Методы уплотнения в многоканальных системах передачи

Два способа построения контурных графиков

Представление поверхности с помощью линий равного уровня (в картографии)

Действия проводятся аналогично представленному случаю, используется лишь опция “карта линий уровня”.

Численное значение уровней для разных кривых графиков представлено рядом цифр около линий уровня. Возможно задание высот поверхности с помощью окраски или разной плотности одного цвета при монохромных графиков.

Иногда контурные графики более информативны, чем поверхности (пик на нижнем плане может закрыть пик или впадины на заднем)

1. определить функцию, нажать на кнопку Contour Plotи в местозаполнителе ввести имя функции

2. определить функцию, ввести число решений матрицы, определить количество строк и столбцов, выявить зависимость координат от положения строки или элемента, составить матрицу значений и после нажатия на кнопку Contour Plot вставить имя матрицы в местозаполнителе.

h(x,y):=x^2*y+x

N:=20

i:=0..N

j:= 0..N

x(i):=-20+2*i

y(j):=-20+2*j

M(i,j):=h(x(i),y(j))

Сущность уплотнения заключается в независимой и одновременной передаче информации по линии связи от нескольких источников не­скольким получателям, при этом для каждой пары абонентов выде­ляется свой индивидуальный канал. Таким образом, система связи, содержащая одну линию связи и состоящая из нескольких индивидуаль­ных каналов, становится многоканальной.

Канал тональной частоты (канал ТЧ)- это совокупность технических средств (аппаратуры) и среды распространения (физическая цепь и т.д.) обеспечивающая передачу электрических сигналов связи с эффективно передаваемой полосой частот (ЭППЧ) 0,3 - 3,4 КГц.

Принцип уплотнения линии связи представлен на рис:

Особенностью системы является то, что она содержит устройства, позволяющие на передающей стороне уплотнить, а на приемной стороне - разделить сообщения.

Сигналы от источников сообщений ИС поступают на преобразователи П, гдеисходные сигналы s(t) преобразуются в канальные сигналы c(t). Суммирующее устройство объединяет канальные сигналы в многоканальный групповой сигнал, h(t), который поступает в групповой усилитель и далее в линию связи. Групповые усилители усиливают групповой сигнал и обеспечивают согласование оконечных устройств с линией связи. На приемной стороне происходит усиление принятого сигнала с целью компенсации его затухания в линии, преобразование группового сигнала в совокупность канальных сигналов.

Далее происходит преобразование этих сигналов в исходные сигналы, которые предоставляются получателям.

Для обеспечения технической возможности уверенного разделения канальные сигналы должны отличаться друг от друга по какому-то параметру (признаку). В основу классификации методов уплотнения положены методы разделения канальных сигналов по соответствующему параметру.

В современных многоканальных системах передачи широкое распространение получили следующие методы уплотнения:

- уплотнение без преобразования (мостовыми методами);

- частотное уплотнение;

- временное уплотнение;

- комбинационное уплотнение;

- статистическое уплотнение;

- кодовое уплотнение.

1.1. Уплотнение без преобразования сигналов

Сущность метода без преобразования сигналов заключается в использовании на входах и выходах физической линии связи линейных трансформаторов к средним точкам, которых подключаются дополнительные терминалы. Цепи образованные таким образом называются искусственными или фантомными потому, что реально проводов нет, а цепь для передачи сигналов есть.

Линейные трансформаторы не­обходимы для образования уравновешенного моста, в противоположные диагонали которого включаются источник и приемник информации. При использовании этого метода уплотнения можно образовывать несим­метричные и симметричные искусственные цепи.

При наличии двухпроводной физической цепи, используемой для телефонной связи, можно создать несимметричную искусственную цепь.

Как показано на рис., телефонные аппараты ТФ1 и ТФ2 соеди­нены двухпроводной цепью через линейные трансформаторы. В качестве телефонных аппаратов может быть любая аппаратура передачи данных.

К средним точкам линейных трансформаторов подключены телеграфные аппараты ТЛГ1 и ТЛГ2 через фильтры нижних частот ФНЧ1 и ФНЧ2. Такое включение обеспечивает одновременное телефонирование и телеграфирование.

Условием, исключающим влияние телеграфных сигналов на телефон­ные, являются:

a) строгая симметрия полуобморок линейных трансформа­торов;

b) равенство сопротивлений проводников физической цепи;

c) использование ФНЧ, для разделения ТлФ и ТлГ сигналов.

При наличии двух двухпроводных цепей, используемых для теле­фонной связи, имеется возможность организации симметричной искус­ственной цепи. Для ее организации также используются линейные трансформаторы, подключение которых иллюстрируется на рис.

К симметричным искусственным цепям предъявляются такие же тре­бования, как и к несимметричным, с точки зрения симметрии полу­обмоток и сопротивления проводников.

Достоинства: - простота;

Недостатки: - может использоваться только для диапазона нижних частот;

- коэффициент уплотнения линии связи 1,5.

1.2. Частотное уплотнение

Суть частотного уплотнения состоит в том, что каждому канальному сигналу отводится строго определенная полоса частот в спектре группового многоканального сигнала.

Поскольку полосы, занимаемые канальными сигналами, как правило, совпадают, то в передающем тракте систем передачи с ЧРК осуществляется преобразование канального сигнала по частоте, заключающееся в том, что спектр канального сигнала перемещается в соответствующий участок группового спектра. В приемном тракте происходит обратное преобразование спектров.

Ширина этого диапазона строго определена документами МСЭ и равна 3,1 кГц что вам известно из предыдущей лекции. Для исключения взаимного влияния между сигналами различных каналов связи вводятся защитные интервалы. Ширина ЗИ установлена 0,9 кГц. Итого при ЧУ на один канал связи с учетом защитного интервала приходится полоса частот равная 4 кГц.

Перемещении спектров исходных сигналов в более вы­сокий диапазона частот осущест­вляется в преобразователях частоты путем моду­ляции соответствующих сигналов несущих колебаний низкочастотными исходными сигналами и выделении при помощи полосовых фильтров одной из боковых полос. При это сигнал несущей частоты подавляется с помощью выбора специальной схемы модулятора – кольцевого балансного.

Принцип построения аппаратуры однополосной многоканальной дальней связи с частот­ным разделением каналов можно пояснить с помощью упрощенной функциональной схемы, представленной на рис.

Исходные сигналы от N источников информации с полосой частот от

0,3-3.4 кГц поступают соответственно на N модуляторов М1-Мn., на другой вход которых воздействуют сигналы несущих колебаний с частотой f1-fn. В результате модуляции на выходе каждого модулятора формируется высокочастотный сигнал, ширина спектра которого равна 2Fв. С помощью ПФ происходит выделение из канальных сигналов верхней, либо нижней боковой полосы. Далее отдельные канальные сигналы объединяются в групповом устройстве в один многоканальный линейный групповой сигнал, и передается в линию связи.

Линейным называется многоканальный групповой сигнал, передаваемый по линии связи.

Частотная характеристика группового сигнала при, ЧУ представлена на рис.:

Максимальное количество канальных сигналов, передаваемых по одной линии связи, зависит от ширины F полосы пропускания линии связи, ширины Fc спектров передаваемых сигналов и крутизны частотных характеристик полосовых фильтров.

Максимальное значение коэффициента уплотнения определяется соотношением:

возрастает с увеличением F и с уменьшением Fc и ∆fп, где ∆fп – защитный промежуток между спектрами соседних канальных сигналов, необходимость которого обуславливается неидеальной прямоугольной характеристикой фильтра.

Обычно:

К достоинствам частот­ного метода уплотнения относятся:

- возможность использования линий связи, с различной полосой пропускания;

- возможность создания систем практически на неограниченное число каналов;

- надежность работы аппаратуры.

К недостаткам частотного метода уплотнения следует отнести:

- неполное использование отводимого диапазона частот;

- сложность, громоздкость и большую стоимость аппаратуры, обусловленные большим количеством фильтров, преобразователей к других устройств.

Принцип формирования линейного спектра многоканального группового линейного сигнала системы передачи данных представлен на рис.:

Аппаратура многоканальных систем передачи строится по индивидуальному и групповому принципам.

1. Суть индивидуального принципа состоит в том, что сигналы в каждом канале подвергаются индивидуальному преобразованию, то есть спектр исходного сигнала переносится в соответствующий участок многоканального спектра в передающем тракте и обратно в приемном тракте с помощью индивидуальных несущих частот.

Таким образом, каждый канал содержит отдельные устройства для преобразования канального сигнала, причем их столько в системе, сколько каналов в системе передачи. При этом групповое их использование, то есть использование ряда устройств для нескольких каналов одновременно невозможно.

Основными устройствами, обеспечивающими преобразование сигналов являются:

1. индивидуальное оборудование, обеспечивает перенос спектра исходных низкочастотных сигналов из диапазона 0,3-3,4кГц в 2 диапазона 12,3-23,4 кГц. При этом выделение верхней боковой полосы частот осуществляется с помощью ПФ, которые на схеме не указаны.

2. предгрупповое оборудование разделяет и переносит эти два полосы частот в спектр высокочастотного сигнала, занимающего полосу частот 80,6-107,7 кГц. При этом выделение нижней боковой полосы частот осуществляется с помощью ПФ, которые на схеме не указаны. Поэтому спектр канальных сигналов зеркально отображен.

3. групповое оборудование предназначено для формирования линейного спектра в полосе частот 12-40 кГц для станции ОП-А (на одной оконечной станции) и в полосе частот 48-76 кГц для станции ОП-Б при передаче, а так же для обратного преобразования линейного спектра сигнала в групповом приеме. При этом подавление нижней боковой полосы частот осуществляется с помощью ПФ верхних частот, которые на схеме не указаны.

Спектр многоканального группового линейного сигнала от ОП-А к ОП-Б и наоборот разносится по частоте, так как основой кабеля связи являются физические провода, то будет возникать эффект взаимного влияния. Если спектр многоканального группового линейного сигнала в разных направлениях разнести по частоте, то можно уменьшить эффект взаимного влияния.

Использование разных частотных диапазонов для передачи от ОП-А к ОП-Б и наоборот, позволяет существенно уменьшить взаимное влияние и переходное затухание между цепями кабеля.

2.1.3. Временное уплотнение

Сущность временного уплотнения со­стоит в том, что сообщения от различных источников информации передаются по общей линии связи поочередно. При этом линия свя­зи подключается периодически к каждому источнику сообщения на время X с частотой F. В результате этого сообщения от каждого источника передаются по общему каналу в виде последова­тельности дискретных во времени сигналов рис.:

Индивидуальные сигналы от источников информации ИИ1, ИИ2,… с помощью коммутатора К1 поочередно подаются в линию связи. Одновременно с этим коммутатор К2 подключает соответствующего получателя информации к линии связи. В результате этого одноименные источники и получатели информации одновременно и поочередно подключаются к линии связи. При этом управление работой коммутаторов К1 и К2 осуществляется специальными синхронизирующими устройствами путем передачи синхронизирующих импульсов длительностью tс. СИ обеспечивает синфазную и синхронную работу коммутаторов. Таким образом, по линии связи в каждый момент времени осуществляется передача сигнала только одного сообщения, причем передача сигналов каждого сообщения происходит один раз в каждый период времени вращения щеток коммутатора. В течение времени Т по линии связи будет передаваться совокупность всех канальных сигналов, разделенных защитным интервалом t з.

Максимальное количество Кmax: каналов, которое может обслужить одна линия связи, зависит от про­должительности Т цикла работы распределителя, длительности сигналов Тс и времени переходных процессов τn.

Поскольку Тс обратно пропорционально ширине F с спектра сигнала, а τ п обратно пропорционально ширине F полосы пропускания линии связи, то значение:

возрастает с увеличением F и Fс (конечно при этом должно выполняться условие Fс ≤ F).

К достоинствам временного уплотнения относятся:

- отсутствие взаимного влияния между каналами;

- возможность использования наиболее помехоустойчивых видов модуляции;

- сравнительно невысокая стоимость аппаратуры;

- отсутствие сложных и дорогостоящих фильтров и других элемен­тов;

- отсутствие потерь полос частот на расфильтрование.

Наиболее существенными недостатками временного уплотнения являются:

- необходимость использования широкополосных линий связи;

- сложность построения быстродействующих коммутаторов и уст­ройств восстановления формы импульсов (регенераторов), а также синхронизирующих устройств.

Дата добавления: 2014-01-20