Într-un sistem cu canale N, numărul de filtre și tipurile acestora este egal cu Nn, unde n este numărul de etape de conversie. Numărul de filtre și tipurile acestora pot fi reduse prin adăugarea unei transformări multiple grup, la care semnalul în bandă de bază este supus transformării. În acest scop, N canale sunt împărțite în m grupuri de K canale, adică. Km = N. În fiecare grup, semnalul fiecărui canal este transformat individual folosind frecvențele purtătoare w Н1, w Н2, ..., w НК (Fig. 3.51). Conversia este aceeași în toate grupurile, prin urmare, același spectru de frecvență este format la ieșirea fiecărui grup. Spectrele de bandă de bază obținute sunt apoi supuse transformării de grup cu purtătorii w GR1, w GR2, ..., w GRm, astfel încât după combinarea semnalelor de bandă de bază convertite, se formează un spectru de frecvență de N canale. În acest caz, numărul total de filtre este egal cu N + mn GR, iar numărul de tipuri de filtre este redus la K + mn GR, unde n GR este numărul de etape de transformare a grupului.
Figura 3.51 Conversie de frecvență de grup
Astfel, utilizarea conversiei multiple și de grup face posibilă unificarea echipamentului de filtrare al sistemului, adică reduce diversitatea acestuia. Această unificare crește capacitatea de fabricație a ansamblurilor hardware și, în cele din urmă, o face mai ieftină.
Compresia este procesul de combinare a unei multitudini de semnale purtătoare de informații într-un semnal în bandă de bază care urmează să fie transmis, concentrat într-o singură bandă de frecvență. Sarcina este rezolvată fie prin mijloace aeriene, fie terestre. Aproape orice combinație poate fi folosită:
Metode utilizate pentru modularea în echipamentele terestre;
Garnituri în echipamente terestre;
Modulație purtătoare pe o linie de satelit;
Acces la mai multe stații.
Deci, în sistemele INTELSAT, TELESAT, DSCS-1 și „Molniya”, modulația de amplitudine cu o singură bandă laterală este utilizată cu multiplexarea diviziunii de frecvență (FS), modularea în frecvență pe o linie de satelit și frecvențe purtătoare diferite pentru fiecare ES.
Sistemul VMDV poate fi numit PCM / VU / CFM / TDLU.
Un sistem SPADE cu un canal per purtător este desemnat: PCM / HFM / MDChU.
În echipamentele terestre, cele mai comune multiplexare de frecvență și separare a canalelor (FC). Sistemele NC includ:
a) sisteme purtătoare cu bandă laterală unică (SSB) cu suprimare;
b) sisteme cu bandă laterală unică cu purtător transmis (SSB-PN);
c) sisteme de transport suprimate în două sensuri (DBP);
d) sisteme cu două sensuri cu purtător transmis (DBP-PN).
În general, se utilizează OBP.
În sistemele de diviziune în timp se folosesc următoarele:
Metode discrete;
Metode digitale.
De obicei, VU este combinat cu un TDLD și BC cu un MDCU, dar sunt posibile și sisteme mixte.
Transmiterea semnalelor TV și a semnalelor sonore.
Conform planului VAKR-77, rata maximă de transmisie pe un canal TV nu depășește 20 Mbit/s. Dar pentru a transmite o imagine color de înaltă calitate, este necesară o rată de transmisie de cel puțin 34 Mbps. Prin urmare, pentru prima generație de sisteme de televiziune prin satelit s-au folosit metode analog-digitale, când o parte din informație a fost transmisă în formă analogică, iar o parte în format digital.
Un astfel de sistem este sistemul MAC (Multiplexing Analogue Components). În acest sistem, semnalul de luminanță analogic este transmis alternativ (folosind metoda diviziunii în timp) cu semnalele de crominanță convertite în formă discretă, ceea ce evită distorsiunea încrucișată a semnalelor de luminanță și de crominanță și reduce zgomotul în canalul de crominanță prin conversia acestuia în frecvențe joase. Sunetul, sincronizarea, semnalele de date sunt transmise împreună cu semnalele de culoare într-un flux digital comun.
În versiunea cea mai simplă, semnalul de luminanță este transmis în timp real în timpul părții active a liniei, iar fluxul digital este transmis în intervalul impulsului de blanking orizontal, iar semnalul de crominanță este comprimat preliminar în timp. La recepție, fluxul digital total este demultiplexat. Fluxul cromatic este extins și decalat în timp pentru a restabili raportul de aspect inițial și apoi alimentat la un decodor.
Într-un sistem mai complex, atât semnalul de luminanță, cât și semnalul de crominanță sunt comprimați în timp, iar diviziunea se realizează pe perioada nu numai a liniei, ci și a cadrului. Acest lucru vă permite să schimbați raportul de aspect. Ca rezultat al studiilor ECP, a fost selectat un raport de compresie de 3/2 pentru semnalul de luminanță și 3 pentru semnalele de crominanță. Pe partea de transmisie, semnalul de luminanță este întârziat cu o perioadă de cadru în raport cu semnalul de crominanță, în timp ce pe partea de recepție, semnalul de luminanță trece neschimbat, iar semnalul de crominanță este întins în timp și întârziat pentru o perioadă de cadru, astfel încât raportul lor inițial este restabilit.
Una dintre cele mai dificile probleme ale televiziunii prin satelit (STV) este modul de transmitere a semnalelor sonore într-un canal TV. Studiile teoretice și experimentele au arătat că folosind metoda FM analogică în intervalul de 12 GHz este posibil să se transmită, împreună cu semnalul de imagine, nu mai mult de două programe sonore cu un raport semnal-zgomot de aproximativ 50-55 dB, iar frecvența celui de-al doilea subpurtător ar trebui să fie selectată pentru a nu interfera cu canalul de culoare. De exemplu, pentru TV-SAT, au fost alese valori ale sub-purtatorului de 5,5 MHz și 5,746128 0,000003 MHz. Este necesar să aveți cel puțin 4-6 canale de sunet în butoi.
Metoda de transmitere a unui flux digital împreună cu semnale de imagine trebuie să îndeplinească anumite cerințe: calitatea transmisiei imaginii nu trebuie să se deterioreze; probabilitatea de eroare în transmiterea semnalelor audio nu trebuie să depășească 10 -3 la C / N = 8 dB; necesită compatibilitate cu receptoarele TV existente.
