ЛЕКЦИЯ 1. Современные системы передачи информации используют множество различных технологий, количество которых стремительно увеличивается

ВВЕДЕНИЕ

Современные системы передачи информации используют множество различных технологий, количество которых стремительно увеличивается.

Наземные беспроводные системы среди современных методов передачи информации играют весьма значительную роль, успешно конкурируя с волоконно-оптическими и спутниковыми структурами, особенно для связи на небольшие расстояния. Произошли революционные перемены в технологических решениях в области наземных радиосредств. Связь на расстояния до нескольких тысяч километров обеспечивают микроволновые радиорелейные системы связи, скорость работы которых превышает сотни мегабит в секунду.

Важным достоинством беспроводных систем является малое время развертывания. Инвестиции требуются для создания любой системы, другое дело, как они распределены во времени и как быстро можно ожидать получения доходов от эксплуатации. Беспроводные системы могут вводиться в эксплуатацию поэтапно. Начало получения доходов в беспроводных системах совпадает с запуском первого фрагмента, и дальнейшее развитие системы фактически финансируется самими пользователями. При одновременном начале работ, полной окупаемости беспроводной телекоммуникационной системы можно достичь раньше, чем будет запущена проводная.

К характерным особенностям систем связи с ИСЗ относятся возможности передачи относительно небольших объемов информации (со скоростью до 10 - 60 Мбит/с) на очень большие дальности, перекрывая значительные площади земной поверхности (вплоть до построения глобальных систем). Ограничение передаваемых объемов информации определяется лимитированием мощностей излучаемых сигналов в целях обеспечения приемлемой электромагнитной обстановки на Земле.

Появились цифровые радиорелейные структуры, позволяющие организовывать передачу цифровых потоков STM-4 (622 Мбит/с) в полосе частот 40 МГц.

Для связи на небольшие расстояния (до нескольких десятков километров) в массовом масштабе преимущественное развитие получают системы доступа и распределения информации. К таким системам относятся узкополосные и широкополосные системы радиосвязи, а также оптические телекоммуникационные системы открытого распространения.

Радиосистемы подразделяются по современной терминологии на узкополосные и широкополосные. Различие заключается, прежде всего, в структуре применяемых несущих колебаний. Традиционные радиосредства, которые и относятся к группе узкополосных, используют в качестве несущего сигнала одночастотные гармонические колебания. Для обеспечения возможности работы многих пользователей в выделенных диапазонах частот в таких системах стремятся сделать полосу частот передаваемых сигналов как можно меньше. В широкополосных системах связи в качестве несущих колебаний применяются широкополосные псевдослучайные сигналы. При этом сигнал каждого пользователя занимает весь выделенный участок диапазона частот, а отделение отдельных сигналов проводится кодовыми методами.

К характерной особенности современных радиосредств можно отнести переход на все более высокочастотные участки радиодиапазона от 2 до 100 ГГц. При этом обеспечивается передача достаточно больших объемов информации на расстоянии прямой видимости. При этом частоты нижних участков диапазона проходят через атмосферу лучше и, к примеру, в диапазоне 2 ГГц могут перекрыть расстояние вплоть до 90 км, а радиосистема с той же мощностью передатчика в диапазоне 38 ГГц обеспечит протяженность не более чем 5-7 км.

Одно из названий наземных систем работающих в диапазонах 2-100 ГГц -микроволновая связь. К ним относятся радиорелейные линии и сети связи прямой видимости, системы распределения информации, радиомосты и некоторые сотовые структуры.

Современная аппаратура для радиорелейных линий и сетей связи прямой видимости выпускается на диапазоны частот 2, 4, 6, 8, 11, 13, 15, 17, 23, 27, 38 ГГц и выше. Несколько десятков фирм в мире, таких как Ericsson, Siemens, Nokia, Nera, Harris, MRC, Alcatel и др. производят сотни вариантов оборудования для микроволновой связи. В последние годы, в России, так же развернуто производство цифровых радиорелейных систем связи малой и средней емкости: Радан, Радиан, Радиус, Эриком, «Бист», Sandra, Просвет, Перевал, Сатурн - вот малая часть названий оборудования отечественного производства (www. vestnik-sviazy.ru/archive).

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Информацией называют совокупность сведений, данных о событиях, явлениях и предметах окружающего нас мира.

Совокупность знаков отражающих ту или иную информацию называют сообщением.

Совокупность средств обеспечивающих передачу сообщений от источника к получателю, образует канал связи.

Передача сообщений посредством электрических сигналов называется электросвязью соответственно канал связи обеспечивающий данную передачу – канал электросвязи.

Системой электросвязи называют совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу сигналов электросвязи.

В качестве среды распространения используют проводные и беспроводные линии (радиолинии).

В радиолиниях сообщение передается с помощью радиоволн в открытом пространстве.

Радиоэлектронное средство: техническое средство, состоящее из одного или нескольких радиопередающих или радиоприемных устройств или их комбинации и вспомогательного оборудования, предназначенное для передачи и приема радиоволн.

