metod je metoda spajanja znakova po znak.
Sa TDM-om je moguće preslušavanje između kanala, što je uglavnom zbog dva razloga:
- nesavršen frekventni odziv i fazni odziv prenosnog puta;
- nesavršena sinhronizacija prekidača na predajnoj i prijemnoj strani.
Da bi se smanjio nivo međusobne smetnje u TDM-u, potrebno je uvesti i zaštitne vremenske intervale, što dovodi do smanjenja trajanja impulsa svakog kanala i, kao posljedicu, do proširenja spektra signala. U skladu sa Kotelnikovom teoremom za CTF, minimalna stopa uzorkovanja bi trebala biti f d = 2F v = 6,8 kHz. Međutim, u pravom ISS-u sa VRK f d = 8 kHz.
Pravi ISS sa FDK su inferiorniji od ISS sa FDK u pogledu efikasnosti korišćenja frekvencijskog spektra. Međutim, VRK sistemi imaju niz prednosti:
- nema prolaznih smetnji nelinearnog porijekla;
- niži krest faktor;
- VRK oprema je mnogo jednostavnija od PRK opreme.
Najraširenija primena VRM nalazi se u digitalnim sistemima prenosa sa PCM.
5.3. Fazne, nelinearne, kombinacione i druge metode razdvajanja kanala
5.3.1. Fazno razdvajanje kanala
Harmonične oscilacije (nosači) sa istim frekvencijama i sa početnim fazama koje se međusobno razlikuju za π / 2 koriste se kao nosioci u sistemima prenosa sa faznim multipleksiranjem (PRK):
Kanalski signali u sistemu se generišu amplitudnom modulacijom nosivih talasa. Spektar svakog signala kanala sadrži dva bočna pojasa u odnosu na noseću frekvenciju ω n. Sa PRK, spektri signala kanala se međusobno preklapaju. Ipak, razdvajanje signala na prijemu je moguće zbog međusobne ortogonalnosti nosilaca i . Razdvajanje kanalskih signala i odvajanje informacijskih signala vrše se istovremeno pri odvajanju ortogonalnih signala. U ovom slučaju, grupni signal se množi sa nosiocem ovog kanala i integriše pomoću niskopropusnog filtera . Prilikom prijema, demodulator se koristi kao množitelj u svakom kanalu , na koji se dovodi talasni oblik nosioca koji je koherentan sa odgovarajućim talasnim oblikom u prenosu. Potreba za koherentnim prijemom komplikuje opremu za razdvajanje faza jer zahtjevi za generatorskom opremom postaju stroži.
5.3.2. Razdvajanje signala koji se prenose na više nosećih frekvencija
U sistemima za prenos diskretnih informacija, ISS nalazi praktičnu primenu, u kojoj su ortogonalni nosioci izraženi terminima trigonometrijskog reda: Ψ k = k cosω n t,. Blok dijagram takvog sistema odgovara ortogonalnoj šemi odvajanja signala. Sistem koristi amplitudnu modulaciju.
Nule spektra jednog impulsa prenošenog binarnog signala su višekratnici frekvencije f 0 = 1 / τ i, gdje je τ i trajanje impulsa. Ako izjednačite frekvencije f 0 i f n = ω n / 2π, tada će odabrani sistem nosioca biti ortogonalni u intervalu trajanja τ i. Jer k- th signal kanala je UK(t) =c k(t) cos ( kω n t), tada njegov spektar sadrži dva bočna pojasa u odnosu na nosilac f k = k f n. At f n = f 0 = 1 / τ i noseće frekvencije ( k +1), (k+ 2) th itd. kanali, kao i nosioci prethodnih ( k – 1), (k- 2) th itd. kanali se poklapaju sa nulama spektra k kanal. Iako se spektri svih signala kanala preklapaju, ipak, razlike u obliku nosilaca omogućavaju odvajanje ovih signala na prijemu odvajanjem ortogonalnih signala.