Există trei moduri de transmitere a semnalelor de imagine și pot fi distinse fluxurile de biți:
Diviziunea în frecvență (sistem MAC-A);
Cu diviziune în timp pe frecvență video (MAC-B);
Purtător de diviziune în timp (MAC-S).
Sistem MAC-A. Fluxul digital este transmis la o frecvență subpurtătoare care este mai mare decât frecvența superioară a spectrului semnalului video. Frecvența subpurtătoarei este selectată din raport, unde F B este frecvența superioară a semnalului video, R este rata de biți în Mbps.
Dintre metodele de modulație digitală, se preferă BPSK cu bandă laterală parțial suprimată, numită și „MSK simplificată” (Minimum Shift Keying), datorită simplității sale și aplicabilității unui demodulator coerent la recepție.
sistem MAC-B. Compactarea unui semnal video cu un flux digital la o frecvență video se bazează pe utilizarea unei anumite redundanțe a semnalului TV - prezența în fiecare linie de intervale a căii de întoarcere a razelor, în care sunt transmise doar semnale de sincronizare. Prin introducerea unei secvențe PCM la intervalele indicate, este posibilă transmiterea de la două până la patru programe sonore fără a crește banda de frecvență totală ocupată de semnalul video. Avantajul acestei metode de transmisie este absența unui demodulator separat pentru semnalele audio, deoarece secvența digitală este obținută la ieșirea detectorului de frecvență comună.
În rețelele de telecomunicații, sistemele multicanal cu diviziunea în frecvență și timp a canalelor sunt utilizate pe scară largă.
5.2.1. Principii de formare a semnalelor de grup în sisteme multicanal cu multiplexare prin diviziune de frecvență
Toate sistemele multicanal cu multiplexare prin diviziune de frecvență (ISS cu FDM) utilizează semnale AM cu separare în bandă laterală unică (AM-SSB). Metodele de construire a ISS cu FDK diferă prin metoda de formare a semnalului de grup și particularitățile transmisiei acestuia pe calea liniară. Pe prima bază, există opțiuni:
- cu conversie individuală a semnalului;
- cu conversie de grup a semnalelor.
Conform metodei de amplificare a semnalului de grup (liniar) în puncte intermediare (a doua caracteristică), variantele se disting prin amplificarea fiecărui semnal individual sau a semnalului liniar în ansamblu.
La conversia individuală a semnalelor formarea spectrului de frecvență de grup (liniar) se realizează prin intermediul unei transformări independente separate a fiecăruia dintre N semnale. În fig. 5.3 este o diagramă bloc care ilustrează această metodă. Fiecare canal conține un filtru trece-bandă de canal (CPF i), modulator de canal (M i) și demodulator (DM i), iar la stațiile intermediare (SS) - un dispozitiv de amplificare individual (Us i).
Meritele ale acestei metode sunt:
- o soluție simplă la problema separării (ramificării) oricărui semnal în orice punct intermediar;
- nu sunt impuse cerințe ridicate unui dispozitiv de amplificare individual pentru indicatorii de calitate: fiecare amplificator are o bandă relativ îngustă și poate funcționa cu distorsiuni neliniare mari, deoarece sunt suprimate la ieșire de un filtru trece-bandă;
- transformari minime de semnal la punctele terminale;
- fiabilitate ridicată a comunicației, deoarece defecțiunea unuia dintre amplificatoarele de punct intermediar nu afectează funcționarea celorlalți.
Orez. 5.3. Diagrama structurală a ISS cu CRC cu individual
conversia semnalului
- volumul și consumul mare de energie al echipamentelor stațiilor intermediare datorită prezenței amplificatoarelor de canal;
- prezența unui număr mare de dispozitive electorale (CPF) și, pe cale de consecință, o creștere a volumului și a costului echipamentelor;
- utilizarea slabă a lățimii de bandă a căii liniare, deoarece din cauza selectivității insuficiente a CPF este necesară creșterea distanței de frecvență între semnalele de canal adiacent, ceea ce înrăutățește „densitatea de ambalare” a semnalului liniar; ca urmare, frecvența superioară a semnalului de linie crește și lungimea admisă a secțiunii de linie dintre punctele de amplificare adiacente scade.
Metoda cu conversie de semnal de grup se bazează pe principiul formării unui semnal liniar la punctul final de transmisie (OP pd) al sistemului cu ajutorul mai multor etape de conversie se află. Mai multe semnale de canal sunt combinate în fiecare etapă, de ex. semnalul liniar este suma mai multor semnale de grup intermediar. La punctul de recepție al terminalului (OP pr), se efectuează operațiuni inverse.
Avantajul Această metodă este de a simplifica punctele intermediare și, în consecință, de a reduce costul și dimensiunea acestora.
Dezavantajele metodei de amplificare de grup includ:
- cerinţe ridicate pentru indicatorii de calitate ai amplificatorului liniar al unei staţii intermediare: acesta trebuie să aibă un răspuns în frecvenţă precis definit al amplificării în banda de frecvenţă a spectrului liniar şi distorsiuni neliniare foarte mici;
- dificultatea separării semnalelor de canal.
Este imposibil să plasați strâns canalele în spectrul de frecvență liniar, deoarece odată cu creșterea frecvenței purtătoare, proprietățile selective ale filtrelor trece-bandă se deteriorează (lățimea de bandă a circuitului rezonant este egală cu ∆ f= f 0 / Q k). In consecinta, cu frecventa tot mai mare f este necesar să se mărească intervalul de gardă ∆ f si între canalele adiacente. În ISS modernă cu FDC, fiecărui canal îi este alocată o bandă de frecvență de 4 kHz, deși lățimea de bandă a FSC este de 3,1 kHz. În acest caz, = 0,9 kHz. În consecință, în ISS cu FDK, aproximativ 80% din lățimea de bandă a căii de transmisie este utilizată în mod eficient. În plus, calea grupului trebuie să fie foarte liniară.
Acesta este unul dintre principalele motive pentru a trece la metoda de transformare a grupului. În acest caz, conversia unui semnal individual se realizează în mai multe etape. La fiecare etapă sunt combinate mai multe semnale convertite formate în etapele anterioare. Principiul acestei metode este ilustrat în Fig. 5.4. În prima etapă, se realizează o transformare individuală în spectrul unui semnal auxiliar de grup, numit primar; în a doua etapă, se obține un semnal secundar prin combinarea mai multor semnale de grup primar convertite etc. Ultimul pas se numește pasul transformării sistemice. Pe partea de recepție se efectuează operațiuni inverse.
În fig. 5.5, A, b aceste transformări sunt prezentate în regiunea spectrală, Fig. 5.5, A explică formarea semnalului de grup al grupului standard primar (PSG) folosind frecvențe purtătoare individuale f n1 - f h12 și fig. 5.4 – grup standard secundar (HSG) folosind purtători multicast f n1 - f h5.
Orez. 5.4. Principiul metodei de conversie a semnalului de grup
Orez. 5.5. Formarea spectrelor semnalelor de grup
primar ( A) și grupul standard secundar ( b)
Demnitate metodă:
- „densitate de ambalare” mare a spectrului semnalului liniar și, în consecință, o scădere a lățimii de bandă a semnalului liniar cu același număr de canale;
- simplificarea stațiilor intermediare, mărirea distanței dintre punctele intermediare și reducerea costului sistemului în ansamblu;
- o scădere a numărului de diverse tipuri de conversii și filtre, ducând la reducerea costului echipamentelor, la creșterea producției în serie și la unificarea acestuia;
- reducerea numărului de frecvențe purtătoare diferite utilizate în conversia grupului și simplificarea echipamentului generator;
- se simplifică problema alocării grupelor de canale și interfațării diferitelor tipuri de echipamente ISS.
Dezavantajele metodei:
- un număr mare de transformări peste fiecare semnal, ca urmare, distorsiunile semnalului cresc și, în consecință, cerințele pentru echipamente devin mai stricte;
- o posibilă creștere a dimensiunii și costului punctelor terminale.
Principalii parametri ai grupurilor standard de canale ale ISS cu FDC sunt prezentați în Tabelul 5.1.
Tabelul 5.1
Parametrii de bază ai grupurilor de canale standard
5.2.2. Principii de formare a semnalelor multicanal în ISS cu diviziunea în timp a canalelor
Cu multiplexarea pe diviziune în timp (TDM), o cale de grup care utilizează comutatoare sincrone ale emițătorului și receptorului este prevăzută alternativ pentru transmiterea semnalelor de la fiecare canal ISS. Diagrama bloc a ISS cu un VRM este prezentată în Fig. 5.6, unde se introduc următoarele denumiri: IS i, PS i – i-a sursă și receptor de mesaje, IM - modulator de impulsuri, GTI - generator de impulsuri de ceas, LAN - linie de comunicație, ID i - detector de impulsuri i canal. Ca semnale de canal în sistemele cu un TDM, sunt utilizate secvențe de impulsuri modulate care nu se suprapun în timp. Colecția de semnale de canal formează un semnal în bandă de bază.
| LOR |
| LS |
| GTI |
| IC N |
| N |
| IC 1 |
| IC 2 |
| K |
| K pr |
| ID Nr |
| PS N |
| N |
| ID 2 |
| PS 2 |
| ID 1 |
| PS 1 |
| Orez. 5.6. Diagrama structurală a ISS cu VRK |
Sistemele de transmisie digitală (DSP) cu TDM utilizate în rețelele de telecomunicații sunt construite pe baza unei anumite ierarhii, care trebuie să îndeplinească următoarele cerințe de bază:
- transmiterea prin canale DSP și căi a tuturor tipurilor de semnale analogice, discrete și digitale;
- multiplicitatea corespunzătoare a ratelor de procesare și transmitere a semnalelor în diferite stadii de transmisie;
- posibilitatea unei combinari destul de simple, separare, separare si tranzit a fluxurilor digitale transmise;
- Parametrii DSP trebuie selectați ținând cont de caracteristicile sistemelor de ghidare existente și viitoare;
- Posibilitatea interacțiunii DSP cu sisteme de transmisie analogică și diverse sisteme de comutare;
- Când se transmit semnale tipice de mesaje, lățimea de bandă DSP ar trebui utilizată în cel mai bun mod posibil.
Formarea ierarhiei DSP se realizează pe baza combinării fluxurilor digitale de ordin scăzut, numite componentă, într-un singur digital, numit grup. Formarea unui semnal digital de grup este posibilă în următoarele moduri de combinare a fluxurilor digitale:
- caracter cu caracter (Fig.5.7, A);
- canal cu canal (Fig.5.7, b).
În ambele cazuri, sunt combinate 4 fluxuri.
Orez. 5.7. Structura ciclului a unui sistem de transmisie digitală cu caracter cu caracter ( A) și canal cu canal ( b) combinând fluxuri digitale
Prin combinarea simbol cu simbol, impulsurile semnalelor digitale ale fluxurilor digitale combinate sunt scurtate și distribuite în timp, astfel încât impulsurile combinate ale altor fluxuri să poată fi găzduite în intervalele libere. Odată cu combinarea canal-cu-canal a fluxurilor digitale, intervalele alocate pentru grupurile de cod sunt restrânse și distribuite în timp. Semnalul de ceas este necesar pentru distribuția corectă a fluxurilor digitale la capătul de recepție.
Este posibil să combinați fluxurile digitale în cadre, ceea ce este similar cu combinarea canal cu canal: este procesat (comprimat) în timp și transmis complet un ciclu de un flux digital, apoi următorul.
Cea mai simplă și utilizată metodă este metoda concatenării caracter cu caracter.
Cu TDM, este posibilă diafonia între canale, ceea ce se datorează în principal două motive:
- răspuns în frecvență și răspuns de fază imperfect al căii de transmisie;
- sincronizare imperfectă a comutatoarelor pe partea de emisie și de recepție.
Pentru a reduce nivelul de interferență reciprocă în TDM, este de asemenea necesar să se introducă intervale de timp de protecție, ceea ce duce la o scădere a duratei impulsului fiecărui canal și, în consecință, la o lărgire a spectrului de semnal. În conformitate cu teorema Kotelnikov pentru CTF, rata minimă de eșantionare ar trebui să fie f d = 2F v = 6,8 kHz. Cu toate acestea, în ISS reală cu VRK f d = 8 kHz.
ISS reale cu FDK sunt inferioare ISS cu FDK în ceea ce privește eficiența utilizării spectrului de frecvență. Cu toate acestea, sistemele VRK au o serie de avantaje:
- nu există perturbări tranzitorii de origine neliniară;
- factor de creastă inferior;
- echipamentul VRK este mult mai simplu decât echipamentul PRK.
Cea mai răspândită aplicație a VRM se găsește în sistemele de transmisie digitală cu PCM.
5.3. Metode de fază, neliniare, combinaționale și alte metode de separare a canalelor
5.3.1. Separarea de fază a canalelor
Oscilațiile armonice (purtători) cu aceleași frecvențe și cu fazele inițiale diferite între ele prin π / 2 sunt utilizate ca purtători în sistemele de transmisie cu multiplexare prin divizare de fază (PRK):
Semnalele de canal din sistem sunt generate prin modularea în amplitudine a undelor purtătoare. Spectrul fiecărui semnal de canal conține două benzi laterale în raport cu frecvența purtătoare ω n. Cu PRK, spectrele semnalelor de canal se suprapun. Cu toate acestea, separarea semnalelor la recepție este posibilă datorită ortogonalității reciproce a purtătorilor și . Separarea semnalelor de canal și separarea semnalelor de informații sunt efectuate simultan la separarea semnalelor ortogonale. În acest caz, semnalul de grup este multiplicat cu purtătorul acestui canal și integrat folosind un filtru trece-jos . La recepție, un demodulator este utilizat ca multiplicator în fiecare canal , căruia îi este furnizată o formă de undă purtătoare care este coerentă cu forma de undă corespunzătoare în transmisie. Nevoia de recepție coerentă complică echipamentul de separare a fazelor pe măsură ce cerințele pentru echipamentele generatoare devin mai stricte.
5.3.2. Separarea semnalelor transmise la mai multe frecvențe purtătoare
În sistemele de transmitere a informațiilor discrete, ISS își găsește aplicație practică, în care purtătorii ortogonali sunt exprimați prin termenii seriei trigonometrice: Ψ k = k cosω n t,. Schema bloc a unui astfel de sistem corespunde schemei de separare a semnalelor ortogonale. Sistemul utilizează modulația de amplitudine.
Zerourile spectrului unui singur impuls al semnalului binar transmis sunt multipli ai frecvenței f 0 = 1 / τ și, unde τ și este durata impulsului. Dacă egalizați frecvențele f 0 și f n = ω n / 2π, atunci sistemul purtător selectat va fi ortogonal pe un interval de durată τ și. pentru că k- al semnalul canalului este Regatul Unit(t) =c k(t) cos ( kω n t), atunci spectrul său conține două benzi laterale în raport cu purtătorul f k = ce faci n. La f n = f 0 = 1 / τ și frecvențe purtătoare ( k +1), (k+ 2) canalele, etc., precum și purtătorii anterioare ( k – 1), (k- 2) canalele etc. coincid cu zerourile spectrului k canal. Deși spectrele tuturor semnalelor de canal se suprapun, totuși, diferențele de formă a purtătorilor fac posibilă separarea acestor semnale la recepție prin separarea semnalelor ortogonale.
Metoda de transmisie multipurtător poate fi combinată cu metoda de separare a fazelor semnalului: pe purtător kω n se pot transmite două semnale cu purtători cos kω n tși păcatul kω n t.În acest caz, cu aceeași lățime de bandă a semnalului în bandă de bază, numărul de canale poate fi dublat.
Sisteme multicanal cunoscute pentru transmiterea de informații discrete, în care alte sisteme de funcții ortogonale sunt utilizate ca purtători: polinoame Legendre, polinoame Laguerre etc. Toate aceste sisteme se caracterizează prin următoarele:
1) formarea și separarea semnalelor de canal se realizează folosind dispozitive de integrare simple, și nu filtre de trecere de bandă de canal complexe;
2) sistemele au imunitate ridicată la zgomot;
3) tranzițiile dintre canale sunt influențate de distorsiuni liniare și neliniare în calea grupului;
4) cerințele pentru generarea echipamentelor devin din ce în ce mai stricte datorită necesității unei recepții coerente.
5.3.3. Separarea semnalului neliniar
La construirea unor sisteme de transmitere a semnalelor binare, se folosesc următoarele metode de separare neliniară a semnalelor:
- combinațională;
- separarea semnalelor pe nivel;
- diviziunea codificată a semnalelor.
Metoda de separare a semnalului combinat... La transmitere N mesaje discrete independente de-a lungul unei căi de grup comună, dacă elementul i mesajul poate fi primit de unul dintre m i valori posibile ( i = 1, 2, ..., N), numărul total de valori pe care elementul le poate lua N-sursă de canal care combină originalul N sursele vor fi egale cu . Cu aceleasi valori m i = m noi avem M = m N. Deci folosind baza de cod M = m N, puteți transmite simultan informații de la N surse individuale care lucrează cu baza de cod T.În special, pentru T= 2 (coduri binare), număr de canale N= 2, mesaj de grup b G poate lua patru valori posibile corespunzătoare diferitelor combinații de zerouri și unu în ambele canale, pentru N= 3 numărul de combinații diferite va fi M= 8 etc. Sarcina se reduce acum la transmiterea unor numere b G, determinarea numărului de combinație. Aceste numere pot fi transmise prin orice fel de semnale de modulație discretă. Separarea semnalelor bazată pe diferența dintre combinațiile de semnale ale diferitelor canale se numește combinațională . Diagrama bloc a ISS cu separare combinațională (cod) este prezentată în Fig. 5.8. Iată postările principale b 1 (t),b 2 (t),..., b N(t) din N sursele ajung la intrarea codificatorului acționând ca un dispozitiv de combinare a canalelor (CCU). A primit mesaj de grup b G ( t) este convertită de modulatorul M într-un semnal de grup u G ( t) intrarea pe calea grupului (linia de comunicare). Pe partea de recepție, după demodulare și decodare în receptor (P) în dispozitivul de separare a canalelor (UDC), se formează mesaje de canal corespunzătoare N mesaje primare.
