Metode și modele de analiză a canalelor continue sunt dezvoltate pe baza studiului caracteristicilor fizice și statistice ale canalelor reale. Deoarece canalele continue sunt principalele parte integrantă toate celelalte canale, rezultatele analizei canalelor continue sunt utilizate pe scară largă pentru a rezolva probleme de analiză și sinteză a sistemelor, rețelelor de comunicații și a altor obiecte tehnologia de informație. Principalele obiective ale analizei canalelor continue sunt analiza distorsiunilor liniare și neliniare ale semnalelor în canale și analiza influenței caracteristicilor mecanice (în canale.
4.1.1. Analiza distorsiunii semnalului. Pentru a analiza distorsiunile semnalului în canale, este necesar să aveți informații despre caracteristicile semnalelor de intrare, structura și parametrii operatorilor de conversie a semnalului din canal și să studiați caracteristicile semnalelor de ieșire. Caracteristicile semnalelor de intrare sunt definite ca caracteristici ale semnalelor modulate (vezi § 3.2-3.6). Structura și parametrii operatorilor de conversie a semnalului dintr-un canal sunt determinați pe baza construcției modelelor matematice ale canalelor (a se vedea clauza 4.1.3). Trecerea semnalelor prin canale și caracteristicile semnalelor de ieșire sunt de obicei studiate folosind metode teoretice circuite radioși inginerie radio statistică.
Când sunt luate în considerare strict, canalele continue reale sunt sisteme stocastice inerțiale neliniare. În ele, reacția la ieșire nu poate precede acțiunea la intrare, prin urmare astfel de sisteme sunt adesea numite dinamice.Analiza unor astfel de sisteme reprezintă sarcină dificilă. Soluția sa devine și mai complicată atunci când semnalele modulate aleatoriu acționează ca influențe de intrare. Pentru o soluție aproximativă a problemelor de analiză a distorsiunii, un canal continuu, așa cum sa menționat deja în § 1.3, este considerat convenabil ca conexiune serială un sistem inerțial liniar și un sistem neliniar, dar fără inerție. În fig. 4.1 prezintă schema bloc canal continuu fără interferență, unde sistemul liniar-inerțial este reprezentat de un filtru trece-bandă și sistemul neliniar fără inerție este reprezentat de un filtru neliniar
convertor Ingineria radio statistică arată cum este analizată trecerea semnalelor aleatorii prin astfel de sisteme.
Distorsiunile semnalului liniar apar într-o rețea liniară inerțială cu două porturi cu parametri constanti datorită prezenței releelor în ea. elemente active. La distorsiune liniară sunt încălcate relațiile de frecvență și fază existente între componentele individuale ale semnalului și forma semnalelor. Pentru a evita distorsiunile, este necesar ca modulul coeficientului de transmisie și timpul de întârziere pentru toate componentele să fie aceleași. Neliniar este termenul folosit pentru a descrie distorsiunile de semnal care apar în rețelele neliniare, fără inerție, cu două terminale, cu parametri constanți, datorită neliniarității caracteristicilor elementelor active: lămpi, tranzistoare etc.
Orez. 4.1. Circuit echivalent canal continuu fără interferențe
Orez. 4.2. Circuit echivalent de picurare continuă cu zgomot
Ca urmare a distorsiunilor neliniare, spectrele semnalului se extind, în ele apar componente suplimentare, iar nivelurile de interferență reciprocă în canale cresc.
4.1.2. Interferență în canalele continue. Pentru a lua în considerare interferența în canalele continue, semnalul de ieșire este reprezentat ca
unde este semnalul de intrare; zgomot multiplicativ, respectiv aditiv; întârzierea semnalului pe canal. Schema structurala canalul continuu cu zgomot este prezentat în Fig. 4.2.
Zgomotul multiplicativ este cauzat de modificări aleatorii coeficientul de transmisie al canalului datorită modificărilor caracteristicilor mediului în care se propagă semnalele și factorilor de câștig ai circuitelor atunci când tensiunile de alimentare se modifică, din cauza estompării semnalului ca urmare a interferenței și a atenuării diferite a semnalelor în timpul propagării pe mai multe căi a undelor radio . Esența fenomenelor fizice care cauzează interferențe multiplicative este discutată în detaliu în. Interferența multiplicativă este „lentă” când
și „rapid” când
unde intervalul de corelație al unui proces aleatoriu este intervalul de corelație sau durata semnalului, dacă este considerat ca fiind determinist.
Dacă semnalul include un număr de componente spectrale și un interval de corelare sau o durată a componentei semnalului, atunci, în funcție de valoarea raportului, se disting interferența multiplicativă generală și selectivă (fading semnal). Dacă
atunci zgomotul multiplicativ se numește general. Dacă acest raport este diferit pentru diferite componente, atunci interferența se numește selectivă. Dacă un semnal aleator poate fi reprezentat sub forma unei serii Fourier trigonometrice (2.45), atunci perioada armonică joacă un rol important.
Interferența aditivă este cauzată de fenomene de fluctuație asociate proceselor termice în fire, rezistențe, lămpi, tranzistoare și alte elemente de circuit, interferențe sub influența fenomenelor atmosferice (fulgere, descărcări, radiații cosmice, furtuni magnetice etc.) și procese industriale (funcționare). de instalaţii industriale, linii electrice, staţii radio, alte linii de comunicaţii etc.).
Interferența aditivă este împărțită în concentrată și fluctuație. Interferența aditivă concentrată se distinge prin concentrația energiei de interferență și a benzii de frecvență (interferența în bandă îngustă) sau pe o perioadă de timp (interferența pulsului). Interferența în bandă îngustă este cauzată în principal de acțiunea surselor de semnal străine - lățimea spectrului acestei interferențe este comparabilă sau semnificativ mai mică decât lățimea spectrului de semnale utile. Interferența în bandă îngustă, cum ar fi interferența de la stațiile învecinate, este caracteristică comunicațiilor radio. Proprietățile statistice ale interferenței în bandă îngustă sunt aceleași cu cele ale semnalelor utile. Lupta împotriva interferenței aditive în bandă îngustă se realizează prin metode de creștere a selectivității dispozitivelor de recepție radio și de îmbunătățire a liniarității caracteristicilor amplificatoarelor (transformările neliniare ale interferenței conduc la o extindere a spectrului acestora, ceea ce provoacă apariția componentelor de frecvență). de interferenţă în banda de transparenţă a sistemelor alocate pentru recepţionarea semnalelor utile).
Zgomotul impulsurilor este o secvență aleatorie de impulsuri generate de instalațiile industriale și sursele de semnal atmosferic. Aceste interferențe sunt caracterizate de largi spectrul energetic. Lățimea spectrului lor, după cum se știe, este invers proporțională cu durata impulsurilor. Energia componentelor spectrale zgomot de impuls cade în ultra-jos și frecvențe ultra înalte. Acesta este unul dintre motivele pentru utilizarea în creștere a undelor radio în intervalele de metri, decimetri și centimetri.
Conceptul de energie de interferență concentrată este relativ. Prin urmare, pentru certitudine, zgomotul aditiv concentrat ar trebui să fie considerat cei pentru care
unde este lățimea spectrului și, respectiv, durata interferenței; - lățimea spectrului și durata semnalului. Prima relație din (4.4) definește interferența în bandă îngustă, a doua - pulsată.
Zgomotul aditiv de fluctuație este caracterizat prin „neclararea” energiei spectrului în gamă largă frecvență Este cauzată în principal de zgomotul intern al elementelor echipamentului (zgomot termic, efect de împușcare în aparatele electrice de vid etc.). Puterea medie a zgomotului termic în banda de frecvență a semnalului util este determinată de formulă
densitatea spectrală
unde este constanta lui Bolytsman; temperatura absolută; la . Densitatea spectrală a interferenței la frecvențe pozitive Datorită naturii sale „interne”, interferența de fluctuație nu poate fi eliminată; se poate ține cont de caracteristicile acesteia doar atunci când se sintetizează un sistem optim în care prezența interferenței de fluctuație are cel mai mic efect asupra calității informațiilor. transmitere.
Modelele matematice ale zgomotului aditiv concentrat sunt semnale aleatoare de bandă îngustă și secvențe ale impulsurilor aleatorii. Model matematic Zgomotul alb gaussian servește ca zgomot aditiv de fluctuație (vezi secțiunea 2.4.4).
4.1.3. Modele de canal continuu. Dezvoltat în prezent un numar mare de modele de canale continue, care variază în complexitatea descrierii matematice, au necesitat date inițiale și erori în descrierea canalelor reale. Cele mai comune modele sunt: canalul ideal, canalul gaussian, canalul gaussian cu fază incertă, canalul gaussian cu un singur fascicul cu estompare, canalul gaussian cu mai multe căi cu estompare și zgomot aditiv concentrat. Pentru a analiza canalele reale în condiții specifice, de obicei se alege un model care duce la soluții nu prea mari de muncă la probleme și, în același timp, are erori acceptabile în calculele inginerești.
Un canal ideal poate fi folosit ca model al unui canal real continuu dacă sunt îndeplinite următoarele condiții: nu există interferențe de niciun fel, operatorul de conversie a semnalului din canal este determinist (vezi Fig. 4.1), puterea și lățimea de bandă a semnalele sunt limitate. Pentru a analiza weekendul
semnalele care folosesc acest model trebuie cunoscute. caracteristicile semnalelor de intrare și ale operatorilor Modelul ideal de canal reflectă slab conditii reale, este cel mai adesea folosit pentru a analiza distorsiunile liniare și neliniare ale semnalelor modulate în sisteme multicanal conexiune prin cablu.
canal gaussian. Principalele ipoteze la construirea acestui model sunt următoarele: coeficientul de transmisie și timpul de întârziere al semnalelor în canal nu depind de timp și sunt mărimi deterministe cunoscute la locul unde sunt recepționate semnalele; Există zgomot de fluctuație aditiv în canal - zgomot alb gaussian (proces gaussian).
Dacă intrarea canalului gaussian primește semnal de bandă îngustă, atunci semnalul de ieșire poate fi reprezentat ca
unde sunt componentele de cuadratura ale semnalului de intrare; coeficientul de transmisie al canalului în funcție de timp; frecvența medie a semnalului de intrare; timpul de întârziere a semnalului în canal; - Zgomot alb gaussian. Dacă intrarea canalului gaussian primește semnal în bandă largă, pentru componenta căreia coeficientul de transmisie al canalului este egal cu și defazajul apoi semnalul de ieșire
unde este frecvența medie a componentei; timpul de întârziere al componentei; numarul de componente. Din comparația dintre (4.7) și (4.8) rezultă că semnalul de intrare poate fi considerat ca fiind de bandă îngustă dacă nu există distorsiuni de amplitudine și de fază, iar Pentru a analiza semnalele la ieșirea canalelor Gaussiene, este necesar să se cunoască caracteristicile semnalelor de intrare, valorile și spectrul de zgomot
Canalul Gaussian este folosit ca model de canale de comunicație cu fir real și canale cu un singur fascicul fără fading sau cu estompare lentă, atunci când poate fi măsurat în mod fiabil.Acest model permite analizarea distorsiunilor de amplitudine și fază ale semnalelor și influența fluctuațiilor. zgomot.
Canal gaussian cu faza de semnal incertă. În acest model, timpul de întârziere a semnalului în canal este considerat ca variabilă aleatorie, prin urmare faza din (4.7) este de asemenea aleatorie. Pentru a analiza semnalele de ieșire ale unui canal, este necesar să se cunoască legea de distribuție a timpului de întârziere sau a fazei semnalului.
Să introducem următoarea notație pentru componentele de cuadratura în (4.7):
Pentru canalele reale măsoară următoarele caracteristici dintre aceste procese: așteptări matematice ale dispersiei functii de corelare. În funcție de valorile măsurate ale caracteristicilor, se disting un model Gaussian generalizat, un model Rayleigh generalizat și un model Rayleigh al unui canal de decolorare cu un singur fascicul.
are forma (2,87).
Prin urmare, în modelul canalului Rayleigh, distribuția de mărime (4.10) este distribuția Rayleigh (2.78), iar distribuția de fază este uniformă (2.79). În consecință, modelul gaussian generalizat al unui canal cu un singur fascicul cu fading este cel mai general; modelul Rayleigh generalizat și modelul Rayleigh sunt tipuri particulare ale acestui model.
Modelele considerate ale unui canal cu un singur fascicul cu estompare descriu destul de bine proprietățile canalelor radio de diferite game și canale de sârmă cu parametri aleatori, inclusiv variabili.
Canal multicăi cu fading gaussian. Acest model descrie canale radio în care propagarea semnalelor de la emițător la receptor are loc de-a lungul diferitelor „canale” - căi. Durata transmisiei semnalului și coeficienții de transmisie ai diferitelor „canale” sunt inegale și aleatorii. Semnalul recepționat se formează ca urmare a interferenței semnalelor care sosesc pe diferite căi. Este descris prin relația (4.8), în care au trecut componentele de cuadratura ale semnalului transmis
Canal gaussian multicai cu estompare și interferență concentrată aditivă. În acest model, împreună cu interferența de fluctuație, luăm în considerare și tipuri variate interferență concentrată. Este cel mai general și reflectă pe deplin proprietățile multor canale reale. Cu toate acestea, utilizarea sa creează complexitate și intensitate a muncii în rezolvarea problemelor de analiză, precum și necesitatea de a colecta și prelucra un volum mare de date statistice inițiale.
În viitor, pentru a rezolva problemele de analiză a canalelor continue și discrete, de regulă, se utilizează un model de canal Gaussian și un model de canal Gaussian cu un singur fascicul cu fading.
Semnalul poate fi caracterizat diverși parametri. În general, există o mulțime de astfel de parametri, dar pentru problemele care trebuie rezolvate în practică, doar un număr mic dintre ei sunt semnificativi. De exemplu, atunci când alegeți un dispozitiv de controlat proces tehnologic poate necesita cunoștințe despre dispersia semnalului; dacă semnalul este folosit pentru control, puterea lui este esențială și așa mai departe. Sunt luați în considerare trei parametri principali de semnal care sunt esențiali pentru transmiterea informațiilor pe canal. Primul parametru important este timpul de transmisie a semnalului T s. A doua caracteristică care trebuie luată în considerare este puterea P cu semnal transmis pe un canal cu un anumit nivel de interferență P z. Cum mai multă valoare P cu comparat cu P z, cu atât este mai mică probabilitatea unei recepții eronate. Astfel, relația de interes este Ps/Pz. Este convenabil să folosiți logaritmul acestui raport, numit excesul de semnal față de zgomot:
Al treilea parametru important este spectrul de frecvență F x. Acești trei parametri vă permit să reprezentați orice semnal în spațiul tridimensional cu coordonate L, T, F sub forma unui paralelipiped cu volum T x F x L x. Acest produs se numește volumul semnalului și este notat cu V x
Un canal de informare poate fi caracterizat și prin trei parametri corespunzători: timpul de utilizare a canalului T k, lățimea de bandă a frecvențelor transmise de canal F k, și intervalul dinamic al canalului Dk caracterizându-i capacitatea de a transmite diferite niveluri de semnal.
Magnitudinea
numită capacitate de canal.
Transmiterea nedistorsionată a semnalelor este posibilă numai dacă volumul semnalului „se încadrează” în capacitatea canalului.
Prin urmare, starea generala coordonarea semnalului cu canalul de transmitere a informaţiei este determinată de relaţia
Cu toate acestea, raportul exprimă necesarul, dar stare insuficientă potrivirea semnalului cu canalul. O condiție suficientă este acordul asupra tuturor parametrilor:
Pentru canal de informare utilizați conceptele: viteza de intrare a informațiilor, viteza de transfer a informațiilor și capacitatea canalului.
Sub viteza de introducere a informațiilor (fluxul de informații) I(X) înțeleg cantitatea medie de informații introduse de la sursa mesajului în canalul de informații pe unitatea de timp. Această caracteristică a sursei mesajului este determinată doar de proprietățile statistice ale mesajelor.
Rata de transfer de informații I(Z,Y) – cantitatea medie de informații transmise pe canal pe unitatea de timp. Depinde de proprietățile statistice ale semnalului transmis și de proprietățile canalului.
Lățimea de bandă C este cea mai mare rată de transfer de informații realizabilă teoretic pentru un canal dat. Aceasta este o caracteristică a canalului și nu depinde de statisticile semnalului.
Cu scopul cel mai mult utilizare eficientă canal de informare, este necesar să se ia măsuri pentru a se asigura că viteza de transmitere a informațiilor este cât mai apropiată de lățime de bandă canal. În același timp, viteza de intrare a informațiilor nu trebuie să depășească capacitatea canalului, altfel nu toate informațiile vor fi transmise pe canal.
Aceasta este condiția principală pentru coordonarea dinamică a sursei mesajului și a canalului de informare.
Una dintre principalele probleme în teoria transmisiei informației este determinarea dependenței vitezei și capacității de transmitere a informațiilor de parametrii canalului și de caracteristicile semnalelor și interferențelor. Aceste întrebări au fost mai întâi studiate profund de K. Shannon.
Canal de comunicare numit set mijloace tehniceși un mediu fizic capabil să transmită semnale transmise, care asigură transmiterea mesajelor de la sursa de informații către destinatar.
Codificator sursă trebuie să asigure o astfel de transformare a mesajelor sursă în care semnalele de la ieșire să aibă o redundanță minimă și să permită ca viteza de transmisie să fie mai aproape de valoarea maximă posibilă, adică capacitatea canalului. Cu toate acestea, deoarece interferențele sunt inevitabile în canalele reale, pentru a o combate este necesară introducerea suplimentară a unui codificator de canal, care asigură recodificarea mesajelor primite pentru a crește imunitatea la zgomot a mesajelor. La ieșirea liniilor de comunicație (canal) trebuie să existe un dispozitiv de conversie inversă ( decodare ) semnale primite de la liniile de comunicație – decodor de canal , după care trebuie prevăzut un dispozitiv pentru decodarea semnalelor de la sursă - decodor sursă .
