15. Разделительные устройства двунаправленных каналов связи

Разделение прямого и обратного каналов при помощи специальных разделительных (развязывающих) устройств, называемых иногда дифференциальными. Является основой системы абонентского доступа в проводных телефонных сетях общего пользования.

В дуплексных системах передачи подключение двухсторонней двухпроводной местной линии к встречным односторонним каналам одно- или многоканальной системы передачи осуществляется через развязывающее или разделительное устройство (РУ). В качестве РУ чаще всего используется дифференциальная система (ДС). ДС выполняются с помощью либо дифференциального трансформатора, либо резисторов, образующих мостовую схему.

Рис. 1.1. Схема дифференциальной системы на основе трансформатора: а) схема включения дифференциального трансформатора; б) эквивалентная мостовая схема.

Схема реализации ДС на трансформаторах приведена на рис. 1.1. Пары точек 3-3 и 4-4 дифференциальной системы, к которым подключаются два встречных односторонних канала (прямой и обратный), являются диагоналями моста. В одно из плеч моста (в данном случае точки 1-1) включается двухсторонняя местная линия с сопротивлением Z_ДЛ. К другому плечу (точки 2-2) подключается балансный контур, сопротивление Z_Б которого подбирается таким образом, чтобы мост был уравновешен.

ДС уравновешена, если отсутствует передача энергии между парами точек 3-3 и 4-4.

Для этого необходимо, чтобы выполнялось условие

I₁₁ = I₂₂, (1.1) где I₁ и I₂ - cоответственно, токи первого (между точками 1-1) и второго (между точками 2-2) плеч моста или, что то же самое, токи в обмотках ₁ и ₂ дифференциального трансформатора. Из (1.1) следует условие

I₁/I₂ = ₂/₁ = m, (1.2) откуда с учетом того, что I₁/I₂=Z_Б/Z_ДЛ, условие равновесия имеет вид

Z_Б = mZ_ДЛ. (1.3) Коэффициент трансформации m называют коэффициентом неравноплечности: при m=1 ДС равноплечая, при m1 - неравноплечая. Обычно для подключения двухсторонних линий к четырехпроводным каналам применяются равноплечие ДС. Неравноплечие ДС используются в качестве РУ при подключении дополнительных устройств (вызывных, контрольных, измерительных и др.).

В системах передачи, применяемых на местных сетях, часто используются ДС на основе резисторов. Одна из возможных схем такой ДС представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Схема дифференциальной системы на основе резисторов: а) схема включения резистивного моста; б) эквивалентная мостовая схема.

Равновесие в такой системе можно получить, например, при условии

Z1 = Z2 = Z_Б = Z_ДЛ. (1.16) В этом случае затухания по мощности а_3-4=а_4-3= и а_1-3=а_1-4=6 дБ. В реальных условиях работы ДС Z_БZ_ДЛ, и затухание в направлениях от точек 4-4 к точкам 3-3 и наоборот будет равно а_4-3=А_Б+12 дБ, где А_Б=20lg(Z_ДЛ+Z_Б)/(Z_ДЛ-Z_Б) - балансное затухание.

1. Цифровая модуляция гармонических несущих колебаний

(можно посмотреть http://motoking.meduniver.com/CCPO/31.html)

Смысл (как сказал Чернышев): мы можем в полярной системе координат сформировать либо систему концентрических окружностей, либо прямолинейную структуру (для амплитудной модуляции) либо набор точек в виде квадратной или прямоугольной решетки и на ней, отмечая те или иные точки мы закрепляем определенные цифровые комбинации. Это абсолютный вариант.

Есть ещё модуляция относительная. Когда передача того или иного бита или комбинации бит производится переходом из одного состояния в другое. Ну и в этой ситуации получается в течение определенного промежутка времени амплитуда частота фаза остаются неизменной.

ЦИФРОВАЯ АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИИ (ЦАМ).

Канальный сигнал при ЦАМ(линейной модуляции) моэкно записать как:

При амплитудной модуляции в соответствии с символами передаваемого сообщения изменяется амплитуда передаваемого

сигнала.

(Схема сложнее в книгше Гаранин стр.47)

АД - амплитудный детектор (когерентный или некогерентный), РУ - решающее устройство,которое с тактовым интервалом Т принимает решение о кодовых символах . Эти решения фиксируются в запоминающем устройстве.

Спектр этого сигнала содержит несущую и две боковые полосы, каждая изкоторых повторяет спектр первичного сигнала.

На рис.2.11 дана геометрическая иллюстрация формируемого ансамбля AM сигналов для М=4, /W=8, d=2.

ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ (PSK)

При фазовой модуляции в соответствии с символами передаваемого сообщения изменяется фаза гармонического колебания, поэтому передаваемый сигнал можно записать в следующем виде:

где

принимает значения из множества, произвольная начальная фаза.

В результате передается последовательность сигналов

конечной длительности T_s; с постоянной огибающей и энергией

Геометрическая иллюстрация формируемого ансамбля ФМ сигналов изображена на рис.2.14.

Здесь сигнальные точки лежат на окружности, радиус которой определяется энергией Es сигналов. С увеличением М возрастает спектральная эффективность. Но с другой стороны, с увеличением М при постоянной энергии сигналов происходит сближение сигнальных точек.

Поэтому для поддержания вероятности ошибки на прежнем уровне приходится увеличивать энергию сигналов (увеличивать радиус окружности). Иначе говоря, здесь, как в случае AM сигналов, увеличение спектральной эффективности достигается за счет снижения энергетической эффективности.

Теперь рассмотрим методы формирования ансамбля ФМ сигналов, представленных на рис.2.14.

Самой простой является схема демодулятора двухпозиционных сигналов (2ФМ), представленная на рис.2.15. Можно легко проверить, что скачки фазы на π происходят в моменты изменения полярности модулирующего сигнала I(f).

ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ (ЦИФРОВАЯ)

Если частотная модуляция реализуется посредством выбора одного из m независимых гармонических сигналов,то в общем случае при каждом переключении. происходит разрыв фазы канального сигнала.

Wikipedia - Значениям «0» и «1» информационной последовательности соответствуют определённые частоты синусоидального сигнала при неизменной амплитуде. Частотная манипуляция весьма помехоустойчива, поскольку помехи телефонного канала искажают в основном амплитуду, а не частоту сигнала. Однако при частотной манипуляции неэкономно расходуется ресурсполосы частот телефонного канала. Поэтому этот вид модуляции применяется в низкоскоростных протоколах, позволяющих осуществлять связь по каналам с низким отношением сигнал/шум.

Частотная манипуляция с минимальным сдвигом (англ. Minimal Shift Keying (MSK)) представляет собой способ модуляции, при котором не происходит скачков фазы и изменение частоты происходит в моменты пересечения несущей нулевого уровня. MSK уникальна потому что значение частот соответствующих логическим «0» и «1» отличаются на величину равную половине скорости передачи данных. Другими словами, индекс модуляции равен 0,5: