1. Принципы цифровых технологий передачи сигналов

1.1. Особеннoсти канала передачи

Для передачи речи или данных, рассматриваемых в общем случае как сигнал, имеющий определенные характеристики, используется канал передачи, организуемый между передатчиком и приемником. Один из основных вопросов заключается в том, может ли этот сигнал быть принят без искажений. Если нет, то насколько он искажается при прохождении по каналу передачи. Уровень допустимых искажений сигнала, а точнее отношение сигнал/шум (ОСШ), согласно известной формуле Шеннона-Хартли, определяет, наряду с шириной полосы пропускания, емкость канала связи или допустимую скорость передачи сигнала. Аналоговый сигнал, непосредственно передаваемый по каналу передачи, может быть искажен по амплитуде, фазе и частоте или времени. Эти искажения являются следствиями естественных или искусственных ограничений канала связи, например, на динамический диапазон и полосу пропускания.

При передаче сигнала на дальние расстояния энергетически выгодно использовать высокочастотную несущую, параметры которой модулируются передаваемым сигналом. Для передачи голоса по каналам связи обычно используют два метода модуляции несущей: амплитудную (АМ) и частотную (ЧМ) В процессе модуляции (а это операция нелинейная) симметрично несущей появляются левые и правые боковые частоты , здесь  основная полоса частот, занимаемая сигналом. Для АМ , для ЧМ зависит от индекса модуляции и может быть принято равным, например, 7. Полоса частот, занимаемая модулируемым сигналом (или его спектр), которая и составляет в этом случае требуемую ширину полосы частот канала передачи, равна для АМ 2 , а для ЧМ 14 . ЧМ передача позволяет существенно уменьшить искажения передаваемого сигнала, особенно в канале с паразитной амплитудной модуляцией и затуханиями амплитуды, каким является радиоэфир, однако требует и существенного (в нашем случае в 7 раз) расширения требуемой полосы частот канала связи. На это идут, если передаваемый сигнал один, как например а УКВ ЧМ-трансляции которая позволяет передавать 15 кГц речевого спектра, но требует полосы канала 210 кГц. АМ-трансляция передает основную полосу частот  5 кГц требуя для полосы канала всего 10 кГц.

Системы связи ассоциируются у нас с системами передачи речи или телефонной связи, которые только в последнее время в связи с развитием модемной и факсимильной связи стали использоваться для передачи данных. Ясно, что эти системы рассчитывались и оптимизировались на передачу речи. Из экономических соображений системы телефонной связи строились как многоканальные системы передачи (МСП), использующие различные методы уплотнения каналов для передачи по кабелю все большего и большего числа каналов (телефонных разговоров) одновременно. Из приведенного выше примера ясно, что при выборе метода модуляции предпочтение было отдано АМ. Более того основная полоса частот передаваемого речевого спектра была оптимизирована по индексу артикуляции (принятого равным 0,7), соответствующему уровню разборчивости слов 85…90% и составила 3100 Гц. Эта полоса размещалась диапазоне 300…3400 Гц.

Учитывая, что указанная полоса частот должна фильтроваться реальным, а не идеальным аналоговым полосовым фильтром, имеющим конечную крутизну спада частотной характеристики в переходной полосе, было предложено использовать  полосу в 4 кГц в качестве основной полосы стандартного канала тональной частоты (КТЧ), используемого первоначально только для передачи речи (защитная полоса между двумя соседними каналами при этом составляет 900 Гц)