Задачи транспортировки сигнала по линии связи

Переносчиком сообщений в системе (см. рис. 3.32, а) является сигнал — объект, транспортируемый через передающую систему — линию связи (ЛС) между передатчиком и приемником. Линия связи — физическая среда (атмосфера, космическое пространство, набор проводов и др.), по которой передаются сигналы. Канал связи (КС) — средства односторонней передачи данных, например полоса частот, выделенная одному передатчику при радиосвязи. Следует иметь в виду, что понятия линия связи и канал связи в общем случае различаются. В одной ЛС может быть организовано несколько КС путем временного, частотного, кодового и других видов разделения. В этом случае говорят о логических (виртуальных) КС. Если канал полностью монополизирует ЛС, то он может называться физическим каналом и совпадать в этом случае с линией связи.

Преобразование сообщения в передаваемый сигнал x(t) — некоторый материальный носитель сообщения — выполняет передатчик по строго определенному правилу (модуляция, кодирование, манипуляция), выбор которого зависит от типа сообщения и сигнала.

Доставленный в пункт приема через ЛС сигнал x'(t) должен быть снова преобразован в сообщение и затем передан адресату. Однако и сигнал x'(t), и принятое сообщение a'(t) могут отличаться от сигнала x(t) на входе ЛС и передаваемого сообщения а. Основная причина искажений передаваемого сигнала x(t) — воздействие помех в линии связи, ограниченная полоса пропускания и отчасти шумы в аппаратуре передачи данных (АПД), входящей в КС.

Восстановление переданного сообщения по принятому сигналу x'(t) осуществляет приемник. Причем эта операция возможна, если известно правило преобразования сообщения в сигнал. На основе этого правила вырабатывается правило обратного преобразования сигнала в сообщение — демодуляция, декодирование. Оно и позволяет приемнику выбрать сообщение из известного множества возможных сообщений. В идеальном случае выбранное сообщение а' полностью совпадает с переданным а. Однако восстановить переданное сообщение иногда и не удается. Вследствие искажения принятого сигнала x'(t) возможна ошибка при восстановлении сообщения.

Степень соответствия между переданным x(t) и принятым x'(t) сигналами определяет достоверность передачи данных.

Помехоустойчивость линии определяет ее способность уменьшать уровень помех, создаваемых внешней средой, на внутренних проводниках. Помехоустойчивость линии зависит от типа используемой физической среды, а также от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают кабельные линии и отличной — волоконно-оптические линии, малочувствительные к внешнему электромагнитному излучению. Обычно для уменьшения помех, появляющихся из-за внешних электромагнитных полей, проводники экранируют и (или) скручивают.

Перекрестные паводки определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам помех, когда электромагнитное поле сигнала, передаваемого с выхода передатчика по одной паре проводников, наводит на другую пару проводников сигнал помехи. Если ко второй паре будет подключен приемник, то он может принять внутреннюю помеху за полезный сигнал.

Задача транспортировки сигнала, имеющего определенные характеристики, требует согласования их с характеристиками канала связи. Основными характеристиками сигнала являются:

  • ? длительность Тс;
  • ? максимальная частота спектра Fc; например, максимальная частота звукового сигнала для человека Fc max = 20 кГц. Чем выше частота несущего периодического сигнала, тем больше информации в единицу времени передается по линии и тем выше пропускная способность линии при фиксированном способе физического кодирования. Однако при повышении частоты периодического несущего сигнала увеличивается и ширина спектра этого сигнала, т.е. разность между максимальной и минимальной частотами набора синусоид, которые в сумме дадут выбранную для физического кодирования последовательность сигналов. Линия связи передает этот спектр синусоид с теми искажениями, которые определяются ее полосой пропускания. Чем больше несоответствие между полосой пропускания линии и шириной спектра передаваемых информационных сигналов, тем сильнее сигналы искажаются и тем вероятнее ошибки в распознавании информации принимающей стороной, а следовательно, скорость передачи информации па самом деле оказывается меньше, чем можно было предположить;
  • ? мощность Sc, под которой понимают допустимое превышение средней мощности передаваемого сигнала Рс над средней мощностью помехи Рп:

Произведение этих трех характеристик сигнала принято называть объемом сигнала'.

  • 3. СРЕДСТВА И СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
  • 92

Аналогичные характеристики вводятся и для канала связи (КС):

  • ? Ткс — время, в течение которого канал предоставляется для передачи сигнала;
  • ? FKC — полоса пропускания КС (определяет диапазон частот синусоидального сигнала);
  • ? SKC — превышение мощности полученного сигнала Ps над мощностью уровня шумов Рш в канале связи, при которых этот сигнал передается по КС без значительных искажений: отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного превышает некоторый заранее заданный предел, обычно 0,5:

Объем канала связи

Для передачи сигнала без искажения по заданному КС необходимо выполнить условие Vc < VKC, т.е. объем передаваемого сигнала должен быть меньше или равен объему КС.

При этом необходимо, чтобы:

  • а) Тс < Ткс;
  • б) Fc < FKC, т.е. полоса пропускания канала должна быть больше, чем ширина спектра передаваемого сигнала;

в) Sc < SKC.

Если объемы Vc и VKC представить в виде кубов, то их геометрическое соотношение будет иметь вид, показанный на рис. 3.38.

Соотношение объемов сигнала и канала связи

Рис. 3.38. Соотношение объемов сигнала и канала связи

Характеристики сигнала можно менять, сохраняя объем сигнала. Такая операция называется деформацией объема сигнала.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >