Transferul unui semnal dintr-un punct din spațiu în altul se realizează printr-un sistem de telecomunicații. Un semnal electric este în esență o formă de reprezentare a unui mesaj pentru transmisie de către un sistem de telecomunicații. Alegerea semnalelor electrice pentru transmiterea mesajelor la distanță se datorează acestora viteză mare de răspândire(aproximativ 300 km/ms).
Sursa mesajului (Fig. 6.1) generează un mesaj a(t), care, folosind dispozitive speciale, este convertit în semnal electric Sf). La transmiterea vorbirii, această conversie este realizată de un microfon, la transmiterea unei imagini - printr-un CRT, la transmiterea unei telegrame - de către partea de transmisie a aparatului telegrafic.
Înainte de a lua în considerare metodele actuale de modulare în sistemele de comunicație, să luăm în considerare principalele modalităţi de prezentare a semnalelor telecomunicații adoptate pentru a descrie tehnici de modulație.
Pentru a transmite un semnal într-un sistem de telecomunicații, trebuie să utilizați un fel de purtător. Este firesc să folosim ca purtător acele obiecte materiale care tind să se miște în spațiu, de exemplu, câmp electromagnetic în fire (comunicare prin cablu), în spațiu deschis (comunicații radio), raza de lumina (comunicare optică). Astfel, în punctul de transmisie (Fig. 6.1), semnalul primar s(t) trebuie convertit într-un semnal v(t), convenabil pentru transmiterea lui pe mediul de propagare corespunzător. La punctul de recepție se efectuează conversia inversă. În unele cazuri (de exemplu, când mediul de propagare este o pereche de fire fizice, ca într-un GTS), conversia semnalului specificat poate fi absentă.
Semnalul livrat la punctul de recepție trebuie convertit înapoi într-un mesaj (de exemplu, folosind un telefon sau un difuzor pentru transmisia vocală, tub catodic la transmiterea unei imagini, partea de recepție a aparatului telegrafic la transmiterea unei telegrame) și apoi transmisă destinatarului.
Transmiterea informațiilor este întotdeauna însoțită de efectele inevitabile ale interferenței și distorsiunii. Acest lucru are ca rezultat semnalul de ieșire sisteme de telecomunicatii iar mesajul primit poate diferi într-o oarecare măsură de semnalul de la intrarea s(t) și de mesajul transmis a(t). Gradul de conformitate mesaj primit transmisă se numește fidelitatea transmiterii informațiilor.
Pentru diferite mesaje, calitatea transmiterii lor este evaluată diferit. Admis mesaj telefonic trebuie să fie suficient de lizibil, abonatul trebuie să fie recunoscut. Pentru un mesaj de televiziune, există un standard (un tabel pe ecranul televizorului bine cunoscut tuturor telespectatorilor) prin care se evaluează calitatea imaginii primite.
O evaluare cantitativă a acurateței transmiterii mesajelor discrete este raportul dintre numărul de elemente de mesaj primite eronat și numărul de elemente transmise - rata de eroare (sau rata de eroare).
Pentru a rezolva problema, amplitudinea semnalului purtător de înaltă frecvență este modificată (modulată) în conformitate cu modificarea semnalului vocal de joasă frecvență (Fig. 1). În acest caz, spectrul semnalului rezultat se încadrează în domeniul dorit de frecvență înaltă. Acest tip de modulație se numește modulație de amplitudine (AM).
Modulație de amplitudine(AM) - un tip de modulație în care parametrul variabil al semnalului purtător este amplitudinea acestuia.
Cu AM, anvelopa amplitudinilor vibratiei purtatoarei se modifica dupa o lege care coincide cu legea mesajului transmis. Frecvența și faza oscilației purtătorului nu se modifică. Unul dintre principalii parametri ai AM este coeficientul de modulație (M). Factorul de modulație este raportul dintre diferența dintre valorile maxime și minime ale amplitudinilor semnalului modulat și suma acestor valori (%).
Mai simplu spus, acest coeficient arată cât de puternică este amplitudinea vibrației purtătorului acest moment se abate de la valoarea medie. Când factorul de modulație este mai mare de 1, apare un efect de supramodulație, care are ca rezultat distorsiunea semnalului.
La fel de parametru de informare Ele folosesc nu numai amplitudinea semnalului sinusoidal purtător, ci și frecvența. În aceste cazuri avem de-a face modulația de frecvență(Modulație de frecvență, FM).
La transfer informatii discrete prin modulare, unurile și zerourile sunt codificate prin schimbarea amplitudinii, frecvenței sau fazei semnalului sinusoidal purtător. În cazul în care semnalele modulate transmit informații discrete, în locul termenului „modulație” se folosește uneori termenul „manipulare”: amplitudine shift keying (ASK), tastare cu deplasare de frecvență (Schimbarea frecvenței Keying, FSK), keying shift keying (PSK).
Poate cel mai mult exemplu celebru utilizarea modulației în transmiterea informațiilor discrete este transmiterea datelor computerizate prin canale telefonice. O caracteristică tipică de amplitudine-frecvență a unui PM standard este prezentată în Fig. 1. Lățimea de bandă este de 3100 Hz. Această lățime de bandă îngustă este suficientă pentru transmisia vocală de înaltă calitate, dar nu este suficient de largă pentru transmiterea datelor de computer sub formă de impulsuri dreptunghiulare. Soluția problemei a fost găsită datorită modulație analogică. Un dispozitiv care îndeplinește funcția de modulare a unui sinusoid purtător pe partea de transmisie și funcție inversă demodularea pe partea de recepție se numește modem (modulator-demodulator).
Orez. 1. Răspunsul amplitudine-frecvență al canalului de frecvență vocală
În fig. Figura 2 prezintă diferitele tipuri de modulație utilizate la transmiterea informațiilor discrete. Secvența originală de biți ai informațiilor transmise este prezentată în diagrama prezentată în Fig. 2, a.
Orez. 2. Diverse tipuri de modulație
Cu AM, un nivel de amplitudine al sinusoidei frecvenței purtătoare este selectat pentru o unitate logică și un alt nivel pentru un zero logic (Fig. 2, b). Această metodă este rar folosită în formă purăîn practică, datorită imunității scăzute la zgomot, dar este adesea folosit în combinație cu un alt tip de modulație - modulația de fază.
