AP Salnikov

TEORIA

COMUNICAZIONI ELETTRICHE

Note di lettura

Parte 1

SAN PIETROBURGO

UDC 621.391.1

Salnikov A.P. Teoria comunicazione elettrica: Appunti delle lezioni, parte 1/ SPbSUT. – San Pietroburgo, 2002. –93 p.: ill.

Destinato agli studenti che studiano la disciplina “Teoria delle comunicazioni elettriche”.

Contiene informazioni generali sui sistemi di comunicazione, descrizioni dei modelli segnali deterministici. Vengono considerate le conversioni di segnale in unità funzionali tipiche dei sistemi di comunicazione (modulatori e rilevatori). tipi diversi, moltiplicatori e convertitori di frequenza del segnale).

Dato Domande di controllo in tutte le sezioni per l'autoverifica della propria padronanza e raccomandazioni per la conduzione correlata ricerca sperimentale nel laboratorio formativo virtuale del corso TPP.

Il materiale è conforme alla corrente curriculum secondo il corso TPP.

Direttore esecutivo M.N. Chesnokov

© Salnikov A.P., 2002

© Casa editrice di San Pietroburgo Università Statale

telecomunicazioni che prendono il nome. prof. MA Bonch-Bruevich, 2002

Editore I.I. Szczesniak

LR n. del 02. Firmato per la pubblicazione.02

Volume 8.125 pubblicazioni accademiche l. Galleria di tiro 200 copie Zach.

RIO SPbSUT. 191186, San Pietroburgo, emb. R. Moiki, 61

informazioni generali sui sistemi di comunicazione

Informazioni, messaggi, segnali

Sotto informazione comprendere la totalità di qualsiasi informazione su fenomeni, oggetti, ecc. Messaggi rappresentano una forma materiale di esistenza delle informazioni e possono avere natura fisica diversa. Segnali nella comunicazione elettrica esistono processi (funzioni temporali) di natura elettrica attraverso i quali i messaggi vengono trasmessi a distanza. Ciò che è comune e ciò che è diverso in questi concetti fondamentali della teoria della comunicazione è illustrato nella Tabella 1.1. Indica anche i possibili convertitori di messaggi in segnali, che vengono chiamati sensori di segnale.

Tabella 1.1.

Messaggi di testo rappresentano sequenze di simboli da un insieme finito ( UN io ) (lingua) con un volume alfabetico noto M. La conversione di questo tipo di messaggi in un segnale può essere effettuata, ad esempio, mediante la tastiera di un computer mediante codifica alternativa singoli personaggi messaggi K combinazioni di bit di 0 e 1, che corrispondono a due diversi livelli voltaggio.

Messaggi audio rappresentano i cambiamenti nella pressione dell'aria in dato punto spazio nel tempo P(T). Utilizzando un microfono, vengono convertiti in un segnale elettrico alternato tu(T), che in un certo senso è una copia del messaggio e da esso differisce solo nella dimensione fisica.

Videomessaggi può essere considerata come la distribuzione della luminosità sulla superficie di un oggetto B(x,y), la cui immagine fissa deve essere trasmessa a distanza (fototelegrafo) o un processo più complesso B(x,y,t) (televisione in bianco e nero). Caratteristica Quando si trasmettono videomessaggi è necessario convertire le funzioni multidimensionali che li descrivono in un segnale unidimensionale tu(T). Ciò si ottiene utilizzando dispositivi di scansione (SD) nei sensori di segnale video per la conversione della luminosità elemento per elemento singoli punti oggetti per livello segnale elettrico utilizzando fotocellule (PV) o altri convertitori fotoelettrici.

Classificazione dei segnali

In base all'ampiezza relativa dello spettro, i segnali sono suddivisi in bassa frequenza (chiamati anche LF, video, segnali a banda larga) e ad alta frequenza (segnali HF, radio, banda stretta, passa-banda).

Per Segnali LF Δ F/F av>1, dove

Δ F = F massimo– F min – larghezza assoluta dello spettro del segnale,

F av= ( F massimo+ F min)/2 – frequenza media dello spettro del segnale,

F massimo– frequenza massima V spettro del segnale,

F min – frequenza minima nello spettro del segnale.

Per Segnali RF Δ F/F Mercoledì<< 1.

Di norma, i segnali primari all'uscita dei sensori sono a bassa frequenza. È utile ricordare le gamme di frequenza in cui si trovano gli spettri dei segnali tipici nei sistemi di comunicazione e radiodiffusione:

1) telefono – 300 ÷ 3400 Hz (canale di frequenza vocale standard),

2) trasmissione – da 30–50 Hz a 6–15 kHz,

3) televisione – 0 ÷ 6 MHz (per lo standard di trasmissione della scomposizione dell'immagine adottato in Russia).

Per loro natura i segnali si distinguono tra deterministici e casuali. Deterministico i segnali sono considerati noti in ogni punto dell'asse del tempo. Al contrario, i valori casuale (stocastico) i segnali in ogni momento sono una variabile casuale con una probabilità o l'altra. È ovvio che i segnali deterministici, a causa della loro assoluta certezza, non possono trasportare alcuna informazione. Sono convenienti da usare in teoria per analizzare varie unità funzionali ( UGHI), e in pratica come segnali di prova per misurare parametri e caratteristiche sconosciuti dei singoli collegamenti dei percorsi del sistema di comunicazione.

In base alla loro forma, i segnali possono essere suddivisi in quattro tipologie, riportate nella Tabella 1.2.

Tabella 1.2.

	Tempo T
continuo	discreto
Valori tu(T)	Continuo	tu(T) analogico 1 T	tu(T) T
Discreto	tu(T) T	tu(T) digitale 4 T

Segnale ( 1 ), continuo nel tempo e negli stati, si chiama analogico. Segnale ( 4 ), discreti nel tempo e negli stati, – digitale. Questi segnali sono spesso utilizzati in vari nodi dei sistemi di comunicazione. Di conseguenza, distinguono FU analogiche e digitali in base alla forma dei segnali ai loro ingressi e uscite. È possibile convertire un segnale analogico in uno digitale utilizzando convertitore analogico-digitale (ADC) e, viceversa, con l'aiuto convertitore digitale-analogico (DAC). I simboli di queste tipiche FU sono mostrati in Fig. 1.1.

I segnali possono essere considerati oggetti di trasporto attraverso canali di comunicazione e caratterizzati da parametri di base, come

- durata del segnale T Con,

- l'ampiezza del suo spettro F C ,

- gamma dinamica , Dove

E – massimo e minimo

potenza istantanea del segnale.

Usano anche una caratteristica più generale: volume del segnale A livello intuitivo è ovvio che maggiore è il volume del segnale, più informativo è, ma maggiori sono i requisiti di qualità del canale per la sua trasmissione.

Classificazione dei sistemi di comunicazione

In base alla tipologia dei messaggi trasmessi si distinguono:

1) telegrafia(trasmissione di testo),

2) telefonia(trasmissione vocale),

3) fototelegrafia(trasferimento di immagini fisse),

4) tv(trasmissione di immagini in movimento),

5) telemetria(trasferimento dei risultati di misurazione),

6) telecontrollo(trasferimento dei comandi di controllo),

7) trasferimento dati(nei sistemi informatici e nei sistemi di controllo automatizzati).

Per intervallo di frequenza - in conformità con la divisione in dieci giorni degli intervalli di onde elettromagnetiche da miriametro(3÷30) kHz fino a decimillimetro(300÷3000)GHz.

Intenzionalmente - trasmissione(trasmissione di alta qualità di parlato, musica, video da un numero limitato di fonti di messaggi a un gran numero di destinatari) e professionale(connesso), in cui il numero di fonti e destinatari dei messaggi è dello stesso ordine.

Si distinguono le seguenti modalità di funzionamento del CC:

1) semplice(trasmissione del segnale in una direzione),

2) duplex(trasmissione simultanea di segnali in direzione avanti e indietro),

3) semi-duplex(trasmissione alternata di segnali in direzione avanti e indietro).

Chiariamo il termine che abbiamo già utilizzato collegamento. Di solito è inteso come la parte del CC compresa tra i punti A sul lato trasmittente e B sul lato ricevente. In base alla scelta di questi punti, cioè in base alla tipologia dei segnali in ingresso e in uscita, si distinguono i canali:

1) continuo,

2) discreto,

3) discreto-continuo,

4) continuo-discreto.

I canali di comunicazione possono essere caratterizzati per analogia con i segnali dai seguenti tre parametri:

– orario di accesso ,

– larghezza di banda ,

– gamma dinamica [dB],

dove è la potenza massima consentita

segnale nel canale,

– potenza del rumore proprio del canale.

Il parametro generalizzato di un canale è il suo capacità

Un'ovvia condizione necessaria per far corrispondere il segnale e il canale è il soddisfacimento della disuguaglianza V C< V A.

Ciò che è meno evidente è che anche questa condizione è sufficiente e non è affatto necessario raggiungere un simile accordo su particolari parametri (durata, spettro, gamma dinamica), poiché è possibile “scambiare” l'ampiezza dello spettro del segnale con la sua durata o gamma dinamica.

Domande di controllo

1. Definire i concetti informazione, messaggio, segnale. Quali sono le connessioni e le differenze tra loro?

2. Fornire esempi di messaggi di diversa natura fisica e corrispondenti sensori di segnale.

3. Come vengono convertiti in segnali i messaggi descritti dalle funzioni multidimensionali? Dare esempi.

4. Classificare i segnali in base alle caratteristiche della loro forma e spettro.

5. Su quale base si distinguono i segnali LF e HF?

6. Con quale criterio si distinguono i segnali analogici, quelli digitali e le FU?

7. Specificare i parametri principali dei segnali.

8. Disegnare diagrammi a blocchi dei sistemi di comunicazione per:

trasmissione di messaggi discreti,

· trasmissione di messaggi continui,

· trasmettere messaggi continui sui canali digitali.

9. Indicare lo scopo dei seguenti sistemi di comunicazione delle FU:

codificatore sorgente e codificatore canale,

· modulatore,

· demodulatore,

· decodificatore di canale e decodificatore di sorgente.

10. Cosa c'è di comune e di diverso nei problemi risolti dai demodulatori SPDS e SPNS?

11. Quali sistemi di comunicazione conosci:

· dal tipo di messaggi trasmessi,

· a seconda della gamma di frequenze utilizzata,

· secondo lo scopo previsto,

· per modalità operative?

12. Definire il termine “canale di comunicazione”. Quale classificazione dei canali di comunicazione conosci?

13. Specificare i parametri principali dei canali di comunicazione.

14. Formulare le condizioni per il coordinamento dei segnali e dei canali di comunicazione.

Consolidare quelli ottenuti nelle sezioni 1.1 e 1.2. conoscenza, è utile completare integralmente il lavoro di laboratorio n. 14 “Introduzione ai sistemi PDS” (dall'elenco degli argomenti nel laboratorio di formazione virtuale). Questo lavoro è a scopo informativo e consente di osservare tutti i processi di base di ricezione, conversione e ricezione di segnali in sistemi di trasmissione di messaggi discreti (Fig. 1.3). Dovresti prestare attenzione agli oscillogrammi e agli spettrogrammi dei segnali alle uscite delle tipiche FU (codificatore sorgente quando si scelgono diversi tipi di interfaccia, codificatore di canale quando si scelgono diversi codici resistenti al rumore, modulatore per diversi tipi di modulazione, demodulatore e decodificatore) inclusi in i sistemi PDS e confronta le tue idee ottenute durante lo studio della sezione.

Sulla base dei risultati dell'osservazione dei segnali in diversi punti del percorso SPDS, si consiglia di classificarli, determinarne i parametri principali e anche identificare diversi tipi di canali nell'SPDS (continui, discreti, discreti-continui e continui-discreti) . È inoltre utile ottenere una rappresentazione visiva della funzione di ciascuna FU SPDS.

Per consolidare le informazioni ottenute sulle differenze tra i segnali LF e HF e riempirle di contenuti pratici, è consigliabile condurre ricerche nell'ambito del lavoro di laboratorio n. 4 “Segnali modulati”. Quando si scelgono segnali LF primari di forme diverse, prestare attenzione non solo alla differenza tra oscillogrammi e spettrogrammi dei segnali primari (LF) e modulati (HF), ma anche alle caratteristiche che li uniscono quando si utilizzano diversi tipi di modulazione (Fig. 1.4 ).

Quando si eseguono questi lavori, non è necessario attenersi rigorosamente ai compiti in essi contenuti. Utilizza le capacità delle risorse VL per condurre ricerche a tua discrezione e desiderio.

Spazi

I segnali sono, prima di tutto, processi, cioè funzioni del tempo X(T), esistente in un intervallo limitato T(in teoria è possibile T→ ∞). Possono essere rappresentati graficamente (Fig. 2.1) e descritti da una sequenza ordinata di valori in momenti separati nel tempo ok

(vettore stringa).

Segnali diversi hanno forme diverse (insieme di valori X(ok)). Invece di un insieme complesso di punti su una curva X(T) in un'area semplice - spazio bidimensionale, possiamo prendere in considerazione spazi più complessi (spazi di segnale), in cui ogni segnale è rappresentato dall'elemento più semplice - un punto (vettore).

In matematica lo spazio è inteso come un insieme di oggetti (di qualsiasi natura fisica) dotati di qualche proprietà comune. Le proprietà che è consigliabile assegnare agli spazi dei segnali dovrebbero riflettere le proprietà più essenziali dei segnali reali, come la loro durata, energia, potenza, ecc.

Spazi metrici

La prima proprietà con cui dotiamo lo spazio del segnale è chiamata metrica.

Spazio metricoè un insieme con una distanza opportunamente definita tra i suoi elementi. Questa distanza stessa, così come il metodo per determinarla, viene chiamata metrico e denotare . La metrica deve essere funzionale, ovvero mappatura di qualsiasi coppia di elementi e impostata sull'asse reale, soddisfacendo requisiti intuitivi (assiomi):

1) (uguaglianza per ),

2) ,

3) (assioma del triangolo).

È opportuno notare che le metriche possono essere specificate in modi diversi e, di conseguenza, si possono ottenere spazi diversi per gli stessi elementi.

Esempi di metriche:

1) ,

2) Metrica euclidea,

3) Metrica euclidea.

Spazi lineari

Miglioriamo la struttura dello spazio del segnale dotandolo di semplici proprietà algebriche inerenti ai segnali reali, che possono essere sommate e moltiplicate algebricamente per numeri.

Lineare spazio l sopra il campo F nominare un insieme di elementi , detti vettori, per i quali sono specificate due operazioni: addizione di elementi (vettori) e moltiplicazione di vettori per elementi del campo F(chiamato scalari). Senza entrare nei dettagli matematici, nel seguito, per campo degli scalari intenderemo gli insiemi di numeri reali R(caso dello spazio reale l) o numeri complessi CON(caso di spazio complesso l). Queste operazioni devono soddisfare il sistema di assiomi dello spazio lineare.

1. Chiusura delle operazioni di addizione e moltiplicazione per uno scalare:

2. Proprietà di addizione:

associatività,

commutatività.

3. Proprietà della moltiplicazione per uno scalare:

Associatività,

distributività della somma di vettori,

distributività della somma degli scalari.

4. esistenza di un vettore nullo.

5. esistenza di anti-

vettore opposto.

Un vettore formato sommando più vettori con coefficienti scalari

chiamato combinazione lineare(diversità). È facile vedere che l'insieme di tutte le combinazioni lineari di vettori per diversi a io(senza influenzare ) forma anche uno spazio lineare chiamato guscio lineare per i vettori.

L'insieme dei vettori viene chiamato linearmente indipendenti, se uguaglianza

possibile solo per tutti a io= 0. Ad esempio, su un piano, due vettori qualsiasi non collineari (non giacenti sulla stessa linea) sono linearmente indipendenti.

