Материал от Унциклопедия

Епохата на научно-техническата революция се характеризира с информационен взрив, тоест огромно количество най-разнообразна информация. За да предадете каквато и да е информация (звук, изображение, текст на телеграма, цифрови данни за компютър) през електрическа комуникационна мрежа, първо трябва да я превърнете в електрически сигнали, след това да ги изпратите през комуникационната линия и в другия край на линията да конвертирате получените сигнали обратно в информация. Преобразуването на предаваната информация в електрически сигнали и последващото "дешифриране" на получените съобщения се извършва в комуникационни устройства, например в телефон, телеграф, предавателни и приемащи устройства за радиоразпръскване или телевизия, които се включват в края на комуникацията. линия и затова се наричат ​​крайни.

Предавателните и приемащите крайни устройства са разположени на различни точки. Не е необходимо постоянно да свързвате тези точки с директна комуникационна линия: достатъчно е да инсталирате превключваща (свързваща) станция, която да свързва комуникационните линии, идващи от устройствата, само за периода на предаване и приемане на сигнали. Такива комутационни станции са автоматични телефонни централи (ATS), които обединяват хиляди телефони и бързо намират номера на всеки от тях, и автоматични телеграфни станции, в които при необходимост телеграмите, получени от подателите, могат да се натрупват, сортирани по важност, и едва след известно време да бъдат изпратени по-нататък.

Комуникационните линии се появяват в средата на 19 век. когато започва работа електрическият телеграф. Телеграфните комуникационни линии са направени от желязна или медна тел и окачени на стълбове, закрепени към изолатори. За да предадат повече съобщения, няколко десетки жици бяха окачени на всеки стълб. По-късно проводниците с гумена изолация започнаха да се сглобяват в дебели снопове, като ги затваряха в обвивка, за да ги предпазят от повреда. Така „са създадени кабелни комуникационни линии (виж Кабел). Когато е изобретен телефонът, те първо са използвали вече съществуващи телеграфни линии. Само с течение на времето стана ясно, че за предаване на телеграми и за телефонни разговори е необходимо да има комуникационни линии с различно „качество“, тъй като техните електрически сигнали се състоят от токове с различни честоти или, както се казва, имат различни честотни ленти .

Пътуващите радиовълни могат да стигнат до радиоприемника по различни начини; 14 - комуникационен кабел на дълги разстояния с междинни точки на усилване; 15 - кабел за получаване на телефонна, телеграфна и телевизионна информация от комуникационен спътник; 16, 17, 18 - кабели за предаване на информация по телефон, телеграф, телевизия; 19 - дълговълнова радио връзка с кораба. При предаване на телеграфни сигнали е необходима честотна лента от само 50-100 Hz, за телефонни комуникации - приблизително 3 kHz (по-точно от 300 до 3400 Hz); за добро предаване на музика - 20 kHz; Огромна честотна лента - приблизително 6 MHz - е заета от телевизионен сигнал. Най-простата електрическа комуникационна линия е двойка медни проводници, изолирани един от друг. Медта е ценен метал, използван в много сектори на националната икономика. За да се спести дефицитен метал, инженерите предложиха да се предават не едно, а няколко съобщения по една и съща двойка проводници - телефонни разговори, телеграми и др. За тази цел беше създадена многоканална комуникация, която позволява предаване по една комуникационна линия едновременно и независимо до един от друг много електрически сигнали. Но е невъзможно да се предават множество електрически сигнали с различна информация по една линия без специални „трикове“, тъй като всички сигнали имат еднакви или почти идентични (и сравнително ниски) честоти и следователно ще си пречат един на друг: всеки от предаваните сигналите ще бъдат получени от всеки приемник, вместо да бъдат приети само от „един от нашите“. Тайната на многоканалната комуникация е, че всеки сигнал в предавателя модулира (т.е. променя амплитудите, честотите или фазите на трептенията) своя собствен високочестотен ток, който се различава от другите по честота. По този начин високочестотните токове, модулирани от различни информационни сигнали, могат да се предават едновременно по една линия, без да се намесват един с друг и да „прехвърлят“ всеки „собствен“ информационен сигнал, т.е. създават се много отделни предавателни канали, които не си пречат един на друг в линията. Всеки приемник, с помощта на електрически филтър, включен на неговия вход (виж Електрически филтър), получава само „своя“ модулиран високочестотен ток, а детекторът на приемника отново преобразува този ток в сигнал на оригиналната информация. . Има друг метод за многоканална комуникация, когато сигналите на отделните канали се предават по линията на различни интервали от време и се разделят при приемане от съответния разпределител. За непрекъснати във времето сигнали (например телефон, излъчване и др.) ) може да се предава с помощта на този метод, тези сигнали първо се дискретизират във времето, т.е. всеки сигнал се заменя с поредица от неговите индивидуални (дискретни) стойности; тогава тези стойности се кодират, т.е. всяка от тях се заменя с комбинация от импулси „1“ и „0“, съответстваща на нейната стойност, подобно на комбинациите от импулси на телеграфен код с директно отпечатване (виж Телеграфна комуникация ). Колкото повече различни канали се създават по една линия, толкова по-кратка е продължителността на всеки импулс от всички предавани сигнали на всички канали, следователно, толкова по-широка трябва да бъде честотната лента, която се използва в линията, така че импулсите да се предават по нея без изкривяване . Броят на отделните канали за предаване, които могат да бъдат създадени по този начин на комуникационни линии от различни видове, се определя от честотите на токовете, които се предават добре по тези линии. Токове на някои честоти могат да се използват за многоканална комуникация в различни кабели, докато токове на други могат да се използват в радиорелейни линии, вълноводи и световоди и линии, използващи изкуствени спътници на Земята. Например, можем да кажем, че днес по един чифт коаксиален кабел могат да се организират над 10 хиляди едновременни телефонни разговора, приблизително същия брой чрез радиорелейни линии и линии, използващи изкуствени спътници на Земята; до стотици хиляди абонати могат едновременно да говорят чрез вълноводни линии и още повече чрез оптични влакна. Електрическите сигнали постепенно отслабват, докато се движат по комуникационна линия. На езика на комуникационните специалисти това явление се нарича затихване. За да поддържат нивото на сигналите, те прибягват до усилване с помощта на усилватели, които се инсталират на равни интервали по цялата комуникационна линия. Повечето усилватели се управляват и захранват с електричество с помощта на дистанционно управление. Комбинацията от различни комуникационни линии - кабелни, радиорелейни, вълноводни, комуникационни линии през изкуствени спътници на Земята и радиокомуникационни линии, на дълги, средни и къси вълни, както и всички крайни устройства и всички комутационни станции - образува Единната автоматизирана комуникационна система. (EASC).

Литература:

Баскаков С.И. Радиотехнически схеми и сигнали. – М.: Висше училище, 2000-448с.

Зюко А.Г., Кловски Д.Д., Назаров М.В. Финк Л.М. Теория за предаване на сигнала. – М.: Радио и комуникации, 1986-304с.

Теория на електрическата комуникация. Под редакцията на Кловски Д.Д. – М.: Радио и комуникации, 1999-432с.

Гоноровски И.С. Радиотехнически схеми и сигнали - М.: Съветско радио, 1986.

Клюев Л.Л. Теория на електрическата комуникация - Мн .: Design PRO, 1998-336p.

Баскаков С.И. Радиотехнически схеми и сигнали. Ръководство за решаване на проблеми - М.:: Висше училище, 1987-206с.

Кловски Д.Д., Шилкин В.А. Теорията на предаването на сигнали в проблеми - М.: Радио и комуникация, 1990-280p.

Zaezdny A.M. Основи на изчисленията в статистическата радиотехника. М.: Связь, 1969.

Goryainov V.T., Zhuravlev A.G. Тихонов В.И. Примери и проблеми в статистическата радиотехника - М.: Съветско радио, 1980 г

Прокис Дж. Цифрова комуникация. пер. от английски / Под редакцията на D.D. Кловски - М. Радио и комуникации, 2000 - 1000 с.

Feer K. Безжична цифрова комуникация. Методи за модулация с разширен спектър. – М.: Радио и комуникации. 2000 – 520-те.

Борисов В.И., Зинчук В.М. и др.. Устойчивост на радиокомуникационни системи / Ed. Борисова В.И. – М.: Радио и комуникация, 2003-640-те.

Скляр Б. Цифрова комуникация. Теоретични основи и практическо приложение, 2-ро изд.: Прев. от английски – М .: Издателска къща Уилямс, 2003-1104p.

Каганов В.И. Радиотехника + компютър + Math CAD. М.: Гореща линия, 2001.

Предмет: "Теория на телекомуникациите."

Целта на дисциплината е изучаването на основните модели и методи за предаване на информация чрез комуникационни канали. Разглеждат се математически модели на съобщения, сигнали и смущения, методи за генериране на сигнали и преобразуването им в комуникационни канали, принципи за изграждане на комуникационни системи, техните характеристики и въпроси на оптимизацията.

Въведение

Електрически комуникационни системи. Общи сведения за телекомуникационните системи. Основни понятия и определения

Информацията се разбира като набор от нова информация за всякакви събития, явления или обекти от света около нас. За предаване или съхраняване на информация се използват различни знаци (символи), за да я изразят (представят) под някаква форма. Тези знаци могат да бъдат думи и фрази, жестове и рисунки, режими на вибрация, математически символи и др. Набор от знаци, съдържащи тази или онази информация, се нарича съобщение.

При телеграфното предаване съобщението е текстът на телеграмата. Когато говорите по телефона, съобщението е непрекъсната промяна в звуковото налягане с течение на времето, представляваща реч. При предаване на движещи се изображения в телевизионни системи, съобщението представлява промяната в яркостта на елементите на картината във времето.

Предаването на съобщения и, следователно, информация на разстояние се извършва с помощта на някакъв вид математическа среда или физически процес. Физическият процес, който показва предаваното съобщение, се нарича сигнал.

Всеки физически процес, който се променя в съответствие с предаденото съобщение, може да се използва като сигнал. Съвременните системи за управление и комуникация най-често използват електрически сигнали. Физическата величина, която определя такъв сигнал, е ток или напрежение. Възможно е да се предават сигнали с постоянен ток на къси разстояния чрез проводници. При предаване на дълги разстояния по кабели и радиоканали се използва модулация.

Сигналите се генерират чрез промяна на определени параметри на физическата среда според закона на предаваните съобщения. Този процес на промяна на параметрите на носителя се нарича модулация.

Съобщенията могат да бъдат функции на времето (например реч при предаване на телефонни разговори, изпълнение при предаване по телевизията и др.). В други случаи съобщението не е функция на времето (напр. текст на телеграма, неподвижно изображение и др.).

Сигналът е функция на времето, дори ако съобщението не е. Основните параметри от гледна точка на предаване са следните параметри на сигнала: продължителност на сигнала Tc, неговият динамичен обхват Dc и ширина на спектъра Fc.

Продължителността на сигнала Tc е параметър, който определя интервала от време, в рамките на който съществува сигналът.

Динамичният диапазон е съотношението на най-високата моментна мощност на сигнала към най-ниската мощност, която трябва да се различава от нула за дадено качество на предаване. Обикновено се изразява в децибели.

Динамичният диапазон на речта на оратора например е 25...30 dB, на симфоничния оркестър е 70...95 dB.

Ширината на спектъра на сигнала Fc е честотният диапазон, в който е концентрирана неговата основна енергия.

При телефонните комуникации, за да бъде речта разбираема, е достатъчно да се предава сигнал в честотната лента от 300 Hz до 3400 Hz. Необходимата ширина на спектъра на телевизионния сигнал се определя от необходимата яснота на изображението (горна честота на сигнала 6,5 MHz).

По-обща и визуална характеристика е силата на сигнала:

Колкото по-голям е обемът на сигнала, толкова повече информация може да бъде „опакована“ в този обем и толкова по-трудно е да се предаде такъв сигнал по комуникационен канал.

Въз основа на тези концепции, сега можем да разгледаме по-голяма блокова схема на телекомуникационната система.

В случай на предаване на дискретен (телеграфен сигнал) технологията за предаване на информация през елементите на комуникационната система е следната:

Нека разгледаме предназначението на отделните елементи на веригата. Източник на съобщения и получател в някои системи може да бъде човек, в други - различни видове устройства (автоматична машина, компютър и др.).

Устройство, което преобразува съобщение в сигнал, се нарича предавателно устройство, а устройство, което преобразува получен сигнал в съобщение, се нарича приемащо устройство. .

Използвайки конвертор в предавателното устройство, съобщението а, който може да има всякаква физическа природа (изображение, звукова вибрация и т.н.), се преобразува в първичен електрически сигнал V(T). В телефона, например, тази операция се свежда до преобразуване на звуковото налягане в пропорционално променящ се електрически ток от микрофона. А в телеграфията първо се извършва кодиране, в резултат на което последователността от елементи на съобщението (букви) се заменя с последователност от кодови символи (обикновено 0 и 1), която след това се преобразува в последователност от електрически импулси с постоянен ток.

Една от основните задачи за кодиране е задачата за съпоставяне на азбуката, от която се конструират дискретни съобщения, с кодовата азбука на изходните комбинации. Например: в кода MTK 2 32 букви от руската азбука са представени от двоични комбинации от по 5 знака всяка. Такъв код се нарича униформен.

Кодирането също така ни позволява да решим проблема с елиминирането на ненужното излишък в източника на съобщението и по този начин да увеличим скоростта на предаваната информация. За тази цел се използват нечетни кодове: обикновено често срещаните съобщения се кодират с кратки кодови комбинации, а рядко срещаните съобщения се кодират с дълги (например: код на Шанън-Фано, код на Хъфман).

Кодовете могат да се използват и за повишаване на надеждността на предаването на дискретна информация. Такива кодове се наричат ​​шумоустойчиви кодове.

За разлика от простите кодове, устойчивите на грешки кодове нямат всички възможни кодови комбинации, използвани за предаване на информация; някои от тях са забранени, което позволява грешките да бъдат открити и коригирани. В допълнение, за да се увеличи надеждността на кодирането за коригиране на грешки, заедно с информационните символи се предават и символи за проверка.

Съобщение към конвертор на електрически сигнал

Процесът на преобразуване обикновено се извършва с помощта на електрически и електромеханични устройства, които получават неелектрически съобщения и ги извеждат като електрически процес, т.е. променящо се във времето напрежение или ток. Това са така наречените първични преобразуватели и техният изходен сигнал е първичният електрически сигнал b (t).

Предавател. Първичните сигнали от преобразувателя по правило не могат да се предават директно по преносната линия. Първичните сигнали са нискочестотни, а високочестотните трептения се предават ефективно в предавателната линия. За съпоставяне на първичните сигнали с предавателната линия се използва устройство, наречено предавател, т.е. именно в него първичните сигнали b(t) се преобразуват в сигнали, удобни за предаване по комуникационна линия (по форма, мощност, честота и др.).

В предавателя първичният сигнал b(t) (обикновено ниска честота) се преобразува чрез модулация във вторичен (високочестотен) сигнал u(t), подходящ за предаване по използвания канал. Модулацията се извършва в предавателя.

Процесът на модулация се състои в управление на параметрите на носителя с първичния сигнал b(t). На изхода на предавателя получаваме модулиран сигнал u (t).

