Абрамов А.С.-Сети и системы передачи информации
Содержание
1.Сигналы для передачи информации.
2.Аналоговая и цифровая передача данных.
3.Пропускная способность канала.
а)Ширина полосы по Найквисту (без шумов).
б)Формула Шеннона для пропускной способности .
4.Передающие среды .
5.Уплотнение.
6.Антенны и распространение радиоволн.
7.Шумы и помехи в каналах связи.
8.Потери радиосигнала и многолучевое распространение. 9.Методы компенсации ошибок. 10.Методы кодирования сигналов.
а)Амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ) манипуляции.
б) Квадратурные варианты АМ, ЧМ, ФМ.
в)Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).
г)Дифференциальная ИКМ.
д) Дельта модуляция (ДМ) и адаптивная ДМ. 11.Расширенный спектр.
а)Множественный доступ с кодовым разделением – CDMA .
б)Создание последовательностей расширения.
12)Кодирование и защита от ошибок . 13)Управление потоком данных .
14)Спутниковая связь.
15)Принцип сотовой связи .
16.Локальные сети на основе Bluetooth.
17.UWB – Сверхширокополосная связь для локальных сетей.
Сигналы для передачи информации.
Типы сигналов:
1.Аналоговый сигнал 2. Цифровой сигнал
3.Периодические (S(t + T)= S(t)) и не периодические сигналы и их
частотное представление (ряд Фурье, интеграл Фурье).
Ширина полосы сигналов ∆f = fn – f1.
4.Связь между скоростью передачи данных и шириной полосы.
Если каждый
(положительный или отрицательный)
импульс использовать для передачи
одного бита информации, то скорость ее
передачи будет равна 2f1
бит/сек.,т.е.–удвоенной частоте следования
импульсов. При передаче цифровых сигналов
форма U
все больше
приближается к прямоугольной с ростом
N
суммируемых гармоник. При этом растет
надежность распознавания передаваемой
информации в присутствии шумов, однако
ширина занимаемой каналом полосы
увеличивается и растет стоимость канала.
Примеры:
1) Пусть, f1 = 1 Мгц. Ограничимся 5й гармоникой в представленном прямоугольном сигнале. Тогда ширина полосы S = 5 – 1 = 4Мгц. Передавать можно 2Мбит/сек.
2) Пусть, f1=2Мгц, полоса S = 8Мгц. (2*5 – 1 = 8). Скорость передачи - 4Мбит/сек.
Пусть аппроксимация импульса f1+3f1. Частота f1 = 2Мгц.
Ширина полосы S = 3 f1 - f1 = 4Мгц. Скорость передачи 8Мб. Следовательно, при данной ширине полосы могут поддерживаться разные скорости передачи данных.
Aналоговая и цифровая передача данных.
Цифровой сигнал на передающем конце.
Цифровой сигнал на приемном конце при ограниченной полосе тракта передачи.
Аналоговые сигналы (АС) и цифровые сигналы (ЦС) могут передавать как аналоговые, так и цифровые данные.
АС: представление данных в виде непрерывно изменяющихся эл.маг. волн.
Аналоговые данные (Зв. волны) ►Телефон ► АС, в диапазоне от 300 до 3400Гц.
Цифровые данные (Двоич. импульсы) ► Модулятор/Демодулятор (модем) ► АС, модулирующий несущую частоту.
ЦС: представление данных последовательностью импульсов напряжения.
Цифровые данные ► Кодер/Декодер (кодек) ► ЦС.
Цифровые данные ►Цифровой передатчик► цс
Передача сигналов:
При передаче АС используется ряд последовательных усилителей. Усиливаются и шумы, но аналоговые данные при небольших шумах почти не страдают.
При передаче ЦС используются ретрансляторы. В них ЦС восстанавливается и передается дальше, но без шумов и искажений.
Пропускная способность канала - максимальная скорость передачи информации в данных условиях (бит/c). Зависит от ширины полосы, шума и допустимого уровня ошибок (различение 0 и 1).
Ширина полосы по Найквисту (без шумов).
Если скорость передачи равна 2В, то с этой скоростью могут передаваться сигналы с частотами ≤ В.
Пусть телефонный канал имеет полосу:
S = 3400 – 300 = 3100Ггц, тогда 2В = 6200 бит/сек.
Если используются сигналы более чем с двумя уровнями напряжения, то и скорость передачи будет больше.
При многоуровневой передаче данных формула Найквиста примет вид:
С = 2Blog2 М
М – количество дискретных уровней напряжения. При М = 8 по формуле получим пропускную способность в 18,6 Кбит/c. Максимальное М ограничивается способностью приемника распознавать такие сигналы при наличии помех.