Exemple tipice de multiplexare combinată sunt sistemele de telegrafie cu frecvență dublă (DFS) și telegrafie cu dublă fază (DFT), în care sunt utilizate patru frecvențe diferite pentru a transmite patru combinații de semnal a două surse (canale), respectiv. f k, k= 1, 2, 3, 4 și patru frecvențe cu faze inițiale diferite (Tabelul 5.2).
Orez. 5.8. Schema bloc a unui sistem multicanal
cu sigiliu combinat
Tabelul 5.2
Parametrii semnalului pe 2 canale
Sistemul combinațional este avantajos cu un număr mic de canale, deoarece o creștere a numărului de canale (multiplicitatea sistemului) crește dramatic numărul necesar de semnale transmise, ceea ce duce la complicarea sistemului. În prezent se folosesc sisteme duble cu FM și AM, sisteme triple cu FM și sisteme multiple combinate de tip AFM (modulație amplitudine-fază).
Separarea semnalelor pe nivel... În sistemul de separare a semnalului după nivel semnalele de aceeași formă pot fi transmise simultan, iar semnalul în bandă de bază este suma semnalelor canalului. Separarea semnalelor la recepție se realizează folosind dispozitive de prag neliniare. În cel mai simplu caz, la separarea a două semnale u 1 (t) și u 2 (t) cu amplitudini A 1 și A 2 dispozitivul de prag selectează un semnal cu o amplitudine mai mare prin limitarea de sus și de jos (Fig.5.9, A). O diagramă a dispozitivului de recepție este prezentată în Fig. 5.9, b.
Orez. 5.9. Diagrama structurală a dispozitivului de recepție ISS
cu separare neliniară a semnalului ( b) și diagrame de semnal ( A)
Un semnal corespunzător semnalului este transmis la ieșirea dispozitivului de prag. u 1 (t), dar cu o amplitudine redusă egală cu (A 1 – A 2). Acest semnal este amplificat la valoarea nominală a amplitudinii ( A 1) și merge la ieșirea primului canal. Semnal u 2 (t) la ieșirea celui de-al doilea canal se selectează prin scădere u 1 (t) din semnalul însumat.
Diviziunea codificată a semnalelor... Principiile diviziunii codului se bazează pe utilizarea semnalelor de bandă largă (BSS), a căror lățime de bandă este mult mai mare decât lățimea de bandă de frecvență necesară pentru transmiterea convențională a mesajelor, de exemplu, în sistemele FDM de bandă îngustă. Principala caracteristică a NLS este baza de semnal, definită ca produs V = ∆FT lățimea spectrului său ∆ F pe durata ei T... În sistemele de comunicații digitale care transmit informații sub formă de simboluri binare, durata NLS Tși rata de mesaje v legate de raport T= 1/v... Prin urmare, baza semnalului V = ∆F/v caracterizează lărgirea spectrului NLS ( S shs) privind spectrul mesajului.
Răspândirea spectrului de frecvență al mesajelor digitale transmise poate fi realizată prin două metode sau prin combinarea lor:
- raspandirea directa a spectrului de frecvente;
- o schimbare cu salt în frecvența purtătoarei.
În prima metodă, semnalul de bandă îngustă este înmulțit cu o secvență pseudo-aleatorie (PRS) cu o perioadă de repetiție T inclusiv N durata de biți a secvenței t 0 fiecare. În acest caz, baza NPS este numeric egală cu numărul de elemente PSP: V = T/t 0 = N.
O modificare asemănătoare cu un salt a frecvenței purtătoarei, de regulă, este efectuată datorită reglajului rapid al frecvenței de ieșire a sintetizatorului în conformitate cu legea formării unei secvențe pseudo-aleatoare.
Recepția NLS este realizată de un receptor optim, care calculează integrala de corelație pentru un semnal cu parametrii pe deplin cunoscuți
Unde X(t) Este semnalul de intrare, care este suma semnalului util u(t) și interferențe n(t) (în acest caz zgomot alb).
Apoi valoarea z este comparat cu pragul Z 0. Valoarea integralei de corelație este găsită folosind un corelator sau un filtru potrivit. Corelatorul „comprimă” spectrul semnalului de intrare în bandă largă prin înmulțirea acestuia cu o copie de referință u(t) urmată de filtrare în banda 1 / T, ceea ce duce la o îmbunătățire a SNR la ieșirea corelatorului în V ori în raport cu intrarea. Când apare o întârziere între semnalele recepționate și cele de referință, amplitudinea semnalului de ieșire a corelatorului scade și se apropie de zero când întârzierea devine egală cu durata elementului PRP. t 0. Această modificare a amplitudinii semnalului de ieșire a corelatorului este determinată de tipul funcției de autocorelare (cu aceeași lățime de bandă de intrare și referință) și de funcția de corelare încrucișată (cu lățime de bandă de intrare și de referință diferite). Prin alegerea unui anumit ansamblu de semnale cu proprietăți reciproce și de autocorelare „bune”, este posibil să se asigure separarea semnalelor în cursul procesării corelației (convoluția NLS). Aceasta este baza principiului diviziunii în cod a canalelor de comunicare.
5.3.4. Tehnici statistice de compactare
Tehnicile de multiplexare statistică profită de caracteristicile statistice ale semnalelor de canal în sistemele FDM sau FDC. În sistemele telefonice cu mai multe canale, această metodă vă permite să organizați comunicații suplimentare pe canalele existente în pauzele semnalelor de vorbire. În timpul unei conversații telefonice, fiecare dintre direcțiile de transmisie este ocupată în medie pentru 25% din durata apelului. Numărul de canale ocupate de transmisia vocală continuă, așa-numitele canale active, într-un sistem telefonic multicanal este întotdeauna mai mic decât numărul total de canale N si cu un numar mare de canale N> 4000 raport n/N devine egal cu 0,25 - 0,35. Prezența canalelor temporar libere face posibilă construirea de sisteme de compactare în care numărul de transmisii m depășește numărul nominal de canale N.BÎn astfel de sisteme, canalul este furnizat abonatului numai pentru timpul transmisiei vocale continue, adică pentru timpul în care canalul este activ. În timpul pauzelor de vorbire, canalul este deconectat de la acest abonat și conectat la un alt abonat vorbitor. Când primul abonat începe să vorbească din nou, se conectează la orice canal gratuit din sistem.