Например:

Преобразуването на съобщение в сигнал трябва да е обратимо. В този случай, използвайки изходния сигнал, е възможно, използвайки операцията за демодулация и декодиране, да възстановите входния първичен сигнал, т.е. получи цялата информация, съдържаща се в предаденото съобщение. В противен случай част от информацията ще бъде загубена по време на предаване. Устройствата, които извършват кодиране и декодиране, се наричат ​​енкодер и декодер, а устройствата, които извършват модулация и демодулация, се наричат ​​модулатор и демодулатор. Кодерът и декодерът са комбинирани в кодек. Модулатор и демодулатор в модема. В резултат на различни изкривявания и смущения, полученият сигнал може да се различава значително от предавания. Следователно винаги е възможно да се направят редица предположения (хипотези) за това какво съобщение е било предадено. Задачата на приемащото устройство е да реши кое от възможните съобщения действително е било предадено от източника. За да направите това, полученият сигнал се анализира, като се вземе предвид цялата информация за източника (например вероятностите, с които източникът изпраща конкретно съобщение), използвания код и метода на модулация, както и свойствата на канала. В резултат на анализа обикновено е възможно да се определят вероятностите за възможни хипотези и въз основа на тези вероятности да се вземе решение, което се изпраща на получателя. Тази част от приемащото устройство, която анализира входящия сигнал и взема решение за предаденото съобщение, се нарича верига за вземане на решения.

Сигналът се предава от източника към получателя чрез комуникационна линия.

Комуникационната линия е среда, използвана за предаване на сигнали от предавател към приемник. В кабелните комуникационни системи това е кабел, вълновод или влакно; в радиокомуникационните системи това е област от пространството, в която се разпространяват електромагнитни вълни.

Сега можем да дефинираме комуникационна система. Съвкупността от технически средства за предаване на съобщения от източника до потребителя се нарича комуникационна система. Въз основа на вида на предаваните съобщения се разграничават следните комуникационни системи: предаване на реч (телефония); предаване на текст (телеграфия); телекс, телетекс; предаване на неподвижни изображения (фототелеграфия, факс съобщения); предаване на изображения (телевизия); телеметрия, дистанционно управление и предаване на данни. Според значението си телефонните и телевизионните системи се разделят на излъчващи системи, характеризиращи се с висока степен на артистичност при възпроизвеждането на съобщенията, и професионални системи, които имат специално приложение (официални комуникации, индустриална телевизия и др.).

В телеметричната система физическото количество, което трябва да се измери (температура, налягане, скорост и т.н.), действа върху предавателя с помощта на сензори, където се преобразува в сигнал и се предава през канала. В приемащия край предаваната физическа величина или нейните промени се изолират от сигнала и се наблюдават или записват с помощта на инструменти.

Системата за дистанционно управление предава команди за автоматично извършване на определени действия. Често тези команди се генерират автоматично въз основа на резултатите от измерванията, предадени от телеметричната система.

Системите за предаване на данни също могат да имат различни приложения. По-специално, те са неразделна част от телеметрията и телемеханиката системи, автоматизирани системи за управление (АСУ), компютърни мрежи.

Комуникационният канал е набор от средства, които осигуряват предаването на сигнал от определена точка А на системата до точка Б. Точките А и В могат да бъдат избрани произволно, стига сигналът да преминава между тях. Комуникационните канали се характеризират с три параметъра: време на предаване Tk, честотна лента Fk и динамичен диапазон Dk.

Tk – времето, през което се извършва предаването.

Fк – честотен диапазон, предаван от канала (честотна характеристика > 0.707).

Pп – мощност на смущението.

Обобщена характеристика на канала е неговият обем:

Необходимо условие за неизкривено предаване на сигнали с обем Vc по канал е, очевидно, b.

Преобразуването на първичния сигнал във високочестотен сигнал служи за съпоставяне на сигнала с канала. В най-простия случай сигналът се съгласува с канала и в трите параметъра, т.е. постига изпълнението на следните условия:

При тези условия обемът на сигнала напълно се „вписва“ в обема на канала. Въпреки това, условието за неизкривено предаване може да бъде изпълнено дори когато едно или две от горните неравенства не са изпълнени. Това означава, че можете да „търгувате“ продължителност за спектрална ширина или спектрална ширина за динамичен диапазон и т.н.

В реален канал сигналът се изкривява по време на предаване и съобщението се възпроизвежда с известна грешка. Причината за такива грешки е изкривяване, въведено от самия канал и смущения, засягащи сигнала.

Честотните и времеви характеристики на канала определят така наречените линейни изкривявания. В допълнение, каналът може да въведе нелинейни изкривявания, причинени от нелинейността на определени връзки на канала. Изкривяванията могат да бъдат елиминирани чрез подходящ дизайн на комуникационно оборудване и корекция на характеристиките на канала.

Смущенията са случайни по природа, неизвестни предварително и следователно не могат да бъдат напълно елиминирани, като изкривяванията.

Смущението е всяко случайно въздействие върху сигнала, което влошава верността на предаваните съобщения. Интерференцията е разнообразна както по своя произход, така и по своите физически свойства.

В кабелните комуникационни канали основният тип смущения е:

импулсен шум, често свързан с автоматично превключване и пресичане;

Прекъсванията в комуникацията са явление, при което сигналът по линията внезапно избледнява или изчезва.

Основните видове смущения в радиоканалите са:

атмосферни, причинени от електрическите процеси в атмосферата и преди всичко от мълниевите разряди;

промишлени, възникващи поради внезапни промени в тока в електрическите вериги на различни електрически устройства;

смущения от външни радиостанции и канали.

Радиокомуникациите в диапазона на ултракъсите вълни имат следните ефекти:

вътрешен шум на оборудването, причинен от хаотичното движение на носители на заряд в елементите на оборудването;

космическа интерференция, свързана с електромагнитни процеси, протичащи върху извънземни обекти.

Като цяло влиянието на смущението n (t) върху предавания сигнал u (t) може да бъде изразено от оператора :

Когато операторът се изражда в сумата:

намесата се нарича адитивна.

Ако операторът може да бъде представен като продукт:

тогава интерференцията се нарича мултипликативна.

В реалните канали обикновено възникват както адитивни, така и мултипликативни смущения, следователно:

Сред адитивния шум от различен произход специално място заема флуктуационният шум (флуктуационен шум), който е случаен процес с нормално разпределение на вероятностите (процес на Гаус). Този вид смущения е най-изследван и представлява най-голям интерес, както теоретически, така и практически. Този тип смущения практически се срещат във всички реални канали.

При оценката на работата на комуникационната система е необходимо преди всичко да се вземе предвид точността на предаване на съобщенията, която системата осигурява, и скоростта, с която се предава информацията. Първото определя качеството на информацията, второто – количеството. В правилно проектирана и технически изправна комуникационна система изкривяването на съобщението се причинява само от смущения. В този случай качеството на предаване се определя изцяло от шумоустойчивостта на системата.

Устойчивостта на шум обикновено се отнася до способността на системата да устои на вредните ефекти от смущения върху предаването на съобщения. Тъй като ефектът от смущението се проявява във факта, че полученото съобщение се различава от предаденото, шумоустойчивостта за дадено смущение може да се характеризира количествено чрез степента на съответствие на полученото съобщение с предаденото. Тази стойност се нарича вярност или надеждност.

Ако съобщението е отделна последователност от елементи, ефектът от смущението върху предаването на такова съобщение се проявява във факта, че вместо действително предавания елемент може да бъде получен някакъв друг елемент; такова събитие се нарича грешка. В този случай, като количествена мярка за точност, можем да приемем вероятността за грешка p или всяка монотонна функция на тази вероятност.

При предаване на непрекъснати съобщения, степента на съответствие на полученото съобщение
прехвърлен
може да послужи някаква стойност , което е „разстоянието“ между И . Често се приема критерият за стандартно отклонение:

Наред с прецизността, най-важният показател за ефективността на една комуникационна система е скоростта на предаване.

В системите за предаване на дискретни съобщения скоростта се измерва с броя на предадените двоични символи (импулси) за единица време.

Максималната скорост на предаване R max, разрешена от дадена комуникационна система, при условие че каналът не внася грешки и изкривявания, обикновено се нарича капацитет на системата. Капацитетът на една система за предаване на непрекъснати съобщения се оценява по броя на едновременно предаваните телефонни разговори, радио и телевизионни програми и др.

Капацитетът на системата Rmax не трябва да се бърка с капацитета на комуникационния канал C. Той характеризира максималното количество информация, което може да бъде предадено по даден канал за единица време.

Пропускателната способност на комуникационна система е техническа концепция, която характеризира използваното оборудване, а пропускателната способност на канал е фундаментална теоретична концепция, която определя потенциалните възможности на комуникационна система, използваща даден канал, ако не са наложени ограничения върху сложността и цената на оборудването и в допълнение е позволено всяко забавяне на предадените съобщения.

Закъснението се разбира като максималното време, изминало между момента, в който съобщението е изпратено от източника до входа на предаващото устройство, и момента, в който възстановеното съобщение е издадено от приемащото устройство. Латентността е една от важните характеристики на комуникационната система. Зависи от характера и дължината на комуникационния канал, както и от продължителността на обработка на сигнала в предавателните и приемащите устройства.

Информация- информация за всякакви процеси, събития, факти или обекти. Известно е, че човек получава 80..90% от информацията чрез органите на зрението и 10..20% чрез органите на слуха. Другите сетива предоставят общо 1..2% от информацията. Човешките физиологични възможности не позволяват предаването на големи количества информация на значителни разстояния.

Връзка- техническа база, която осигурява предаването и приемането на информация между хора или устройства, отдалечени един от друг. Аналогията между комуникацията и информацията е същата като тази на транспорта и транспортирания товар. Средствата за комуникация не са необходими, ако няма информация, точно както превозните средства не са необходими, ако няма товар.

Съобщение- форма на изразяване (представяне) на информация, удобна за предаване на разстояние. Различавам птичи поглед(телеграма, писмо, снимка) и звук(реч, музика) съобщения. Документален филмсъобщенията се пишат и съхраняват на определени носители, най-често на хартия. Обикновено се извикват съобщения, предназначени за обработка на компютър данни.

Информационен параметър за съобщение- параметър, чиято промяна съдържа информация. За звуксъобщения, информационният параметър е моментната стойност на звуковото налягане, за стационаренизображения - отражение, за Подвижен- яркост на зоните на екрана.

Въз основа на естеството на промените в информационните параметри се разграничават непрекъснати и дискретни съобщения.

Сигнал- физически процес, който показва предаденото съобщение. Показването на съобщение се осигурява от промяна на всяка физическа величина, характеризираща процеса. Тази стойност е информационен параметър за сигнала.

Сигнали, като съобщения, могат да бъдат непрекъснатоИ отделен. Информационният параметър на непрекъснат сигнал във времето може да приеме всякакви моментни стойности в определени граници. Продължителният сигнал често се нарича аналогов. Дискретният сигнал се характеризира с краен брой стойности на информационни параметри. Често този параметър приема само две стойности. На фиг. Фигура 3.1 показва видовете аналогови и дискретни сигнали.

В комуникационната техника, наред с абсолютните единици за измерване на параметрите на електрическите сигнали (мощност, напрежение и ток), широко се използват относителни единици.

Нивото на предаване на сигнала в определена точка на канал или път се нарича логаритмична трансформация на съотношението на енергийния параметър S (мощност, напрежение или ток) към референтната стойност на същия параметър.

Правилото за преобразуване се определя по формулата:

Където м- мащабен фактор; а- основата на логаритъма.

Нивата на предаване се измерват в децибели, ако се прилагат следните отношения:

за нива на мощност, dBm;

за нива на напрежение, dBc;

Нивото на предаване се нарича абсолютно, ако P 0 =1 mW. Ако сега зададем R 0, тогава за дадени стойности на мощност и съпротивление е лесно да се получат съответните стойности на напрежение U 0 и ток I 0:

При R0 = 600 ома, в практическите изчисления се вземат закръглени стойности: за U0 = 0,775 V и за I0 = 1,29 mA.

ИзмерванеНивата се използват за определяне на нивата на предаване с помощта на измервателни инструменти, наречени индикатори за ниво.

За измерване на нивото най-често се използва схемата на добре познатия генератор, показан на фиг. 3.2.

Ориз. 3.1 Видове сигнали: а - аналогови, б - дискретни

Ориз. 3.2 Схема на известен генератор

В тази схема генератор на тестов сигнал с напълно определени параметри е свързан към входа на обекта, който се изследва, например някаква четириполюсна мрежа, т.е. трябва да се знае изходното му съпротивление R Г, развитата едс E Г (или напрежението на входа на обекта U ВХ). Трябва да се знае и входното съпротивление на обекта R Г. Към изхода на обекта е свързан нивоиндикатор с входно съпротивление, равно на номиналната стойност на съпротивлението на натоварване; реалният товар е изключен.

Едночестотен синусоидален сигнал най-често се използва като тестов сигнал при измерване на нивата на предаване, чиято честота също трябва да бъде известна, а началната фаза по правило не е фиксирана.

Ако, според стойностите на параметрите, свързаният генератор на тестов сигнал има свойството нормален, т.е. вътрешното му съпротивление е 600 ома, развитата емф е 1,55 V, тогава нивото, измерено при съпротивлението R H, се нарича ниво на измерване.

В бъдеще ще разгледаме принципите и средствата за комуникация, основани на използването на електрическа енергия като носители на съобщения, т.е. електрически сигнали. Изборът на електрически сигнали за предаване на съобщения на разстояние се дължи на техните висока скорост на разпространение(около 300 km/ms)

Описанието на телекомуникационните сигнали по някакъв начин е необходимо за тяхната адекватна обработка по време на предаване. Сигналът може да бъде описан с някаква функция на времето. След като сме дефинирали тази функция по един или друг начин, ние дефинираме сигнала. Такава пълна дефиниция на сигнала обаче не винаги е необходима. Описание под формата на няколко параметри, характеризиращи основните свойства на сигнала от гледна точка на неговото предаване.

Ако направим аналогия с превоза на стоки, то за транспортната мрежа определящи параметри на товара са неговото тегло и размери. Сигналът също е обект на транспортиране, а комуникационната технология е техника за транспортиране (предаване) на сигнали през комуникационни канали.

Основните първични телекомуникационни сигнали са: телефон, аудиоразпръскване, факс, телевизия, телеграф, предаване на данни.

Телефонен (гласов) сигнал. Речевите звуци се произвеждат от преминаването на въздух от белите дробове през гласните струни и в устата и носа. Честотата на импулсите на основния тон (f 0 на фиг. 3.3) варира от 50..80 Hz (бас) до 200..250 Hz (женски и детски гласове). Импулсите на основния тон съдържат голям брой хармоници (до 40) (2f 0 ,..,nf 0 на фиг. 3.3) и техните амплитуди намаляват с увеличаване на честотата със скорост от приблизително 12 dB на октава (крива 1 на Фиг. 3.3). (Припомнете си, че една октава е честотен диапазон, чиято горна честота е два пъти по-висока от долната. Така амплитудата на хармоника 2f 0 е с 12 dB по-голяма от хармоника 4f 0 и т.н.). При говор честотата на основния тон f 0 варира в значителни граници.