Metoda prijenosa više nositelja može se kombinirati s metodom razdvajanja faza signala: po nosiocu kω n moguće je prenijeti dva signala sa nosiocima cos kω n t i grijeh kω n t. U ovom slučaju, sa istom širinom opsega signala osnovnog pojasa, broj kanala se može udvostručiti.
Poznati višekanalni sistemi za prenos diskretnih informacija, u kojima se kao nosioci koriste drugi sistemi ortogonalnih funkcija: Legendrovi polinomi, Laguerrovi polinomi itd. Sve ove sisteme karakteriše sledeće:
1) formiranje i razdvajanje kanalnih signala vrši se pomoću jednostavnih integracionih uređaja, a ne složenih propusnih filtera kanala;
2) sistemi imaju visoku otpornost na buku;
3) na prelaze između kanala utiču linearna i nelinearna izobličenja u grupnoj putanji;
4) zahtjevi za proizvodnu opremu postaju sve strožiji zbog potrebe za koherentnim prijemom.
5.3.3. Nelinearno razdvajanje signala
Prilikom izgradnje nekih sistema za prijenos binarnih signala koriste se sljedeće metode nelinearne separacije signala:
- kombinacijska;
- razdvajanje signala po nivou;
- kodna podjela signala.
Kombinirana metoda razdvajanja signala... Prilikom prenosa N nezavisne diskretne poruke duž zajedničke putanje grupe, ako je element i ovu poruku može primiti jedan od m i moguće vrijednosti ( i = 1, 2, ..., N), ukupan broj vrijednosti koje element može uzeti N-kanalni izvor koji kombinuje original N izvori će biti jednaki . Sa istim vrijednostima m i = m imamo M = m N. Dakle, koristeći bazu koda M = m N, možete istovremeno prenositi informacije iz N pojedinačni izvori koji rade sa bazom koda T. Konkretno, za T= 2 (binarni kodovi), broj kanala N= 2, grupna poruka b G može uzeti četiri moguće vrijednosti koje odgovaraju različitim kombinacijama nula i jedinica u oba kanala, za N= 3 će biti broj različitih kombinacija M= 8 itd. Zadatak se sada svodi na prenošenje nekih brojeva b G, određivanje broja kombinacije. Ovi brojevi se mogu prenijeti bilo kojom vrstom diskretnih modulacijskih signala. Razdvajanje signala na osnovu razlike u kombinacijama signala različitih kanala naziva se kombinaciona . Blok dijagram ISS-a s kombinacijskim (kodnim) razdvajanjem prikazan je na Sl. 5.8. Ovdje su primarni postovi b 1 (t),b 2 (t),..., b N(t) od N izvori dolaze na ulaz enkodera koji djeluje kao uređaj za kombinovanje kanala (CCU). Primljena grupna poruka b G ( t) modulator M pretvara u grupni signal u G ( t) ulazak u grupnu putanju (komunikacijsku liniju). Na prijemnoj strani, nakon demodulacije i dekodiranja u prijemniku (P) u uređaju za razdvajanje kanala (UDC), kanalne poruke koje odgovaraju N primarne poruke.
Tipični primjeri kombinovanog multipleksiranja su sistemi dvofrekventne telegrafije (DFS) i dvofazne telegrafije (DFT), u kojima se četiri različite frekvencije koriste za prijenos četiri kombinacije signala od dva izvora (kanala), respektivno. f k, k= 1, 2, 3, 4 i četiri frekvencije sa različitim početnim fazama (tabela 5.2).
Rice. 5.8. Blok dijagram višekanalnog sistema
sa kombinovanom brtvom
Tabela 5.2
2-kanalni parametri signala
Kombinacioni sistem je povoljan sa malim brojem kanala, jer povećanje broja kanala (višestrukost sistema) dramatično povećava potreban broj emitovanih signala, što dovodi do komplikacije sistema. Trenutno se koriste dvostruki sistemi sa FM i AM, trostruki sistemi sa FM i višestruki kombinovani sistemi tipa AFM (amplitudno-fazna modulacija).