Nello spazio si forma un sistema di vettori linearmente indipendenti e diversi da zero l base, Se

.

Questo singolo insieme di scalari (a io), corrispondente a un vettore specifico, viene chiamato coordinate(proiezioni) in base alla base.

Grazie all'introduzione della base le operazioni sui vettori si trasformano in operazioni sui numeri (coordinate)

Se nello spazio lineare l possono essere trovati N vettori linearmente indipendenti, ed eventuali N+1 vettori sono quindi dipendenti N – dimensione spazio l(dim L = n).

Spazi normati

Il nostro prossimo passo nel migliorare la struttura dello spazio del segnale è combinare le proprietà geometriche (caratteristiche degli spazi metrici) e algebriche (per gli spazi lineari) introducendo un numero reale che caratterizza la “dimensione” di un elemento nello spazio. Questo numero viene chiamato La norma vettori e denotare .

Di norma, è possibile utilizzare qualsiasi mappatura dello spazio lineare sull'asse reale che soddisfi i seguenti assiomi:

3) .

conclusioni

1. L'apparato matematico per l'analisi spettrale dei segnali periodici è la serie di Fourier.

2. Gli spettri dei segnali periodici sono discreti (linea) e rappresentano un insieme di ampiezze e fasi di oscillazioni armoniche (componenti) che seguono l'asse della frequenza ad intervalli Δ f = f 1 = 1/T.

3. La serie di Fourier è un caso speciale della serie di Fourier generalizzata quando utilizzata come base

O .

Spettri di segnali T-finiti

I segnali limitati nel tempo sono chiamati T-finiti. Per definizione non possono essere periodici e quindi ad essi non è applicabile lo sviluppo in serie di Fourier.

Per ottenere un'adeguata descrizione di tali segnali nel dominio della frequenza viene utilizzata la seguente tecnica. Nella prima fase da un dato segnale X(T), a partire dal punto T 1 e termina al punto T 2 vai al segnale X P ( T), che è una ripetizione periodica X(T) su un asse temporale infinito con periodo . Segnale X P ( T) può essere espanso in una serie di Fourier

,

Dove .

Consideriamo ora la frequenza attuale e la densità dell'ampiezza spettrale .

Poi .

Segnale originale X(T) può essere ottenuto da X P ( T) a seguito del superamento del limite T®¥ .

, , å ® ò , ,

Quindi, per descrivere lo spettro di un segnale finito si arriva alla trasformata integrale di Fourier conosciuta in matematica:

– diretto,

- l'opposto.

In questo caso (e in futuro), la funzione complessa è stata scritta nella forma , come è consuetudine nella letteratura tecnico-scientifica.

Dalle relazioni ottenute ne consegue che lo spettro del segnale T-finito è continuo. È una raccolta di un numero infinito di componenti spettrali con ampiezze infinitesimali, che seguono continuamente l'asse della frequenza. Al posto di queste ampiezze infinitesimali viene utilizzata una funzione spettrale (densità spettrale di ampiezza).

dov'è lo spettro di ampiezza,

– spettro di fase.

conclusioni

1. L'apparato matematico per l'analisi spettrale dei segnali T-finiti è la trasformata integrale di Fourier.

2. Gli spettri dei segnali T-finiti sono continui e sono descritti da funzioni continue di frequenza sotto forma di modulo della densità spettrale delle ampiezze (spettro di ampiezza) e il suo argomento (spettro di fase).

Proprietà della trasformata di Fourier

1. Le trasformate di Fourier dirette e inverse sono operatori lineari vale quindi il principio di sovrapposizione. Se poi .

2. Le trasformate di Fourier dirette e inverse sono uno a uno.

3. Proprietà ritardo.

Se poi

(in questo caso si usano le sostituzioni: ).

4. Funzione spettrale della funzione δ.

Utilizzando l'espressione generale della funzione spettrale e la proprietà di filtraggio della funzione δ, otteniamo

.

5. Funzione spettrale di un segnale armonico complesso .

(2.5)

Utilizzando una delle definizioni della funzione δ

ed eseguire in esso una sostituzione reciproca T e w (o F), noi abbiamo

Scopo dei sistemi di comunicazione.

Consideriamo i principi generali della costruzione di sistemi di comunicazione radio (canali radio). Convenzionalmente, tutti i sistemi di comunicazione radio esistenti possono essere suddivisi in due grandi classi: sistemi di comunicazione simplex e duplex.

Riso. 6. Schema a blocchi dell'organizzazione della comunicazione duplex

Per comunicazione simplex (simplex - unidirezionale; comunicazione uno a tutti) si intende una connessione tra due punti, in cui in ciascuno di essi la trasmissione e la ricezione dei messaggi vengono effettuate alternativamente sulla stessa frequenza portante. Spesso, la comunicazione simplex viene utilizzata per trasmettere informazioni in una sola direzione, ad esempio trasmissioni radiofoniche, televisive, avvisi, ecc. Comunicazione duplex (duplex - comunicazione bidirezionale; uno a uno) - comunicazione bidirezionale tra due punti , in cui la trasmissione e i messaggi vengono ricevuti contemporaneamente su frequenze portanti diverse (Fig. 6).

Al giorno d'oggi viene utilizzato un tipo di comunicazione radio simplex, come la comunicazione half-duplex o simplex a doppia frequenza, quando il sistema di comunicazione trasmette e riceve alternativamente informazioni su due diverse frequenze portanti utilizzando ripetitori.

Si noti che un ripetitore (dal traduttore latino - vettore) è un dispositivo radio utilizzato come punto ricetrasmettitore intermedio di una linea di comunicazione radio. In base al numero di canali utilizzati si distinguono sistemi di comunicazione monocanale e multicanale (sistemi di trasmissione delle informazioni). I sistemi di comunicazione a canale singolo sono già stati discussi in linea di principio. Un sistema di comunicazione è detto multicanale se è in grado di trasmettere più messaggi su una linea di comunicazione comune (canale). Il compito principale dei sistemi di comunicazione multicanale è la trasmissione simultanea di messaggi da molte fonti, ovvero l’aumento del throughput (spesso viene utilizzato il termine “capacità”). L'aumento dell'efficienza dell'utilizzo di un canale di comunicazione si ottiene utilizzando vari metodi di compressione dei canali di comunicazione, riducendo la ridondanza dei messaggi e organizzando il cosiddetto accesso multicanale e multistazione degli abbonati. Per aumentare il rendimento della maggior parte dei sistemi di comunicazione, vengono utilizzati il ​​tempo e la frequenza.

segnali di compattazione (multiplexing; dal latino multiplex - complesso, multiplo) (Fig. 7).

Fig.7. Schemi a blocchi dei modulatori per sistemi di comunicazione compressi:

Un temporaneo; b - frequenza

La modulazione di ampiezza, frequenza e fase delle oscillazioni della portante consente di costruire sistemi radioelettronici multicanale con multiplexing di frequenza (separazione) dei canali (FDM), grazie all'uso di oscillazioni della portante con frequenze diverse. Il vantaggio di un sistema con FDM è la sua relativa semplicità e la capacità di trasmettere messaggi a banda molto larga, ad esempio televisivi.

La modulazione degli impulsi di un'onda portante consente di sviluppare sistemi di comunicazione radio multicanale con multiplexing temporale (separazione) dei canali (TCD), che presentano notevoli vantaggi rispetto ai sistemi di comunicazione con TDM. Questi vantaggi includono un'elevata precisione di trasmissione del segnale (migliore immunità al rumore) e la capacità di trasmettere messaggi da più canali insieme nella stessa gamma di frequenza, poiché il messaggio di ciascun canale avrà una propria sequenza di impulsi che non si sovrappone alla sequenza di impulsi del messaggio di un altro canale. Con il multiplexing temporale, poiché i segnali non vengono trasmessi in modo continuo, ma solo in campioni (campioni) in intervalli di tempo molto brevi, è possibile trasmettere un numero di segnali diversi su una frequenza portante. A tale scopo, diversi segnali U 1 (t), U 2 (t) .....U n (t), che riflettono un gruppo di n messaggi trasmessi, vengono forniti a un multiplexer analogico (selettore o interruttore analogico) (Fig 7, a). I segnali totali del multiplexer analogico U Σ (t) vengono trasferiti alla frequenza f 0 utilizzando un modulatore di impulsi e un oscillatore principale e forniti all'antenna trasmittente attraverso un amplificatore di potenza.

Tradizionalmente, in molti sistemi di trasmissione di informazioni di radioingegneria, è ampiamente utilizzato il multiplexing di frequenza dei segnali, effettuato precedentemente (prima della modulazione principale) mediante modulazione aggiuntiva alle cosiddette frequenze della sottoportante (preliminare; dall'inglese - frequenza della sottoportante) -f 1, f 2,…..f n (Fig. 7, b). Le frequenze della sottoportante sono significativamente più alte della frequenza segnale trasmesso, ma molte volte inferiore alla frequenza portante.

Con il multiplexing di frequenza, i segnali trasmessi vengono prima inviati ai modulatori di frequenza della sottoportante, dove vengono effettuate la modulazione di ampiezza, frequenza, fase o altri tipi di modulazione.

Gli elementi necessari dei modulatori di frequenza della sottoportante sono i filtri passa banda (non mostrati in Fig. 7, b), sintonizzati sulle frequenze della sottoportante e che sopprimono le componenti spettrali dei canali adiacenti. Quindi i segnali modulati con frequenze della sottoportante vengono alimentati al modulatore principale operante alla frequenza della portante principale f 0 ed emessi nello spazio sotto forma di un segnale totale U Σ (t) attraverso l'antenna.

I sistemi di comunicazione radio sono generalmente suddivisi in terra E spazio satellitare. Nei sistemi di comunicazione radio terrestre, le onde radio viaggiano all'interno dell'atmosfera terrestre. Tali sistemi servono per fornire la comunicazione con aerei, navi, trasporti terrestri e altri oggetti. Eseguono comunicazioni radio personali nell'ambito delle comunicazioni cellulari, trunking e di altro tipo. Una caratteristica dei sistemi di comunicazione radio satellitare-spaziale è la presenza nella loro composizione di satelliti terrestri artificiali (AES), sui quali si trovano i ripetitori di segnali radio. In generale, il sistema è costituito da due parti principali, o segmenti: terra e spazio. Con l'aiuto dei sistemi di comunicazione radio spaziale, che operano, di regola, nella gamma di frequenze ultraalte, vengono trasmessi enormi volumi di messaggi: trasmissione di molti canali televisivi, dati informatici, telefono, fax e altri messaggi.

Linee di comunicazione

I tipi di linee di comunicazione attraverso le quali le informazioni vengono trasmesse dalla fonte al destinatario sono numerose e varie. Esistono canali di comunicazione cablati (filo, cavo, fibra ottica, ecc.) e canali di comunicazione radio.

Le linee di comunicazione via cavo sono la base delle reti dorsali a lunga distanza; Trasmettono segnali nella gamma di frequenze da decine di kilohertz a centinaia di megahertz. Uno dei sistemi di trasmissione delle informazioni più avanzati sono le linee di comunicazione in fibra ottica (FOCL). Le informazioni attraverso tali canali vengono trasmesse sotto forma di impulsi luminosi inviati da un emettitore laser. Consentono nella gamma di frequenza 600 ... 900 THz (k = 0,5 ... 0,3 μm) di fornire un throughput estremamente elevato (circa 120.000 canali su una coppia di fibre ottiche) e creare comunicazioni affidabili e nascoste con informazioni di alta qualità di trasmissione. I principali vantaggi delle fibre ottiche (OF), o guide luminose, come mezzo fisico per la propagazione dei segnali di telecomunicazione e base strutturale di un cavo ottico (OC) sono:

Ampia larghezza di banda, che consente la trasmissione di segnali di telecomunicazione a velocità (bitrate) fino a 2,0 ... 2,5 Tbit/s e superiori; ad esempio, anche a una velocità di 50 MB/s, in 1 secondo viene trasferito un volume di informazioni approssimativamente pari al contenuto di 10 libri di testo scolastici.

Basso livello di perdite di propagazione del segnale, garantendo la loro trasmissione senza rigenerazione su distanze fino a 150 ... 175 km (e in futuro fino a 350 km o più);

Assoluta insensibilità ai disturbi elettromagnetici;

Nessuna diafonia (modulazione incrociata) in OK;

Leggerezza e dimensioni OK.

Altri vantaggi delle fibre ottiche e delle fibre ottiche includono una sicurezza sufficientemente elevata contro l'intercettazione non autorizzata delle informazioni trasmesse, la sicurezza antincendio, il costo relativamente basso delle fibre ottiche rispetto ai cavi in ​​rame e forniture praticamente illimitate di materie prime per la produzione di fibre ottiche. Tutto ciò rende il loro utilizzo nelle reti e nei sistemi di comunicazione ancora più attraente e giustificato dal punto di vista tecnico ed economico. Pertanto, gli OC stanno ora sostituendo quasi completamente altri tipi di strutture guida nelle linee dorsali delle reti di comunicazione primarie digitali. Insieme alle linee di comunicazione cablate, sono ampiamente utilizzate linee radio di varie gamme (da centinaia di kilohertz a decine di gigahertz). Queste linee sono più economiche e indispensabili per la comunicazione con oggetti in movimento. Per un sistema di comunicazione radio multicanale quando si trasmettono informazioni su lunghe distanze, sono ampiamente utilizzate le linee di comunicazione con relè radio (RRL). Comunicazione relè radio (radio e relè francese - stazione intermedia) - comunicazione radio costituita da un gruppo di stazioni relè situate a una certa distanza l'una dall'altra, garantendo un funzionamento stabile. Le antenne delle stazioni della linea di comunicazione con relè radio sono installate su alberi (torri) alti 70 ... 100 m. La lunghezza di una linea di comunicazione con relè radio può arrivare fino a 10.000 km, la capacità può arrivare a diverse migliaia di canali.

A seconda del metodo di propagazione delle onde radio utilizzato, le linee di comunicazione dei relè radio possono essere divise in due gruppi principali: linea di vista e troposferica.

Le linee di ripetitore radio in linea di vista sono i principali mezzi terrestri per trasmettere segnali telefonici, trasmissioni audio e televisive, dati digitali e altri messaggi su lunghe distanze. La larghezza di banda dei segnali di telefonia multicanale e di trasmissione televisiva è di diverse decine di megahertz, quindi per la loro trasmissione possono essere praticamente utilizzate solo bande d'onda decimali e centimetriche, la cui larghezza totale dello spettro è di 30 GHz. Inoltre, queste gamme sono quasi completamente prive di interferenze atmosferiche e industriali.

Le moderne linee di comunicazione con relè radio sono catene di stazioni radio riceventi e trasmittenti abbastanza potenti - ripetitori, che ricevono, amplificano, convertono (trasmettono) segnali in altre frequenze e trasmettono ulteriormente segnali da un'estremità all'altra della linea di comunicazione (Fig. 8) . In ciascuna delle stazioni intermedie il segnale viene ripristinato e trasferito su un'altra frequenza, ovvero il segnale debole ricevuto viene sostituito con uno nuovo, forte, inviato alla stazione successiva. Le linee di relè radio più comuni sono nelle gamme del metro, del decimetro e del centimetro a frequenze da 60 MHz a 15 GHz.

Riso. 8. Schema a blocchi di una linea di comunicazione con relè radio

Le linee di comunicazione satellitare - RRL con un ripetitore su un satellite terrestre artificiale - vengono sempre più utilizzate. I sistemi di comunicazione radio satellitare utilizzano onde radio a microonde (solitamente nell'intervallo 1,5...14 GHz, l'intervallo più utilizzato è 4...6 GHz), penetrando nella ionosfera con un'attenuazione minima. La trasmissione di informazioni su lunghe distanze con un ripetitore per satellite, la flessibilità e la capacità di organizzare le comunicazioni globali sono importanti vantaggi dei sistemi satellitari. Il vantaggio principale dei sistemi di comunicazione digitale rispetto ai sistemi analogici è la loro elevata immunità al rumore. Questa qualità utile si manifesta più fortemente nei sistemi di trasmissione con ritrasmissione multipla (ri-ricezione) di segnali. Sistemi tipici di questo tipo sono i ripetitori radio, le fibre ottiche e le linee in cavo a lunga distanza. In essi, i segnali vengono trasmessi attraverso una catena di ripetitori situati a distanze tali da garantire una comunicazione affidabile. In tali sistemi, le interferenze e le distorsioni derivanti dai singoli collegamenti, di regola, si accumulano. Per semplicità assumiamo che il segnale radio in ciascun ripetitore sia solo amplificato. Quindi, se l'interferenza additiva in ciascun collegamento di comunicazione è statisticamente indipendente, la sua potenza all'ingresso dell'ultimo collegamento è uguale alla somma delle potenze di interferenza di tutti i collegamenti. Se un sistema di trasmissione di informazioni è composto da n collegamenti identici, per garantire una data fedeltà di comunicazione è necessario garantire all'ingresso di ciascun ripetitore un rapporto segnale-disturbo n volte maggiore rispetto a quando si trasmette un segnale senza relè. Nei sistemi reali il numero di relè n può raggiungere diverse decine e talvolta centinaia; l'accumulo di interferenze lungo il percorso di trasmissione diventa il principale fattore limitante la lunghezza della linea di comunicazione. Nei sistemi di trasmissione digitale, per indebolire l'effetto dell'accumulo di interferenze durante la trasmissione con relè, insieme all'amplificazione, viene utilizzata la rigenerazione degli impulsi, ad es. demodulazione con ripristino dei simboli del codice trasmesso e rimodulazione nel punto di ri-ricezione. Quando si utilizza la rigenerazione, il rumore additivo proveniente dall'ingresso del ripetitore non arriva alla sua uscita. Tuttavia, provoca errori durante la demodulazione. I simboli ricevuti erroneamente in un rigeneratore vengono trasmessi in questa forma ai rigeneratori successivi, quindi gli errori continuano ad accumularsi. Con un sistema digitale per la trasmissione di messaggi continui è anche possibile aumentare la fedeltà utilizzando codifiche resistenti al rumore. L'elevata immunità al rumore dei sistemi di trasmissione digitale consente comunicazioni a raggio virtualmente illimitato utilizzando canali di qualità relativamente bassa.

Cos'è la telecomunicazione?

Trasmissione di informazioni attraverso segnali elettrici che si propagano attraverso cavi (comunicazioni via cavo) e/o segnali radio (comunicazioni radio). Le telecomunicazioni comprendono anche la trasmissione di informazioni mediante sistemi di comunicazione ottica.

Quali sono le principali tipologie di telecomunicazioni?

Principali tipologie di telecomunicazioni: telefono, telegrafo, fax, trasmissione dati (comunicazione telecodice), comunicazione videotelefonica.

Cos'è la radiocomunicazione?

Questa è la trasmissione di informazioni tramite onde radio, ad es. onde elettromagnetiche la cui frequenza è inferiore a 3*10 5 MHz (lunghezza d'onda superiore a un millimetro).

Qual è il vettore dell'informazione nei sistemi di telecomunicazione?

Nei sistemi di comunicazione tecnica, il vettore dell'informazione è esclusivamente un campo elettromagnetico, che può propagarsi nello spazio aperto sotto forma di onde radio, radiazioni infrarosse, nonché lungo un conduttore metallico (provocando in esso una corrente elettrica) o lungo fibre trasparenti - sotto forma di luce visibile.

Cos'è un segnale?

Segnale (lat. signum - segno) - un messaggio visualizzato su un supporto di memorizzazione .

Cos'è un segnale analogico?

Segnale analogico la sua struttura è continua nel tempo e la natura del suo cambiamento simile la natura dei cambiamenti in qualsiasi parametro fisico. Ad esempio, la forma della variazione di tensione all'uscita di un microfono è simile alla variazione della pressione sonora sulla membrana del microfono. La struttura di un segnale analogico è continua nel tempo.

Cos'è un segnale digitale?

Un segnale digitale si forma come risultato della conversione di un segnale analogico. Per tale trasformazione viene utilizzato un dispositivo speciale: un convertitore analogico-digitale (ADC). La conseguenza della trasformazione è un insieme discreto di impulsi formati secondo un certo principio, il cosiddetto codice binario. Nel punto di ricezione, il segnale digitale viene riconvertito in analogico utilizzando un convertitore digitale-analogico (DAC).

Quali sono i vantaggi del metodo digitale di trasmissione delle informazioni?

In primo luogo, quando si trasmette un segnale in forma digitale, è possibile eliminare quasi completamente le interferenze che si verificano quando si propaga attraverso i canali di comunicazione. Per il metodo analogico di trasmissione delle informazioni sul segnale, ciò è impossibile anche quando si utilizzano le tecnologie più avanzate.

Poiché tutti i segnali in forma digitale sono rappresentati nello stesso tipo, la tecnologia digitale consente di realizzare reti di comunicazione universale e utilizzano gli stessi canali di comunicazione per trasmettere messaggi di diverso tipo: telefono, fax, televisione, ecc. Inoltre, un segnale digitale può essere crittografato con maggiore successo.

Come viene visualizzato un messaggio sulle onde radio?

Il messaggio viene visualizzato sulle onde radio attraverso la modulazione.

Cos'è la modulazione?

C'è modulazione sovrapposizione di un segnale informativo su un segnale portante modificandone i parametri: ampiezza, frequenza, fase. Da qui i nomi dei tipi di modulazione: ampiezza, frequenza, fase.

Qual è il compito principale delle comunicazioni nel dipartimento di polizia?

Garantire una trasmissione chiara e ininterrotta dei messaggi ai fini della gestione continua degli organi interni in qualsiasi contesto operativo.

Quali sono i requisiti per le comunicazioni nel dipartimento di polizia?

Tempestività. La capacità di garantire la trasmissione (ricezione) di messaggi entro l'intervallo di tempo determinato dalla situazione operativa.

Affidabilità. La capacità di garantire la gestione continua delle attività ATS in qualsiasi ambiente operativo

Sicurezza (sicurezza). La capacità di garantire segretezza, riservatezza, integrità e disponibilità delle informazioni agli utenti legali.

Larghezza di banda. Capacità di garantire la fornitura di informazioni in modo tempestivo.

Credibilità. Grado di accuratezza della riproduzione dei messaggi informativi nel punto di ricezione

Sostenibilità. La capacità di un sistema di comunicazione di fornire la gestione del controllo del traffico aereo sotto l'influenza di fattori distruttivi di natura artificiale e naturale sui suoi elementi.

Cos'è un sistema di comunicazione ATS?

L'insieme delle reti radio per le comunicazioni mobili terrestri ATS costituisce il sistema di comunicazione radio ATS. L'operatore principale del sistema di comunicazione radio è il capo del dipartimento delle comunicazioni dell'ente per gli affari interni nel cui territorio è dispiegato il sistema.

Cos'è chiamata rete di comunicazione radio ATS?

Quali sono gli svantaggi dei sistemi di comunicazione radio?

I sistemi di comunicazione radio, soprattutto quelli convenzionali, sono caratterizzati dai seguenti svantaggi:

· la probabilità di intercettazione di messaggi tramite canali radio, soprattutto quando si utilizzano emettitori non direzionali;

· la possibilità di inserire falsi messaggi nei canali radio sotto le spoglie di uno dei corrispondenti;

· l'esistenza di un'interferenza deliberata volta ad impedire la trasmissione su un canale radio;

· la capacità di determinare la posizione delle stazioni radio dei corrispondenti di lavoro mediante radiogoniometria utilizzando apparecchiature speciali.

Cos'è la comunicazione full duplex?

Il processo di comunicazione bidirezionale tra due abbonati con trasmissione simultanea di messaggi in entrambe le direzioni.

Da cosa è caratterizzata una connessione simplex?

Consente ai corrispondenti di ricevere e trasmettere solo alternativamente. Nei sistemi di comunicazione radio, la modalità simplex può essere implementata utilizzando un'unica frequenza - singola frequenza simplex o due frequenze - doppia frequenza semplice (DSS).

Chi è un abbonato?

Un utente che ha il diritto di accesso al sistema di elaborazione o trasmissione delle informazioni. A tal fine all'abbonato può essere assegnato un numero di abbonamento o un codice identificativo univoco.

Cosa comprendono i sistemi di comunicazione tecnica ATS?

Un insieme di nodi e stazioni di comunicazione collegati tra loro da linee di comunicazione in un ordine corrispondente all'organizzazione di controllo adottata nell'ATS.

Cos'è un nodo di comunicazione?

Componente di una rete di comunicazione per combinare e distribuire flussi di messaggi.

Cos'è una stazione di comunicazione?

Un'impresa appositamente attrezzata che serve determinati territori, conducendo osservazioni e ricerche sistematiche nel campo delle comunicazioni.

Cos'è una linea di comunicazione?

Insieme di dispositivi tecnici e ambiente fisico che garantiscono la trasmissione e la propagazione dei segnali dal trasmettitore al ricevitore. Componente di un canale di comunicazione (canale di trasmissione). A volte in un canale di comunicazione sono incluse più linee di comunicazione (antenna, cavo, relè radio e altre linee di comunicazione vengono utilizzate in diverse sezioni di un canale di comunicazione esteso).

Cos'è un canale di comunicazione?

Un canale di trasmissione di informazioni, inclusi dispositivi tecnici e un mezzo fisico per trasmettere segnali da un trasmettitore a un ricevitore. I canali di comunicazione si distinguono in base al tipo di informazione trasmessa (canali telegrafici, telefonici, radiofonici, ecc.). Ci sono cablate e wireless.

In cosa differiscono i canali di comunicazione cablati da quelli wireless?

I canali cablati vengono implementati quando il segnale viene trasmesso su una linea a due fili o attraverso una linea di comunicazione in fibra ottica (FOCL). I canali wireless vengono implementati quando si trasmettono informazioni utilizzando onde radio o radiazioni infrarosse.

Qual è la larghezza di banda di un canale di comunicazione?

La capacità o la gamma di frequenza di un segnale elettrico che può essere trasmesso da un canale di comunicazione.

Cosa influenza la larghezza di banda del canale di comunicazione?

Caratterizza la capacità di trasmettere un segnale a banda larga e resistere al traffico. Ad esempio, per le comunicazioni telefoniche la larghezza di banda è 3100 Hz (da 300 Hz a 3400 Hz). Questa portata è sufficiente per trasmettere messaggi vocali di buona qualità. La trasmissione del segnale video di alta qualità richiede una larghezza di banda del canale di comunicazione migliaia di volte maggiore. La necessità di trasmettere un segnale a banda larga comporta una significativa complicazione delle apparecchiature per la formazione dei canali.

Cos'è il traffico?

Il carico creato dal flusso di chiamate, messaggi e segnali che arrivano alle strutture di comunicazione.

Quali canali di comunicazione tecnica hanno il maggior rendimento?

Un canale costruito su una linea di comunicazione in fibra ottica (FOCL).

Cos'è una rete di telecomunicazioni?

Sistema tecnologico che comprende mezzi e linee di comunicazione ed è destinato alle telecomunicazioni o alle comunicazioni postali. Le reti di telecomunicazione possono fornire tra abbonati fissi fisso(o rete fissa) e tra cellulare - mobile(o mobile) comunicazione radio.

Quali tipi di reti di telecomunicazioni fisse esistono e a cosa servono?

Le reti fisse di telecomunicazione presuppongono l'impossibilità della libera circolazione degli abbonati. Diviso in reti:

· comunicazioni telefoniche destinate alla trasmissione di informazioni vocali;

· comunicazione telegrafica - per trasmettere lettere, numeri, simboli;

· comunicazione fax - per trasmettere immagini piatte;

· comunicazione ripetitore - per creare un canale di comunicazione utilizzando le onde radio;

· sorveglianza televisiva - per la trasmissione di segnali video da telecamere fisse;

· trasmissione dati - per lo scambio di varie tipologie di informazioni tra enti ATS;

· Telefonia IP - per la telefonia e la videotelefonia tramite Internet internazionale;

· accesso a banda larga su linee fisse - per lo scambio di informazioni ad alta velocità.

Quali sono i vantaggi delle telecomunicazioni fisse?

1) l'assenza di interferenze reciproche nella posa congiunta di un gran numero di linee in un'area limitata (soggetto a regole di installazione stabilite), che consente di creare centrali telefoniche che servono un gran numero di abbonati;

2) basso livello di auto-interferenza nei canali di comunicazione cablati, che garantisce una qualità di comunicazione relativamente elevata, nonché la consegna tempestiva e l'affidabilità dei messaggi trasmessi;

3) relativa segretezza della trasmissione dei messaggi (per la rimozione non autorizzata delle informazioni, è necessario sapere dove corre la linea verso uno specifico abbonato);

4) qui è più difficile che nelle comunicazioni radio creare interferenze deliberate che impediscano lo scambio di informazioni, poiché questo processo è associato alla necessità di ottenere informazioni sulla posizione degli abbonati e sul percorso della linea tra loro, l'ora di trattative, ecc.

A carenze le comunicazioni su linea fissa dovrebbero includere la necessità di notevoli costi finanziari e materiali per la creazione e il funzionamento di linee e reti di comunicazione cablate. Ciò è dovuto ai costosi lavori di scavo (soprattutto nelle città), all’uso di costosi metalli non ferrosi nei cavi e a una serie di altri fattori;

Quali tipi di reti radiomobili esistono?

· reti radio convenzionali (simplex);

reti radio multiple;

· reti radioavvise;

· satellite;

· sistemi di comunicazione cellulare;

· sistemi di accesso radio wireless a banda larga (BWA).

Quali sono le caratteristiche delle reti radiomobili?

Convenzionale le reti radio utilizzano il principio dell'assegnazione fissa dei canali di comunicazione a un gruppo specifico di abbonati. Tali sistemi sono caratterizzati, da un lato, dal throughput più basso, determinato dal numero ottenibile di abbonati che lavorano su un canale, e, dall'altro, dalla massima efficienza di comunicazione, caratterizzata dal tempo necessario per stabilire un canale di comunicazione . Reti radio convenzionali, a loro volta, sono divisi in sale di controllo E ripetitore (ripetitore).

Cercapersone La rete comprende strumenti tecnici e software con l'ausilio dei quali, all'interno di una determinata area di servizio, tramite un canale radio viene effettuata la trasmissione unidirezionale di messaggi digitali, alfanumerici e audio di volume limitato a un ricevitore utente in miniatura. Componenti principali: stazione base, sistema di raccolta informazioni, cercapersone (ricevitore di messaggi in miniatura).

Satellitare I sistemi di comunicazione sono un insieme di stazioni satellitari abbonate a terra che operano tramite un relè spaziale sotto il controllo di una stazione centrale.

Sistemi di accesso radio wireless a banda larga (WBA). progettato per la trasmissione (ricezione) resistente al rumore di informazioni su un canale radio utilizzando un segnale a bassa potenza; Inoltre i sistemi BWA utilizzano una banda di frequenza notevolmente più ampia di quella richiesta per la trasmissione convenzionale.

Qual è l'idea di base del trunking?

L'idea principale è garantire parità di accesso degli abbonati a una risorsa di frequenza comune. Tutti gli utenti condividono un gruppo comune di canali radio e i canali gratuiti vengono assegnati automaticamente su richiesta degli abbonati. Questo approccio aumenta significativamente l'efficienza dell'uso dello spettro rispetto ai sistemi convenzionali in cui all'abbonato è assegnato un canale di frequenza.

Quando è necessario il trunking?