În timpul FM, valorile zero și una dintre datele sursă sunt transmise de sinusoide cu frecvențe diferite - f 0 și f 1 (Fig. 2, c). Această metodă de modulare nu necesită circuite complexeși este utilizat în mod obișnuit în modemurile cu viteză redusă care funcționează la 300 și 1200 bps. Când se utilizează doar două frecvențe, un bit de informație este transmis pe ciclu de ceas, așa că această metodă se numește codare binară de deplasare a frecvenței (Binary FSK, BFSK). Poate fi folosit și patru frecvente diferite pentru codificarea a doi biți de informații într-un singur ciclu de ceas, această metodă se numește codificare cu deplasare a frecvenței pe patru niveluri (FSK cu patru niveluri). De asemenea, este utilizată numele de tasare cu deplasare în frecvență pe mai multe niveluri (Multilevel FSK, MFSK).
Cu PM, valorile datelor 0 și 1 corespund semnalelor aceeasi frecventa, dar de diferite faze, de exemplu 0 și 180° sau 0,90,180 și 270° (Fig. 2, d). În primul caz, o astfel de modulare se numește binară tastare cu schimbare de fază(Binary PSK, BPSK), iar în al doilea - introducerea în cuadratură a deplasării de fază (Quadrature PSK, QPSK).
Multiplexarea (compresia) se referă la combinarea mai multor canale de comunicație de intrare de capacitate mai mică într-un singur canal capacitate mare pentru transmiterea acestuia pe un canal de comunicare de ieșire. Un astfel de canal este adesea numit agregat, iar traficul este agregat (unit) sau grup.
Există două metode de multiplexare:
Multiplexarea cu diviziunea în frecvență canale - ChRK ( multiplexarea în frecvență sau compactare);
Multiplexare pe diviziune în timp (TDM).
Cu PKD, banda de frecvență a semnalului de ieșire este împărțită într-un număr de benzi (subcanale), corespunzătoare ca lățime benzii principale a unui canal telefonic standard - 4 kHz.
Calea grupului– acesta este un set de mijloace tehnice concepute pentru transmiterea semnalelor de telecomunicații ale unui număr normalizat de canale PM sau BCC într-o bandă de frecvență sau la o rată de transmisie corespunzătoare unei anumite căi de grup. O cale de grup ai cărei parametri și structură sunt conforme cu standardele acceptate se numește standard.
Căile de rețea pot fi furnizate numai dacă au echipamente standard de formare a canalelor. În general, consumatorului i se oferă canale de bandă largă echipate pe baza căilor de rețea adecvate.
Asociațiile mixte moderne permit, pe lângă canalele MP standard, să organizeze canale cu capacitate mai mare. O creștere a capacității se realizează prin extinderea EPFC, iar canalele de bandă largă sunt formate prin combinarea mai multor canale PM.
În prezent, TSA prevede formarea următoarelor canale de bandă largă:
Canal pregrup cu o bandă de frecvență de 12..24 kHz în loc de trei canale PM;
Canal primar 60..108 kHz în loc de 12 canale HF;
Canal secundar 312..552 kHz în loc de 60 de canale HF;
Canal terțiar 812..2044 kHz în loc de canale 300 PM.
Pe lângă canalele enumerate, în sistemele de transmisie se formează canale de radiodifuziune și televiziune (cu difuzare sonoră).
În funcție de banda de frecvență a semnalelor primare care trebuie transmise, este selectat unul sau altul canal de bandă largă.
În DSP Nu există echipamente speciale pentru organizarea căilor de rețea. Fluxul digital de grup generat în această etapă a ierarhiei este trimis fie la următoarea etapă de combinare temporară a fluxului, fie către echipamentul căii liniare. Punctele de conectare între echipamentele a două niveluri adiacente ale ierarhiei sunt numite joncțiuni de rețea (NS). Parametrii SS sunt standard.
Echiparea sistemelor digitale de transmisie plesiocrona (DSP PDH) - un standard european, asigura crearea de canale de transmisie digitala standard cu urmatoarele gradatii de viteze, kbit/s:
Canal digital principal (MDC) – 64;
Canal digital subprimar (SDC) – 480;
Tract primar – 2048;
Calea secundară – 8448;
tract terțiar – 34368;
Tract cuaternar – 139264.
Pe baza datelor canalelor și căilor digitale, următoarele tipice canale analogiceși tracturi:
Canal TC (bazat pe OCC);
Canal de difuzare audio (bazat pe SCS);
canal TV coloana sonoră(bazat pe trei CGT-uri terțiare).
La joncțiunile rețelei trebuie transmise nu numai informații (IS), ci și semnale de ceas (TC), asigurând sincronizarea ceasului dintre regeneratoare și recepție. echipament generator statii terminale. Simbolurile de serviciu (sincronizare ciclu și multiciclu) incluse în fluxurile digitale oferă acces la componentele fluxurilor digitale ale nivelurilor inferioare ale ierarhiei. Excepție este CCA, care nu are astfel de simboluri. Din acest motiv, un semnal octet (OS) este introdus în el, făcând posibilă separarea pe opt biți grupuri de coduri. Astfel, în CC SS, nu numai IS și TS sunt schimbate, ci și OS.
Sistemul american PDH oferă următoarele gradații de viteze (niveluri ierarhice), kbit/s:
Canal digital principal (MDC) -64;
Nivelul I – 1544;
Al doilea nivel – 6312;
Al treilea nivel este 44736.
Pentru a crea un singur retea digitalași să satisfacă atât cerințele americane, cât și cele europene, asigurând transmiterea semnalului la o viteză de 139,268 Mbit/s, a fost determinat nivelul ierarhic principal noua structura multiplexarea sincronă egală cu 155.520 Mbit/s, care este rezultatul triplării vitezei de 51.84 Mbit/s (51.84x3=155.520).
Toate nivelurile de multiplexare din sistemele digitale sincrone (SDH) sunt multipli întregi pozitivi ai acestui semnal de bază STM-1 (Synchronous Basic Module-1).
Astfel, a fost dezvoltat un singur concept la nivel mondial privind transmiterea semnalelor de date la o viteză de 155 Mbit/s. Aceasta înseamnă că toate semnalele PDH anterioare trebuie incluse în semnalul SDH de bază folosind o procedură numită „Mapping”.
Prelegerea nr. 1.
