книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Элементы дискретных систем связи

Скорость телеграфирования N является весьма важным пара­ метром, характеризующим быстродействие дискретной системы. Однако она не позволяет определить объем передаваемой в канал информации. Для этого введем понятие пропускной способности системы связи.

В общем случае под пропускной способностью системы связи понимают то количество сведений, которое может быть передано по системе в единицу времени.

Современная общая теория связи устанавливает универсаль­ ную меру для количества сведений, содержащихся в передаваемом сообщении, независимо от вида связи.

Такой мерой принято считать число возможных сообщений*

А — тк,

где т — число позиций кода;

k— число используемых элементов.

Для дискретных систем связи, использующих двоичные коды т = 2 и для передачи А различных сообщений число используемых элементов

I

Этот двоичный логарифм числа различных равновероятных со­ общений принят за меру количества информации, передаваемой за время Т. При таком определении один двоичный элемент (нуль или единица) несет одну единицу информации.

Однако на практике пропускная способность дискретных систем связи определяется как количество знаков (слов), передаваемых в единицу времени.

При передаче текста под знаками понимают буквы, цифры и знаки препинания. За единицу времени берется минута.

В случае передачи результатов расчетов электронно-вычисли­ тельных машин пропускная способность систем измеряется количе­ ством слов, передаваемых в одну минуту. При этом под словом по­ нимают наибольшее «-разрядное двоичное число, используемое для кодирования передаваемой информации.

* Универсальность этой меры обусловлена тем, что на основании общей теории связи передача любых сообщений может быть сведена к передаче после­ довательности чисел.

ГЛАВА 3

МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА КОДИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИИ

§ 7. ВИДЫ МОДУЛЯЦИИ

Выше указывалось, что преобразование сообщения в сигнал состоит из двух различных, но взаимосвязанных операций: кодиро­ вания и модуляции.

Если кодирование определяет закон построения сигнала, то мо­ дуляция определяет вид и характер формируемого электрического сигнала, передаваемого в линию (канал) связи.

Посредством модуляции один из параметров электрического тока, который является переносчиком сообщений, изменяется по закону, определяемому кодом. Изменяющимся параметром по­

Если же в Kanecfee переносчика использовать переменный ток, то изменяющимися параметрами могут быть амплитуда, частота и фаза колебаний. В соответствии с этим различают амплитудную (AM), частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ) модуляции.

Если информация кодируется двоичными кодами, модулируе­ мый параметр может принять лишь два различных значения: одно соответствует передаче нуля, другое — единицы. Этот частный случай модуляции называется манипуляцией.

Приведенные ниже примеры поясняют особенности различных видов манипуляции.

Предположим, что переносчиком информации является постоян­ ный ток. Тогда сигнал, несущий информацию, кодовая комбинация которой 10110, при манипуляции величиной напряжения будет иметь вид, как показано на рис. 12, а, а при манипуляции измене­ нием .направления тока— как показано на рис 12,6.

Передача той же комбинации при использовании в качестве переносчика переменного тока будет осуществляться:

— при амплитудной манипуляции —посылкой несущей в течение времени t0, если передается единица, и отсутствием несущей (пере­ дача пауз), если передается нуль (рис. 13, а);

31

и

Рис. 12. Амплитудная модуляция постоянного тока од­ ного (а) и двух (б) направлений

ЩЩПАЛАAAAf(AAA, ЛАЛ t

Ш l/UU 1/1/иUu UuVll/UU

32

— при частотной манипуляции — передачей несущей частоты f 1, соответствующей единице, и передачей несущей частоты /2 , соот­ ветствующей нулю (рис. 13,6); следовательно, при частотной ма­ нипуляции начало передачи элемента кодовой комбинации, отли­ чающегося от предыдущего, характеризуется переходом от часто­ ты к / 2 или от / 2 к /ь

— при фазовой манипуляции — изменением фазы несущего коле­ бания при каждом переходе от состояния «1» к состоянию «О» или наоборот (рис. 13, в).

Из всех трех видов манипуляции последний отличается самой высокой помехоустойчивостью.

Практическая реализация фазовой модуляции (ФМ) затруд­ нена вследствие того, что при изменении фазы линейного сигнала более чем на 90° фаза принимаемых импульсов изменяется на 180° (негативная работа).

Указанный недостаток может быть устранен, если применять так называемую фазоразностную модуляцию (ФРМ), или, как ее часто называют, относительную фазовую модуляцию [2].

Отличие ФРМ от ФМ состоит в том, что фаза несущей изме­ няется не при изменении знака передаваемого элемента (рис. 13, в), а при передаче каждой единицы (рис. 13,а).

Такой способ формирования сигнала позволяет получить устой­ чивую работу приемника при скачкообразных изменениях фазы сигнала в канале.

Согласно терминологии, принятой МККТТ, границы между пере­ даваемыми импульсами (моменты изменения полярности частоты или фазы переносчика) называются характеристическими момен­ тами модуляции (ХММ).

\

§ 8. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ РАВНОМЕРНЫЕ КОДЫ i

В современных дискретных системах связи независимо от вида передаваемой информации используются,- как правило, равномер­ ные коды.

Применение равномерных кодов во многом определяет особен­ ности построения передающих и приемных устройств.