Con un'elevata densità di abbonati e la necessità di una gestione centralizzata del sistema. Ad esempio, quando:

· numero di potenziali utenti superiore a 150;

· È necessaria una comunicazione garantita, affidabile, efficiente e sicura,

· ci sono 4 o più gruppi di utenti che sono indipendenti nel loro lavoro attuale, ma richiedono una pronta interazione congiunta in situazioni non standard e di emergenza;

· parco automezzi composto da più di 30 autovetture;

· sono necessarie conversazioni simultanee di gruppo e individuali, nonché l'accesso alla rete telefonica.

Quanto è efficiente un sistema di trunking?

Un sistema di comunicazione trunking a 4 canali è 7,5 volte più efficiente di un sistema convenzionale con lo stesso numero di canali. L'efficienza dell'utilizzo della risorsa di frequenza determina l'efficienza economica dell'utilizzo dei sistemi di canalizzazione. Si ritiene che un sistema di trunking diventi conveniente quando il numero di abbonati supera i 50-100.

Qual è l'elemento principale di una rete radio multiaccesso?

L'elemento principale delle reti di comunicazione radio multiple è una stazione base, che comprende diversi ripetitori con la corrispondente attrezzatura d'antenna e un controller che controlla il funzionamento della stazione base, commuta i canali del ripetitore e fornisce l'accesso alla rete telefonica pubblica o ad un'altra rete fissa -rete di linea.

Quali sono i vantaggi del trunking rispetto alle reti radio convenzionali?

Rispetto alle reti convenzionali, le reti trunking presentano maggiore capacità, funzionalità ampliate, diverse tipologie di chiamate (di gruppo, individuali, broadcast) e un'area di copertura territoriale più ampia.

Qual è l'architettura dei sistemi trunk?

L'architettura dei sistemi trunk si basa su una rete di stazioni base interconnesse, ciascuna delle quali serve un'area specifica. Questa architettura consente di realizzare reti di comunicazione radio di varie dimensioni: dalle reti locali monozona alle grandi reti regionali con ampia copertura territoriale. Allo stesso tempo rimane la possibilità di una gestione centralizzata della rete, cosa praticamente impossibile nelle reti convenzionali.

Quali funzionalità dei sistemi di canalizzazione sono uniche?

Rispetto ai sistemi mobili cellulari, i sistemi trunked forniscono una serie di nuove funzionalità. Questi includono principalmente la possibilità di comunicazione di gruppo, che è il principale tipo di interazione nelle reti radio ATS mobili terrestri. Inoltre, nelle reti multiple sono possibili chiamate prioritarie e di emergenza e il raggruppamento dinamico degli abbonati, cosa che non è disponibile per gli abbonati delle reti cellulari. Il vantaggio più importante è l'elevata velocità di realizzazione della connessione. Nei sistemi trunking, il tempo per stabilire un canale di comunicazione, di norma, non è superiore a 0,5 s, mentre i sistemi cellulari non consentono di stabilire una connessione più veloce di 5 s.

Cosa offre un sistema di cercapersone?

Chiamata radio personale (cercapersone) - un servizio di telecomunicazioni che fornisce la trasmissione wireless unidirezionale di informazioni all'interno dell'area servita.

Qual è lo scopo del sistema di comunicazione radio cercapersone ATS?

I sistemi di comunicazione radio cercapersone ATS sono progettati per organizzare comunicazioni di allarme e trasmettere informazioni formalizzate ad oggetti in movimento.

Da quali elementi è composto un sistema di comunicazione cercapersone?

Dal sistema di raccolta delle informazioni, due set di apparecchiature: base e abbonato. L'attrezzatura di base è progettata per trasmettere messaggi di informazione all'abbonato in onda e l'attrezzatura dell'abbonato è progettata per ricevere questi messaggi.

Quando sono efficaci i sistemi di cercapersone?

I sistemi personali di chiamata radio (RPC) sono particolarmente efficaci in aree limitate e anche quando le comunicazioni mobili (radiotelefono) non sono economicamente giustificate. L'elevata efficienza economica del sistema di comunicazione cercapersone è ottenuta grazie a:

Limitazione netta dello spettro di frequenze richiesto per la comunicazione mediante trasmissione unidirezionale di messaggi a tutti gli abbonati assegnati a un operatore su una frequenza radio;

Compressione significativa dei segnali trasmessi nel tempo (mediante trasmissione sequenziale di pacchetti di informazioni accumulate da ciascun abbonato);

Costi relativamente bassi per l'attrezzatura di base, perché Il trasmettitore radio del sistema cercapersone può funzionare su un raggio abbastanza ampio.

Qual è lo scopo dei sistemi di accesso radio wireless a banda larga (BWA)?

Per la trasmissione (ricezione) resistente al rumore di informazioni su un canale radio utilizzando un segnale a bassa potenza. Allo stesso tempo i sistemi BWA utilizzano una banda di frequenza notevolmente più ampia di quella necessaria per la trasmissione convenzionale.

Cosa comprende il sistema BDS?

· interruttori speciali che forniscono la gestione della rete e ne aumentano la sicurezza.

Cosa offre il sistema ShBD?

· trasmissione di informazioni video in tempo reale;

· accesso alle banche dati;

· telefonia IP;

· connessione a PSTN;

· organizzazione di reti locali wireless, ecc.

Quali dati deve contenere un messaggio telefonico perché sia ​​un documento?

A pacco i messaggi telefonici vengono registrati nell'apposito giornale:

1. Destinatario e suo indirizzo.

2. Numero in uscita.

3. Data e ora di trasmissione.

4. Nome del funzionario che ha firmato il documento.

5. Cognome della persona che ha trasferito il documento.

SU ricezione il documento in arrivo è invece corredato di dettagli aggiuntivi (numero del documento in arrivo, data e ora di ricezione, cognome di chi ha accettato il documento).

Cosa sono i dispositivi dell'abbonato?

Dispositivi situati nel punto finale del sistema di comunicazione: telefono, telegrafo, fax, computer, ecc. L'abbonato lavora direttamente con loro.

Qual è la differenza tra gli apparecchi telefonici dei sistemi MB e CB?

Il sistema di alimentazione e il metodo per effettuare una chiamata. Gli apparecchi telefonici del sistema MB sono alimentati da una propria fonte di alimentazione, il segnale di chiamata viene inviato manualmente da un induttore, l'apparecchio telefonico del sistema CB è alimentato dalla stazione centrale, la chiamata viene inviata sollevando il microtelefono dal corrispondente leve.

Cosa si intende per gamma di frequenza nelle comunicazioni radio?

Banda di frequenze elettromagnetiche a cui è stato assegnato un nome convenzionale. Ad esempio, la gamma VHF comprende frequenze molto alte (30–300 MHz), UHF è frequenze ultra alte (300–3000 MHz), le microonde sono frequenze ultra alte (3–30 GHz).

Cos'è un passo della griglia di frequenza?

Il valore in kHz tra frequenze adiacenti.

Quali gamme di frequenza vengono utilizzate nell'ATS e per quali scopi?

Banda VHF(banda 40–46 MHz). Utilizzato per organizzare le comunicazioni radio fisse nelle aree rurali (principalmente per la comunicazione con gli agenti di polizia distrettuali che prestano servizio nelle aree rurali).

Banda VHF(bande 148–148,975; 171–172,975 MHz Utilizzato per organizzare le comunicazioni radio operative mobili. Nei sottointervalli sopra indicati passo della griglia di frequenzaè 25kHz.

Banda UHF(bande 450-453 MHz e 460-463 MHz). Il passo della griglia di frequenza è 12,5 kHz. Utilizzato attivamente dai dipartimenti di polizia di Mosca e San Pietroburgo.

Gamma microonde(5350 MHz; 5650 MHz, bande di frequenza pubbliche). Utilizzato per organizzare comunicazioni su linea fissa su brevi distanze (fino a 10–15 km) creando canali di comunicazione radio digitale ad alta velocità a banda larga o linee di ripetitore radio.

Qual è il raggio di comunicazione nella banda VHF?

Teoricamente - entro la linea di vista.

Come è organizzata la comunicazione radio nel dipartimento di polizia?

Organizzando regie radiofoniche e reti radiofoniche.

Cos'è una rete radiofonica?

Una rete radio è un insieme di apparecchiature radio che operano su frequenze comuni. Consente di organizzare la comunicazione punto-multipunto.

Cos'è la direzione radiofonica?

Un insieme di apparecchiature radio che consente di organizzare la comunicazione radio tra due corrispondenti su frequenze assegnate solo a loro (canali di frequenza).

Come funziona una rete radio simplex a frequenza singola?

È costituito da una stazione radio centrale (o principale) e da una serie di stazioni radio abbonate. Permettono di organizzare comunicazioni punto-multipunto. Il numero consigliato di stazioni radio in tale rete radio non è superiore a trenta. La stazione radio principale gestisce le stazioni radio degli abbonati, monitora le regole dello scambio radiofonico e assiste le altre stazioni radio nello stabilire le comunicazioni.

Come funziona una rete radio simplex a doppia frequenza?

In questo sistema, gli abbonati comunicano esclusivamente tramite un ripetitore, che si trova nel punto topografico più alto dell'area, su grattacieli. In questo caso, per la trasmissione e la ricezione vengono utilizzate frequenze diverse, per cui è impossibile la comunicazione diretta (bypassando il ripetitore) tra gli abbonati.

Cos'è un ripetitore?

Dispositivo che fornisce la ricezione di un segnale da un corrispondente, la sua amplificazione e trasmissione ad un altro corrispondente (o gruppo di corrispondenti).

Quali sono i vantaggi di comunicare tramite un ripetitore?

Il vantaggio principale è l'espansione della possibile zona di comunicazione radio grazie all'ampia copertura del territorio da parte di un ripetitore altamente posizionato.

Cos'è una radiomobile?

Una stazione radio progettata per l'installazione nelle automobili. Alimentato dalla rete di bordo. Nella confezione di solito vengono forniti insieme al ricetrasmettitore (la stazione stessa) un cavo di alimentazione della rete di bordo, un kit di installazione, un microfono esterno e un'antenna per auto.

Cos'è il traffico radio?

Trasmissione e ricezione di radiogrammi, segnali, comandi e conduzione di trattative radio.

Cosa comprendono i dati radio?

1. Numero di serie della rete radio.

2. Segnali di chiamata dei funzionari o indici per la loro assunzione.

3. Tipo e potenza della stazione radio.

4. Numeri del taccuino dell'indicativo di chiamata.

5. Frequenze operative e di riserva.

6. Tempo di funzionamento di una direzione radiofonica o di una rete radiofonica e segnali con cui inizia e finisce questo lavoro.

Quali tipi di comunicazioni radio esistono?

Quali sono le fasi della comunicazione radio?

In tre fasi: stabilire una connessione, trasmettere un messaggio, completare lo scambio radio.

Qual è la procedura per stabilire la comunicazione?

L'ordine è il seguente:

La stazione radio è accesa per la ricezione e l'operatore radiofonico (operatore), ascoltando, si assicura che in questo momento non vi sia scambio radio tra le stazioni di questa rete;

Se non c'è traffico radio, la stazione radio passa alla trasmissione e viene chiamato l'abbonato richiesto, ad esempio: “Vologda, io sono Donetsk, Vologda, io sono Donetsk, io sono Donetsk. Ricezione";

La stazione radio chiamata risponde: “Donetsk, sono Vologda, sento bene. Sono Vologda, benvenuto."

Un collegamento radio bidirezionale viene stabilito quando la radio riceve una risposta alla chiamata e conferma di poter ascoltare la risposta.

Quali sono i modi per trasmettere informazioni a un corrispondente?

Esistono tre modi per trasmettere informazioni ai corrispondenti:

Senza ricevuta, quando non richiedono la conferma della ricezione del messaggio da parte del destinatario;

Metodo di ricezione, quando il destinatario conferma la ricezione del messaggio, ad esempio: “Danubio, sono Volga. Ho ricevuto il messaggio, sono Volga. Ricezione";

Un metodo di verifica inversa, quando la conferma della ricezione di un radiogramma viene data ripetendolo completamente. Viene praticato per trasmettere messaggi importanti in cui la distorsione è inaccettabile.

Danubio, io sono il Volga. 118, 225. Come mi hanno capito, Reception.

Volga, io sono il Danubio. Ti capisco. 118, 225. Accoglienza.

Come vengono trasmessi i messaggi in condizioni di scarso udito?

In condizioni di scarso udito, le parole difficili da pronunciare vengono trasmesse separatamente, lettera per lettera. In questo caso, ogni lettera è rappresentata da una parola che inizia con quella lettera. Ad esempio, la parola "tronco" è resa come segue: "Semyon, Tatyana, Vasily, Olga, Leonid".

Come vengono trasmesse le informazioni che rivelano l'essenza di un evento operativo?

Quando si trasmettono informazioni che rivelano l'essenza di una misura operativa, vengono utilizzate tabelle di negoziazione. Le tabelle di negoziazione sono una raccolta di messaggi e i relativi codici digitali. Ad esempio, l'invio di un messaggio in codice potrebbe assomigliare a questo:

Volga, Volga, io sono Don. 118, 209, 118, 209. Come mi hai capito? Ricezione.

Don, io sono Volga. Ti capisco. 118, 209.

Dopo aver ricevuto un messaggio del genere, l'abbonato radiofonico lo decodifica utilizzando una tabella di conversazione.

Qual è la procedura per trasmettere un messaggio circolare?

Per trasmettere un messaggio circolare, ad es. indirizzato a tutte le stazioni radio della rete, l'operatore radiofonico (operatore) della stazione principale ascolta la rete radio, si assicura che tutte le stazioni radio della rete siano libere dal traffico e trasmette una chiamata preliminare nella forma: “Attenzione tutti, io (dice il suo nominativo). Preparatevi per il ricevimento." Queste parole vengono ripetute due volte, fanno una pausa per un minuto, quindi il testo del messaggio viene trasmesso due volte. Con una comunicazione radio affidabile, i messaggi circolari (radiogrammi) vengono trasmessi senza preavviso. Se il messaggio non viene trasmesso a tutti gli abbonati, in questo caso i nominativi degli abbonati a cui viene trasmesso il messaggio vengono nominati prima del testo del messaggio. La conferma della ricezione del messaggio da parte delle stazioni radio avviene sotto forma di regolare conferma di ricezione. L'ordine di trasmissione della conferma è determinato dalla sequenza dei nominativi trasmessi. Se non sono stati forniti i nominativi, non viene fornita alcuna conferma della ricezione del messaggio.

Quali sono i requisiti per la comunicazione radio?

Le comunicazioni radio dovrebbero essere brevi e contenere un numero minimo di parole e frasi. Sono vietate trattative su questioni personali.

Cosa è proibito quando si conducono comunicazioni radio?

Vietato:

· trasmettere informazioni che costituiscono segreto militare o di stato attraverso canali di comunicazione aperti;

· lavorare con dati radio arbitrari o distorti (su altre frequenze, segnali di chiamata, ecc.);

· trasmettere messaggi in chiaro che rivelino l'essenza delle attività operative. Le informazioni ufficiali di interesse operativo vengono trasmesse mediante tavoli di negoziazione;

· indicare i nomi oi titoli dei funzionari;

· indicare i nomi e l'ubicazione delle strutture sensibili;

· segnalare l'ubicazione e il numero dei posti di polizia stradale;

· riportare il numero di armi ed equipaggiamenti speciali;

· segnalare il numero delle vittime umane in incidenti stradali, incendi, catastrofi naturali e incidenti.

Quando gli agenti di polizia prestano servizio in condizioni di combattimento, la quantità di informazioni di cui è vietata la trasmissione attraverso canali di comunicazione aperti aumenta in modo significativo.

Quando le comunicazioni radio dovrebbero essere effettuate senza indicativi di chiamata?

In tutte le reti radio, se l'udibilità è soddisfacente, lo scambio radio dovrebbe essere effettuato senza indicativi di chiamata. L'operatore è tenuto a prendere sempre un'iniziativa ragionevole per ridurre le conversazioni ufficiali quando stabilisce le comunicazioni e conduce il traffico radio.

Quando sono richiesti i nominativi durante le comunicazioni radio?

Quando si stabilisce una connessione, prima di completare uno scambio radio, prima di trasmettere un messaggio circolare.

Che tipo di batterie vengono utilizzate nell'ATS?

Batterie al nichel-cadmio (Ni-Cd), nichel-metallo idruro (Ni-MH), agli ioni di litio (Li-Ion) e ai polimeri di litio (Li-Pol), al piombo-acido (Lead Acid).

Cosa non si deve fare quando si utilizzano le batterie?

Quando si utilizzano le batterie, non consentire:

Scarica profonda. Si verifica quando la radio continua a funzionare dopo che è stato attivato l'indicatore di batteria scarica;

Sovraccarico, che si verifica quando viene superato il tempo di ricarica, solitamente quando si utilizzano caricabatterie non automatizzati;

Carica (scarica) con corrente elevata. Si verifica quando si utilizzano caricabatterie “rapidi” che caricano con una corrente di carica elevata;

Ricarica a basse temperature ambiente, che porta a una carica insufficiente delle batterie. Di conseguenza, la capacità di scarica delle batterie diminuisce. Le batterie devono essere caricate a una temperatura di (20±5) °C. In inverno, le batterie devono essere conservate per almeno un'ora in una stanza con una temperatura di (20±5) °C prima di caricarle.

Quali tipi di antenne vengono utilizzate nelle radio VHF?

Appuntato, contorto e flessibile.

Quali funzionalità aggiuntive sono disponibili nei sistemi di comunicazione radio digitale?

Utilizzo più parsimonioso delle risorse di frequenza. Ad esempio, nei sistemi digitali in una banda di frequenza di 25 kHz è possibile implementare diversi canali vocali (in TETRA ce ne sono quattro), ma nei sistemi analogici - solo un canale. Maggiore sicurezza delle informazioni trasmesse rispetto ai sistemi analogici, migliore qualità dei segnali trasmessi, ecc.

Quali standard radio digitali potete specificare?

EDACS, sviluppato dall'azienda Ericsson; TETRA, sviluppato dall'Istituto europeo per le norme di telecomunicazione; APCO 25, sviluppato dall'Associazione dei funzionari delle comunicazioni di pubblica sicurezza; Tetrapol, sviluppato da Matra Communication (Francia); iDEN, sviluppato da Motorola (USA); DMR, sviluppato dall'Istituto europeo per gli standard di telecomunicazione (ETSI).

Quale standard di comunicazione radio digitale è accettato come principale nel sistema del Ministero degli affari interni della Russia?

Con ordinanza del Ministro degli affari interni della Federazione Russa del 25 novembre 2005 n. 963, lo standard di comunicazione radio digitale ARSO-25 è stato approvato come principale nel sistema del Ministero degli affari interni della Russia.

Cos'è la portata radio?

La distanza massima alla quale è garantito lo scambio di informazioni tra ricevitore e trasmettitore con una determinata qualità.

Quali fattori interni influenzano la portata delle comunicazioni radio?

I principali fattori determinati dalla stazione radio:

· livello di carica della batteria. Le batterie scariche riducono notevolmente la portata della comunicazione;

· tipologie di antenne utilizzate. La portata massima è fornita da antenne a stilo, la minima da antenne flessibili;

· sensibilità del ricevitore della stazione radio. Più piccolo è il segnale percepito, maggiore è il raggio di comunicazione;

· potenza del trasmettitore radio. Un segnale più potente emesso dall'antenna fornisce un raggio di comunicazione più lungo.

Quali fattori esterni influenzano la portata delle comunicazioni radio?

Fattori esterni , riducendo il raggio di comunicazione , sono: superfici in rilievo (burroni, montagne, colline), ostacoli (edifici, foreste, strutture metalliche o in cemento armato), linee elettriche trasversali. La portata della comunicazione aumenta quando le antenne sono posizionate su una collina, se tra i corrispondenti ci sono mezzi che conducono o riflettono bene il segnale elettrico, ad esempio un binario ferroviario, la superficie dell'acqua.

Cos'è TETRA?

TETRA è uno standard radio digitale trunking (vedi Cos'è il trunking?), costituito da una serie di specifiche sviluppate dall'European Telecommunications Standards Institute (ETSI). TETRA attualmente sta per Terrestrial Trunked Radio.

Cosa significa lo standard aperto TETRA?

Lo standard aperto prevede la compatibilità di apparecchiature di diversi produttori. L'accesso alle specifiche TETRA è gratuito per tutte le parti interessate che hanno aderito al Memorandum of Understanding and Promotion Association TETRA (MoU TETRA).

Le apparecchiature TETRA sono prodotte dai principali produttori mondiali, come Motorola, Nokia, OTE, Rohde & Schwarz, ecc. Le reti TETRA sono implementate in molti paesi europei, nonché in numerosi paesi in Asia, Africa e Sud America.

Quali sono le caratteristiche tecniche di TETRA?

Brevi specifiche tecniche. L'interfaccia radio TETRA presuppone il funzionamento in una griglia di frequenza standard con un passo di 25 kHz e una spaziatura duplex minima dei canali radio di 10 MHz. Su una frequenza fisica possono essere organizzati fino a 4 canali informativi indipendenti.

Quali messaggi possono essere trasmessi nello standard TETRA?

Lo standard TETRA supporta sia la trasmissione vocale che quella di dati. In questo caso, la voce e i dati possono essere trasmessi simultaneamente da un terminale attraverso diversi canali di informazione. Le soluzioni digitali integrate nello standard TETRA consentono di combinare le funzioni classiche delle comunicazioni radio professionali (comunicazioni vocali operative e di gruppo), trasmissione dati e telefonia senza fili.

Quali sono le prospettive per lo sviluppo dello standard TETRA?

Attualmente, lo sviluppo della seconda fase dello standard (TETRA Release 2 (R2)), finalizzato all'integrazione con le reti mobili di 3a generazione, un aumento radicale della velocità di trasferimento dati, il passaggio dalle carte SIM specializzate a quelle universali, aumentando ulteriormente la efficienza delle reti di comunicazione e ampliamento delle possibili aree di servizio.

Ogni messaggio è una certa raccolta di informazioni sullo stato di qualsiasi sistema materiale, che viene trasmessa da una persona (o dispositivo) che osserva questo sistema a un'altra persona (o dispositivo), che di solito non ha l'opportunità di ottenere queste informazioni direttamente osservazioni. Questo sistema materiale, insieme all'osservatore, rappresenta la fonte del messaggio. Affinché un messaggio possa essere trasmesso al destinatario, è necessario utilizzare alcuni processi fisici. Una quantità fisica variabile (ad esempio, corrente in un filo, campo elettromagnetico, onde sonore, ecc.) che visualizza un messaggio è chiamata segnale. L'insieme dei mezzi destinati a trasmettere un segnale è chiamato canale di comunicazione. In questo caso, per “mezzo” si intende sia il dispositivo che l’ambiente fisico in cui si propaga il segnale. Il segnale viene ricevuto dal destinatario. Conoscendo la legge che collega il messaggio e il segnale, il destinatario può identificare le informazioni contenute nel messaggio. Per il destinatario del messaggio il segnale non è noto in anticipo e quindi si tratta di un processo casuale.

Oltre al segnale trasmesso, il canale contiene sempre altri processi casuali di varia origine, chiamati interferenze o rumore. La presenza di interferenze causa un'ambiguità fondamentale nel recupero dei messaggi.

Il canale di comunicazione, insieme alla sorgente del messaggio e al suo destinatario, con determinati metodi di conversione del messaggio in segnale e di ripristino del messaggio dal segnale ricevuto, è chiamato sistema di comunicazione.

A volte un canale viene utilizzato per trasmettere messaggi da più fonti a più destinatari. Tale canale è chiamato compattato e sarà discusso nel capitolo. 9.

Riso. 1.1. Schema del sistema di comunicazione.

Nella fig. 1.1 presenta uno schema del sistema di comunicazione nella sua forma più generale. In questo caso, il dispositivo trasmittente si riferisce a tutta l'apparecchiatura che converte il messaggio in un segnale, mentre il dispositivo ricevente si riferisce all'apparecchiatura che ricostruisce il messaggio. Il canale può anche includere apparecchiature, come amplificatori a relè.

Riso. 1.2. Verso la definizione del canale.

Si noti che il concetto di “canale” non è strettamente definito. Lasciamo, ad esempio, che un segnale trasmesso da punto a punto (Fig. 1.2) passi sequenzialmente attraverso alcuni collegamenti che può essere, ad esempio, amplificatori, spezzoni di cavo, un mezzo in cui si propagano vibrazioni elettromagnetiche o acustiche, ecc. L'insieme di questi collegamenti può essere chiamato canale. Possiamo considerare parte dei collegamenti come un canale, ad esempio da a , assegnando i collegamenti al dispositivo trasmittente e il collegamento al dispositivo ricevente. Nella teoria generale della comunicazione, è conveniente chiamare canale qualsiasi parte del sistema di comunicazione che, a seconda delle condizioni del problema da risolvere, è impossibile o indesiderabile modificare. È in questo senso che intendiamo il termine “canale”.

Da un punto di vista matematico definire un canale significa indicare quali segnali possono essere forniti al suo ingresso e quale è la distribuzione di probabilità del segnale in uscita dato un segnale noto in ingresso. Il compito generale della teoria della comunicazione è trovare metodi per convertire un messaggio in segnali di un dato canale e riconvertire il segnale ricevuto in un messaggio, che garantisca, in un certo senso, la migliore trasmissione dei messaggi.

Qualsiasi sistema materiale reale incluso nella fonte dei messaggi può avere una serie continua di stati. Tuttavia, le informazioni trasmesse su di esso non esauriscono mai tutte le caratteristiche dello stato e in molti casi possono formare un insieme discreto (cioè finito o numerabile). In questo caso si dice che la fonte del messaggio è discreta.

Per poter giudicare se una determinata sorgente di messaggi è discreta o continua è necessario, scelto un intervallo di tempo finito di durata, considerare l'intero insieme di messaggi che tale sorgente potrebbe creare durante questo tempo. Se questo insieme è finito, allora la sorgente dei messaggi è discreta, altrimenti è continua.

Naturalmente, con la crescita, aumenta anche il numero di messaggi diversi che una fonte discreta può creare, e questo numero per qualsiasi fonte aumenta approssimativamente secondo una legge esponenziale. Pertanto, se non limiti l'intervallo di tempo, l'insieme sarà sempre infinito. Tuttavia, per un'origine messaggio discreta sarà sempre numerabile. Ciò significa che tutti i messaggi immaginabili possono essere disposti in fila secondo una legge e rinumerati. Quindi, ad esempio, per una fonte che crea messaggi sotto forma di testo scritto, ad esempio, nell'alfabeto russo, puoi dividere tutti i messaggi possibili in gruppi che differiscono nel numero di lettere nel messaggio, disporre questi gruppi in ordine crescente del numero di lettere e all'interno di ciascun gruppo disporre i messaggi in ordine alfabetico e numerare la sequenza di messaggi risultante. Pertanto, tale origine del messaggio è discreta. Due messaggi qualsiasi provenienti da questa fonte, se non sono identici, differiscono in almeno una lettera.

Un esempio di sorgente continua è un dispositivo che trasmette il risultato di una misurazione di una certa quantità continua, ad esempio la pressione atmosferica in un determinato luogo. Se due messaggi provenienti da una tale fonte non sono identici, possono differire l'uno dall'altro solo quanto desiderato. Allo stesso tempo, non importa quanto poco il messaggio differisca dal messaggio , è sempre possibile che qualche messaggio differisca anche meno di . Una tale moltitudine di messaggi forma un continuum e non può essere numerato.

Tuttavia, questa fonte continua si trasformerà in una fonte discreta se le vengono imposte due restrizioni. In primo luogo deve produrre un messaggio sul valore della pressione atmosferica in determinati istanti temporali predeterminati. In secondo luogo, deve arrotondare i valori misurati con una certa precisione (ad esempio a 0,01 mmHg). È facile verificare che una sorgente così modificata risulta essere discreta. Allo stesso tempo, se i momenti di tempo indicati si trovano abbastanza spesso e l'accuratezza della rappresentazione approssimativa è sufficientemente elevata, da un punto di vista pratico una fonte così discreta non è in alcun modo inferiore a quella continua. Tuttavia, il campionamento o la quantizzazione dei messaggi non viene sempre utilizzato. Così, ad esempio, la sorgente che trasmette il valore della pressione sonora davanti al microfono (nella telefonia o nella radiodiffusione) rimane nella maggior parte dei casi continua.

Questo articolo considera solo i messaggi generati da fonti discrete, che per brevità vengono chiamati messaggi discreti.

Sia le sorgenti discrete che quelle continue possono essere divise in due tipi: sorgenti a velocità controllata e sorgenti a velocità fissa. Nelle sorgenti del primo tipo, i messaggi vengono memorizzati in forma registrata ed emessi secondo i requisiti del dispositivo trasmittente (codifica). Nelle sorgenti del secondo tipo i messaggi vengono emessi in determinati momenti temporali, determinati dalla sorgente stessa e indipendenti dal funzionamento dell'apparecchio trasmittente.

Esempi di fonti a velocità controllata sono il testo di un telegramma da trasmettere su una linea telegrafica, un fototelegramma vergine, un nastro perforato, ecc. Esempi di fonti a velocità fissa sono molti sensori nei sistemi di telemetria, computer elettronici, una persona che parla di fronte di un microfono, di un palco, di una trasmissione televisiva, ecc.

Spesso un elemento di memoria buffer è incluso tra la sorgente a velocità fissa e il dispositivo trasmittente. Se la capacità della memoria buffer viene aumentata indefinitamente, le condizioni per la trasmissione dei messaggi si avvicinano a quelle che si verificano con sorgenti a velocità controllata.

Qualsiasi sistema di comunicazione è un sistema di trasmissione in cui l'oggetto della trasmissione sono i messaggi. Qualsiasi messaggio è una raccolta di informazioni sullo stato di qualsiasi sistema materiale che viene trasmessa da una persona (dispositivo) che osserva questo sistema a un'altra persona (dispositivo) che non ha l'opportunità di ottenere queste informazioni attraverso osservazioni dirette. Il sistema materiale, insieme all'osservatore, rappresenta la fonte dei messaggi (corrispondente).

La sorgente produce messaggi da un certo insieme di possibili messaggi. Questo insieme può essere finito (ad esempio un testo alfabetico) o infinito (ad esempio un messaggio telefonico). Ogni lettera, ad esempio, appartiene all'insieme finito che forma l'alfabeto, e ogni parola appartiene all'insieme finito che forma il dizionario. L'insieme dei messaggi insieme alle loro probabilità di accadimento (probabilità a priori) è chiamato insieme di messaggi.

Da un punto di vista matematico, qualsiasi messaggio può essere rappresentato come una certa funzione del tempo m(t), che può essere una funzione continua del tempo continuo (ad esempio, durante la trasmissione del parlato), o una sequenza di numeri (parole, lettere), cioè funzione tempo discreto.

Affinché un messaggio possa essere trasmesso al destinatario, è necessario utilizzare un qualche tipo di vettore. Qualsiasi processo fisico può essere utilizzato come vettore, ad esempio una corrente elettrica in un filo (comunicazione via cavo), un campo elettromagnetico (comunicazione radio), onde sonore, un raggio luminoso, ecc.

La grandezza fisica variabile S(t) che rappresenta il messaggio trasmesso m(t) è chiamata segnale. Ovviamente ogni messaggio deve avere il proprio segnale per poterlo fare lato ricevente Sulla base del segnale ricevuto è stato possibile determinare in modo inequivocabile il messaggio trasmesso.