NOTE DE CURS
Disciplina „Teoria cuplajului electric”
pentru specialitate: 5.05090301 – „Montare, întreținere și reparare
proprietatea stației"
Curs nr. 1. Concepte de bază și definiții ale unui sistem de telecomunicații.
Prelegerea nr. 2. Schema structurala sisteme de telecomunicatii.
Curs nr. 3. Canale de telecomunicaţii.
Curs nr. 4. Interferență și distorsiune.
Curs nr. 5. Semnalul şi modelul său matematic.
Curs nr. 6. Seria Fourier și spectrul unui semnal periodic.
Prelegerea nr 7. Teorema lui V.A. Kotelnikov.
Curs nr. 8. Semnale primare de telecomunicaţii.
Curs nr. 9. Elemente şi circuite neliniare şi parametrice.
Prelegerea nr. 10. Concepte generale despre modulare.
Curs nr. 11. Modulația de amplitudine (AM) a unei purtătoare armonice.
Curs nr. 12. Frecvenţa şi modularea fazei purtător armonic.
Curs nr. 13. Modulația discretă a unei purtătoare armonice.
Curs nr. 14. Modularea pulsului.
Prelegerea nr. 15. Modularea codului de impulsuri (PCM).
Curs nr. 16. Concepte generale de detectare a semnalului.
Curs nr. 17. Detectarea amplitudinii.
Curs nr. 18. Detectarea semnalelor de impuls și modulație discretă.
Prelegerea nr. 19. Informații generale despre proiectarea liniilor lungi.
Curs nr. 20. Circuitul echivalent și parametrii primari ai liniilor.
Curs nr. 21. Parametrii liniei secundare.
Curs nr. 22. Moduri de operare în linie.
Curs nr. 23. Caracteristici ale transmiterii energiei electromagnetice prin cablu
linii de comunicare.
Prelegerea nr. 24. Ghiduri de undă.
Curs nr. 25. Linii de comunicaţii prin fibră optică.
Curs nr. 26. Propagarea undelor radio și antene.
Curs nr. 27. Fundamentele teoriei imunității la zgomot.
Prelegerea nr. 28. Recepție optimă semnale discrete.
Curs nr. 29. Imunitatea potențială la zgomot a recepției de semnal discret.
Curs nr. 30. Recepţia optimă a semnalelor continue.
Curs nr. 31. Recepție suboptimală a semnalului.
Curs 32. Elemente de teoria informaţiei.
Cursul 33. Parametrii de bază ai codurilor de corectare.
Curs 34. Principii de construire a codurilor de corectare.
Bibliografie.
Sistem de telecomunicații– acesta este un ansamblu de mijloace tehnice și mediu de propagare a semnalului care asigură transmiterea mesajelor de la o sursă la un consumator (consumatori). Pentru a vă satisface nevoile societate modernă Au fost create sute de sisteme de telecomunicații în diverse scopuri, iar numărul acestora continuă să crească. Toate acestea sunt necesare pentru schimbul de informații.
informație(lat. informatia- explicație, prezentare) reprezintă informații noi despre lumea din jurul nostru pe care le primim ca urmare a interacțiunii cu aceasta. Informația este una dintre cele mai importante categorii ale științelor naturale (împreună cu materia, energia și câmpul).
Mesaj este o formă de prezentare a informațiilor. Acestea sunt semne convenționale cu ajutorul cărora primim anumite informații (informații). De exemplu: în transmisia telegrafică, mesajul este textul telegramei, care este o secvență de diverse litere și caractere; când se vorbește, mesajul este o secvență de sunete; în emisiunile de televiziune, mesajul este o schimbare în timp a luminozității și culorii elementelor imaginii.
Semnal(lat. signum– semn) este un proces de modificare a stării fizice a unui obiect în timp, servind la afișarea, înregistrarea sau transmiterea mesajelor. Semnal– este un purtător material (purtător) de mesaje. ÎN tehnologie moderna aplicatie gasita electrice, electromagnetice, ușoare, mecanice, sonore semnale. Pentru a transmite mesaje, este necesar să folosiți purtătorul care este capabil să depășească cel mai bine distanța de la sursă la consumator. În sistemele de telecomunicații, purtătorul folosit pentru a transmite mesaje la distanță este de obicei o variabilă alternativă. electricitate, câmp electromagnetic, unde luminoase. Nu este o coincidență, deoarece:
Viteza de propagare în spațiu a acestor purtători se apropie de viteza maximă de propagare a oricăror procese fizice, egală cu viteza luminii în vid - 3·10 8 m/s;
Acești purtători pot fi utilizați pentru a transmite o cantitate mare informație.
Sisteme de transmitere a mesajelor continue. Sisteme comunicare telefonică sunt concepute pentru a transmite la distanță mesaje sonore (acustice) create de corzile vocale și percepute de organul auzului uman (urechea). Prin urmare, dispozitivele sunt folosite ca transmițători care convertesc vibrațiile sonore care apar în aer în semnale electrice transmise la distanță. Se numesc astfel de convertoare acustoelectrice microfoane.
Receptorul dintr-un sistem telefonic transformă semnalele electrice înapoi în vibrații sonore.
Un astfel de traductor electroacustic se numește telefon.
Pe lângă microfon și telefon, care sunt elementele principale ale sistemului, fiecare abonat dispune de un număr de dispozitive auxiliare necesare pentru ușurința conexiunii, a apelării și a semnalizării. Elementele principale si auxiliare pe care le foloseste abonatul alcatuiesc structural aparatul telefonic. Telefoanele moderne sunt foarte diverse. Ele diferă prin tipurile de microfoane, telefoane, dialere, precum și prin forma corpului dispozitivului.
Canalele de comunicație în sistemele de comunicații telefonice sunt formate dintr-un set de dispozitive și medii de distribuție care asigură trecerea semnalelor de la unul. aparat de telefon altcuiva.
Sisteme de difuzare a sunetului asigura transmisie unidirecțională mesaje audio(vorbire, muzică) de la sursă la un numar mare ascultători dispersați în spațiu. În funcție de mijloacele tehnice folosite în acest scop, se disting sistemele de difuzare radio și de emisie prin cablu.
În primul caz, semnalele sunt transmise pe un canal radio în care mediul de propagare este spațiu deschis. Un canal radio este format folosind dispozitive speciale, dintre care principalele sunt un transmițător radio, o antenă de transmisie, o antenă de recepție și un receptor radio.