Ориз. 3.3 Спектрален състав на речевия сигнал

Когато въздушният поток преминава от белите дробове през гласните струни и устната и носната кухина, се образуват звуци на речта и се променя силата на хармониците на основната честота (крива 2 на фиг. 3.3). Областите с повишена мощност в хармониците на основната честота се наричат ​​форманти (виж фиг. 3.3). Различните звукове на речта съдържат от две до четири форманти. Висококачественото предаване на телефонен сигнал се характеризира с ниво на звука, разбираемост, естествено звучене на гласа и ниско ниво на смущения. Тези фактори определят изискванията към телефонните канали.

Основните параметри на телефонния сигнал са:

сила на телефонния сигнал P TLF. Според ITU-T средната мощност на телефонния сигнал в точката с нулево ниво на измерване по време на интервала на активност е 88 μW. Като се вземе предвид коефициентът на активност (0,25), средната мощност на телефонния сигнал P CP е равна на 22 μW. В допълнение към говорните сигнали комуникационният канал може да приема управляващи сигнали, сигнали за набиране и др. Като се вземат предвид тези сигнали, средната мощност на телефонния сигнал се приема 32 μW, т.е. средното ниво на телефонния сигнал е p SR = 10 lg (32 μW/1mW) = - 15 dBm0;

коефициент на активност на телефонното съобщение, т.е. съотношението на времето, през което мощността на сигнала на изхода на канала надвишава определена прагова стойност към общото време, през което каналът е зает за разговор. По време на разговор всеки събеседник говори приблизително 50% от времето. Освен това отделните думи и фрази са разделени с паузи. Следователно коефициентът на активност е 0,25..0,35.

динамичният обхват се определя от съотношението на максималната и минималната мощност на сигнала, изразено в децибели

Динамичният диапазон на телефонния сигнал е D C = 35...40 dB;

пик фактор на сигнала

което е 14 dB. В този случай максималната мощност, вероятността за превишаване на която е изчезващо малка, е 2220 μW (+3,5 dBm0);

енергиен спектър на говорен сигнал - честотната област, в която е концентрирана основната енергия на сигнала (фиг. 3.4)

където е спектралната плътност на средноквадратичното звуково налягане; - праг на чуване (минималното звуково налягане, което започва да се усеща от човек с нормален слух при честоти от 600..800 Hz); ?f = 1 Hz. От фиг. 3.4 следва, че речта е широколентов процес, чийто честотен спектър се простира от 50..100 Hz до 8000..10000 Hz. Установено е обаче, че качеството на речта е доста задоволително, когато спектърът е ограничен до честоти от 300..3400 Hz. Тези честоти са приети от ITU-T като граници на ефективния речев спектър. При определената честотна лента разбираемостта на сричката е около 90%, разбираемостта на фразата е повече от 99% и се поддържа задоволителна естественост на звука.

Ориз. 3.4 Енергиен спектър на говорния сигнал

Аудио излъчване на сигнали. Източникът на звук за излъчваните програми обикновено са музикални инструменти или човешки глас.

Динамичният диапазон на предаването е както следва: дикторска реч 25..35 dB, художествено четене 40..50 dB, вокално-инструментални ансамбли 45..55 dB, симфоничен оркестър до 65 dB. При определяне на динамичния обхват за максимално ниво се счита вероятността за превишаване, която е 2%, а минималната е 98%.

Средната мощност на излъчвания сигнал зависи значително от интервала на осредняване. В точката с нулево ниво на измерване средната мощност е 923 µW, осреднена за час, 2230 µW на минута и 4500 µW на секунда. Максималната мощност на излъчвания сигнал в точката с нулево ниво на измерване е 8000 μW.

Честотният спектър на излъчвания сигнал е разположен в честотната лента 15..20000 Hz. При предаване както на телефонни, така и на излъчвани сигнали честотната лента е ограничена. За достатъчно високо качество (първокласни канали за излъчване) ефективната честотна лента трябва да бъде 0,05...10 kHz, за безупречно възпроизвеждане на програмата (канали от висок клас) 0,03...15 kHz.

Факс сигналформирани по метода на прогресивното сканиране. Честотният спектър на първичния факс сигнал се определя от естеството на предаваното изображение, скоростта на сканиране и размера на петното за сканиране. За параметрите на факс машината, препоръчани от ITU-T, горната честота на сигнала може да бъде 732, 1100 и 1465 Hz. Динамичният обхват на сигнала е около 25 dB, крест факторът е 4,5 dB при 16 градации на яркост.

ТВ сигналсъщо се формира по метода на замитане. Анализът показва, че енергийният спектър на телевизионния сигнал е концентриран в честотната лента 0..6 MHz. Динамичен диапазон D C 40 dB, крест фактор 4,8 dB.

Основен параметър дискретен сигналпо отношение на неговото предаване е необходимата скорост на предаване (bit/s).

Подобни параметри се определят за комуникационните канали. Параметрите на комуникационните канали трябва да бъдат не по-малки от съответните параметри на сигналите.

Параметрите на аналоговите сигнали могат да бъдат намалени до един параметър (скорост на предаване) чрез преобразуване на тези сигнали в цифрови (вижте подраздел 8.2 „Цифрова обработка на аналогови сигнали“).

Телекомуникационна система - съвкупност от технически средства и разпределителни медии, които осигуряват предаване съобщения. Обобщена блокова схема на телекомуникационни системи е показана на фиг. 3.5.

Ориз. 3.5 Обща блокова схема на телекомуникационни системи

Използване на съобщение конвертор съобщение-сигналпреобразуван в първичен електрически сигнал. Не винаги е удобно (а понякога и невъзможно) първичните сигнали да се предават директно по комуникационна линия. Следователно първичните сигнали се преобразуват с помощта на PRD предавателя в така наречените вторични сигнали, чиито характеристики са в добро съответствие с характеристиките на комуникационната линия.

Комуникационен канал - набор от технически устройства (преобразуватели) и разпределителни среди, които осигуряват предаване сигналиот разстояние.

Каналите и комуникационните системи, които използват изкуствена среда за разпространение (метални проводници, оптични влакна), се наричат ​​жични, а каналите и комуникационните системи, в които сигналите се предават през открито пространство, се наричат ​​радиоканали и радиосистеми.

Условната класификация на съвременните видове телекомуникации е показана на фиг. 3.6. Всички видове телекомуникации, според вида на предаваните съобщения, могат да бъдат разделени на такива, предназначени за предаване звуксъобщения, оптиченсъобщения във формата Подвиженизображения, оптиченсъобщения във формата стационаренизображения и съобщения между компютри. В зависимост от целта на съобщенията, видовете телекомуникации могат да бъдат разделени на такива, предназначени за предаване на съобщения индивидуаленИ масахарактер.

Ориз. 3.6 Съвременни видове телекомуникации

Показано на фиг. 3.6 класификацията е доста условна, тъй като напоследък се наблюдава тенденция за обединяване на видовете телекомуникации в единна интегрирана системабазирани на цифрово предаване и комутационни методи за предаване на всички видове съобщения.

Подобни документи

Целта на комуникационния канал е да предава сигнали между отдалечени устройства. Методи за защита на предаваната информация. Нормализирана амплитудно-честотна характеристика на канала. Технически устройства на усилватели на електрически сигнали и кодиране.

тест, добавен на 05.04.2017 г


Комуникацията като отрасъл на икономиката, който осигурява приемането и предаването на информация. Характеристики и устройство на телефонната комуникация. Сателитни комуникационни услуги. Клетъчните комуникации като един от видовете мобилни радиокомуникации. Предаване на сигнал и връзка чрез базова станция.

презентация, добавена на 22.05.2012 г


Ретранслаторът е набор от оборудване, предназначено да осигури комуникация между два или повече радиопредаватели, разположени на големи разстояния един от друг. Неговият принцип на действие, структура и компоненти. Избор на външни и вътрешни антени.

курсова работа, добавена на 26.01.2015 г


Характеристики и параметри на сигналите и комуникационните канали. Принципи на преобразуване на сигнала в цифров вид и изисквания към аналогово-цифров преобразувател. Квантуване на случаен сигнал. Координация на източника на информация с непрекъснат комуникационен канал.

курсова работа, добавена на 12/06/2015


Съвременни видове телекомуникации. Описание на системи за предаване на непрекъснати съобщения, звуково излъчване, телеграфна комуникация. Характеристики на използване на усукана двойка, кабелни линии, оптично влакно. Предназначение на технологията Bluetooth и комуникация по магистрала.

резюме, добавено на 23.10.2014 г


Появата на концепцията за многостепенна йерархична структура на телефонна мрежа. Електронна технология, която направи възможно прехвърлянето на цялото телефонно оборудване към елементна база. Развитие на IP телефония, осигуряваща пренос на глас през мрежи с пакетна комутация.

резюме, добавено на 12/06/2010


Функционална схема и основни елементи на цифрова система. Комуникационни канали, техните характеристики. Откриване на сигнал в гаусов шум. Алгоритми за цифрово кодиране. Лентова модулация и демодулация. Оптимално приемане на DC сигнал. Методи за синхронизация в DSS.

курс на лекции, добавен на 02.02.2011 г


Изчисляване на практическата ширина на спектъра на сигнала и общата енергия на сигнала. Съгласуване на източника на информация с комуникационния канал. Изчисляване на интервала на вземане на проби и дълбочината на битовия код, вероятността от грешка при излагане на „бял ​​шум“. Определяне на битовата дълбочина на кода.

курсова работа, добавена на 07.02.2013 г


Схема на цифров комуникационен канал. Изчисляване на характеристиките на камбанообразния сигнал: обща енергия и практически ограничения на ширината на спектъра. Аналитичен запис на експоненциален сигнал. Времева функция на осцилиращ сигнал. Параметри на цифров сигнал.

курсова работа, добавена на 07.02.2013 г


Принцип на работа на телефонната мрежа. Класификация на вътрешните телефонни системи, техните предимства. Някои правила за телефонна комуникация между секретар и клиент. Основни стандарти за клетъчни радиотелефонни комуникации. Характеристики и удобство на факс комуникацията.

Комуникация, комуникация, радиоелектроника и цифрови устройства

Кратка информация за видовете телекомуникации Телекомуникациите са предаване на информация чрез електрически сигнали, разпространяващи се по проводници (жични комуникации) и/или радиосигнали (радиокомуникации). Телекомуникациите включват и предаване на информация...