6. Способы многоканальной передачи сигналов. Частотное уплотнение. Структурная схема.

Уплотнение – передача по одному общему КС как можно больше независимых сообщений, т.е. общий КС уплотняется вторичными КС. Выгода: многократное использование одной и той же аппаратуры.

Существует 2 способа уплотнения КС, которые основаны на использовании какого либо признака сигнала:

1. Частотное уплотнение.

2. Временное уплотнение.

3. Пространственное (Кондуктивное) уплотнение (по одному многожильному кабелю, по каждой жиле передается сообщение).

Частотное уплотнение КС (ЧУ).

При ЧУ каждое сообщение передается на своей несущей частоте. При ЧУ используется АМ, ЧМ, ФМ или их модификации.

Выделение сообщения на приемной стороне осуществляется с помощью полосовых частотных фильтров.Для обеспечения достаточного качества уплотнения к фильтрам предъявляются жесткие требования по настройке. н₁, н₂, …, н_n – несущие частоты. Между отдельными спектрами должен быть промежуток. Его необходимость связана с тем, что V сигнал имеет ширину спектра Fc; чтобы не было наложения спектров друг на друга.

Общая ширина спектра: Fобщ= nFc + (n-1)Fз.

Для разделения каналов на приемной стороне используют полосовые частотные фильтры (ПЧФ). Каждый ПЧФ должен быть настроен на ''свой'' канал. Такой фильтр должен пропускать частоты ''своего'' спектра в интервале F_с и не пропускать другие частоты. Спектры соседних каналов не должны соприкасаться. Между ними должен быть защитный интервал.

- общая полоса частот. Частотное уплотнение характерно для радиовещания, телевидения.

Структурная схема частотного уплотнения:

На рисунке обозначены:

М1, М2,…,Мn – модуляторы;

ПФ1, ПФ2,…,ПФn – полосовые фильтры;

ДМ1, ДМ2,…,ДМn – демодулятор.

Аппаратура уплотнения: (передающая сторона)

Модуляторы осуществляют АМ, ЧМ или ФМ. Каждое сообщение воздействует на синусоидальный сигнал со своей несущей частотой.

М – нелинейный узел, следовательно, синусоида искажается. Если не устранить искажения, V, сообщение будет передаваться помимо несущей частоты еще и на гармониках. Поэтому устанавливается ПФ1, ПФ2,…, ПФn. Они подавляют гармоники несущей частоты. Общий КС. Может быть по проводам, а может быть по радио. Аппаратура разделения:

Для каждого сообщения предусматривается свой ПФ и ДМ (демодулятор). ПФ выделяет свое сообщение и преграждает прохождение других сообщений. Чем лучше он это делает, тем выше качество разделения. Это важно при разной интенсивности сигналов.

ДМ (или детектор) может быть амплитудный, частотный, фазовый. Его назначение освободиться от несущего сигнала. Основное достоинство частотного уплотнения – каждый канал может функционировать независимо от остальных каналов. Недостаток – наличие ПФ, имеющих сложную технологию изготовления и настройку их характеристик.

ПФ может быть 3- х видов:

• ПФ на основе колебательных контуров (RLC);

• ПФ на основе пьезоэлектрических материалов;

• Цифровые ПФ

Упомянутый недостаток ЧУ устраняется при временном уплотнении (ВУ).

5. Временное уплотнение сигналов. Временная диаграмма, структурная схема.

Сущность ВУ: общий КС каждому отдельному сообщению представляется поочередно во времени. Поочередность должна быть строго определена, т.е. передача должна осуществляться синхронно.

На приемной стороне общего КС каждое сообщение может быть выделено. Для ВУ характерны способы импульсной модуляции (АИМ, ФИМ, КИМ). Кодоимпульсная модуляция (КИМ) используется в цифровых системах. ВУ характеризуется временем цикла Тц.

Синхросигнал обеспечивает согласованную работу передатчика и приемника в КС. Для этого импульсы синхросигнала должны отличаться от импульсов отдельных сообщений каким-нибудь признаком (например: полярностью, амплитудой, длительностью импульса или паузы).

В цифровых системах синхросигнал передается строго определенной кодовой комбинацией.

АИМ имеет ограниченное применение и используется как промежуточный способ, она дальше преобразуется в ШИМ, КИМ, ЧИМ. КИМ является основой цифровых каналов связи, т.е. ей соответствует последовательный код.

Достоинство временного уплотнения – высокая повторяемость структуры для каждого сообщения.

Структурная схема временного уплотнения.

Блок уплотнения обеспечивает поочередное подключение отдельных сообщений к общему КС за счет коммутатора передатчика.

Формирователь синхросигнала – обеспечивает строгую синхронность процесса подключения, чтобы все происходило со стабильной заданной частотой.

За счет синхросигнала отличается момент начала цикла переключения.

Общий канал связи – передатчик, и приемник – может строиться по проводам, радиоканал или оптический КС. Блок разделения – из последовательности сообщений выделяет каждое сообщение в отдельности и направляет их по раздельному каналу.

Селектор синхросигнала – выбирает синхросигнал, тем самым определяет начало цикла.

Приемный коммутатор–в нужный момент времени подключает нужное сообщение на нужный выход.

ОЗУ – служит для запоминания предыдущего значения сообщения. ОЗУ является интерпометором, т.е. хранит предыдущий отсчет между промежутками отсчетов.

Особая важность – обеспечение синхронности работы предающего и приемного коммутаторов. Возможность нарушения синхронности – это недостаток временного уплотнения. Достоинство: при увеличении количества каналов аппаратура не очень усложняется.

Временное уплотнение могут реализовывать разными способами.

Примеры:

• связь между персональными компьютерами (локальная сеть);

Для передачи сообщений каждый компьютер должен иметь узел, обеспечивающий преобразование параллельного кода в последовательный. В этом случае коммутатор представляет собой регистр сдвига. Соответственно, для приема сообщений должен быть предусмотрен преобразователь последовательного кода в параллельный. Приемный коммутатор – тоже регистр сдвига.

• система сотовой радиосвязи. Здесь используется частотно-временное уплотнение. 180 разных частот в дециметровом диапазоне волн.