Razdvajanje signala po nivou... U sistemu razdvajanja signala po nivou signali istog oblika mogu se prenositi istovremeno, a signal osnovnog pojasa je zbir signala kanala. Razdvajanje signala na prijemu vrši se pomoću nelinearnih pragova. U najjednostavnijem slučaju, pri razdvajanju dva signala u 1 (t) i u 2 (t) sa amplitudama A 1 i A 2 granični uređaj bira signal veće amplitude ograničavanjem odozgo i odozdo (slika 5.9, a). Dijagram prijemnog uređaja prikazan je na Sl. 5.9, b.
Rice. 5.9. Strukturna šema prijemnog uređaja ISS
sa nelinearnim odvajanjem signala ( b) i dijagrame signala ( a)
Signal koji odgovara signalu se prenosi na izlaz uređaja praga. u 1 (t), ali sa smanjenom amplitudom jednakom (A 1 – A 2). Ovaj signal se pojačava na nominalnu vrijednost amplitude ( A 1) i ide na izlaz prvog kanala. Signal u 2 (t) na izlazu drugog kanala odabire se oduzimanjem u 1 (t) od zbranog signala.
Kodna podjela signala... Principi kodne podjele kanala zasnivaju se na korištenju širokopojasnih signala (BSS), čija propusnost znatno premašuje širinu pojasa potrebnu za konvencionalni prijenos poruka, na primjer, u uskopojasnim FDM sistemima. Glavna karakteristika NLS-a je baza signala, definisana kao proizvod V = ∆FTširina njegovog spektra ∆ F za njegovo trajanje T... U digitalnim komunikacionim sistemima koji prenose informacije u obliku binarnih simbola, trajanje NLS T i brzinu poruka v povezane omjerom T= 1/v... Dakle, baza signala V = ∆F / v karakteriše širenje NLS spektra ( S shs) u pogledu spektra poruke.
Širenje frekventnog spektra prenošenih digitalnih poruka može se izvršiti na dva načina ili njihovom kombinacijom:
- direktno širenje frekvencijskog spektra;
- skakanje u frekvenciji nosioca.
U prvoj metodi, uskopojasni signal se množi sa pseudo-slučajnim nizom (PRS) s periodom ponavljanja T uključujući N trajanje bita sekvence t 0 svaki. U ovom slučaju, NPS baza je numerički jednaka broju PSP elemenata: V = T / t 0 = N.
Promjena noseće frekvencije nalik na skok, u pravilu se provodi zbog brzog podešavanja izlazne frekvencije sintisajzera u skladu sa zakonom formiranja pseudo-slučajnog niza.
NLS prijem vrši optimalni prijemnik, koji izračunava korelacijski integral za signal sa potpuno poznatim parametrima
gdje x(t) Je ulazni signal, koji je zbir korisnog signala u(t) i smetnje n(t) (u ovom slučaju bijeli šum).
Zatim vrijednost z se upoređuje sa pragom Z 0. Vrijednost korelacionog integrala se nalazi pomoću korelatora ili podudarnog filtera. Korelator "komprimira" spektar širokopojasnog ulaznog signala množeći ga referentnom kopijom u(t) nakon čega slijedi filtriranje u opsegu 1 / T, što dovodi do poboljšanja SNR-a na izlazu korelatora u V puta u odnosu na ulaz. Kada dođe do kašnjenja između primljenog i referentnog signala, amplituda izlaznog signala korelatora se smanjuje i približava se nuli kada kašnjenje postane jednako trajanju PRP elementa t 0. Ova promjena amplitude izlaznog signala korelatora određena je tipom funkcije autokorelacije (sa istim ulaznim i referentnim propusnim opsegom) i unakrsne korelacijske funkcije (sa različitim ulaznim i referentnim propusnim opsegom). Odabirom određenog ansambla signala sa "dobrim" međusobnim i autokorelacionim svojstvima moguće je obezbijediti razdvajanje signala u toku korelacione obrade (NLS konvolucija). Ovo je osnova principa kodne podjele komunikacijskih kanala.
