4.1. Аналоговые и цифровые сигналы, мультиплексирование

Способы преобразования сообщений в сигнал и обратно. В системах электросвязи применяют различные по устройству и принципу  работы преобразователи сообщения в сигнал (передат­чик) и обратно (приемник). Это зависит  от вида и характера передаваемых сообщений.

В системах передачи оптических сообщений в качестве таких преобразователей применяются фотоэлектрические преобразователи и различные регистрирующие устройства.

В системе передачи звуковых сообщений используются соответственно акустоэлектрические и электроакустические преобразователи.

Преобразующие устройства могут выполнять как прямое (непосредственное), так и условное преобразования.

При прямом преобразовании информационные параметры сообщения и сигнала изменяются по одним и тем же законам. Например, изменения электрического сигнала на выходе акустоэлектрических преобразователей точно повторяют изменения звукового давления. Это достигается благодаря включению в электрическую цепь устройств, чувствительных к изменению звукового давления. Пропорционально изменению давления изменяется сопротивление электрическому току. В результате величина тока изменяется в соответствии с изменением сообщения. Обратное преобразование сигнала в звуко­вое сообщение осуществляется с помощью электромагнита. В об­мотку электромагнита поступает сигнал, создающий переменное магнитное поле, которое приводит в колебательное движение мембрану, вызывающую в окружающей среде звуковые колебания.

При условном преобразовании связь между информационными параметрами сообщения и сигнала — условная. При этом приме­няются коды, то есть каждый знак сообщения при передаче преобра­зуется в определенную комбинацию электрических импульсов, а в процессе приема по комбинации определяется соответствующий знак. Коды используются для преобразования в сигнал дискретных сообщений.

Современные сети и системы связи в основном передают не аналоговые сигналы, а цифровые.

Аналоговые сигналы.

Они распространяются по линиям связи в виде электромагнитных волн, которые характеризует частота колебаний. То есть циклическое изменение величины напряжения передаваемого электрического сигнала (амплитуда) в единицу времени. Все средства связи аналогового формата (телефон и радио) при передаче человеческого голоса, работают в определённом частотном диапазоне. По существующим стандартам частотный диапазон качественной передачи должен соответствовать:

• речи --------------------------------------------------------- 0,3 – 3,4 кГц;

• воспроизведения музыки ------------------------------ 0,02 – 20 кГц.

Эти диапазоны соответствуют биологическим параметрам человеческого уха и могут изменяться в зависимости от персональных (в том числе возрастных) характеристик.

Основными недостатками систем передачи аналоговых сигналов является:

• Ослабление сигнала при его передаче на большое расстояние, как следствие – уменьшение его качества за счёт влияния шумов;

• Необходимость использования дорогостоящего оборудования для передачи нескольких телефонных разговоров по одному кабелю;

• Сложность в производстве и настройке оборудования;

• Несовместимость с передачей информации от источников другой природы (например от компьютера).

Цифровые сигналы.

Все перечисленные недостатки передачи аналоговых сигналов можно исключить при переходе на передачу аналоговых и цифровых сигналов с использованием методов и оборудования передачи цифрового сигнала. Цифровым сигналом является скачкообразное циклическое изменение величины напряжения передаваемого электрического сигнала в единицу времени, то есть передача информации осуществляется передачей бинарных информационных посылок (либо 0 / либо 1).

Но чтобы было возможно передать человеческую речь (аналоговую в своей основе) с использованием цифровых систем электросвязи, необходимо её преобразовать в последовательность 0 и 1. Эту операцию необходимо провести без качественной потери характеристик параметров сигнала, позволяющих обеспечить не только однозначное восстановление содержательной части, но и восстановление тембра голоса для идентификации говорящего абонента.

Подобное преобразование производится в три действия, приведённых на рис. 4.2: