1.4 Понятия системы связи, канала связи и их классификация
Системой связи называется совокупность технических средств, обеспечивающая передачу сообщений от отправителя (источника сообщения) к получателю. На рис. 1.19 приведена структурная схема системы связи [8, 9].
Рис. 1.19 Обобщенная структурная схема системы связи:
ИС-источник сообщения; Пр.СС1-преобразователь сообщение-сигнал; Пр.ПС-ВС-преобразователь первичный сигнал-вторичный сигнал; Пр.ВС-ПС-преобразователь вторичный сигнал-первичный сигнал; Пр.СС2-преобразователь сигнал-сообщение.
В качестве преобразователей сообщение-сигнал (Пр. СС1) могут быть устройства, рассмотренные в разделе 1 (микрофон, фотоэлемент, видикон и др.). Электрический сигнал на выходе преобразователя называется первичным сигналом. Первичный сигнал, не всегда удобно (а иногда невозможно) непосредственно передавать по линии связи. Поэтому в преобразователе (Пр. ПС-ВС), первичный сигнал преобразуется, в так называемый, вторичный сигнал (например, радиосигнал), который поступают на линию связи.
Линией связи называется физическая среда, в которой происходит передача электрического сигнала.
В преобразователе (Пр. ВС-ПС) вторичный сигнал вновь преобразуется в вид, подобный первичному сигналу.
Полного подобия первичного сигнала невозможно получить из-за влияния внешних и внутренних помех, т.е. принятый сигнал искажен по сравнению с переданным сигналом. К внешним помехам относятся космические, атмосферные, промышленные, помехи от посторонних радиостанций. Внутренние помехи обусловлены процессами преобразования в самой аппаратуре связи.
В преобразователе сигнал-сообщение (Пр. СС2) электрический сигнал преобразуется в сообщение. В качестве таких преобразователей могут быть: телефон, синтезирующее устройство в факсимильной связи, кинескоп и др.
Рассмотренная схема системы связи (рис. 1.19), когда передается сигнал от одного источника, называется одноканальной.
Каналом связи называется совокупность технических средств, обеспечивающая передачу электрического сигнала.
Как видим, система связи объединяет устройства, начиная и оканчивая с сообщения, а канал связи – с электрического сигнала.
Важным параметром любого канала связи является его полоса пропускания 2Δfк. По аналогии с колебательным контуром [11], полоса пропускания определяется на основе амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) канала связи и отсчитывается на уровне 0,707 от максимального значения. Полоса пропускания характеризует ширину полосы частот электрического сигнала, которую канал связи может передать без существенных искажений.
Одним из условий неискаженной передачи сигнала по каналу связи является соотношение 2Δfк ≥ ΔF, где ΔF – ширина спектра электрического сигнала.
На рис. 1.20 приведен пример искажения сигнала, если полоса пропускания канала связи (рис. 1.20,в) меньше, чем ширина спектра сигнала (рис. 1.20,б). Из рисунка видно, что ослабляются первая и вторая гармонические составляющие, а составляющие, начиная с третьей гармоники, полностью подавляются.
Рис. 1.20. Пример искажения сигнала при 2Δfк ˂ ΔF: а) исходный электрический сигнал; б) спектральная диаграмма сигнала; в) полоса пропускания канала связи; г) спектр сигнала на выходе канала связи; д) форма сигнала на выходе канала связи (сплошная линия)
Система связи, обеспечивающая одновременную и независимую передачу сообщений от нескольких отправителей к такому же числу получателей, называется многоканальной. При многоканальной организации связи используются общие преобразователи первичных сигналов во вторичные и обратно, общая линия связи, а электрические сигналы различных источников сообщений наделяются специальными признаками, по которым их можно будет различить при приеме.
В системах авиационной радиосвязи таким признаком является несущая частота, а в системах передачи данных – несущая частота, временной промежуток использования канала, форма сигнала и пр.
При классификации систем связи учитывают не только вид передаваемой информации (системы телефонной связи, телеграфной, телевизионной и др.), но и назначение, и структуру ее построения (системы спутниковой связи, системы сотовой мобильной связи, радиосвязи) и т.д.
Классификация каналов связи зависит от критериев, принятых за основу. Такими критериями могут быть: вид передаваемых сигналов, тип линии связи, ее протяженность и т.д.
В зависимости от вида передаваемых сигналов различают каналы связи:
– аналоговые;
– цифровые.
В зависимости от линии связи:
– радиоканалы (воздушная или безвоздушная среда);
– каналы проводной связи (провода, кабели и др.).
В свою очередь, в зависимости от протяженности радиолинии, радиоканалы могут быть каналами:
– глобальной связи (пределах земного шара);
– дальней связи (от 3000 до 10 000 км);
– средней дальности связи (от 400…500 км до 3000 км);
– ближней связи (до 400…500 км).
В зависимости от направления передачи сообщений, каналы подразделяются на:
– симплексные;
– дуплексные.
Симплексной называется двухсторонняя связь, при которой передача и прием сообщений производится поочередно на одной частоте. В системах дуплексной связи передача осуществляется одновременно с приемом.