5.3.4. Statističke tehnike zbijanja
Tehnike statističkog multipleksiranja koriste prednosti statističkih karakteristika signala kanala u FDM ili FDC sistemima. U višekanalnim telefonskim sistemima, ovaj metod vam omogućava da organizujete dodatne komunikacije preko postojećih kanala u pauzama govornih signala. Tokom telefonskog razgovora, svaki od pravaca prenosa je zauzet u prosjeku 25% trajanja poziva. Broj kanala zauzetih kontinuiranim prenosom glasa, takozvanih aktivnih kanala, u višekanalnom telefonskom sistemu uvijek je manji od ukupnog broja kanala N i sa velikim brojem kanala N> 4000 odnos n/N postaje jednako 0,25 - 0,35. Prisutnost privremeno slobodnih kanala omogućava izgradnju kompaktnih sistema u kojima se broj prenosa m premašuje nominalni broj kanala N. B U ovakvim sistemima kanal se daje pretplatniku samo za vrijeme neprekidnog prijenosa glasa, odnosno za vrijeme dok je kanal aktivan. Tokom pauza u govoru, kanal je isključen sa ovog pretplatnika i povezan sa drugim pretplatnikom koji govori. Kada prvi pretplatnik ponovo počne da priča, on se povezuje na bilo koji besplatni kanal u sistemu.
Drugi tip sistema statističkog multipleksiranja su sistemi u kojima se pauze u prenosu glasa preko telefonskih kanala koriste za prenos podataka.
5.4. Sistemi za prenos i distribuciju informacija
U cilju organizovanja razmjene informacija između mnogih izvora i primalaca informacija, kanali i sistemi prijenosa se kombinuju u komunikacione mreže – sisteme za prijenos i distribuciju informacija (SPD).
Ljudi se svakodnevno susreću sa upotrebom elektronskih uređaja. Savremeni život je nemoguć bez njih. Uostalom, govorimo o TV-u, radiju, kompjuteru, telefonu, multivarku i tako dalje. Ranije, čak i prije nekoliko godina, nitko nije razmišljao o tome koji se signal koristi u svakom radnom uređaju. Sada se već dugo čuju riječi "analogni", "digitalni", "diskretni". Neki od navedenih tipova signala su kvalitetni i pouzdani.
Digitalni prijenos je ušao u upotrebu mnogo kasnije od analognog. To je zbog činjenice da je takav signal mnogo lakši za održavanje, a tehnologija u to vrijeme nije bila toliko poboljšana.
Svaka osoba se stalno susreće sa konceptom "diskretnosti". Ako ovu riječ prevedete sa latinskog, onda će to značiti "diskontinuitet". Zalazeći duboko u nauku, možemo reći da je diskretni signal metoda prenošenja informacija, što podrazumijeva promjenu medija nosioca tokom vremena. Potonji poprima bilo koju od svih mogućih vrijednosti. Sada diskrecija odlazi u drugi plan, nakon što je donesena odluka da se sistemi proizvode na čipu. Oni su holistički i sve komponente blisko međusobno djeluju. U diskretnosti je sve upravo suprotno - svaki detalj je dovršen i povezan s drugima posebnim komunikacijskim linijama.
Signal
Signal je poseban kod koji se prenosi u svemir pomoću jednog ili više sistema. Ova formulacija je opšta.
U oblasti informacija i komunikacija, signal je poseban medij bilo kojeg podatka koji se koristi za prijenos poruka. Može se kreirati, ali ne i prihvatiti, posljednji uvjet je opcionalan. Ako je signal poruka, onda se smatra neophodnim da se uhvati.
Opisani kod je dat matematičkom funkcijom. Karakterizira sve moguće promjene parametara. U teoriji radiotehnike ovaj model se smatra osnovnim. U njemu se analogni signal zvao šum. To je funkcija vremena koja slobodno stupa u interakciju s prenesenim kodom i iskrivljuje ga.
U članku su opisane vrste signala: diskretni, analogni i digitalni. Također je ukratko data glavna teorija o opisanoj temi.
Vrste signala
Postoji nekoliko dostupnih signala. Razmotrite koje vrste postoje.
- Prema fizičkom mediju nosioca podataka, električni signal, optički, akustični i elektromagnetski, razdvaja se. Postoji još nekoliko vrsta, ali su malo poznate.
- Prema načinu dodjele signali se dijele na regularne i neregularne. Prvi su determinističke metode prijenosa podataka, koje su specificirane analitičkom funkcijom. Slučajni su formulirani zbog teorije vjerojatnosti, a također poprimaju bilo koje vrijednosti u različitim intervalima.
- U zavisnosti od funkcija koje opisuju sve parametre signala, metode prenosa podataka mogu biti analogne, diskretne, digitalne (metoda koja je kvantizovana nivoom). Koriste se za napajanje mnogih električnih uređaja.
Čitalac je sada upoznat sa svim vrstama prijenosa signala. Nikome neće biti teško da ih razumije, glavno je da malo razmislite i zapamtite školski kurs fizike.
Za šta se obrađuje signal?
Signal se obrađuje kako bi se prenijele i primile informacije koje su u njemu šifrirane. Nakon što se ekstrahira, može se koristiti na različite načine. U nekim će situacijama biti ponovo formatiran.
Postoji još jedan razlog za obradu svih signala. Sastoji se od blagog sažimanja frekvencija (kako se ne bi oštetile informacije). Nakon toga se formatira i prenosi malim brzinama.
U analognim i digitalnim signalima koriste se posebne tehnike. Konkretno, filtriranje, konvolucija, korelacija. Oni su neophodni za vraćanje signala ako je oštećen ili ima šum.
Stvaranje i formiranje
Često je za generiranje signala potreban analogno-digitalni (ADC), a najčešće se oba koriste samo u situaciji s korištenjem DSP tehnologija. U drugim slučajevima prikladna je samo upotreba DAC-a.
Prilikom kreiranja fizičkih analognih kodova uz daljnju upotrebu digitalnih metoda, oslanjaju se na primljene informacije koje se prenose sa posebnih uređaja.
Dinamički raspon
Izračunava se kao razlika između višeg i nižeg nivoa glasnoće, koji su izraženi u decibelima. Potpuno ovisi o komadu i karakteristikama izvedbe. Govorimo i o muzičkim numerama i o običnim dijalozima među ljudima. Ako uzmemo, na primjer, spikera koji čita vijesti, onda se njegov dinamički raspon kreće oko 25-30 dB. A dok čitate dio, može narasti do 50 dB.
Analogni signal
Analogni signal je vremenski neprekidan način prijenosa podataka. Njegov nedostatak je prisustvo buke, što ponekad dovodi do potpunog gubitka informacija. Vrlo često se javljaju situacije da je nemoguće utvrditi gdje su važni podaci u kodu, a gdje uobičajena izobličenja.
Zbog toga je digitalna obrada signala stekla veliku popularnost i postupno zamjenjuje analognu.
Digitalni signal
Digitalni signal je poseban, opisuje se kroz diskretne funkcije. Njegova amplituda može poprimiti određenu vrijednost od već postavljenih. Dok analogni signal može stići s puno šuma, digitalni signal filtrira većinu primljenog šuma.
Osim toga, ova vrsta prijenosa podataka prenosi informacije bez nepotrebnog semantičkog opterećenja. Preko jednog fizičkog kanala može se poslati nekoliko kodova odjednom.
Vrste digitalnog signala ne postoje, jer se izdvaja kao zaseban i nezavisan način prenosa podataka. To je binarni tok. Danas se takav signal smatra najpopularnijim. To je zbog jednostavnosti korištenja.
Aplikacija digitalnog signala
Po čemu se digitalni električni signal razlikuje od drugih? Činjenica da je sposoban izvršiti potpunu regeneraciju u repetitoru. Kada signal koji ima i najmanju smetnju uđe u komunikacijsku opremu, on odmah mijenja svoj oblik u digitalni. Ovo omogućava, na primjer, TV toranj da ponovo formira signal, ali bez efekta šuma.
U slučaju da kod već stigne s velikim izobličenjima, tada se, nažalost, ne može vratiti. Ako usporedimo analognu komunikaciju, onda u sličnoj situaciji repetitor može izdvojiti dio podataka, trošeći mnogo energije.
Kada se govori o ćelijskoj komunikaciji različitih formata, gotovo je nemoguće razgovarati na digitalnoj liniji sa jakim izobličenjem, jer se riječi ili cijele fraze ne čuju. U ovom slučaju, analogna komunikacija je efikasnija, jer možete nastaviti da vodite dijalog.
Upravo zbog takvih problema digitalni signal vrlo često generiraju repetitori kako bi se smanjio prekid u komunikacijskoj liniji.
Diskretni signal
Sada svaka osoba na svom kompjuteru koristi mobilni telefon ili neku vrstu "brojčanika". Jedan od zadataka instrumenata ili softvera je da prenesu signal, u ovom slučaju glasovni tok. Za prenos kontinuiranog talasa potreban je kanal koji ima kapacitet višeg nivoa. Zbog toga je donesena odluka da se koristi diskretni signal. Ne stvara sam val, već njegov digitalni oblik. Žašto je to? Jer prijenos dolazi iz tehnologije (na primjer, telefon ili kompjuter). Koje su prednosti ove vrste prijenosa informacija? Uz njegovu pomoć smanjuje se ukupna količina prenesenih podataka, a lakše je organizirati i grupno slanje.
Koncept "diskretizacije" dugo se stabilno koristi u radu računarske tehnologije. Zahvaljujući takvom signalu, ne prenose se kontinuirane informacije koje su u potpunosti kodirane posebnim znakovima i slovima, već podaci prikupljeni u posebnim blokovima. One su odvojene i potpune čestice. Ova metoda kodiranja odavno je potisnuta u drugi plan, ali nije potpuno nestala. Pomoću njega možete lako prenijeti male komade informacija.
Poređenje digitalnih i analognih signala
Prilikom kupovine opreme rijetko tko razmišlja o tome koje vrste signala se koriste u ovom ili onom uređaju, a još više o svom okruženju i prirodi. Ali ponekad se ipak morate baviti konceptima.
Odavno je jasno da analogne tehnologije gube potražnju, jer je njihova upotreba neracionalna. Umjesto toga dolazi digitalna komunikacija. Morate razumjeti šta je u pitanju, a šta čovječanstvo odbija.
Ukratko, analogni signal je metoda prenošenja informacija, koja podrazumijeva opis podataka kontinuiranim funkcijama vremena. Zapravo, konkretno govoreći, amplituda oscilacija može biti jednaka bilo kojoj vrijednosti u određenim granicama.
Digitalna obrada signala je opisana diskretnim funkcijama vremena. Drugim riječima, amplituda oscilacije ove metode jednaka je strogo određenim vrijednostima.
Prelazeći od teorije do prakse, mora se reći da analogni signal karakteriziraju smetnje. Kod digitalnog nema takvih problema, jer ih uspješno "izglađuje". Zahvaljujući novim tehnologijama, ovaj način prenosa podataka je u stanju da sam obnovi sve originalne informacije bez intervencije naučnika.
Govoreći o televiziji, već sada možemo sa sigurnošću reći: analogni prijenos je odavno nadživeo svoju korist. Većina potrošača prelazi na digitalni signal. Nedostatak potonjeg je da ako bilo koji uređaj može primati analogni prijenos, onda je modernija metoda samo posebna tehnika. Iako je potražnja za zastarjelom metodom odavno opala, ove vrste signala još uvijek ne mogu potpuno nestati iz svakodnevnog života.
AB sistem
Prvi sistem koji je dobio praktičnu primenu u razvoju stereofonije bio je AB sistem.
Strukturni dijagram prenosa zvuka u AB sistemu prikazan je na Sl. 2. U ovom slučaju postoje dva mikrofona: levi ML i desni MP, postavljeni duž prednje strane ispred izvođača, na primer, ispred orkestra. Zvučni talasi koji emituju iz istih instrumenata utiču na mikrofone različitih faza i intenziteta, u zavisnosti od udaljenosti od izvora na kojem se ovaj mikrofon nalazi, pa se AB sistem naziva faznim intenzitetom.
Uzmite u obzir sljedeće kada koristite AB sistem. Prvo, ako je rastojanje između mikrofona preveliko, slušalac može steći utisak „prekidanja“ slike, preskakanja zvuka sa jednog zvučnika na drugi, „propadanja u centar“, odsustva kontinuiteta zvučna slika po azimutu, te nemogućnost razlikovanja pojedinačnih izvora zvuka na ovoj slici.
Fig2. Stereo AB sistem
Što je veća udaljenost između mikrofona, manji je ugao percepcije stereo slike. Drugo, ako su izvori zvuka preblizu mikrofonskoj liniji, može doći do istog neželjenog efekta, i to u još većoj mjeri. Treće, što je manja udaljenost između mikrofona, to je ispravniji prijenos zvuka izvora koji se nalaze pod različitim uglovima u odnosu na os simetrije mikrofona. Međutim, mikrofone ne možete približiti previše jedan drugom. Minimalna udaljenost je ograničena potrebom da svaki od mikrofona prima različite informacije. Kada se oba mikrofona stave u jednu tačku u prostoru, oni percipiraju iste informacije u AB sistemu, a stereo efekat nestaje.
XY sistem
U ovom sistemu, lokalizacija izvora zvuka je obezbeđena samo razlikom u intenzitetu zvuka koji percipiraju oba mikrofona, pa se sistem naziva intenzitet. Nema faznih pomaka između signala Ml i Mn mikrofona.
Šema stereo prenosa zvuka po sistemu XY prikazana je na slici 3. Dva usmjerena mikrofona (u ovom slučaju dvosmjerni) su kombinovana u jednu strukturu tako da su njihove dijafragme što bliže jedna drugoj, na primjer pored ili na istoj vertikali jedna iznad druge.
Slika 3
Osi maksimalne osjetljivosti smještene su u dva ortogonalna smjera na način da formiraju jednake kutove sa ravninom simetrije koja dijeli zvučno polje na pola (najčešće 45°).
Uzimajući u obzir karakteristike usmerenosti mikrofona, I1 izvor zvuka će percipirati samo Ml mikrofon, IZ izvor zvuka - samo Mn mikrofon, koji imaju maksimalnu osetljivost u ovim pravcima. Izvor zvuka I2, koji se nalazi u centru zvučnog polja, podjednako se percipira od strane Ml i Mn mikrofona i čuće se iz centra tokom reprodukcije. Izvori zvuka koji se nalaze između I1 i I2 izvora će stvoriti viši nivo signala na ML mikrofonu i, prilikom slušanja, percipiraju se lijevo od centra. Izvori zvuka koji se nalaze između izvora I2 i FROM će se čuti kada se reprodukuje na desnoj strani.
MS sistem
Ovaj sistem je zapravo jedna od varijanti XY sistema, na primjer, kada jedan od Mm mikrofona ima karakteristiku kružne usmjerenosti, a drugi Ms mikrofon ima kosinusnu karakteristiku, kao što je prikazano na sl. 2.3, d.
U MS sistemu stereo signal je podijeljen na “zvučni signal”, odnosno M signal (od njemačke riječi Mittel - sredina) i "signal smjera", ili S signal (od njemačke riječi Seite - strana) . M signal je uobičajena zbirna monofonska informacija, odnosno zbir lijevog i desnog signala. Signal S sadrži informacije o zvučnom polju lijevo i desno od mikrofona, odnosno informacije o lokaciji izvora zvuka duž prednje strane. Signal S je razlika u intenzitetima zvučnih valova koji djeluju iz istog izvora na dijafragmu mikrofona s obje strane - lijeve i desne.