Transmițătorul radio transformă semnalul primar de joasă frecvență de la ieșirea microfonului într-un semnal de înaltă frecvență emis de antena de transmisie în spațiul înconjurător sub formă de unde electromagnetice.
Sub influența câmpului de radiație, în antena de recepție ia naștere un curent de înaltă frecvență, a cărui natură a modificării repetă legea modificării semnalului de înaltă frecvență. Într-un receptor radio, semnalul primar (original) este separat de semnalul de înaltă frecvență după procesarea corespunzătoare. Apoi, semnalul primar de joasă frecvență este convertit de difuzor într-un mesaj audio.
În sistemele de difuzare prin cablu, semnalele de difuzare audio sunt livrate ascultătorilor prin așa-numitele canale cu fir, folosind dispozitive speciale de ghidare - linii de transmisie cu fir - ca mediu de propagare. Uneori, o parte a canalului este implementată prin tehnologie radio, iar o parte prin cablu. În acest caz, mesajele sunt, de asemenea, convertite într-un semnal folosind un microfon instalat în camere speciale - studiouri. Receptoarele sunt difuzoare de abonat instalate direct în apartamentele ascultătorilor. Semnalele sunt transmise între microfon și receptor prin fire care trec prin unități speciale de difuzare prin cablu.
Comunicarea prin televiziune este conceput pentru transmiterea simultană a mesajelor optice și audio, prin urmare sistemele de comunicații de televiziune conțin două subsisteme. Subsistemul de transmisie a mesajelor audio nu este practic diferit de sistemul de difuzare audio discutat mai sus. Subsistemul de mesagerie optică asigură transmiterea imaginilor în mișcare. Semnalele de televiziune sunt transmise de obicei pe un canal radio. Canalul radio conține un transmițător radio de televiziune (RPr), o antenă de transmisie, un mediu de propagare a undelor radio, o antenă de recepție și un receptor radio de televiziune (RPr).
Spectrul semnalului video conține frecvențe joase și, prin urmare, nu poate fi transmis în spațiu deschis. Conversia semnalului video într-un semnal de radiofrecvență, capabil să fie emis de sistemul de transmisie în spațiul înconjurător sub formă de unde radio, se realizează într-un transmițător radio de televiziune.
Pe partea de recepție a sistemului, o parte din energia undelor radio este interceptată de antena de recepție, amplificată și transformată din nou într-un semnal video în receptorul radio de televiziune.
Pentru a converti semnalele video în mesaje, se utilizează proprietatea anumitor substanțe, care strălucesc sub influența unui flux de electroni care cad asupra lor. Astfel de substanțe se numesc fosfori. Luminozitatea strălucirii lor este proporțională cu intensitatea fluxului incident.
Un strat de fosfor este aplicat pe suprafața interioară a părții late a recipientului de sticlă. Fasciculul de electroni este creat de un reflector, modelat și accelerat de electrozi speciali.
Intensitatea fasciculului de electroni este controlată de un semnal video. Fasciculul este îndreptat spre fosfor și luminează element cu element, linie cu linie. Mișcarea fasciculului pe orizontală și pe verticală este stabilită de un sistem de deviere. Deoarece intensitatea fasciculului se modifică în funcție de schimbarea semnalului, luminozitatea fiecărei linii se va modifica. Datorită vitezei mari a fasciculului care se mișcă de-a lungul liniilor și a unei anumite inerții a vederii, o persoană observă o imagine optică solidă pe ecran.
Dispozitive care convertesc semnalele de radiofrecvență în semnale electrice frecvențe audio iar semnalele video, precum și un difuzor și un kinescop, sunt combinate structural într-un singur dispozitiv numit televizor.
Sisteme de comunicații telegrafice conceput pentru transmiterea în două sensuri de mesaje discrete (telegrame). Ele constau din două subsisteme. În acest caz, este necesar să existe un transmițător și un receptor la fiecare capăt al sistemului. Aceste două dispozitive sunt de obicei combinate structural pentru a forma un dispozitiv numit aparat telegrafic terminal. În consecință, comunicația telegrafică este implementată de un sistem format din două dispozitive telegrafice terminale conectate printr-un canal de comunicație.
Sistemele de transmisie de mesaje discrete folosesc o metodă de cod pentru a converti un mesaj într-un semnal și înapoi. Sensul acestei metode este că caracterele mesajului în timpul transmiterii sunt înlocuite cu combinații de coduri formate din anumite elemente. În acest caz, fiecare caracter de mesaj are propria sa combinație. Totalitatea tuturor combinațiilor utilizate constituie codul telegrafic. Cel mai vechi și cel mai faimos este codul Morse, ale cărui combinații sunt alcătuite din două elemente diferite - „punct” și „liniuță”.
Când se utilizează coduri, transmiterea mesajelor se reduce la transmiterea a două elemente diferite de combinații de coduri. Procesul de conversie a caracterelor mesajului într-un semnal începe cu codificare, în urma căreia caracterele sunt înlocuite cu combinații de coduri. Apoi elementele combinației sunt convertite secvenţial în elemente de semnal, adică în impulsuri de curent. Aceste funcții sunt îndeplinite de dispozitive speciale din partea de transmisie a aparatului telegrafic terminal.
Receptorul sistemului de comunicații telegrafice transformă semnalul înapoi într-un mesaj în următoarea secvență. În primul rând, elementele de semnal sunt primite unul câte unul, convertite în elemente de combinație de cod și stocate. Apoi se determină semnul corespunzător combinației de cod primite, adică se realizează operația inversă de codificare, numită decodare. Procesul de acceptare se încheie cu înregistrarea semnului pe hârtie. Toate operațiunile de mai sus sunt efectuate de dispozitive speciale în partea de recepție a dispozitivelor telegrafice terminale.
Sisteme de transmitere a datelor nu au diferențe fundamentale față de sistemele de comunicații telegrafice. De asemenea, folosesc o metodă condiționată (cod) de conversie a mesajelor într-un semnal și înapoi și, prin urmare, procesul de transmitere a mesajelor și dispozitivele emițătorului și receptorului nu diferă de elementele corespunzătoare ale sistemului de comunicații telegrafice.