Origine del messaggio

interferenza

Riso. 1.1. Schema a blocchi del sistema di comunicazione

le seguenti operazioni: conversione di una grandezza non elettrica in elettrica, codifica e modulazione. La prima operazione è necessaria quando si trasmettono messaggi: discreti e continui. Ad esempio, durante la trasmissione del parlato, consiste nel convertire la pressione sonora in una corrente elettrica del microfono che varia proporzionalmente.

I messaggi discreti sono una sequenza casuale di alcuni elementi m1,m2,...mn. Questo

la sequenza sul lato trasmittente può essere convertita secondo una determinata legge in un'altra sequenza

a1,a2,…,al,più conveniente dal punto di vista tecnico.

Viene chiamata l'operazione di conversione di una sequenza (mn) in sequenza (al). codifica ed è effettuata da un dispositivo di codifica. I metodi e gli scopi della codifica possono essere diversi.

Molto spesso, la codifica consiste nella divisione aggiuntiva di ciascun elemento della sequenza. Quando si trasmette testo scritto, ad esempio, ogni lettera corrisponde a una certa nuova sequenza di caratteri ai, chiamata combinazione di codici. Se una combinazione di codici contiene N caratteri, ognuno dei quali assume uno degli m valori possibili, allora il numero di combinazioni possibili sarà uguale a M = mn Il numero m è chiamato base e n è il numero di codici. Se m = 2 il codice si dice binario. Quando si trasmettono messaggi discreti in telegrafia, ad esempio, è ampiamente utilizzato un codice binario a cinque cifre (m=2, n=5). Questo codice garantisce la trasmissione di messaggi con un volume alfabetico di M = 25 = 32 lettere. Ogni lettera viene trasmessa in una sequenza di cinque pacchi correnti o non correnti (“zero” e “uno”). I codici in cui tutte le combinazioni di codici contengono lo stesso numero di elementi sono detti uniformi. A volte vengono utilizzati codici non uniformi, come il codice Morse.

Sopra abbiamo parlato del cosiddetto primitivo codifica, il cui scopo è quello di semplificare l'attrezzatura utilizzata. Recentemente ha iniziato ad essere ampiamente utilizzato resistente al rumore codifica, il cui scopo è aumentare l'affidabilità dei sistemi di comunicazione in presenza di interferenze.

Quando si trasmettono messaggi continui, l'operazione di codifica viene spesso omessa. Tuttavia, recentemente hanno iniziato ad essere utilizzati vari tipi di modulazione degli impulsi. In questo caso, come portante primaria viene utilizzata una sequenza periodica di impulsi. In questo caso diventano possibili metodi discreti per trasmettere e codificare messaggi continui.

Le operazioni di codifica vengono solitamente eseguite da circuiti elettrici. Alla sequenza corrisponderanno sequenze diverse di simboli di codice elementi segnali elettrici primari U(t), detti segnali non modulati o segnali video.

Il processo di conversione dei messaggi in segnali S(t) termina modulazione qualche corriere. La modulazione consiste nel modificare qualsiasi parametro della portante f =f(a,b,...,t). Il parametro modulato (a) riceve un incremento proporzionale al segnale modulante:

dove Δa è il massimo incremento assoluto del parametro modulato, e il valore

rappresenta la variazione relativa di questo parametro ed è chiamato coefficiente di modulazione. Quando si trasmettono messaggi discreti, il parametro modulato assume uno dei diversi possibili valori discreti. In questo caso, al posto del termine "modulazione" viene spesso utilizzato il termine "manipolazione". Il numero di tipi di modulazione possibili è uguale al numero di parametri della portante. Ad esempio, nel caso di una portante sinusoidale, sono possibili tipi di modulazione di ampiezza, fase e frequenza.

L'operazione di generazione del segnale può essere brevemente rappresentata come

dove f è un'operazione non lineare, comprese le operazioni di codifica e modulazione.

Il segnale così generato dall'uscita del trasmettitore entra nella linea di comunicazione. Linea di comunicazioneè il mezzo fisico utilizzato per trasmettere segnali da un trasmettitore a un ricevitore. Questo mezzo può essere un circuito fisico (una coppia di fili, un cavo in una connessione cablata) o una regione dello spazio in cui si propagano le onde elettromagnetiche (comunicazioni radio in qualsiasi gamma di frequenza, compresa quella ottica).

Le linee di comunicazione reali contengono sempre interferenze di varia origine. L'interazione tra segnale e rumore può essere rappresentata come un'operazione lineare o non lineare

All'ingresso del ricevitore viene ricevuto un segnale x(t) distorto dalle interferenze, dal quale è necessario determinare il messaggio trasmesso. Pertanto, il ricevitore deve eseguire le operazioni inverse del lato trasmittente: demodulazione e decodifica. La demodulazione del segnale ricevuto viene effettuata da un demodulatore, che elabora i segnali ricevuti secondo determinate regole e identifica gli elementi del segnale trasmesso (simboli di codice). Il decodificatore converte le combinazioni di codici in elementi di messaggio. In generale, il funzionamento del sistema di comunicazione può essere descritto con l’espressione:

y =W (x) = W (V [ξ,F(m,f)]), (1.1.3)

dove W è un operatore non lineare che comprende operazioni di demodulazione e decodifica.

Ovviamente, nel caso ideale, il messaggio ricevuto dovrebbe corrispondere esattamente a quello trasmesso, cioè У(t)=m(t) . Tuttavia, la presenza di interferenze nella linea di comunicazione causa un'ambiguità fondamentale quando si ripristina un messaggio dal lato ricevente. Quindi sempre y(t)≈m(t).

Introduciamo alcune ulteriori definizioni. Viene chiamato l'insieme dei mezzi tecnici progettati per trasmettere un messaggio da una fonte a un destinatario canale di comunicazione. Include un trasmettitore, una linea di comunicazione e un ricevitore. Ogni canale è caratterizzato da tre parametri principali:

a) la banda di frequenza che il canale può trasmettere,

b) tempo T durante il quale il canale è fornito

per lavoro,

c) l'intervallo consentito dei livelli di segnale nel canale (intervallo dinamico).

Il canale di comunicazione, insieme alla fonte e al destinatario dei messaggi, si forma sistema di comunicazione. I sistemi di comunicazione possono differire tra loro per il tipo di messaggi trasmessi, i metodi di conversione dei messaggi in segnali e di ricostruzione dei messaggi dai segnali ricevuti, l'ambiente fisico utilizzato come linea di comunicazione, ecc.

A seconda del tipo di messaggi trasmessi, i sistemi di comunicazione possono essere continui o discreti. I sistemi di comunicazione telegrafica sono un tipico esempio di sistemi discreti. I sistemi di telefonia, radiotelefonia e televisione che utilizzano metodi di modulazione analogica (continua) sono classificati come sistemi di comunicazione continua. Recentemente sono stati utilizzati sistemi con vari tipi di modulazione di impulsi per trasmettere messaggi continui. Tali sistemi possono essere classificati come sistemi misti.

Nei sistemi di comunicazione discreti, quando si demodulano e decodificano i segnali, è necessario conoscere la durata, l'inizio e la fine di ciascun elemento della combinazione e dell'intera combinazione nel suo insieme, ad es. È necessario far funzionare in fase i dispositivi trasmittenti e riceventi. Secondo il metodo di mantenimento in fase, i sistemi di comunicazione discreti possono essere suddivisi in sincrona e asincrona. Nei sistemi di comunicazione sincroni, il trasmettitore e il ricevitore funzionano in modo sincrono, per cui viene utilizzato uno speciale canale di sincronizzazione. Un esempio di sistemi sincroni sono i sistemi di comunicazione telegrafica che utilizzano il codice Baudot binario a cinque cifre. Un esempio di sistemi di comunicazione asincroni sono i sistemi start-stop, in cui la fasatura del funzionamento del ricevitore e del trasmettitore viene effettuata da speciali elementi aggiuntivi all'inizio (start) e alla fine (stop) di ciascuna combinazione di codici.

Se un sistema di comunicazione trasmette più messaggi da fonti diverse, viene chiamato multicanale.

Se i segnali possono essere trasmessi attraverso un canale di comunicazione in una sola direzione, viene chiamato il canale semplice. Se i segnali possono essere trasmessi simultaneamente in entrambe le direzioni, viene chiamato il canale duplex. I sistemi di comunicazione duplex hanno essenzialmente due canali (avanti e indietro), ma in generale non sono identici. In alcuni casi, in tali sistemi, i messaggi vengono trasmessi in una sola direzione e il canale di ritorno viene utilizzato per controllare e proteggere da errori durante la trasmissione di messaggi nella direzione in avanti. Tali sistemi sono chiamati sistemi dal retro comunicazione Il feedback può migliorare significativamente l'affidabilità operativa e viene utilizzato nei sistemi di comunicazione e di controllo automatico. In quest'ultimo, il segnale del canale di ritorno agisce su qualche dispositivo per regolarne i parametri.

§ 1.2. Caratteristiche del segnale di comunicazione

Come notato sopra, i segnali trasmessi sono correlati univocamente ai messaggi trasmessi. La descrizione matematica del segnale è una certa funzione del tempo S(t) . I segnali di comunicazione possono essere classificati secondo diversi criteri.

Nella teoria dei messaggi, i segnali sono principalmente divisi in deterministici (regolari) e casuali. Il segnale viene chiamato deterministico se può essere descritto da una funzione nota del tempo. Pertanto per deterministico intendiamo un segnale che corrisponde a un messaggio trasmesso noto e che può essere previsto con precisione in anticipo su un periodo di tempo arbitrariamente ampio. I segnali deterministici sono solitamente divisi in periodici, quasi periodici e non periodici.

In condizioni reali, il segnale nel luogo di ricezione è sconosciuto in anticipo e non può essere descritto da una funzione temporale specifica. I segnali ricevuti sono imprevedibili e casuali per diversi motivi. In primo luogo, perché il segnale normale non può trasportare informazioni. Infatti, se si sapesse tutto del segnale trasmesso, non sarebbe necessario trasmetterlo. Di solito lo sa solo la parte ricevente alcuni parametri segnale. In secondo luogo, i segnali sono di natura casuale a causa di vari tipi di interferenze, sia esterne (cosmiche, atmosferiche, industriali, ecc.) che interne (rumore di lampade, resistenze, ecc.). Il segnale ricevuto risulta inoltre distorto a causa del passaggio attraverso una linea di comunicazione, i cui parametri sono spesso una funzione casuale del tempo.

Il modello di un segnale di comunicazione non è una funzione del tempo S(t), ma un insieme di determinate funzioni che rappresentano un processo casuale. Ogni segnale specifico è uno implementazioni processo casuale che può essere descritto da una funzione deterministica del tempo. Spesso l'insieme dei possibili messaggi (segnali) è noto al destinatario. Il compito è determinare, dall'implementazione accettata di una miscela di segnali di 6 rumori, quale messaggio è stato trasmesso da un dato insieme.

Pertanto, il segnale trasmesso deve essere considerato come un insieme di funzioni che sono implementazioni di un processo casuale. Le caratteristiche statistiche di questo processo descrivono completamente le proprietà del segnale. Tuttavia, in questo caso, risolvere molti problemi specifici diventa difficile. Pertanto, è consigliabile iniziare a studiare i segnali e il loro passaggio attraverso vari circuiti con implementazioni individuali come funzioni deterministiche.

Non sempre è necessaria una descrizione completa del segnale. A volte per l'analisi sono sufficienti alcune caratteristiche generalizzate che riflettono pienamente le proprietà del segnale. Una delle caratteristiche più importanti di un segnale è la sua durata B

T, che determina il tempo operativo richiesto dal canale ed è semplicemente correlato alla quantità di informazioni trasmesse da questo segnale. La seconda caratteristica è larghezza dello spettro segnale F, che caratterizza il comportamento del segnale durante la sua durata e la velocità della sua variazione. Come terza caratteristica se ne potrebbe introdurre una che determinerebbe l'ampiezza del segnale durante tutta la sua esistenza, ad esempio la potenza. Tuttavia, la potenza del segnale P di per sé non determina le condizioni per la sua trasmissione su canali di comunicazione reali con rumore. Pertanto, il segnale è solitamente caratterizzato dal rapporto tra le potenze del segnale e del rumore:

che è chiamato eccesso di segnale rispetto al rumore o rapporto segnale-rumore.

Una caratteristica del segnale chiamata gamma dinamica ,

che determina l'intervallo di variazioni dei livelli del segnale (ad esempio, il volume durante la trasmissione di messaggi telefonici) e impone requisiti corrispondenti sulla linearità del percorso. Dallo stesso lato, il segnale può essere caratterizzato dal cosiddetto fattore di cresta

che rappresenta il rapporto tra il valore massimo del segnale e il valore effettivo.

Maggiore è il fattore di picco del segnale, peggiore sarà la prestazione energetica dell'apparato radio.

Dal punto di vista delle trasformazioni effettuate sui messaggi, i segnali vengono solitamente suddivisi in segnali video (non modulati) e segnali radio (modulati). Tipicamente, lo spettro di un segnale video è concentrato nella regione delle basse frequenze. Quando viene utilizzata la modulazione, il segnale video viene chiamato modulante. Lo spettro del segnale radio è concentrato attorno ad una certa frequenza media nella regione delle alte frequenze. I segnali radio possono essere trasmessi sotto forma di onde elettromagnetiche.

Per concludere questa sezione, descriveremo brevemente i segnali utilizzati nei vari tipi di comunicazione. Nella fig. La Figura 1.2 mostra un segnale video sotto forma di una sequenza di impulsi continui. Tale segnale viene generato durante i tipi di lavoro telegrafico utilizzando un codice binario a cinque cifre. La larghezza di banda di frequenza utilizzata per trasmettere tali segnali dipende dalla velocità del telegrafo ed è pari, ad esempio, a 150-200 Hz quando si utilizza l'apparato telegrafico ST-35 e si trasmette 50 caratteri al secondo. Quando si trasmettono messaggi telefonici, il segnale rappresenta

S(t)

S(t)

S(t)

T

T

S(t)

Riso. 1.2 - segnale video sotto forma di sequenza di impulsi continui

Riso. 1.3 - trasmissione di immagini fisse mediante fototelegrafo

è una funzione continua del tempo, come mostrato in Fig. 1.26. Nella telefonia commerciale il segnale viene solitamente trasmesso nella banda di frequenza da 30 Hz a 3400 Hz. Nella radiodiffusione, la trasmissione di alta qualità di parlato e musica richiede una banda di frequenza compresa tra circa 40 Hz e 10 kHz. Quando si trasmettono immagini fisse utilizzando un fototelegrafo, il segnale ha la forma mostrata in Fig. 1.3. Rappresenta una funzione a gradino. Il numero di livelli possibili è pari al numero di toni e semitoni trasmessi. Per la trasmissione vengono utilizzati uno o più canali telefonici standard. Quando si trasmettono immagini in movimento in televisione utilizzando 625 linee di scomposizione, è necessaria una banda di frequenza compresa tra 50 Hz e 6 MHz. Il segnale ha una struttura complessa discreta-continua. I segnali modulati hanno la forma mostrata in Fig. 1.3 b (con modulazione di ampiezza).

§ 1.3. Problemi e metodi della teoria della trasmissione dei segnali

Come notato sopra, l'oggetto della trasmissione nei sistemi di comunicazione sono messaggi che differiscono significativamente da altri oggetti di trasmissione, ad esempio l'energia elettrica nei sistemi di trasmissione di potenza. In quest'ultimo, il compito principale è trasferire energia al consumatore con perdite minime. La trasmissione dei messaggi è accompagnata anche dal trasferimento di energia, ma lo scopo principale del sistema di comunicazione non è il trasferimento di energia. L’efficienza energetica dei sistemi di comunicazione (soprattutto delle comunicazioni radio) è incredibilmente piccola. È ovvio che sono necessari criteri speciali per valutare l'efficacia dei sistemi di comunicazione. Uno di questi criteri potrebbe essere la quantità di informazioni contenute nel messaggio. Diamo un'occhiata ad alcuni esempi.

Nei sistemi di comunicazione telegrafica, i messaggi sono costituiti da testo. La misura della quantità di informazioni in questo caso può essere il numero di parole o lettere. Quando si trasmettono messaggi telefonici, la quantità di informazioni sarà determinata non solo dal numero di parole, ma anche dall'intonazione, dal timbro della parola e dalla gamma del volume del suono. Allo stesso modo, in un messaggio televisivo, la quantità di informazioni sarà determinata dalla complessità dell'immagine. La teoria dell'informazione, che fa parte del corso sulla teoria della trasmissione dei segnali, consente di determinare la quantità di informazioni contenute in qualsiasi messaggio. Una delle caratteristiche di un sistema di comunicazione è la massima quantità possibile di informazioni trasmesse (o ricevute) per unità di tempo. La quantità così determinata viene chiamata portata sistemi di comunicazione.

Se c'è interferenza, i messaggi trasmessi vengono distorti. Livelli elevati di interferenza potrebbero rendere impossibile la ricezione

messaggio trasmesso. Da questo punto di vista i sistemi di comunicazione sono soggetti al requisito della fedeltà di trasmissione ovvero del grado di corrispondenza del segnale ricevuto a quello trasmesso. Quest'ultimo dipende, in primo luogo, dalla funzionalità dell'apparecchiatura, la cui considerazione non è oggetto di studio nel corso della teoria della trasmissione del segnale, e in secondo luogo, dalle proprietà proprie del sistema di comunicazione, determinate dai metodi di trasmissione e ricevere segnali. Capacità vengono chiamati sistemi di comunicazione per resistere agli effetti dannosi delle interferenze dovute alle sue stesse proprietà immunità al rumore sistemi di comunicazione. L'immunità al rumore dei sistemi di comunicazione è un'altra caratteristica importante di un sistema di comunicazione. Come misura quantitativa dell'immunità al rumore durante la trasmissione di messaggi discreti, è consuetudine utilizzare la probabilità di errore, che determina il numero relativo di elementi di segnale ricevuti in modo errato. Quando si trasmettono messaggi continui, l'immunità al rumore viene valutata dalla deviazione del messaggio ricevuto da quello trasmesso. L'entità della deviazione è determinata da alcuni criteri, ad esempio la radice quadrata della media:

dove la linea ondulata in alto indica la media nel tempo.

Pertanto, i requisiti principali per i sistemi di comunicazione sono l'aumento della velocità di trasmissione e l'immunità al rumore. Questi requisiti sono contraddittori, poiché è possibile aumentare la produttività a scapito dell'immunità al rumore e viceversa. Apparentemente, in linea di principio è possibile progettare un sistema di comunicazione ottimale che, secondo alcuni criteri, soddisferà i requisiti meglio di altri.

Progettare un sistema di comunicazione che fornisca la massima produttività e immunità al rumore richiede di tenere conto di molti fattori. Nella formulazione generale, il compito consiste, secondo (1.1.3), nello scegliere un tale algoritmo (regola) per il funzionamento del sistema Y=W(V) al fine di ottenere, al massimo throughput, un messaggio di output che differisce minimamente da quello trasmesso dal punto di vista di qualche criterio. La sintesi di un sistema così ottimale richiede una selezione congiunta di un sistema di segnali (operazioni

metodo di codifica e modulazione) e metodi di ricezione (demodulazione e decodifica). In questa forma generale, questo problema non è stato ancora risolto.

Pertanto, per ottenere risultati pratici, questo problema deve essere scomposto e il sistema sintetizzato in parti con alcuni parametri fissi. Ad esempio, dato un metodo di ricezione arbitrario, è possibile scegliere il sistema di segnale ottimale, ad es. Metodi di codifica e modulazione. Dato il sistema di segnale selezionato, il problema si riduce alla costruzione di un ricevitore ottimale. L'operatore che stiamo cercando è W.

Quando si scelgono gli operatori F e W separatamente, è necessario essere guidati dai seguenti principi. Innanzitutto il ricevitore deve sopprimere i disturbi nel miglior modo possibile, ossia garantire la massima immunità ai disturbi. Il sistema di segnali dovrebbe essere scelto in modo tale che i segnali che rappresentano messaggi diversi siano quanto più diversi possibile tra loro, in modo che l'interferenza abbia il minimo effetto possibile sulla loro differenza. In questo modo è possibile selezionare i codici migliori, i tipi di modulazione più resistenti al rumore, costruire un ricevitore ottimale, ad es. ottenere soluzioni ottimali per i singoli collegamenti del sistema di comunicazione. Questo metodo consente di sintetizzare, se non il migliore teoricamente, almeno sistemi di comunicazione buoni ed efficienti.

È in questa direzione che si è sviluppata la teoria generale o statistica della comunicazione. Nel 1941, il matematico sovietico A.N. Kolmogorov sviluppò i fondamenti matematici della teoria dei circuiti lineari (filtri) ottimali secondo il criterio dell'errore quadratico medio minimo, successivamente sviluppato da N. Wiener. Nel 1947 V.A. Kotelnikov ha gettato le basi della teoria dell'immunità al rumore nella sua eccezionale opera "La teoria dell'immunità potenziale al rumore". In questo lavoro, per la prima volta, è stato posto e risolto il problema della costruzione di un ricevitore ideale, che fornisca potenzialità, cioè la massima immunità al rumore possibile. Nel 1949, lo scienziato americano K. Shannon gettò le basi per la teoria dell'informazione. Ha dimostrato la possibilità di tale codifica, che consente di ottenere la massima velocità di trasmissione del messaggio con una probabilità arbitrariamente piccola di ricezione errata dell'intero messaggio.

Questi lavori gettarono le basi per una nuova scienza: la teoria generale della comunicazione o la teoria generale dell'informazione. La teoria dell'informazione è nata grazie alla penetrazione nella teoria e nella tecnologia della comunicazione di metodi matematici esatti. Nel senso stretto del termine, la teoria dell'informazione si occupa di trovare metodi di codifica ottimali. IN

Nel senso ampio del termine, la teoria dell'informazione è una teoria che utilizza metodi probabilistici e statistici per l'analisi e la sintesi dei sistemi di comunicazione e dei loro elementi. L'uso di questi metodi come principale strumento matematico è spiegato dal fatto che i segnali di comunicazione non sono processi regolari, ma casuali.

La teoria della probabilità e la teoria dei processi casuali sono i principali strumenti matematici per analizzare il passaggio di segnali e interferenze attraverso i sistemi di comunicazione e i loro elementi. I metodi della statistica matematica, in particolare la teoria delle decisioni statistiche e la teoria della stima, sono fondamentali nella sintesi e nel confronto di sistemi di comunicazione che soddisfano determinati criteri di qualità.

Come notato sopra, le implementazioni dei singoli segnali possono essere descritte da funzioni deterministiche (regolari) del tempo. Pertanto, per lo studio iniziale dei processi fisici nei dispositivi per la trasmissione e la ricezione di segnali elettrici, vengono utilizzati anche metodi classici, ad esempio il metodo dell'analisi armonica (serie di Fourier e integrale).

I metodi per la descrizione matematica dei segnali di comunicazione sono discussi di seguito.

SEGNALI DETERMINISTICI

§ 2.1. Rappresentazione spettrale del deterministico

segnali

Come notato nel capitolo 1, i segnali di comunicazione sono processi intrinsecamente casuali. Tuttavia, le singole implementazioni di un processo casuale e alcuni segnali speciali (ad esempio, di test) possono essere considerate funzioni deterministiche. Questi ultimi sono solitamente suddivisi in periodici, quasi periodici e non periodici, sebbene in condizioni reali non esistano segnali strettamente periodici.

Un segnale si dice periodico se soddisfa la condizione

S(t)=S(t + KT) (2.1.1)

sull'intervallo ≤ t ≤, dove T è un valore costante chiamato periodo e K è un numero intero qualsiasi.

Un segnale che non soddisfa la condizione (2.1.1.) lungo l'intero asse del tempo è detto non periodico. È specificato su un valore finito (t1≤t≤ t2) o semiinfinito (t1≤t<∞) ин­тервале времени, а за пределами этого интервала принимается тождественно равным нулю. Непериодический сигнал можно рас­сматривать как периодический, но с бесконечно большим перио­дом. Одной из характеристик непериодического сигнала являет­ся его длительность, под которой понимают либо длительность, соответствующую всему сообщению или отрезку сообщения, ли­бо длительность отдельного элемента (например, элемента ко­довой комбинации).

Un segnale quasi periodico è quello per il quale il periodo può essere specificato solo approssimativamente. Tali segnali sono, ad esempio, segnali che possono essere rappresentati come somma di componenti armoniche con frequenze arbitrarie (non multiple).

Nella teoria dei segnali, la rappresentazione spettrale dei segnali è ampiamente utilizzata. La rappresentazione spettrale di un segnale deterministico S(T) è la sua rappresentazione come somma di un numero finito o infinito di componenti armoniche. La base della rappresentazione spettrale dei segnali è

Trasformata di Xia Fourier. Consideriamo innanzitutto la rappresentazione spettrale dei segnali modulanti o video.

Come è noto dalla matematica, qualsiasi funzione periodica con periodo T che soddisfi le condizioni di Dirichlet può essere rappresentata come una serie di Fourier
, (2.1.2)
dove i coefficienti aK e bK sono determinati dalle formule

Grandezza

determina il valore medio del segnale nel periodo e viene chiamata componente costante.

La frequenza è chiamata frequenza fondamentale del segnale e le sue frequenze multiple Fk = KF sono armoniche superiori.

L'espressione (2.1.2) può essere riscritta come segue

,
(2.1.6)

Dipendenze inverse per coefficienti e

C5

Ω

C4

C2

C1

C6

C3

2Ω

4Ω

3Ω

5Ω

w

6Ω

Riso. 2.1 - grafico dello spettro di ampiezza di un segnale periodico

Viene mostrato un grafico dello spettro di ampiezza di un segnale periodico. Lo spettro delle fasi ha un aspetto simile. Si chiama lo spettro di una funzione periodica

lineare o discreto, in quanto costituito da individui
linee corrispondenti alle frequenze O, Ω.2Ω,…

Se la funzione S (t) che descrive il segnale è pari, cioè S (t) = S (-t), quindi secondo (2.1.3) tutto bk = 0, e la corrispondente serie di Fourier conterrà solo termini coseno. Se la funzione S(t) è dispari, cioè S(t) = -S(-t), allora la serie di Fourier conterrà solo termini sinusoidali. Utilizzando l'espressione

invece di (2.1.5) possiamo scrivere

Secondo le espressioni (2.1.3) e (2.1.6), i coefficienti Ck e αk sono pari rispetto a k, e i coefficienti bk e gli angoli di fase sono dispari, cioè

Pertanto, la seconda somma nella (2.1.8) può essere rappresentata nella forma seguente

Combinando entrambe le somme di espressione (2.1.8), otteniamo la cosiddetta forma complessa o esponenziale della serie di Fourier

dove i coefficienti sono chiamati ampiezze armoniche complesse e sono legati ai coefficienti Сk e k, nonché a bk e αk tramite relazioni

,
. (2.1.12)

Basandoci sulle espressioni (2.1.12) e (2.1.3), possiamo anche scrivere

Confrontando la (2.1.5) e la (2.1.13), notiamo che quando si utilizza la notazione complessa della serie di Fourier, valori negativi di k ci permettono di parlare di componenti con frequenze “negative”. frequenze ha carattere formale ed è legato all'uso di una forma complessa di notazione per la rappresentazione del segnale reale. Infatti, la seguente coppia di termini corrisponde alla componente armonica con la frequenza “fisica” Ωk = kΩ nell'espressione (. 2.1.11).

Questa coppia di termini, a causa dell’uniformità del modulo e della disparità della fase k, riassume una funzione armonica reale con frequenza positiva:

A causa del raddoppio del numero di componenti quando si utilizza la forma esponenziale di registrazione della serie di Fourier, le loro ampiezze vengono ridotte di 2 volte. L'uso di tale notazione semplifica notevolmente i calcoli matematici quando si studia il passaggio dei segnali attraverso vari sistemi lineari.

Calcoliamo ora la potenza media del segnale nel periodo

dove la linea ondulata in alto indica la media nel tempo. Inserendo la (2.1.2) nella (2.1.15) e tenendone conto
,
,

e l'integrazione sul periodo della funzione originale T di oscillazioni armoniche con doppia frequenza e prodotti di coseni e seni con argomenti di molteplicità disuguale dà zero, invece di (2.1.15) otteniamo

Questa espressione è chiamata uguaglianza di Parseval, la quale mostra che la potenza media di un segnale è uguale alla somma delle potenze medie delle sue componenti di frequenza e non dipende dalle relazioni di fase tra le singole componenti.

Spettri di segnali non periodici

S(t)

T

T

α

Ω

2Ω

4Ω

3Ω

5Ω

6Ω

Ck

C5

C4

C2

C1

C6

C3

Lo sviluppo in serie di Fourier può essere generalizzato al caso di un segnale non periodico. Infatti, supponiamo che ci sia un segnale periodico con un periodo T e una certa ampiezza e spettro di fase.

Fig.2.2 - All'aumentare di T diminuisce la frequenza della prima armonica e con essa anche le righe spettrali

Se la funzione rimane invariata nell'intervallo, la funzione non periodica può essere considerata come un caso limite di una funzione periodica con un periodo infinitamente crescente. All'aumentare di T aumenta la frequenza della prima armonica

Anche le righe spettrali nella Fig. 2.2 b diminuiscono

si trovano più spesso. Nel limite a T→∞, l'intervallo tra

le linee dello spettro sono ridotte a zero, cioè lo spettro invece che discreto diventa continuo, continuo. Le ampiezze armoniche Сk, secondo la (2.1.13), diventano infinitesimali. Matematicamente questo può essere espresso come segue. Invece di (2.1.13), introduciamo la funzione

Quindi invece di (2.1.11) otteniamo

Quando T→∞, la frequenza kΩ può assumere qualsiasi valore ω,
.

Pertanto, invece di (2.1.17) e (2.1.18), otteniamo finalmente

Queste due espressioni sono chiamate una coppia di trasformate di Fourier, che mette in relazione la funzione temporale S(t) e la funzione di frequenza complessa S(jw) .

Il significato fisico della formula (2.1.20) è che il segnale non periodico S(t) ha uno spettro continuo, cioè sembra essere una somma infinita di oscillazioni armoniche con ampiezze complesse infinitesimali (cfr. (2.1.11))

Funzione:

ha una dimensione (ampiezza/hertz) e mostra l'ampiezza del segnale per banda di frequenza unitaria di 1 Hz. Perciò si chiama questa funzione continua della frequenza densità spettrale ampiezze complesse o semplicemente densità spettrale.

Similmente alla (2.1.12), la densità spettrale di ampiezze complesse può essere rappresentata nella forma

E
. (2.1.24)

La funzione è chiamata modulo di densità spettrale o densità spettrale di ampiezza e densità spettrale a fase.

Notiamo una circostanza importante. Confrontando le espressioni (2.1.13) e (2.1.17), notiamo che quando differiscono solo per il fattore costante, e

quelli. le ampiezze complesse di una funzione periodica con periodo T possono essere determinate dalle caratteristiche spettrali di una funzione non periodica dello stesso tipo, specificata nell'intervallo. Quanto sopra vale anche per quanto riguarda il modulo di densità spettrale:

Questa relazione è formulata come segue: l'inviluppo dello spettro di ampiezza continuo di una funzione non periodica e l'inviluppo delle ampiezze dello spettro di linea di una funzione periodica coincidono nella forma e differiscono solo in scala (Fig. 2.2). ora calcola l'energia del segnale non periodico. Moltiplicando entrambi i membri dell'uguaglianza (2.1.20) per S(t) e integrando su limiti infiniti, otteniamo

dove e sono quantità complesse coniugate. Perché

Questa espressione è chiamata uguaglianza di Parseval per un segnale non periodico ed è simile alla (2.1.16), tuttavia, a differenza di quest'ultima, non determina la potenza media, ma l'energia totale del segnale.