Întrebări de autotest
1. Care sunt elementele canalelor de transmisie a datelor în retelelor de informatii sunt cele principale?
2. Ce este echipamentul terminal de date și pentru ce este utilizat?
3. Ce este un mediu de transmisie a datelor?
4. Care este scopul echipamentului de transmisie a datelor?
5. Care este scopul echipamentelor intermediare de rețea?
6. Ce canale de comunicare pe tipul de mediu de transmisie cunoașteți?
7. Ce indicatori caracterizează canalele de comunicare?
8. Ce determină comoditatea conectării unui canal de comunicare?
9. Ce determină debitul unui canal de comunicare?
10. Ce caracterizează confidențialitatea transferului de date?
Principalele caracteristici ale canalelor de comunicare
Scopul prelegerii este de a studia principalele caracteristici ale canalelor de comunicare.
Obiectivele cursului:
Explora
Studiază tipurile și caracteristicile principale ale canalelor de comunicare.
Probleme abordate în prelegere:
2. Tipuri, caracteristici principale ale canalelor de comunicare.
Principalele elemente ale canalelor de transmisie a datelor în rețelele de informații sunt:
Echipamente terminale de date (OOD), adică bloc informativ efectuarea pregătirii datelor destinate transmiterii pe un canal și servind într-un caz ca sursă de date, în altul ca receptor.
Mediul de transmitere a datelor (SPD), adică orice mediu fizic, capabil să transmită informații folosind semnale adecvate. Poate reprezenta electrice sau cablu optic, sau spațiu deschis (fizic).
Echipamente de transmisie a datelor (ADF) care se numește echipament de terminare a transmisiei de date. Reprezintă echipamentul care conectează direct echipamentul terminal de date cu mediul de transmisie a datelor, care este echipamentul de transmisie a datelor de margine. Echipamentele de transmisie a datelor includ modemuri, adaptoare de rețeași așa mai departe.
4. Echipamente intermediare de rețea (POS) reprezintă echipamente utilizate pe liniile de comunicații la distanță lungă, care permite rezolvarea următoarelor probleme:
Îmbunătățirea calității semnalului;
Asigurarea constanței structurii canalului de comunicație între nodurile rețelei vecine
(multiplexoare, repetoare, traducători etc.)
Se numește setul de echipamente complete de date (DTE) și echipamente de transmisie de date (DTE). statie.
Canalele sunt de obicei împărțite în continue și discrete.
În cele mai multe caz general fiecare canal discret include unul continuu ca componentă.
Dacă influența factorilor de interferență asupra transmiterii mesajelor într-un canal poate fi neglijată, atunci un astfel de canal idealizat se numește canal fără interferențe . Într-un astfel de canal, fiecare mesaj de la intrare corespundea în mod unic unui mesaj specific la ieșire și invers.
Dacă influența interferenței în canal nu poate fi neglijată, atunci canal în prezența interferențelor.
Sub model de canal se referă la o descriere matematică a unui canal care permite evaluarea caracteristicilor acestuia, utilizată în construcția sistemelor de comunicații fără a efectua studii experimentale.
Se numește un canal în care probabilitățile de identificare a primului semnal cu al doilea și al doilea cu primul sunt aceleași simetric .
Canal cu ștergere este un canal al cărui alfabet de semnale la intrare diferă de alfabetul de semnale la ieșire.
Canal de feedback numit suplimentar canal de întoarcere, introdus în SPD pentru a crește fiabilitatea transmisiei.
Se ia în considerare canalul de comunicare dat, dacă se cunosc datele despre mesajul la intrarea acestuia, precum și restricțiile care se impun mesajelor de intrare prin caracteristicile fizice ale canalelor.
Pentru canalele de transmitere a informațiilor, o caracteristică numită viteza de transmitere a informațiilor prin canale, care caracterizează cantitatea medie de informaţie care poate fi transmisă pe un canal de comunicare pe unitatea de timp.
Pentru a caracteriza canalele de comunicare se pot folosi două variante ale conceptului de viteză de transmisie:
– viteza de transmisie tehnică (viteza de manipulare), caracterizată prin numărul de semnale elementare transmise pe canal pe unitatea de timp. Depinde de proprietățile liniilor de comunicație și de viteza echipamentului de canal. Unitatea de măsură pentru viteza tehnică este 1 Baud = 1 simbol/1 sec.
– rata de transfer de informații determinată de cantitatea medie de informaţie transmisă pe unitatea de timp. Această viteză depinde atât de caracteristicile canalului dat, cât și de caracteristicile semnalelor utilizate [bit/s];
Se numește cantitatea medie de informații produse de o sursă de mesaj pe unitatea de timp performanța sursei.
Capacitatea canalului de comunicare numit cea mai mare viteză transmiterea de informatii prin acest canal, realizata cu cele mai avansate metode de transmitere si receptie a informatiilor.
Lățimea de bandă, ca și viteza de transfer de informații, este măsurată prin cantitatea de informații transmise pe unitatea de timp.
ÎN sisteme de telecomunicații (TCS) Cele mai utilizate tipuri de canale de comunicare sunt:
Canale de comunicare simplex (CS) reprezintă o astfel de reprezentare a schimbului de informații între emițător și receptor, atunci când mesajele sunt transmise într-o singură direcție printr-o singură linie de comunicație (canal). Acest canal este numit simplex sau sisteme non-reciproce .
Canale de comunicare semi-duplex (moduri de funcționare) în acest caz, 2 noduri de comunicare sunt conectate printr-un canal de comunicație (linie de comunicație), dar prin acest canal informațiile sunt transmise alternativ (alternativ) în direcții opuse - așa este organizat modul de funcționare.
Canal de comunicare duplex presupune că două noduri de comunicație sunt conectate simultan prin două canale (înainte și invers), prin care informațiile sunt transmise simultan în direcții opuse.
Simplex tip de canal de comunicare utilizat în rețelele corporale și radio.
Semi duplex Metoda este utilizată în sistemele de informare-referință și cerere-răspuns.
Duplex Canalul de comunicare este utilizat în sistemele cu POS și IOS.
În sistemele de telecomunicații, se face o distincție între canalele de comunicații dedicate (necomutate) și cele comutate pe durata transmisiei.
ÎN canale de comunicare dedicate Echipamentele de recepție și transmisie ale nodurilor de comunicație sunt conectate în mod constant între ele. Aceasta oferă grad înalt pregătire, mai mult calitate superioară transmisie (comunicații) și suport pentru volume mari de trafic.
Datorită costurilor relativ mai mari de operare a rețelelor cu canale de comunicație dedicate, rentabilitatea acestora se realizează atunci când canalele de comunicație sunt suficient de încărcate.
Canale de comunicare schimbate sunt organizate numai pe durata transferului unei anumite cantităţi fixe de informaţii. Astfel de canale se caracterizează printr-o flexibilitate ridicată și un cost relativ scăzut (cu volum de trafic redus).
Sisteme de transmisie de date (DTS) fără un canal de feedback permit, în principiu, realizarea fidelității dorite a transmiterii informațiilor prin utilizarea codurilor corectoare adecvate. Prețul pentru asigurarea fiabilității dorite este o creștere semnificativă a lungimii combinațiilor, precum și o complicație semnificativă a echipamentului.
Dezavantaj sistemele fără feedback este și asta sursa nu primește nicio confirmare despre modul în care informația a fost primită la destinatar. Prin urmare, astfel de sisteme impun cerințe foarte mari asupra fiabilității echipamentelor utilizate. Pe baza acestui fapt, sistemele fără feedback sunt utilizate în primul rând atunci când când este imposibil să se organizeze un canal de feedback sau întârzierile în transmiterea informațiilor sunt inacceptabile. Datorită acestor circumstanțe s-au răspândit sistemele cu feedback (control adaptiv), în care fiabilitatea transmisiei este crescută prin detectarea erorilor în partea de primireși cu repetarea numai a combinațiilor de coduri primite incorect. În acest caz, redundanța va fi minimă în absența erorilor și va crește pe măsură ce numărul acestora crește. Sistemele cu feedback, în funcție de modalitatea de organizare a feedback-ului, se împart în sisteme cu feedback informațional și sisteme cu feedback decisiv.
După cum sa menționat mai sus, semnalele transmise sunt legate în mod unic de mesajele transmise. Descrierea matematică a semnalului este o funcție de timp s(t). Semnalele de comunicare pot fi clasificate după mai multe criterii.
În teoria mesajelor, semnalele sunt împărțite în primul rând în deterministe (regulate) și aleatorii. Semnalul este apelat determinat dacă poate fi descris printr-o funcţie cunoscută a timpului. Prin urmare, prin determinist înțelegem un semnal care corespunde unui mesaj transmis cunoscut și care poate fi prezis cu acuratețe în avans pe o perioadă de timp arbitrar de mare. Semnalele deterministe sunt de obicei împărțite în periodice, aproape periodice și neperiodice.
În condiții reale, semnalul de la locația de recepție este necunoscut în prealabil și nu poate fi descris functie specifica timp. Semnalele primite sunt imprevizibile și aleatorii din mai multe motive. În primul rând, pentru că un semnal obișnuit nu poate transporta informații. Într-adevăr, dacă s-ar ști totul despre semnalul transmis, atunci nu ar fi nevoie să-l transmiteți. De obicei doar partea care primește știe unii parametri semnal. În al doilea rând, semnalele sunt de natură aleatorie din cauza diferitelor tipuri de interferențe, atât externe (cosmice, atmosferice, industriale etc.), cât și interne (zgomot de lămpi, rezistențe etc.). Semnalul primit este, de asemenea, distorsionat din cauza trecerii prin linia de comunicație, ai cărui parametri sunt adesea functie aleatorie timp.
Modelul unui semnal de comunicare nu este doar o funcție a timpului s(t) , ci un set de unele funcții reprezentând un proces aleatoriu. Fiecare semnal specific este unul dintre implementari proces aleator care poate fi descris printr-o funcţie deterministă a timpului. Adesea, ansamblul de mesaje posibile (semnale) este cunoscut destinatarului. Sarcina este de a determina din implementarea acceptată a amestecului de semnal cu zgomot care mesaj de la un ansamblu dat a fost transmis.
Prin urmare, semnal transmis trebuie considerată ca un set de funcții care sunt implementări ale unui proces aleatoriu. Caracteristicile statistice ale acestui proces descriu complet proprietățile semnalului. Cu toate acestea, rezolvarea multor probleme specifice devine dificilă în acest caz. Prin urmare, este recomandabil să începeți studiul semnalelor și trecerea lor prin diferite circuite cu implementări individuale ca funcții deterministe.
O descriere completă a semnalului nu este întotdeauna necesară. Uneori, câteva caracteristici generalizate care reflectă cel mai pe deplin proprietățile semnalului sunt suficiente pentru analiză. Una dintre cele mai importante caracteristici ale unui semnal este sa duratăT, care determină timpul necesar de funcţionare al canalului şi este pur şi simplu legat de cantitatea de informaţie transmisă de acest semnal. A doua caracteristică este lățimea spectrului semnal F, care caracterizează comportamentul semnalului pe durata lui și rata de schimbare a acestuia. Ca o a treia caracteristică, ar putea fi introdusă una care să determine amplitudinea semnalului pe toată durata existenței sale, de exemplu, puterea. Cu toate acestea, puterea semnalului RCu nu determină în sine condițiile transmiterii sale pe canale reale de comunicație cu interferență. Prin urmare, semnalul este de obicei caracterizat de raportul dintre puterile semnalului și ale zgomotului:
care se numește excesul semnalului asupra zgomotului sau raportul semnal-zgomot.
O caracteristică de semnal numită interval dinamic,
care determină gama de modificări ale nivelurilor de semnal (de exemplu, volumul la transmiterea mesajelor telefonice) și impune cerințe corespunzătoare asupra liniarității căii. Din această parte, semnalul poate fi caracterizat prin așa-numitul factorul de creastă
reprezentând raportul dintre valoarea maximă a semnalului și valoarea reală. Cu cât factorul de vârf al semnalului este mai mare, cu atât performanța energetică a dispozitivului radio va fi mai slabă.
Din punct de vedere al transformărilor efectuate asupra mesajelor, semnalele sunt de obicei împărțite în semnale video (nemodulate) și semnale radio (modulate). De obicei, spectrul unui semnal video este concentrat în regiunea de joasă frecvență. Când se utilizează modulația, semnalul video se numește modulare. Spectrul de semnal radio este concentrat în jurul unei anumite frecvențe medii în regiunea de înaltă frecvență. Semnalele radio pot fi transmise sub formă de unde electromagnetice.
Pentru a încheia această secțiune, vom descrie pe scurt semnalele utilizate în diverse tipuri de comunicații. În fig. Figura 1.2 prezintă un semnal video sub forma unei secvențe de impulsuri continue. Un astfel de semnal este generat în timpul lucrărilor telegrafice folosind un cod binar de cinci cifre. Lățimea de bandă de frecvență utilizată pentru a transmite astfel de semnale depinde de viteza telegrafului și este egală, de exemplu, cu 150-200 Hz atunci când se utilizează aparatul telegrafic ST-35 și se transmite 50 de caractere pe secundă. La transmiterea mesajelor telefonice, semnalul este un val continuu 
timpii de funcționare, așa cum se arată în fig. 1.2 b.
ÎN 
telefonie comercială, semnalul este transmis de obicei în banda de frecvență de la 300 Hz la 3400 Hz. În difuzare, transmisia de înaltă calitate a vorbirii și muzicii necesită o bandă de frecvență de aproximativ 40 Hz până la 10 kHz. La transmiterea imaginilor statice folosind un fototelegraf, semnalul are forma prezentată în Fig. 1.Z a.