După cum sa menționat mai sus, sistemele de comunicații de date sunt capabile să transmită mesaje discrete mult mai rapid și mai precis, adică pentru a asigura o viteză și o calitate mai mare a transmiterii mesajelor. Acestea garantează o anumită fidelitate a transmisiei la orice viteză de transmitere a mesajelor practic necesară. Acest lucru se realizează prin utilizarea unor dispozitive suplimentare pentru îmbunătățirea calității transmiterii mesajelor, care sunt combinate structural cu emițătoare și receptoare ale sistemelor de transmisie a datelor, formând dispozitive transceiver numite echipamente de transmisie a datelor.
O parte din el care funcționează diverse transformări semnale în timpul transmisiei, este situat la capătul de transmisie, iar cel de-al doilea, care asigură recepția, corectarea și alte transformări ale semnalelor și combinațiilor de coduri, este situat la capătul de recepție al sistemului de transmisie a datelor.
Dispozitivele de îmbunătățire a transmisiei pot detecta sau chiar corecta erorile de mesaje care apar în timpul transmisiei. Sistemele de transmisie de date folosesc un canal bidirecțional, canalul de retur este folosit pentru a combate erorile.
O diagramă funcțională tipică a organizării unui canal de telecomunicații digitale este prezentată în Fig. 2.10. Canal digital are funcționare oglindă a brațelor emitente și receptoare.
V. O. Shvartsman
Dezvoltarea telecomunicațiilor a început cu mai bine de 160 de ani în urmă - odată cu apariția comunicațiilor telegrafice. Acum există 11 tipuri de telecomunicații.
După cum se poate observa din tabel, marea majoritate a tipurilor de telecomunicații (10 din 11) sunt destinate oamenilor - atât expeditorul, cât și destinatarul informațiilor. Numai transferul de date este utilizat pentru a face schimb de informații între computere și între o persoană și un computer.
Când luăm în considerare tabelul, apar o serie de întrebări:
4. Este posibil să se furnizeze servicii dincolo de sfera comunicării directe între persoanele care folosesc telecomunicațiile?
Pentru a răspunde la aceste întrebări, vom folosi rezultatele care indică capacitățile informaționale ale unor tipuri de telecomunicații.
Este bine cunoscut faptul că apariția telecomunicațiilor a făcut posibil ca o persoană să transmită diferite informații în mod semnificativ distante lungi decât în comunicarea directă. Dar, pe lângă aceasta, mijloacele de comunicare au diverse capacități de informare (vezi tabel).
Acum să încercăm să răspundem la întrebările puse mai sus.
| Tipul de telecomunicații | Informații transmise | Informațiile primite (%) comparativ cu comunicarea directă (luată ca 100%) | Natura transmiterii |
|---|---|---|---|
| Telegraf | Alfanumeric (text) | 7 | |
| Telefon | Vorbire | 45 | "Punct la punct" |
| Facsimil | Imagini statice | - | „Point-to-point”, circular, multicast |
| Difuzare sonoră | Muzică, cânt, vorbire | - | „Un punct – multe puncte” |
| Difuzarea televiziunii | Muzică, cânt, vorbire, imagini în mișcare | 95 | „Un punct – multe puncte” |
| Transfer de date | Alfanumerice | - | „Point-to-point”, circular, multicast |
| Telemanuscris | Desene, diagrame | - | "Punct la punct" |
| Telefon video | Vorbire, imagini în mișcare (se schimbă încet) | - | "Punct la punct" |
| Conferințe audio | Vorbire și text | 50 | "Multe puncte - multe puncte" |
| Videoconferinta | Discurs, imagini statice și în mișcare | 95 | "Multe puncte - multe puncte" |
| Procesarea mesajelor | Text, imagini statice, transformare a formei de reprezentare a informației | - | „Point-to-point”, circular, multicast |
1. De ce a început dezvoltarea telecomunicațiilor cu telegrafia?
Aparent, există mai multe motive pentru aceasta.
- Model de dezvoltare. Ca o priveliște comunicare electrică telegrafia a avut o istorie îndelungată - de la telegrafia optică și sonoră (semnalizare cu foc și semafor, tobe etc.) până la electrochimic și electromagnetic elementar.
- Condiționarea istorică. Deoarece dezvoltarea tehnologiei este determinată de starea domeniilor relevante ale științei și practicii, în prima treime a secolului trecut au apărut premisele pentru crearea unui telegraf electromagnetic.
- Capabilitati tehnice. Pentru a transmite mesaje la distanță, cel mai simplu mod este să folosiți curentul electric pornindu-l și oprindu-l în timpul transmisiei, precum și atragerea unui ac magnetic de către un electromagnet pornit în timpul recepției.
2. Care este forța motrice din spatele apariției noilor tipuri de telecomunicații?
După cum reiese din tabel, odată cu apariția noilor tipuri de telecomunicații, volumul de informații obținut cu ajutorul acestora se apropie de volumul de informații obținut prin comunicarea directă între oameni. Prin urmare, de îndată ce au apărut posibilitățile de a converti vibrațiile sonore create de vorbirea umană în semnale electrice și de a le reconverti la recepție, a apărut telefonia (la aproximativ 40 de ani de la telegrafie), care a crescut brusc volumul. informatiile transmise comparativ cu comunicarea directă (de la 7 la 45%).
După aceasta, a fost organizată comunicarea prin fax, ceea ce a extins semnificativ capacitățile unei persoane de a transmite nu numai mesaje text și audio, ci și desene, desene și fotografii.
Apariția acestui tip de comunicare a devenit posibilă după implementarea ideii de transmitere secvențială a imaginilor între elemente și dezvoltarea unor metode și dispozitive capabile să convertească imaginile statice în semnale electrice.
Fotocelulele au fost folosite ca transmițători pentru transmisie, iar pentru recepție - lumină electrică (cu înregistrare pe hârtie fotografică), electrochimic (cu înregistrare pe hârtie acoperită cu o compoziție specială care reacționează la curent), electrostatică (cu înregistrare pe hârtie specială care reacționează). la magnitudine incarcare electrica) și alte metode. Cu toate acestea, mai mult de jumătate din informațiile (vezi tabelul) primite de o persoană care folosește organele vizuale nu au putut fi transmise prin intermediul comunicațiilor până când nu au fost rezolvate problemele de conversie a imaginilor în mișcare în semnale electrice și invers. Deci, în urma inventării tuburilor catodice - iconoscopul (emițător) și kinescopul (recepție) - a apărut televiziunea.