Un alt tip de sisteme de multiplexare statistică sunt sistemele în care pauzele în transmisia de voce prin canale telefonice sunt folosite pentru transmiterea datelor.
5.4. Sisteme de transmisie și distribuție a informațiilor
În scopul organizării schimbului de informații între multe surse și destinatari de informații, canalele și sistemele de transmisie sunt combinate în rețele de comunicații - sisteme de transmisie și distribuție a informațiilor (SPD).
În fiecare zi oamenii se confruntă cu utilizarea dispozitivelor electronice. Viața modernă este imposibilă fără ele. La urma urmei, vorbim despre un televizor, radio, computer, telefon, multicooker și așa mai departe. Mai devreme, chiar și în urmă cu câțiva ani, nimeni nu s-a gândit ce semnal este folosit în fiecare dispozitiv de lucru. Acum cuvintele „analogic”, „digital”, „discret” s-au auzit de mult. Unele dintre tipurile de semnale enumerate sunt de înaltă calitate și fiabile.
Transmisia digitală a intrat în uz mult mai târziu decât cea analogică. Acest lucru se datorează faptului că un astfel de semnal este mult mai ușor de întreținut, iar tehnologia la acea vreme nu era atât de mult îmbunătățită.
Fiecare persoană întâlnește constant conceptul de „discreție”. Dacă traduceți acest cuvânt din latină, atunci va însemna „discontinuitate”. Intrând adânc în știință, putem spune că un semnal discret este o metodă de transmitere a informațiilor, ceea ce presupune o schimbare a mediului purtător în timp. Acesta din urmă ia oricare dintre toate valorile posibile. Acum discreția trece în plan secund, după ce s-a luat decizia de a produce sisteme pe un cip. Sunt holistice și toate componentele interacționează strâns unele cu altele. În discretie, totul este exact invers - fiecare detaliu este completat și conectat la alții prin linii speciale de comunicare.
Semnal
Un semnal este un cod special care este transmis în spațiu de către unul sau mai multe sisteme. Această formulare este generală.
În domeniul informației și comunicării, un semnal este un mediu special al oricăror date, care este folosit pentru transmiterea mesajelor. Poate fi creat, dar nu acceptat, ultima condiție este opțională. Dacă semnalul este un mesaj, atunci prinderea lui este considerată necesară.
Codul descris este dat de o funcție matematică. Caracterizează toate modificările posibile ale parametrilor. În teoria ingineriei radio, acest model este considerat de bază. În ea, analogul semnalului se numea zgomot. Este o funcție a timpului care interacționează liber cu codul transmis și îl distorsionează.
Articolul descrie tipurile de semnale: discrete, analogice și digitale. Teoria principală asupra subiectului descris este de asemenea prezentată pe scurt.
Tipuri de semnale
Există mai multe semnale disponibile. Luați în considerare ce tipuri există.
- În funcție de mediul fizic al suportului de date, un semnal electric, optic, acustic și electromagnetic, este separat. Există mai multe specii, dar sunt puțin cunoscute.
- Conform metodei de atribuire, semnalele sunt împărțite în regulate și neregulate. Primele sunt metode deterministe de transfer de date, care sunt specificate de o funcție analitică. Cele aleatorii sunt formulate datorită teoriei probabilității și, de asemenea, iau orice valori la intervale diferite.
- În funcție de funcțiile care descriu toți parametrii semnalului, metodele de transmisie a datelor pot fi analogice, discrete, digitale (o metodă care este cuantificată la nivel). Sunt folosite pentru alimentarea multor aparate electrice.
Cititorul este acum familiarizat cu toate tipurile de transmisie de semnal. Nu va fi greu pentru nicio persoană să le înțeleagă, principalul lucru este să vă gândiți puțin și să vă amintiți cursul de fizică școlar.
Pentru ce este procesat semnalul?
Semnalul este procesat pentru a transmite și a primi informații care sunt criptate în el. Odată extras, poate fi folosit într-o varietate de moduri. În unele situații, acesta va fi reformatat.
Există un alt motiv pentru procesarea tuturor semnalelor. Constă într-o uşoară compresie a frecvenţelor (pentru a nu deteriora informaţia). După aceea, este formatat și transmis la viteze mici.
În semnalele analogice și digitale se folosesc tehnici speciale. În special, filtrarea, convoluția, corelația. Sunt necesare pentru a restabili semnalul dacă este deteriorat sau are zgomot.
Creație și formare
Adesea, analog-to-digital (ADC) este necesar pentru a genera semnale și, cel mai adesea, ambele sunt utilizate numai într-o situație cu utilizarea tehnologiilor DSP. În alte cazuri, numai utilizarea unui DAC este potrivită.
Atunci când creează coduri fizice analogice cu utilizarea în continuare a metodelor digitale, se bazează pe informațiile primite, care sunt transmise de la dispozitive speciale.
Interval dinamic
Este calculată ca diferența dintre nivelurile de zgomot mai mare și mai scăzută, care sunt exprimate în decibeli. Depinde complet de piesă și de caracteristicile performanței. Vorbim atât despre piese muzicale, cât și despre dialoguri obișnuite între oameni. Dacă luăm, de exemplu, un crainic care citește știrile, atunci intervalul său dinamic fluctuează în jurul valorii de 25-30 dB. Și în timp ce citești o bucată, aceasta poate crește până la 50 dB.
Semnal analog
Un semnal analogic este un mod continuu de transmitere a datelor. Dezavantajul său este prezența zgomotului, care uneori duce la o pierdere completă a informațiilor. Foarte des apar situații în care este imposibil să se determine unde sunt datele importante în cod și unde sunt distorsiunile obișnuite.
Din această cauză procesarea semnalului digital a câștigat o mare popularitate și înlocuiește treptat analogul.
Semnal digital
Un semnal digital este special, este descris prin funcții discrete. Amplitudinea sa poate lua o anumită valoare din cele deja setate. În timp ce semnalul analogic este capabil să sosească cu mult zgomot, atunci semnalul digital filtrează cea mai mare parte a zgomotului primit.
În plus, acest tip de transfer de date transferă informații fără încărcare semantică inutilă. Mai multe coduri pot fi trimise simultan printr-un canal fizic.
