9.4.2 Часовий розподіл каналів

При часовому розподілі каналів (РКЧ) груповий тракт за допомогою комутатора надається по черзі для передачі сигналів кожного каналу багатоканальної системи (рис. 9.5).

Спочатку передається сигнал 1-го каналу, потім наступного, і так далі до останнього каналу з номером , після чого знову підключається 1-й канал, і процес періодично повторюється із частотою дискретизації , де - інтервал дискретизації згідно теореми В.О. Котельникова.

Введені позначення: ДС – джерело сигналу; – комутатор передачі; ІМ – імпульсний модулятор; ГТІ – генератор тактових імпульсів; ЛЗ – лінія зв’язку; ВТЧ – виділювач тактової частоти; – комутатор прийому; ІД – імпульсний детектор; ОП – отримувач повідомлень

Рисунок 9.5 – Структурна схема багатоканальної системи передачі повідомлень із часовим розподілом каналів

На прийомному кінці встановлюється аналогічний комутатор , що підключає груповий канал по черзі до приймачів різних каналів. Приймач -го каналу підключається тільки на час передачі -го сигналу й відключається на весь інший час, поки передаються сигнали інших каналів. Для нормальної роботи системи необхідно забезпечити синхронне й синфазне перемикання каналів на передавальній і приймальній сторонах. Часто для синхронізації використають один з інформаційних каналів БСП.

Як канальні сигнали в системах РКЧ використовуються послідовності, модульованих імпульсів, що не перекриваються в часі, (наприклад, по амплітуді на рис. 9.6) , , …, , …, .

Сукупність канальних сигналів утворює груповий сигнал . На рис. 9.6,а для спрощення представлені тільки сигнали та каналів. Груповий сигнал надходить на комутатор, дію якого можна ототожнювати з «часовим фільтром» (ключем), передатний коефіцієнт якого (рис. 9.6,б) дорівнює одиниці тільки на інтервалах дії імпульсів обраного каналу:

(9.13)

У результаті часової фільтрації на виході -приймача виділяться лише імпульси -го каналу (рис 9.6,в). Отримані після демодуляції повідомлення надходять до -го одержувача.

Рисунок 9.6 – Принцип виділення канального сигналу із групового

При часовому розподілі взаємні завади обумовлені двома причинами. Перша полягає в тому, що лінійні спотворення, що виникають за рахунок обмеження смуги частот і неідеальності АЧХ і ФЧХ усякої фізично здійснюваної системи зв'язку, порушують форму імпульсів сигналів. Дійсно, якщо при передачі модульованих імпульсів кінцевої тривалості обмежити спектр, то імпульси «розпливуться» і замість імпульсів кінцевої тривалості одержуємо процеси, нескінченно протяжні в часі. При РКЧ це приведе до того, що імпульси одного каналу будуть накладатися на імпульси інших каналів (рис. 9.7). Інакше кажучи, між каналами виникають взаємні перехідні завади. Можливі такі завади і через порушення синхронізації.

Рисунок 9.7 - Виникнення взаємних завад між каналами при РКЧ

Для зниження рівня взаємних завад доводиться вводити «захисні» часові інтервали. Це вимагає зменшення тривалості імпульсу кожного каналу і, як наслідок, розширення спектру сигналів. Так, у багатоканальних системах телефонії смуга ефективно використовуваних частот Гц відповідно до теореми відліків мінімальне значення частоти дискретизації  Гц. Однак, у реальних системах частоту проходження імпульсів вибирають трохи більшою (з деяким запасом):  кГц. Для передачі таких імпульсів в одноканальному режимі буде потрібна смуга частот не менша  кГц. При РКЧ сигнал кожного каналу займає однаковий інтервал часу, який визначається в ідеальних умовах відповідно до теореми відліків із співвідношення (без урахування каналу синхронізації)

, (9.14)

де дорівнює загальній смузі частот системи зі ЧРК. Хоча теоретично системи із РКЧ і ЧРК дозволяють одержати однакову ефективність використання частотного спектра, проте, у реальних умовах системи РКЧ трохи уступають системам ЧРК по цьому показнику.

Однак системи із РКЧ мають значну перевагу перед системами із ЧРК, пов'язану з тим, що при передачі сигналів різних каналів у різний час у них відсутні перехідні завади нелінійного походження. Крім того, апаратура із РКЧ значно простіша, ніж з ЧРК, де для кожного індивідуального каналу потрібні свій модулятор на передачі й розділовий смуговий фільтр на прийомі. Немаловажною перевагою систем із РКЧ є менший пік-фактор. Системи із РКЧ застосовуються при передачі безперервних повідомлень за допомогою аналогових видів імпульсної модуляції (ФІМ, ШІМ), і особливо в цифрових системах з ІКМ, ДІКМ, ДМ, АДІКМ [43].

Корисно відзначити також, що сумарна потужність прийнятого сигналу , необхідна для забезпечення заданої вірності при наявності флуктуаційних завад (як при ЧРК, так і при РКЧ), в ідеальному випадку в раз більша, ніж потужність при одноканальній передачі з тим же виглядом модуляції: . Це легко зрозуміти, оскільки при додаванні незалежних сигналів потужності складаються. У дійсності ж через перехідні завади вірність прийому в багатоканальних системах при виконанні цієї умови трохи нижча, ніж в одноканальних. Збільшуючи потужність сигналу в багатоканальній системі із частотним розподілом, не можна знижувати рівень перехідних завад, оскільки при цьому зростає й потужність останніх, а в ряді випадків потужність завад нелінійного походження зростає навіть швидше, ніж потужність сигналу.