Reprezintă o funcție de pas. Numărul de niveluri posibile este egal cu numărul de volume și semitonuri transmise. Pentru transmisie sunt utilizate unul sau mai multe canale telefonice standard. Când transmiteți imagini în mișcare în televiziune folosind 625 de linii de descompunere, este necesară o bandă de frecvență de la 50 Hz la 6 MHz. Semnalul are o structură complexă discret-continuă. Semnalele modulate au forma prezentată în Fig. 1.3 b (cu modulație de amplitudine).
Semnalele se caracterizează prin durată, lățimea spectrală și intervalul dinamic. Volumul semnalului este folosit ca o caracteristică generalizată.Durata semnalului determină timpul de existență a acestuia, lățimea spectrului este domeniul de frecvență în care se concentrează energia principală a semnalului. Interval dinamic caracterizează raportul dintre cea mai mare putere de semnal instantanee Pmax și cea mai mică valoare admisibilă care este determinată de puterea de interferență.
O caracteristică importantă a semnalelor este și baza. Semnalele sunt numite bandă îngustă (simple) dacă și bandă largă (complexe) dacă
Semnalele elementare obținute la ieșirea UPS-ului la utilizarea codului pozițional pot fi împărțite în următoarele grupuri:
semnale care asigură imunitate maximă la zgomot în raport cu zgomotul de fluctuație în canale deterministe. Energia acestor semnale este cel mai adesea aceeași: pentru a produsul scalar pentru semnale ortogonale, pentru semnale biortogonale, pentru care valoarea lui m este întotdeauna pare, oricare dintre m semnale corespunde întotdeauna unui semnal opus, iar semnalele rămase sunt ortogonale; semnale neortogonale pentru care este îndeplinită condiția
Un exemplu de semnale care oferă imunitate maximă la zgomot cu un canal determinist care nu distorsionează și zgomot alb aditiv sunt semnalele modulate în fază și semnalele bipolare curent continuu. Semnalele ortogonale includ semnale binare modulația de frecvență(FM), dacă frecvențele segmentelor semnale armonice sunt multipli ai frecvenței de modulație. Semnalele biortogonale sunt folosite pentru dublu modularea fazei, când semnalele non-ortogonale sunt utilizate în modulația de fază, când decalajele dintre semnalele individuale sunt, de exemplu, 0°, 120° și 240°.
Multe probleme de analiză și sinteză semnale reale sunt simplificate datorită faptului că aceste semnale, de obicei complexe ca formă, pot fi reprezentate în formă semnale simple. Acest lucru este convenabil pentru analiza ulterioară a trecerii lor prin anumite circuite. De exemplu, un anumit semnal poate fi reprezentat ca un set de componente ortogonale (semnale elementare):
și în nenumărate feluri. Înregistrarea (6.1) se numește serie Fourier generalizată. Intervalul arată durata semnalului. Deoarece sistemul de funcții ortogonale utilizat în descompunere este cunoscut dinainte, semnalul este determinat de un set de coeficienți de ponderare pentru aceste funcții.
Astfel de seturi de numere sunt numite spectre de semnal. Spectrul de semnal, prezentat ca o sumă de componente spectrale (6.1), se numește discret.
Dacă un set discret nu este suficient pentru a reprezenta semnalul funcții de bazăși este necesar un set nenumărat de funcții de bază care diferă în valoarea parametrului p în schimbare continuă, atunci semnalul este reprezentat sub forma unei integrale
care se numește integrală Fourier generalizată. Spectrul unui astfel de semnal este caracterizat de o funcție a unei variabile continue (3 și se numește continuu.
Având în vedere trecerea fiecărei componente a spectrului prin circuit liniar cu caracteristici date, semnalul la ieșirea circuitului se obține și sub forma (6.1) sau (6.2) cu coeficienți de ponderare sau, în cazul general, diferit de sau și în funcție de caracteristicile circuitului luat în considerare.
Pe lângă analiza în teoria PDS, este necesar să se rezolve problemele de sinteză a semnalului. Ele pot fi de două tipuri: sinteza structurală - determinarea formei semnalelor care îndeplinesc cerințele specificate; sinteza parametrica - determinarea parametrilor semnalelor de forma cunoscuta. Dacă în procesul de sinteză este necesar să se asigure extremul unuia sau altuia funcțional (sau funcție), care caracterizează calitatea sintezei, atunci sinteza se numește optimă.
În practică, sistemele de semnalizare de forme dreptunghiulare și sinusoidale sunt utilizate pe scară largă. Semnalele dreptunghiulare diferă unele de altele în amplitudine, durată, număr și locație a impulsurilor dreptunghiulare într-un interval unitar. Semnalele sinusoidale elementare sunt segmente de oscilații sinusoidale care diferă unele de altele ca amplitudine, frecvență și fază.