Tipuri de semnal digital nu există, deoarece se remarcă ca o metodă separată și independentă de transmitere a datelor. Este un flux binar. În zilele noastre, un astfel de semnal este considerat cel mai popular. Acest lucru se datorează ușurinței în utilizare.
Aplicație de semnal digital
Ce face un semnal electric digital diferit de alții? Faptul că este capabil să efectueze regenerarea completă în repetor. Când un semnal care are cea mai mică interferență intră în echipamentul de comunicație, acesta își schimbă imediat forma în digital. Acest lucru permite, de exemplu, turnului TV să formeze din nou un semnal, dar fără efectul de zgomot.
În cazul în care codul ajunge deja cu distorsiuni mari, atunci, din păcate, nu poate fi restaurat. Dacă luăm comunicația analogică în comparație, atunci într-o situație similară repetorul poate extrage o parte din date, cheltuind multă energie.
Când discutăm despre comunicații celulare de diferite formate, este aproape imposibil să vorbiți pe o linie digitală cu distorsiuni puternice, deoarece cuvintele sau frazele întregi nu sunt auzite. În acest caz, comunicarea analogică este mai eficientă, deoarece puteți continua să conduceți un dialog.
Din cauza unor astfel de probleme semnalul digital este generat de repetoare foarte des pentru a reduce întreruperea liniei de comunicație.
Semnal discret
Acum fiecare persoană folosește un telefon mobil sau un fel de „apelare” pe computerul său. Una dintre sarcinile instrumentelor sau software-ului este de a transmite un semnal, în acest caz un flux de voce. Pentru a transporta un val continuu, este nevoie de un canal care are o capacitate de nivel superior. De aceea s-a luat decizia de a folosi un semnal discret. Nu creează valul în sine, ci forma sa digitală. De ce este asta? Pentru că transmisia vine din tehnologie (de exemplu, un telefon sau un computer). Care sunt avantajele acestui tip de transfer de informații? Cu ajutorul acestuia, cantitatea totală de date transmise este redusă, iar trimiterea în lot este, de asemenea, mai ușor de organizat.
Conceptul de „discretizare” a fost folosit de mult timp în mod stabil în munca tehnologiei computerelor. Datorită unui astfel de semnal, nu se transmit informații continue, care sunt complet codificate cu caractere și litere speciale, ci date colectate în blocuri speciale. Sunt particule separate și complete. Această metodă de codificare a fost mult timp retrogradată în plan secund, dar nu a dispărut complet. Cu el, puteți transfera cu ușurință mici bucăți de informații.
Comparația semnalelor digitale și analogice
Atunci când cumpără echipamente, aproape nimeni nu se gândește la ce tipuri de semnale sunt folosite în acest sau acel dispozitiv și cu atât mai mult la mediul și natura lor. Dar uneori mai trebuie să te ocupi de concepte.
De mult a fost clar că tehnologiile analogice pierd cerere, deoarece utilizarea lor este irațională. În schimb, vine comunicarea digitală. Trebuie să înțelegeți ce este în joc și ce respinge omenirea.
Pe scurt, un semnal analogic este o metodă de transmitere a informațiilor, care presupune descrierea datelor prin funcții continue ale timpului. De fapt, vorbind în mod specific, amplitudinea oscilațiilor poate fi egală cu orice valoare în anumite limite.
Procesarea semnalului digital este descrisă de funcții discrete ale timpului. Cu alte cuvinte, amplitudinea de oscilație a acestei metode este egală cu valorile strict specificate.
Trecând de la teorie la practică, trebuie spus că semnalul analogic se caracterizează prin interferență. Cu digitalul, nu există astfel de probleme, pentru că le „netezește” cu succes. Datorită noilor tehnologii, această metodă de transmitere a datelor este capabilă să restaureze toate informațiile originale de la sine, fără intervenția unui om de știință.
Vorbind despre televiziune, putem spune deja cu încredere: transmisia analogică și-a depășit de mult utilitatea. Majoritatea consumatorilor trec la un semnal digital. Dezavantajul acestuia din urmă este că, dacă orice dispozitiv este capabil să primească transmisie analogică, atunci o metodă mai modernă este doar o tehnică specială. Deși cererea pentru metoda învechită a scăzut de mult, aceste tipuri de semnale încă nu sunt capabile să dispară complet din viața de zi cu zi.
sistem AB
Primul sistem care a primit aplicații practice în dezvoltarea stereofoniei a fost sistemul AB.
Diagrama structurală a transmisiei sunetului în sistemul AB este prezentată în Fig. 2. În acest caz, există două microfoane: ML din stânga și MP din dreapta, plasate în față în fața interpreților, de exemplu, în fața orchestrei. Undele sonore care emană de la aceleași instrumente afectează microfoanele cu faze și intensități diferite, în funcție de distanța de la sursă se află acest microfon, de aceea sistemul AB se numește fază-intensitate.
Luați în considerare următoarele când utilizați sistemul AB. În primul rând, dacă distanța dintre microfoane este prea mare, ascultătorul poate avea impresia unei „rupturi” în imagine, a unui salt de sunet de la un difuzor la altul, a unei „scăderi în centru”, a absenței continuității imaginea sonoră în azimut și imposibilitatea de a distinge sursele de sunet individuale în această imagine.
Fig2. Sistem AB stereo
Cu cât distanța dintre microfoane este mai mare, cu atât unghiul de percepție al imaginii stereo este mai mic. În al doilea rând, dacă sursele de sunet sunt prea aproape de linia microfonului, poate apărea același efect nedorit și într-o măsură și mai mare. În al treilea rând, cu cât distanța dintre microfoane este mai mică, cu atât transmisia sonoră a surselor situate în unghiuri diferite față de axa de simetrie a microfoanelor este mai corectă. Cu toate acestea, nu puteți apropia microfoanele prea mult. Distanța minimă este limitată de necesitatea ca fiecare dintre microfoane să primească informații diferite. Când ambele microfoane sunt plasate într-un punct din spațiu, ele percep aceeași informație în sistemul AB, iar efectul stereo dispare.
sistem XY
În acest sistem, localizarea surselor de sunet este asigurată doar de diferența de intensitate a sunetului perceput de ambele microfoane, de aceea sistemul se numește intensitate. Nu există schimbări de fază între semnalele microfoanelor Ml și Mn.