Acest lucru sa încheiat unul dintre foarte etape importante apropierea capacităţilor informaţionale ale telecomunicaţiilor de posibilităţile de schimb direct de informaţii între oameni. Această etapă acoperă toate tipurile de mesaje care sunt transmise și primite de organele vederii, auzului, mișcării, expresiilor faciale și gesturilor.
Numai informațiile primite și transmise de o persoană cu ajutorul organelor de atingere și miros au rămas descoperite. Dar această parte a informației este relativ mică și există toate motivele să credem că în timp va fi posibilă transmiterea ei prin telecomunicații. Există deja câteva realizări în această direcție. În industria parfumurilor, de exemplu, se testează un „nas electronic” (un dispozitiv pentru evaluarea mirosului parfumurilor), iar în industria alimentară, o „gura electronică” (un dispozitiv pentru degustarea vinurilor). Prin urmare, există speranța că în timp, comunicarea va asigura transferul 100% al informațiilor obținute prin interacțiunea directă între oameni și cu lumea exterioară.
Pe baza celor de mai sus, putem concluziona că forța motrice din spatele apariției și dezvoltării noilor tipuri de telecomunicații este dorința de a aduce conținutul informațional al telecomunicațiilor cât mai aproape de condițiile comunicării directe.
Rezumând aceste argumente, putem afirma că dezvoltarea telecomunicațiilor a început cu transmiterea la viteză redusă a mesajelor text (telegrafie), apoi a apărut comunicarea telefonică, necesitând viteze mari de transmisie, după aceea - transmiterea de imagini statice (fax), sunet (audio) difuzare, difuzare video (televiziune), teleconferință video bazată pe utilizarea tehnologiilor multimedia cu efect realitate virtuala, iar pentru fiecare tip de comunicare ulterior erau necesare viteze de transmisie mai mari. Astfel, există o tendință evidentă - pe măsură ce apar noi tipuri de telecomunicații, viteza de transfer a informațiilor crește. Această tendință este confirmată și de considerente economice.
3. Care sunt perspectivele pentru dezvoltarea în continuare a tipurilor de telecomunicații?
Pe baza celor de mai sus, se poate pune întrebarea: dezvoltarea comunicării se va opri aici? Nu, nu numai că nu se va opri, dar nici măcar nu va încetini și, în plus, se va întâmpla într-un ritm mai rapid. Si de aceea.
În primul rând, am examinat doar succesiunea creării noilor tipuri de comunicații, dar nu am abordat dezvoltarea serviciilor oferite cu ajutorul acestora. Dar este destul de evident că de calitate inferioară serviciile pot reduce la zero conținutul informațional al oricărui tip de comunicare. Prin urmare, una dintre direcțiile principale de dezvoltare a telecomunicațiilor rămâne creșterea numărului de servicii și îmbunătățirea calității acestora.
Acest proces se va desfășura pe baza noilor tehnologii: rețele integrate și inteligente, rețele de comunicații personale și mobile, multimedia, noi sisteme de ghidare și metode de transmisie, comprimarea informațiilor etc. Dar, în același timp, telefonia va rămâne telefonie, indiferent de importanță. cum se numește (de exemplu, telefonie computerizată, poștă telefonică) și transmisie de date - transmisie de date etc.
În același timp, va fi necesară soluționarea problemelor legate de reducerea costurilor și tarifelor pentru serviciile de comunicații.
Soluția acestor probleme depinde în mare măsură de dezvoltarea electronicii și tehnologia calculatoarelor. În același timp, la evaluarea calității tuturor tipurilor de comunicații se folosesc aceiași parametri ca și pentru aprecierea calității transmiterii informațiilor în timpul comunicării directe, iar principala cerință este aducerea calității serviciilor de comunicații cât mai aproape de calitatea transmisiei în timpul comunicării directe. Adevărat, în primul caz, se adaugă și cerințe pentru livrarea la adresa și ora transferului.
În al doilea rând, toate cele de mai sus se aplică numai transferului de informații într-un sistem punct la punct (între două persoane). Cu toate acestea, o persoană poate comunica simultan nu cu o singură persoană, ci cu mai multe persoane (sistemul „punct - multe puncte”). Comunicarea poate avea loc și după schema „multe puncte - multe puncte” (adică o masă de oameni).
Și, în sfârșit, în al treilea rând, ne-am limitat să luăm în considerare doar acele cazuri în care sursa și consumatorul de informații este o persoană, în timp ce acum un computer acționează pe scară largă și din ce în ce mai mult în această calitate. Mai mult, sistemele de teleprocesare și serviciile telematice vor utiliza tot mai mult serviciile de telecomunicații și, în primul rând, serviciile bazate pe noile tehnologii.
Remarcăm doar că serviciile de comunicații computer-calculator și om-calculator sunt din ce în ce mai îmbunătățite și se apropie de calitatea serviciilor de comunicare directă, de exemplu, serviciul de autentificare a expeditorului și destinatarului, un acord privind metoda de lucru (simplex - duplex). ), cu privire la posibilitatea de a primi un mesaj de o anumită dimensiune, confidențialitate.
4. Pot telecomunicațiile să ofere servicii dincolo de comunicarea față în față între oameni?
Când răspundem la această întrebare, vom vorbi doar despre acele servicii de telecomunicații care nu sunt disponibile în timpul comunicării directe între oameni sau sunt de o calitate mai scăzută.
Să luăm în considerare un serviciu precum transmisia cu re-recepție și stocare. Acest serviciu convenabil în condițiile în care expeditorul și destinatarul se află în locuri cu ore de zonă diferite sau când este imposibil sau incomod să transmiteți informații mai devreme, iar ulterior nu este posibil. Astfel de servicii sunt furnizate de servicii de mesagerie (e-mail), telefonie pe computer și alte servicii de telecomunicații.
Poate apărea o altă situație: utilizatorul dorește să păstreze confidențialitatea primirii informațiilor. La întâlnirea directă cu această persoană, poate fi foarte greu să-i sustrageți intențiile, în timp ce serviciul de telefonie computerizată oferă această oportunitate: la primirea unui apel telefonic, abonatul, înainte de a ridica receptorul, apasă buton special dispozitivul primește pe afișaj nu numai numărul apelant, dar și fotografia lui. Pe baza acestor informații, el decide dacă ridică telefonul sau își falsifică absența. În mai mult sisteme simple conexiune telefonică, numărul de telefon apelant este afișat pe ecranul dispozitivului.
Există, de asemenea, un astfel de serviciu ca un „grup închis de abonați”, care este furnizat de serviciul de procesare a mesajelor. Implementarea sa în condiții de comunicare directă între o masă mare de oameni este foarte problematică.
În locurile de întâlnire cantitate mare oamenii (în limita audibilității și vizibilității directe, atunci când nu sunt mijloace de comunicare) poate avea loc un schimb de diferite tipuri de informații (vorbire, text, imagini statice și în mișcare).
Sistemele de comunicații precum conferințele audio și video nu numai că asigură pe deplin schimbul de la distanță al tuturor tipurilor de informații de mai sus, dar creează și oportunități suplimentare, în special, transferul unor informații doar către un anumit grup de participanți.
Capacitățile de comunicare mai mari în comparație cu comunicarea directă de la persoană la persoană sau de la persoană la computer nu ar trebui să fie surprinzătoare. Suntem deja obișnuiți cu faptul că un microscop, telescop, mașină, avion etc. ne extind capacitățile.
Literatură
- Shvartsman V. O. Telecomunicatii si informatii// Telecomunicații. – 1997. – Nr. 5.
„Circuite și semnale de telecomunicații” - curs de bazăîn sistemul de pregătire a unui inginer modern în domeniul ingineriei electrice și radio și radioelectronicii. Scopul său este de a studia legile fundamentale asociate cu recepția semnalelor, transmiterea acestora pe canalele de comunicație, procesarea și conversia în circuite radio.
Gama de probleme acoperite de acest curs este foarte extinsă. Include, în primul rând, probleme de teoria semnalului:
· analiza spectrală și de corelație a informațiilor și a semnalelor de control;
· caracteristici ale spectrale și analiza corelației semnale radio în bandă îngustă, introducerea conceptelor de semnale complexe și analitice;
· fundamente ale teoriei semnalelor discrete și digitale;
· analize statistice semnale aleatoriiși interferența, studiată într-un singur complex cu semnale deterministe.
În al doilea rând, cursul „Circuite și semnale de telecomunicații” include teoria conversiei semnalelor de mai sus în circuite liniare– aperiodic și selectiv de frecvență.
În al treilea rând, include principiile de bază ale teoriei dispozitivelor neliniare și parametrice și conversia semnalelor în ele.
Mare importanță a dobândit teoria procesării semnalului digital, procesarea optimă a semnalului pe un fundal de interferență și principiile de bază ale teoriei sintezei circuite radio– analog și digital.
Astfel, ca urmare a studierii disciplinei, studentul ar trebui să știe:
· concepte de bază: informație, mesaj, semnal,
· structura construirii unui sistem de telecomunicații,
· scopul și structura canalului de comunicare,
· esența proceselor fizice de bază în transmiterea informațiilor folosind semnale electrice,
· tipuri de semnale, parametrii acestora,
· caracteristici fizice semnale,
· modele matematice care afiseaza semnale periodice,
· spectre semnale periodice,
· spectre de semnale neperiodice;
și, de asemenea, să poată:
· explicați structura unui sistem de comunicații cu un singur canal,
· să explice principiul de funcționare a principalelor tipuri de convertoare mesaj-semnal și semnal-mesaj,
· explorați compoziția spectrală a semnalelor,
· reprezentați matematic și grafic diferite tipuri de semnale,
· construirea temporară și diagrame spectraleîn funcție de parametrii de semnal,
· efectuarea studiilor de laborator ale spectrelor semnalelor periodice și neperiodice.
Cursul trebuie să înceapă cu conceptele de bază ale telecomunicațiilor– informație, mesaj și semnal.
Conceptele de informație și mesaj sunt folosite destul de des. Aceste semnificații strâns legate sunt complexe și nu este ușor să le definim cu precizie. Cuvântul „informație” provine din latinescul „informatio” - explicație, familiarizare, conștientizare. De obicei, informația este înțeleasă ca un set de informații, date despre orice evenimente, fenomene sau obiecte. Noi traim in lumea informației. Tot ceea ce vedem, auzim, ne amintim, știm, experiența sunt toate forme diferite de informații. Un set de informații și date devin cunoștințe numai după ce sunt interpretate, ținând cont de valoarea și conținutul acestor informații. Prin urmare, informația în sens larg poate fi definită ca un corp de cunoștințe despre lumea din jurul nostru. În această înțelegere, informația este cea mai importantă resursă pentru dezvoltarea științifică, tehnică și socio-economică a societății. Spre deosebire de resursele materiale și energetice, resursă informațională nu scade odată cu consumul, se acumulează în timp, este relativ ușor și simplu prelucrat, stocat și transmis pe distanțe considerabile folosind mijloace tehnice.
Astfel, sub informație este înțeles ca întregul ansamblu de informații despre evenimente, procese și fapte care au loc în natura vie și neînsuflețită și destinate procesării, stocării și transmiterii.
Pentru a transmite sau stoca informații, se folosesc diverse semne (simboluri) pentru a le exprima (reprezenta) într-o formă oarecare. Aceste semne pot fi cuvinte și fraze în vorbirea umană, gesturi și desene, forme de vibrații, semne matematiceși așa mai departe. Astfel, în timpul transmisiei telegrafice, mesajul este textul telegramei, care este o succesiune de caractere individuale - litere și cifre. Când vorbiți la telefon, un mesaj este o schimbare continuă a presiunii sonore în timp, reflectând nu numai conținutul, ci și intonația, timbrul, ritmul și alte proprietăți ale vorbirii. La transmiterea imaginilor în mișcare în sistemele de televiziune, mesajul reprezintă modificarea luminozității elementelor imaginii în timp. Prin urmare, forma în care o persoană primește informații poate fi diferită.
Mesaj este o formă de prezentare a informațiilor.
Transmiterea mesajelor la distanță se realizează folosind orice mediu material (hârtie, bandă magnetică etc.) sau un proces fizic (unde sonore sau electromagnetice, curent etc.).
Se numește un proces fizic care afișează un mesaj transmis și se propagă într-o anumită direcție semnal.
