Одеська національна академія зв’язку ім. О.С. Попова
Кафедра теорії електричного зв’язку ім. А.Г. Зюко
Вивчення СтруктурноЇ схемИ системИ електрозв’язку
Методичні вказівки до лабораторної роботи 1.0 із дисципліни “Основи теорії систем”
Укладачі Іващенко П.В., Борщова Л.М.
Затверджено на засіданні кафедри
для використання на заняттях.
26.12.2014 р.,
протокол № 6.
зав. каф. Іващенко П.В.
Одеса – 2014
1 Цель работы
1.1 Изучение основных принципов построения системы электрической связи.
1.2 Исследование точности работы системы электрической связи.
2 Ключевые положения
1. Система электросвязи – это упорядоченная совокупность взаимодействующих технических средств, сред распространения сигналов, образующих единое целое и обеспечивающих передачу сообщений на расстояние с помощью электрических сигналов.
Сообщение – материальная форма представления информации (сведений о событиях, процессах, объектах и т.п.).
Переносчиками (носителями) сообщений на расстояние являются сигналы. В современных системах связи сообщения передаются электрическими или оптическими сигналами.
В процессе передачи над сигналами производятся различные преобразования, типичные для разных систем связи, независимо от назначения системы и характера сообщений. Обобщенная структурная схема системы электросвязи приведена на рис. 1.
2. Центральное место в системе занимает канал связи – совокупность технических средств, обеспечивающих передачу электрического сигнала на расстояние от пункта А до пункта Б. В современных системах электросвязи каналы связи цифровые, т.е., позволяют передавать цифровые сигналы b(t) (рис. 2). Цифровой первичный сигнал b(t) является двоичным и представляет собой последовательность импульсов, следующих с интервалом Тб (рис.2). Импульсы соответствуют двоичным символам ”1“ и ”0“. Двоичные символы называют битами. Интервал Тб – время, затрачиваемое на передачу одного бита. Основным параметром первичного цифрового сигнала является скорость цифрового сигнала
R = 1/Tб.
Размерность скорости цифрового сигнала – бит/с. Она показывает, сколько двоичных символов передается в секунду.
3. От источника сообщений поступает сообщение a(t). Если сообщение неэлектрическое (звуковое, текст, изображение), то с помощью соответствующего датчика оно преобразуется в исходный электрический сигнал. В других случаях сообщением может быть электрический сигнал (файл данных от компьютера, от устройства памяти), этот сигнал также является исходным. В кодере источника исходный электрический сигнал преобразуется в двоичный цифровой сигнал b(t). Это преобразование называется кодированием – отдельным элементам исходного электрического сигнала ставятся в соответствие кодовые комбинации двоичных символов. Обратное преобразование называется декодированием. Правила кодирования и декодирования задаются кодом. На рис. 3 показан пример кодирования и декодирования: здесь А, Б, В, … – элементы исходного электрического сигнала, в центре рисунка показан код.
4. Канал связи может быть построен на основе одной системы передачи (СП) (рис. 4, а) либо на основе двух или более СП (рис. 4, б). Второй случай имеет место при построении канала на основе элементов сети связи. Сеть связи – комплекс технических средств, предназначенных для коммутации, маршрутизации и передачи сигналов между конечным оборудованием большого количества территориально разнесенных пользователей (пунктов). Коммутация и маршрутизация сигналов выполняются в узлах коммутации (УК). На рис. 4, б показан фрагмент сети, который используется для построения рассматриваемого канала связи между пунктами А и Б.
5. Система передачи – комплекс технических средств, предназначенных для передачи сигналов между узлами коммутации либо между конечными пользователями, если узлы коммутации не используются. На рис. 5 приведена схема системы передачи.
Система передачи строится на основе линии передачи. Линия передачи – физическая цепь (кабель, медный или оптический) или свободное пространство (в радиосвязи), используемое для передачи сигнала на расстояние.
М
одулятор
преобразует первичный сигнал во вторичный
(модулированный) сигнал, который хорошо
подходит для передачи по линии. Другими
словами, модулятор согласовывает
характеристики сигнала на входе линии
с характеристиками линии передачи, в
частности, по полосе частот. Если линия
связи – полосовая система, пропускающая
колебания частот от f min
до f max, то для согласования
с линией передачи первичный сигнал
преобразуется во вторичный сигнал,
спектр которого сосредоточен в полосе
частот от f min … f max
или занимает часть этой полосы. Полоса
частот вторичного сигнала должна
попадать в полосу пропускания линии
связи – в этом и состоит задача
согласования. Описанное преобразование
называется модуляцией. Существует
большое количество видов модуляции.
Самый простой вид модуляции – АМ-2 –
двоичная амплитудная модуляция:
модулированный сигнал представляет
собой последовательность радиоимпульсов,
отличающихся амплитудами (рис. 6).
Демодулятор восстанавливает
первичный сигнал из модулированного
сигнала. Восстановленный сигнал
обозначается
.
6. При передаче по линии передачи на сигнал s(t) накладывается помеха (шум) n(t), и сигнал на выходе линии связи записывается
z(t) = s (t) + n(t).
Помеха затрудняет работу демодулятора – при восстановлении первичного цифрового сигнала возникают ошибки: после подачи на вход системы передачи символа ”1“ на выходе системы получают символ ”0“ или наоборот. Вероятность ошибки символа характеризует точность работы системы.
Таким образом, действие помехи в линии передачи проявляется на выходе системы передачи в виде ошибок – неправильных решений демодулятора и, соответственно, после декодирования возникают ошибки в принятых сообщениях. Вероятность ошибки на выходе демодуляторе зависит от вида модуляции и отношения сигнал/шум (сокращенно – с/ш). Под отношение сигнал/шум обычно понимают отношение средних мощностей сигнала и шума.