Schema transmisiei sunetului stereo conform sistemului XY este prezentată în Fig. 3. Două microfoane direcționale (în acest caz, bidirecționale) sunt combinate într-o singură structură, astfel încât diafragmele lor să fie cât mai aproape una de cealaltă, de exemplu, lângă sau pe aceeași verticală una deasupra celeilalte.
Fig. 3
Axele de maximă sensibilitate sunt situate în două direcții ortogonale, astfel încât să formeze unghiuri egale cu planul de simetrie care împarte câmpul sonor la jumătate (cel mai adesea 45 °).
Tinand cont de caracteristicile de directivitate ale microfoanelor, sursa de sunet I1 va fi perceputa doar de microfonul Ml, sursa de sunet IZ - doar de microfonul Mn, care au sensibilitate maxima in aceste directii. Sursa de sunet I2, situată în centrul câmpului sonor, este percepută în mod egal de microfoanele Ml și Mn și va fi auzită din centru în timpul redării. Sursele de sunet situate între sursele I1 și I2 vor crea un nivel de semnal mai ridicat la microfonul ML și, la ascultare, vor fi percepute în stânga centrului. Sursele de sunet situate între sursele I2 și FROM vor fi auzite când sunt redate în partea dreaptă.
Sistemul MS
Acest sistem este de fapt una dintre varietățile sistemului XY, de exemplu, atunci când unul dintre microfoanele Mm are o caracteristică de directivitate circulară, iar al doilea microfon Ms are o caracteristică cosinus, așa cum se arată în Fig. 2.3, d.
În sistemul MS, semnalul stereo este împărțit într-un „semnal sonor”, sau un semnal M (din cuvântul german Mittel - mijloc) și un „semnal de direcție”, sau un semnal S (din cuvântul german Seite - lateral) . Semnalul M este informația monofonică însumată obișnuită, adică suma semnalelor stânga și dreapta. Semnalul S conține informații despre câmpul sonor din stânga și din dreapta microfonului, adică informații despre locația surselor de sunet de-a lungul față. Semnalul S este diferența dintre intensitățile undelor sonore care acționează din aceeași sursă pe diafragma microfonului din ambele părți - stânga și dreapta.
Pentru a obține informații despre canalele X și Y din stânga ale sistemului de transmisie stereo, este necesar să se convertească semnalele folosind convertoarele de sumă-diferență SRP (Fig. 4). Semnalul canalului stâng al perechii stereo este suma semnalelor M și S, adică X = M + S, iar semnalul canalului din dreapta este diferența semnalelor M și S, adică Y = M - S. Acest lucru poate fi ușor verificat prin reprezentarea caracteristicilor de directivitate ale microfoanelor M (cerc) și S (cosinus) într-un sistem de coordonate carteziene (Fig. 5a). În sistemul cartezian, dependența sensibilității microfonului E de unghiul de incidență M și S (a) al caracteristicii circulare are forma unei drepte M, iar pentru caracteristica cosinus este un segment al cosinusului S.
Fig. 4
Orez. 5
Dacă într-un canal se adaugă tensiunile semnalelor M și S (M + S), iar în celălalt canal se scade tensiunea semnalului S (adică M - S) din tensiunea semnalului M, atunci pentru fiecare dintre canalele de transmisie stereo dependența tensiunii de ieșire de unghiul de incidență a undei sonore pe microfon este reprezentată de curbele M + S = X și M - S = Y, așa cum se arată în Fig. 5 B. Astfel, se poate observa că sistemele XY și MS sunt echivalente, iar tranziția de la unul dintre ele la celălalt se realizează folosind cea mai simplă operație a transformării sumă-diferență a semnalelor.
Sistemul MS necesită prezența unor noduri suplimentare ca parte a consolei de inginerie a sunetului: convertoare sumă-diferență, stereoregulatoare direcționale și de bază. Avantajul sistemului MS față de sistemul XY este că cu acest sistem tehnica de control este mai simplă, este în multe privințe identică cu tehnica de control pentru o transmisie mono convențională. În acest sistem, este ușor să reglați atât lățimea totală a bazei, cât și lățimea secțiunilor bazei ocupate de grupuri individuale de interpreți, precum și să reglați direcțiile către surse.
Sisteme combinate
Sistemele AB, XY și MS discutate mai sus se bazează pe utilizarea a două microfoane mono convenționale sau în relație cu sistemele XY și MS - un microfon stereo, adică două microfoane mono aranjate într-o singură carcasă. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea stereofoniei, în special odată cu apariția înregistrării sunetului multicanal, sistemele de transmisie a sunetului stereofonice au devenit treptat mai sofisticate. Au început să fie instalate microfoane lângă fiecare grup de instrumente, fiecare grup de interpreți, separat pentru solist, separat pentru unele instrumente etc. Toate aceste semnale sunt mai întâi înregistrate și apoi „mixate”. Rezultatul este un original stereofonic, din care sunt apoi filmate preluări stereo și mono. Sistemele de transmisie a sunetului stereo care utilizează un număr mare de microfoane se numesc sisteme polimicrofone. Unii dintre ei:
Sistem de microfon poli AB
Sistem polimicrofon XY
Sistem mixt AB și XY
Sistem MS cu mai multe microfoane individuale
Sistem de conversie a semnalului dublu
Concluzii despre semnalele stereo
Pentru a forma un semnal stereo, sunt necesare cel puțin două microfoane, situate atât în puncte diferite (Sistemul AB) ale încăperii primare (garsonieră, hol), cât și la un moment dat, dar situate la un anumit unghi unul față de celălalt (Sistemul XY), sau cu modele direcționale diferite (sistem MS).
Principiul sistemului MS, care este că suma și diferența semnalelor L și R sunt transmise, este utilizat pentru a genera un semnal de difuzare stereo, ceea ce face posibilă asigurarea recepției transmisiilor stereo pe dispozitive monofonice.
Pentru a reproduce un semnal stereo obținut folosind sistemul MS, este necesară o unitate suplimentară de conversie a sumei diferențelor, care va converti semnalele M și S în semnale L și R, iar cu un anumit rafinament este posibilă reglarea lățimii stereoului. baza pe ea.