Za dobijanje informacija o levom X i desnom Y kanalu stereo prenosnog sistema, potrebno je konvertovati signale pomoću sum-diferentnih pretvarača SRP (slika 4). Signal lijevog kanala stereo para je zbir signala M i S, odnosno X = M + S, a signal desnog kanala je razlika signala M i S, odnosno Y = M - S. Ovo se lako može provjeriti opisivanjem karakteristika usmjerenosti mikrofona M (krug) i S (kosinus) u Dekartovom koordinatnom sistemu (slika 5a). U Dekartovom sistemu, zavisnost osetljivosti mikrofona E od upadnog ugla M i S (a) kružne karakteristike ima oblik prave linije M, a za kosinusnu karakteristiku to je segment kosinusa S.
Slika 4
Rice. 5
Ako se u jednom kanalu dodaju naponi M i S signala (M + S), a u drugom kanalu se napon signala S (tj. M - S) oduzme od napona M signala, tada za za svaki od stereo prenosnih kanala zavisnost izlaznog napona od ugla upada zvučnog talasa na mikrofon predstavljena je krivuljama M + S = X i M - S = Y, kao što je prikazano na sl. 5 B. Dakle, može se vidjeti da su XY i MS sistemi ekvivalentni, a prijelaz iz jednog od njih u drugi se vrši korištenjem najjednostavnije operacije sum-diferencijske transformacije signala.
MS sistem zahtijeva prisustvo dodatnih čvorova kao dio zvučne konzole: sum-diferentnih pretvarača, usmjerenih i baznih stereoregulatora. Prednost MS sistema u odnosu na XY sistem je u tome što je kod ovog sistema tehnika upravljanja jednostavnija, u mnogo čemu je identična kontrolnoj tehnici za konvencionalni mono prenos. U ovom sistemu je lako regulisati i ukupnu širinu osnove i širinu delova baze koje zauzimaju pojedine grupe izvođača, kao i regulisati pravce ka izvorima.
Kombinovani sistemi
AB, XY i MS sistemi o kojima smo gore govorili zasnivaju se na upotrebi dva konvencionalna mono mikrofona, ili u odnosu na sisteme XY i MS - jedan stereo mikrofon, koji je dva mono mikrofona raspoređena u jednom kućištu. Međutim, sa razvojem stereofonije, posebno sa pojavom višekanalnog snimanja zvuka, stereofonski sistemi za prenos zvuka postepeno su postali sofisticiraniji. Mikrofoni su počeli da se postavljaju u blizini svake grupe instrumenata, svake grupe izvođača, posebno za solistu, posebno za neke instrumente itd. Svi ovi signali se prvo snimaju, a zatim „miksaju“. Rezultat je stereofonski original, iz kojeg se zatim snimaju stereo i mono emisije. Sistemi za stereo prenos zvuka koji koriste veliki broj mikrofona nazivaju se polimikrofonski sistemi. Neki od njih:
Poli mikrofonski sistem AB
XY polimikrofonski sistem
Mješoviti AB i XY sistem
MS sistem sa više pojedinačnih mikrofona
Dvostruki sistem konverzije signala
Zaključci o stereo signalima
Za formiranje stereo signala potrebna su najmanje dva mikrofona, koja se nalaze i na različitim tačkama (Sistem AB) primarne prostorije (studio, sala), i u jednoj tački, ali locirani pod nekim uglom jedan prema drugom (Sistem XY), ili sa različitim obrascima usmjerenja (MS sistem).
Princip MS sistema, koji je da se zbir i razlika L i R signala prenose, koristi se za generisanje stereo emitovanog signala, što omogućava da se obezbedi prijem stereo prenosa na monofonskim uređajima.
Za reprodukciju stereo signala dobijenog korištenjem MS sistema potrebna je dodatna jedinica za konverziju sum-razlike, koja će M i S signale pretvoriti u L i R signale, a uz određenu doradu moguće je podesiti širinu stereo bazira se na tome.