Orice proces fizic care se modifică în conformitate cu mesajul transmis poate fi folosit ca semnal. Sistemele moderne de comunicații folosesc cel mai adesea semnale electrice. Mărimea fizică care definește un astfel de semnal este curentul sau tensiunea.
Vibrații electrice care conține mesajul este apelat semnal electric.
Semnalele sunt generate prin modificarea anumitor parametri ai mediului fizic în conformitate cu mesajul transmis. Acest proces (modificarea parametrilor purtătorului) se numește de obicei modulare. Toate conversiile semnalului vor fi discutate în următoarele secțiuni curs.
Se numeste setul de mijloace tehnice de transmitere a mesajelor de la o sursa catre un consumator Sistem de comunicatii.
Să luăm în considerare principiul construirii celui mai simplu sistem de comunicații cu un singur canal prezentat în Figura 1. Să ne uităm la scopul elemente individuale diagrama prezentată în această figură.
Sursa mesajelorȘi destinatarÎn unele sisteme de comunicații poate exista o persoană, în altele pot exista diverse tipuri de dispozitive.
Mesaj către convertorul de semnal– transformă un semnal audio sau imagine într-un semnal electric.
La transmițător, semnalul primar (de obicei de joasă frecvență) este convertit într-un semnal secundar (de înaltă frecvență) potrivit pentru transmisie pe canalul utilizat. Această conversie se realizează prin modulare.
Linie de comunicare numit mediu fizicși o colecție de hardware folosită pentru a transmite semnale de la un transmițător la un receptor. În sistemele de comunicații electrice, acesta este, în primul rând, un cablu sau ghid de undă în sistemele de comunicații radio, aceasta este o regiune a spațiului în care se propagă undele electromagnetice de la emițător la receptor. În timpul transmisiei, semnalul canalului poate fi distorsionat, deoarece poate fi suprapus interferență .
Receptor procesează vibrația primită 
, care este suma semnalului distorsionat de intrare și a interferenței și reconstruiește semnalul transmis din acesta (va fi, de asemenea, oarecum distorsionat).
Convertor semnal-mesaj convertește semnalul într-un mesaj, care, cu o anumită eroare, afișează mesajul transmis A. Cu alte cuvinte, receptorul trebuie, pe baza analizei formei de undă, să determine care dintre ele mesaje posibile transmise. Prin urmare, dispozitivul de recepție este unul dintre elementele cele mai critice și complexe ale sistemului de comunicații.
De minte mesajele transmise diferențiați următoarele sisteme conexiuni:
· transmiterea vorbirii (telefonie);
· transmiterea textului (telegrafie);
· transfer de imagini statice (fax);
· transmitere de imagini în mișcare (televiziune), telecontorizare, telecontrol;
· transfer de date.
După scop telefonȘi televiziune sistemele sunt împărțite în:
difuzare, diferit grad înalt reproducerea artistică a mesajelor;
· profesional, având aplicație specială(comunicații oficiale, televiziune industrială etc.).
În sistem telemetrie mărimea fizică de măsurat (temperatură, presiune, viteză etc.) este convertită cu ajutorul senzorilor într-un semnal electric primar care intră în transmițător. La capătul de recepție, mărimea fizică transmisă sau modificările acesteia sunt izolate de semnal și observate sau înregistrate cu ajutorul instrumentelor de înregistrare. În sistem telecontrol se transmit comenzi pentru execuție automată anumite actiuni. Adesea, aceste comenzi sunt generate automat pe baza rezultatelor măsurătorilor transmise de sistemul de telemetrie.
Introducerea calculatoarelor extrem de eficiente a condus la necesitatea dezvoltării rapide a sistemelor de transmisie a datelor care să asigure schimbul de informații între instalațiile de calcul și obiecte. sisteme automatizate management. Acest tip de telecomunicații, în comparație cu comunicarea telegrafică, are cerințe mai mari pentru viteza și acuratețea transmiterii informațiilor.
Acum să ne uităm la conceptul de canal de comunicare. Canal de comunicare este un ansamblu de mijloace care asigură transmiterea semnalului de la un anumit punct A al sistemului către punctul B (Figura 2). Punctele A și B pot fi alese în mod arbitrar, principalul lucru este că semnalul trece între ele. Partea sistemului de comunicații situată până la punctul A este sursa semnalului pentru acest canal. Dacă semnalele care ajung la intrarea unui canal și preluate de la ieșirea acestuia sunt discrete (în niveluri), atunci canalul se numește discret.
Dacă semnalele de intrare și de ieșire ale unui canal sunt continue (la nivel), atunci canalul este apelat continuu. Există, de asemenea discret-continuuȘi continuu-discret canalele a căror intrare primește semnale discrete, iar cele continue sunt eliminate din ieșire sau invers.
Trebuie remarcat faptul că unele blocuri din diagrama din Figura 2 nu sunt indicate, deoarece structura lor depinde de tipul de sistem de comunicație și de tipul de canal.
Tipurile de canale prin care sunt transmise semnalele sunt multe și variate. Distinge canale de comunicare prin cablu(aeriană, cablu, optică etc.) și canale de comunicații radio.
Liniile de comunicare prin cablu sunt baza rețele de coloană vertebrală comunicații la distanță lungă, transmit semnale în intervalul de frecvență de la zeci de kHz la sute de MHz. Liniile de comunicație prin fibră optică sunt foarte promițătoare. Ele fac posibilă furnizarea foarte mare debitului(sute de canale de televiziune sau sute de mii de canale telefonice).
Alături de liniile de comunicație cu fir, liniile radio de diferite game (de la sute de kHz la zeci de GHz) sunt utilizate pe scară largă. Aceste linii sunt mai economice și indispensabile pentru comunicarea cu obiectele în mișcare. Liniile de releu radio (RRL) ale intervalelor de metri, decimetri și centimetri la frecvențe de la 60 MHz la 15 GHz au devenit larg răspândite pentru comunicațiile radio cu mai multe canale. Găsind o utilizare din ce în ce mai mare legături prin satelit comunicații - RRL cu un repetor pornit satelit artificial Pământ (satelit). Gamele de frecvență 4–6 și 11–275 GHz sunt alocate pentru aceste linii de comunicație (sisteme). Raza lunga cu un repetor pe satelit, flexibilitate si posibilitate de organizare comunicații globale– avantaje importante ale sistemelor prin satelit.