Высокочастотное устройство: оборудование или приборы, предназначенные для генерирования и местного использования радиочастотной энергии в промышленных, научных, медицинских, бытовых или подобных целях, за исключением применения в области электросвязи.

Станция: один или несколько передатчиков или приемников, или комбинация передатчиков и приемников, включая вспомогательное оборудование, необходимые в определенном месте для осуществления службы радиосвязи или радиоастрономической службы.

Наземная станция: станция, осуществляющая наземную радиосвязь. Если это не оговаривается особо, любая станция является наземной станцией.

Земная станция: станция, расположенная либо на поверхности Земли, либо в основной части атмосферы Земли и предназначенная для связи:

- с одной или несколькими космическими станциями; или

- с одной или несколькими подобными ей станциями с помощью одного или нескольких отражающих спутников или других объектов в космосе.

Космическая станция: станция, расположенная на объекте, который либо находится за пределами основной части атмосферы Земли или предназначен для вывода за эти пределы.

Радиолиния: средство электросвязи с определенными характеристиками, обеспечиваемой между двумя точками с помощью радиоволн.

Фидерная линия: радиолиния от земной станции, расположенной в определенном месте, до космической станции или обратно, передающая информацию в службе космической радиосвязи, не являющейся фиксированной спутниковой службой.

Спутниковая линия: радиолиния между передающей земной станцией и приемной земной станцией посредством одного спутника.

Спутниковая линия включает в себя одну линию Земля-Космос и одну линию Космос-Земля.

Радиорелейная линия связи (радиорелейная линия): совокупность технических средств и среды распространения радиосигнала для обеспечения радиорелейной связи.

Примечание. В частном случае радиорелейная линия связи может быть образована из двух радиорелейных станций, в этом случае она называется однопролетной радиорелейной линией.

Тропосферная радиорелейная система: Радиорелейная система, использующая тропосферное распространение радиоволн за пределы горизонта, в основном за счет прямого рассеяния.

Помеха: воздействие нежелательной энергии, вызванное одним или несколькими излучениями, радиациями или индукциями, на прием в системе радиосвязи, проявляющееся в любом ухудшении качества, ошибках или потерях информации, которых можно было бы избежать при отсутствии такой нежелательной энергии.

Вредная помеха: помеха, которая мешает действию радионавигационной службы или других служб безопасности или серьезно ухудшает качество, затрудняет или неоднократно прерывает работу службы радиосвязи, работающей в соответствии с Таблицей распределения полос частот между радиослужбами.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Как уже говорилось, первичные электрические сигналы (ПЭС) формиру­ются на выходе первичных преобразователей сообщений. Основными видами ПЭС в электросвязи являются телеграфный сигнал (ТЛГ); сигнал звукового ве­щания (ЗВ); телефонный сигнал (ТЛФ); сигнал факсимильной связи (ФС); те­левизионный сигнал (ТВ). Все они с точки зрения получателя меняются слу­чайным образом по времени и по уровню, т.е. являются случайными процессами.

Одной из важнейших характеристик является среднее значение сигнала X_t, которое опре­деляется как математическое ожидание процесса x(t):

Спектральная плотность

G_x(f) случайного процесса характеризует распределение мощности отдельных спек­тральных компонент сигнала x(t). Если сигнал x(f) перио­дический, то функция G_x(f) дискретна (рис. 1.9); если сигнал x{t) непериодический, то функция G_x(f) непрерывна.

Обычно за максимальную мощность сигнала принимается такая величина , превзойти которую мгновенное значение Р_х мо­жет только с очень малой вероятностью. Обычно или . Вели­чина определяется из решения интегрального уравнения.

Пик-фактор сигнала — это отношение его максимальной мощности , определенной выше, к средней долговременной Р_ср, выраженное в логарифми­ческих единицах (децибелах):

Для большинства сигналов К_п не превышает 13—18 дБ. В процессе передачи сигнал x(t) по тем или иным причинам (иногда и со­знательно) искажается и в результате к получателю поступает сигнал .

Ошибка воспроизведения сигнала x(t) оценивается мощностью ошибки , опре­деляемой в виде:

Под динамическим диапазо­ном сигнала понимается величина

,дБ

где — максимально возможная мощность сигнала.

Информационная производительность источника определяется отношением количества информации , переданной с помощью ПЭС к получателю (приемнику) за время , к величине интервала .

При величина I определяет среднюю информационную производительность источни­ка; если мало, то тогда I характеризует мгно­венную информационную производительность.

Найдем количество информации для ис­точника дискретного сигнала, имеющего L раз­решенных состояний (уровней). На интервале сигнал принимает i -й уро­вень с вероятностью . Количество информации, которое поступит к получателю при этом, равно (чем меньше вероятность события тем оно ценнее, тем больше количество инфор­мации). Поскольку сигнал может принимать любой из L уровней (и т.п., ) с вероятностью соответственнои т.п., то обычно оценивают среднее значение (математическое ожидание) количества информа­ции в битах на интервал Т_п

Тогда производительность дискретного источника будет равна

,бит/с,

где — длительность элементарной посылки, частота следования посылок (тактовая частота).

Дата добавления: 2014-01-13