Dalla (2.1.28) è chiaro che non c'è altro che l'energia del segnale per 1 Hz della banda di frequenza attorno alla frequenza ω.

Pertanto, la funzione S2(w) è talvolta chiamata densità di energia spettrale del segnale S(t).

Per concludere questa sezione, presentiamo senza dimostrazione diversi teoremi sugli spettri che esprimono le proprietà fondamentali della trasformata di Fourier.

1. Teorema dell'addizione. Spettro della somma di più segnali

S(t) = S1(t)+S2(t) + ...

pari alla somma degli spettri di questi segnali:

S(jw)=S1(jw) + S2(jw) + …

È facile verificare la validità di questa espressione utilizzando le espressioni (2.1.19) e (2.1.20).

2. Teorema del ritardo. Densità spettrale

segnale ottenuto spostando il segnale S(t) di
asse temporale attivo, è determinato dall'espressione

quelli. uno spostamento della funzione lungo l'asse del tempo porta alla comparsa di uno sfasamento per tutte le componenti di frequenza pari a Wτ0

È facile verificare la validità dell'ultima espressione sostituendo t nella (2.1.19) con

3. Teorema dello spostamento. Se S(jw) è lo spettro della funzione S(t),

allora alla funzione corrisponde lo spettro ottenuto spostando lo spettro originale lungo l'asse della frequenza del valore w0

4. Teorema sugli spettri della derivata e dell'integrale. Spettri
la derivata e l'integrale della funzione S(t) sono determinati rispettivamente dalle espressioni

5. Teorema dello spettro di convoluzione. La convoluzione di due funzioni S1(t) e S2(t) è l'integrale

Lo spettro di convoluzione di due funzioni è uguale al prodotto degli spettri delle funzioni convolute:

Nel caso speciale, quando, allora

Utilizzando quest'ultima espressione è facile ottenere l'uguaglianza di Parseval precedentemente introdotta (2.1.28).

§ 2.2 Spettri di alcuni segnali impulsivi

Diamo un'occhiata ad alcuni esempi specifici di utilizzo della trasformata di Fourier per analizzare segnali pulsati.

1. Singolo impulso quadrato. Sia presente un impulso rettangolare di durata e ampiezza h (Fig. 2.3). Per tale impulso, utilizzando la trasformata diretta di Fourier che troviamo

S(w)

w

Q

dov'è l'area dell'impulso. Un grafico di questo spettro per le frequenze positive è mostrato in Fig. 2.3. La densità spettrale svanisce in a in w=0, S(w)=q.

Fig. 2.3 - Grafico dello spettro per le frequenze positive

notiamo che al diminuire della durata dell'impulso la funzione S(w) si allunga, cioè

l'ampiezza dello spettro aumenta. All’aumentare dell’ampiezza dello spettro diminuisce.

Se limitiamo lo spettro di un impulso rettangolare al primo zero della densità spettrale, cioè frequenza circolare

quindi per il prodotto della durata dell'impulso e dell'ampiezza dello spettro che otteniamo

Questa uguaglianza è un caso speciale di un'uguaglianza più generale valida per tutti i segnali di impulso:

secondo il quale il prodotto tra l'ampiezza dello spettro del segnale e la sua durata è un valore costante prossimo all'unità. Esistono diverse definizioni di durata dell'impulso e larghezza spettrale. Secondo uno di essi per durata dell'impulso (ampiezza dello spettro) si intende l'intervallo di tempo (banda di frequenza) in cui è concentrata la stragrande maggioranza dell'energia dell'impulso.

2. Impulso di campana (gaussiano). Un impulso del campanello è un impulso descritto dalla funzione

Per la densità spettrale di tale impulso otteniamo utilizzando la trasformata di Fourier

I grafici dell'impulso della campana e del modulo del suo spettro sono mostrati in Fig. 2.4. La prima caratteristica di un tale impulso è questa

S(t)

-σ

σ

T

-2σ

2σ

S(w)

-

w

-

H

Fig. 2.4 - Grafici di un impulso di campana e modulo del suo spettro

che la sua densità spettrale coincide nella forma con la funzione tempo, cioè è anche una curva gaussiana. Un'altra caratteristica di tale impulso è che, tra tutte le possibili forme di impulso, ha il prodotto più piccolo tra durata e ampiezza dello spettro
.

3. Impulso singolo. Un impulso unitario o funzione delta σ(t) è una funzione di durata infinitesimale con un'area finita pari all'unità:

Tale funzione può essere considerata come il limite di un impulso rettangolare con durata τ e altezza a τ→0. Lasciando τ→0 nella (2.2.1), si ottiene la densità spettrale di un singolo impulso

Lo stesso risultato si può ottenere nel solito modo:

poiché δ(t)=0 per tutti i valori di t≠0, e a t=0 il fattore esponenziale diventa uno. Qui è stata utilizzata la cosiddetta proprietà di filtraggio della funzione δ, secondo la quale

Pertanto, lo spettro di un singolo impulso è continuo e uniforme con densità spettrale unitaria fino a frequenze infinitamente alte.

L'impulso unitario è un'astrazione matematica. Fisicamente è possibile realizzare solo un breve impulso, cioè un impulso di brevissima durata τ, con area pari a q. Lo spettro di tale impulso è determinato dall'espressione

A τ piccolo il valore e

Di conseguenza, un breve impulso di qualsiasi forma ha uno spettro uniforme fino a frequenze dell'ordine di grandezza (purché la condizione in cui si verifica<1). Далее спектральная плотность начинает убывать.

4. Funzione dell'unità. La funzione dell'unità, il salto dell'unità o la funzione di accensione vengono scritte come

Fig.2.5 - Dipendenza dalla frequenza

Si noti che l'impulso unitario discusso in precedenza può essere considerato come la derivata della funzione unitaria:

e la funzione unitaria può essere espressa dalla relazione integrale

Usando il teorema sullo spettro dell'integrale (2.1.31) e l'espressione (2.2.5), otteniamo

Il modulo dello spettro di questa funzione è La sua dipendenza dalla frequenza è mostrata in Fig. 2.5 b.

La funzione dell'unità è ampiamente utilizzata come segnale di test nello studio dei transitori nei circuiti elettrici. Ricordiamo che viene chiamata la risposta della catena h(t) alla funzione unitaria risposta al gradino.

5. Sequenza periodica di impulsi rettangolari

Consideriamo una sequenza periodica di impulsi rettangolari con durata e periodo T (Fig. 2.6). Utilizzando la (2.1.13), per tale sequenza otteniamo

Ck

w

C5

C7

C8

C1

C2

C4

(2.2.11)

Fig. 2.6 - Sequenza periodica di impulsi rettangolari

con durata e periodo T

Lo stesso risultato si potrebbe ottenere dall’espressione (2.2.1), utilizzando la relazione (2.1.26), secondo la quale la densità spettrale S (w) di un singolo impulso di durata C coincide, a meno di un fattore costante, con l’inviluppo dello spettro di ampiezza di una sequenza periodica degli stessi impulsi con un periodo di ripetizione T. Il grafico del modulo dello spettro (2.2.11) per le frequenze positive è mostrato in Fig. 2.6.

Sulla base di (2.1.11) e (2.2.11), una sequenza periodica di impulsi rettangolari viene espansa in una serie di Fourier come segue

Notiamo ora la seguente circostanza. Se, a parità di durata dell'impulso, il periodo T della sequenza aumenta, allora la distanza tra le righe spettrali Ω => diminuisce, mentre la distanza tra gli zeri dell'inviluppo dello spettro, a parità di valore, rimane invariata. Con una durata costante del periodo T e una variazione della durata dell'impulso, la distanza tra gli zeri dell'inviluppo dello spettro cambierà.

Il numero di armoniche che si adattano all'intervallo o tra due zeri adiacenti sarà determinato dalla quantità

Il valore Q, pari al rapporto tra la durata del periodo e la durata degli impulsi, è chiamato duty cycle della sequenza periodica di impulsi.

6. Singolo impulso radio. Un impulso radio è un impulso la cui funzione temporale è scritta nella forma

dove τ è la durata dell'impulso, a(t) è l'inviluppo dell'ampiezza,

w0 è la frequenza e φ0 è la fase iniziale dell'oscillazione ad alta frequenza, il cui periodo La densità spettrale dell'impulso radio secondo (2.1.19) sarà uguale a

Densità spettrali dell'inviluppo dell'impulso α(t), spostate lungo l'asse della frequenza di un valore costante (cfr. (2.1.30)).

Pertanto, la densità spettrale di un impulso radio è completamente determinata dalla densità spettrale del suo involucro. Si può dimostrare che per τ>>T0 e w>0 la condizione è soddisfatta per la maggior parte degli impulsi radio

Pertanto, con sufficiente precisione, la densità spettrale di un singolo impulso radio può essere determinata utilizzando la formula

Illustriamolo usando l'esempio di un impulso radio con un involucro rettangolare (Fig. 2.7):

da dove troviamo il modulo e la fase della densità spettrale

w

W0

S(w)

aumento limitato della durata dell'impulso τ. otteniamo un'oscillazione armonica nel senso esatto della definizione di funzione periodica. Lo spettro continuo della vibrazione degenera in una linea spettrale alla frequenza ωo

§ 2.3. Oscillazioni modulate e loro spettri

Come notato nel Capitolo 1, la modulazione comporta la modifica di uno o più parametri della portante in base al messaggio trasmesso. Quando si utilizza un'oscillazione armonica ad alta frequenza come portante, il segnale modulato può generalmente essere rappresentato nella forma

A seconda di quale dei parametri a, w o φ viene modulato, si distinguono tre tipi di modulazione: ampiezza (AM), frequenza (FM) e fase (PM). Qualsiasi oscillazione modulata non è sinusoidale e ha uno spettro complesso. Consideriamo in dettaglio i tipi di modulazione sopra elencati.

S(t)

. (2.3.4) Come è noto, le vibrazioni armoniche sono spesso rappresentate sotto forma di vettori. Allo stesso modo, puoi costruire un diagramma vettoriale per le oscillazioni AM, mostrato in Fig. 2.10. Durante la costruzione del diagramma, si è assunto che il piano di disegno ruoti in senso orario ad una velocità w0. Pertanto porto il vettore

w

Fig.2.11- Spettro di oscillazione

Si noti che l'inviluppo delle ampiezze delle frequenze laterali, a meno di un fattore costante, coincide con l'inviluppo dello spettro di ampiezza della funzione modulante. Ciò rende facile costruire lo spettro di ampiezza di un'oscillazione AM se è noto lo spettro della funzione modulante. Per costruire è necessario spostare lo spettro della funzione modulante lungo l'asse della frequenza del valore w0, ottenendo così una banda laterale superiore; la banda laterale inferiore sarà speculare a quella superiore rispetto alla frequenza w0.

Illustriamolo utilizzando l'esempio della manipolazione dell'ampiezza (Fig. 2.12). Nel caso della manipolazione, la funzione modulante è una sequenza periodica di impulsi rettangolari e, secondo (2.2.12)

in ar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0 "/> "> si espande nella seguente serie di Fourier

S(t)

T

τ

T

w

W0

Fig.2.12 - codifica dell'ampiezza

L'oscillazione manipolata in ampiezza è scritta nella forma

Lo spettro di ampiezza dell'oscillazione manipolata è mostrato in Fig. 2.12.

Le oscillazioni modulate in ampiezza sono un tipico esempio di segnali quasi periodici per i quali le componenti armoniche hanno frequenze multiple.

Consideriamo le relazioni energetiche per AM. In base al cambiamento dell'ampiezza dell'oscillazione, cambia anche la media del periodo alta frequenza potenza di oscillazione modulata.

La potenza del segnale in assenza di modulazione (potenza di oscillazione della portante) è determinata dal primo termine dell'espressione (2.3.5) ed è pari a

dove è il periodo di oscillazione ad alta frequenza.

Nella modalità di modulazione, la potenza cambia continuamente. I suoi valori massimo e minimo sono rispettivamente determinati dalle espressioni

La potenza delle due frequenze laterali (se modulate con un tono puro) sarà pari a

La potenza media nel periodo di modulazione sarà pari a

dove è il periodo dell'oscillazione modulante.

Dalle ultime espressioni per m=1 otteniamo

Pertanto, con una modulazione al 100%, 2/3 della potenza totale vengono spesi per trasmettere l'onda portante e 1/3 sulle frequenze lato trasmissione. L'aumento di potenza provocato dalla modulazione, che determina principalmente le condizioni per isolare un messaggio in ricezione, in questo caso non supera la metà della potenza di oscillazione della portante. Oltretutto, grande valore la potenza di picco 4 rispetto alla media richiede una modalità di funzionamento lineare del percorso di trasmissione-ricezione su un ampio raggio gamma dinamica(nel trasmettitore le lampade devono essere selezionate in base alla potenza massima). Quanto sopra ci permette di concludere che la modulazione di ampiezza dal punto di vista energetico presenta notevoli svantaggi.

Questi svantaggi modulazione d'ampiezza può essere in gran parte eliminato utilizzando la trasmissione della portante soppressa. La soppressione della portante viene effettuata utilizzando la modulazione di ampiezza bilanciata (BAM). Questo tipo di modulazione è anche chiamata modulazione bipolare (BP). A modulazione equilibrata il segnale viene registrato nel modulo

donde, modulando con tono puro, si ottiene

quelli. solo due frequenze laterali senza portante.

Con modulazione bilanciata, analogamente a (2.3.10) (2.3.13), troviamo

Di conseguenza, le prestazioni energetiche in questo caso sono significativamente migliori rispetto all’AM convenzionale.

La Figura 2.13 mostra lo spettro del segnale per la modulazione bilanciata e i diagrammi temporali per la modulazione convenzionale e bilanciata. Diagramma temporale in quest'ultimo caso si ottiene sottraendo la componente dalla consueta oscillazione AM. È facile vedere che l'inviluppo durante la modulazione bilanciata ha una frequenza doppia e la fase di riempimento delle alte frequenze cambia bruscamente di 180o ad ogni transizione dell'inviluppo. valore nullo. Un esempio molto illustrativo di ciò è l'oscillazione con chiave di ampiezza con una portante soppressa (Fig. 2.14). Tale oscillazione sarà essenzialmente un'oscillazione sfasata, che sarà discussa più dettagliatamente di seguito. Tuttavia si può già notare che l'oscillazione sfasata avrà lo spettro di ampiezza di un'oscillazione AM con portante soppressa.

T

SONO.

T

Fig. 2.14 - Oscillazione con spostamento di ampiezza con portante soppressa

L'utilizzo di BAM e OM consente di ridurre il consumo energetico inutile per componente della frequenza portante e con OM dimezza ulteriormente l'ampiezza dello spettro del segnale trasmesso. Tuttavia, per demodulare il segnale all'estremità ricevente, è necessaria una portante. La necessità di ripristinare il trasportatore richiede alcune complicazioni dell'attrezzatura.

Modulazione di frequenza

A modulazione di frequenza Secondo la legge dell'oscillazione modulante U(t), la frequenza dell'oscillazione della portante ad alta frequenza cambia.

La Figura 2.15 mostra i grafici dei segnali modulanti e modulati nel caso della modulazione tonale pura. Otteniamo un'espressione per le oscillazioni FM. A-prior

dove è la deviazione massima della frequenza, detta denazionalizzazione della frequenza, a è la variazione relativa della frequenza. Per sua definizione, la frequenza circolare istantanea è la derivata temporale dell'argomento della funzione trigonometrica COS Ψ(t), che rappresenta l'oscillazione, cioè

U(t)

S(t)

T

T