Так, передатчик дискретной системы, помимо кодирования и манипуляции, должен обеспечивать, во-первых, одинаковую про­ должительность каждого передаваемого импульса и, во-вторых, определенную последовательность передачи импульсов, составляю­ щих кодовые комбинации.

Это достигается введением в передающую часть системы специ­ ального распределяющего устройства (распределителя), работаю­ щего с постоянной скоростью (см. § 24).

Следовательно, передатчик любой дискретной системы связи должен состоять из кодирующего устройства, накопителя, распре­ делителя, модулятора (рис. 14).

Посредством кодирующего устройства подлежащая передаче дискретная информация преобразуется в к-разрядное двоичное чис­ ло, которое фиксируется элементами накопителя.

Передающий распределитель, число контактов которого равно числу элементов в кодовой комбинации (к), последовательно пре­ образует каждую двоичную цифру (0 или 1) в соответствующий электрический импульс определенной продолжительности. Форми­ рование электрического сигнала соответственно выбранному спо­ собу манипуляции осуществляется модулятором.

Когда аппаратура -дискретной связи используется для передачи результатов работы вычислительных машин (передача данных), поступающих в двоичной форме, данные вводятся непосредственно в накопитель, минуя кодирующее устройство.

Передающий

распределитель

Рис.' 14. Блок-схема передатчика дискретной системы связи

Таким образом, кодовая комбинация передаваемого сообщения, поступающая на накопитель в виде параллельного кода *, преоб­ разуется распределителем в последовательность импульсов равной длительности.

Рассмотрим более подробно преобразование приемником сиг­ нала в сообщение.

С выхода канала связи сигнал подается на демодулятор, кото­ рый восстанавливает последовательность сформированных пере­ дающим распределителем импульсов.

Поскольку восстановление на приеме переданного сообщения возможно только после того, как известны все к импульсов, одним из узлов приемника дискретной системы связи должно быть уст­ ройство, регистрирующее (накапливающее) элементы, составляю­ щие кодовые комбинации. Такое устройство называется наборным и имеется в любом приемнике дискретной системы.

Очевидно, что наборное устройство должно содержать столько накопительных элементов, какова разрядность применяемого кода (к). При этом необходимо, чтобы каждый г-й импульс принимае­ мых комбинаций всегда регистрировался вполне определенным 1-м элементом наборного устройства. Например, первый импульс должен регистрироваться первым элементом наборного устройства, второй — вторым и т. д.

* Под термином «параллельный код» понимают кодовую комбинацию, все элементы которой регистрируются одновременно.

34

Обеспечение избирательной регистрации принимаемых импуль­ сов элементами наборного устройства осуществляется приемным распределителем, посредством которого каждый элемент наборного устройства поочередно подключается к выходу демодулятора.

Таким образом, при помощи демодулятора, распределителя и наборного устройства, которые являются составными частями при­ емника любой дискретной системы связи, переданная кодовая ком­ бинация выделяется из принимаемого сигнала и регистрируется элементами наборного устройства.

Если принимаемое сообщение представляет собой информацию, подлежащую дальнейшей обработке вычислительной машиной, ре­ гистрируемая кодовая комбинация в конце каждого цикла прием-

Приемный

распределитель

С выхода

канала

Рис. 15. Блок-схема приемника дискретной системы связи

кого распределителя считывается с наборного устройства и парал­ лельным кодом подается на вход электронной вычислительной ма­ шины.

Если же принимаемые сообщения представляют собой знаки текста, то регистрируемые кодовые комбинации с наборного устрой­ ства подаются на дешифрирующее (декодирующее) устройство.

Дешифрирующее устройство обеспечивает качественное разде­ ление кодовых комбинаций, поступающих на его вход, по соответ­ ствующим выходам.

В дискретных системах с отпечатыванием принимаемых знаков на ленте или листе бумаги дешифрирующее устройство, разделяя кодовые комбинации, подготавливает к отпечатыванию тот знак, кодовая комбинация которого зарегистрирована наборным устрой­ ством. Отпечатывание знаков производится печатающим устрой­ ством.

Следовательно, дешифрирующее и печатающее устройства на­ ряду с демодулятором, распределителем и наборным устройством являются основными узлами дискретных систем связи, предназна­ ченных для передачи (приема) текста.

На рис. 15 представлена блок-схема приемника дискретной си­ стемы.

Выше указывалось, что для определенности работы наборного устройства необходимо обеспечить избирательную регистрацию принимаемых импульсов. Под избирательной регистрацией пони­ мают такой режим работы приемного распределителя, при котором

й элемент наборного устройства в течение каждого цикла будет регистрировать только г'-й принимаемый импульс.

Для обеспечения такого режима работы необходимо, чтобы приемный распределитель вращался синфазно по отношению к пе­ редающему распределителю. Под синфазностью будем понимать определенное и неизменное соотношение фаз между передающим и приемным распределителями, обеспечивающее в течение каждого цикла, приема кодовой комбинации избирательную регистрацию.

Синфазность распределителей дискретных.систем связи является основным условием их правильной работы. Потеря синфазности при­

водит к полному прекращению связи.

Поясним сказанное на примере. Предположим, что в рассмат­ риваемый отрезок времени от t3до t4с выхода демодулятора посту­ пил третий кодовый импульс. Так как третий импульс должен быть зарегистрирован третьим накопительным элементом, то в течение времени от t3 до t4 фаза приемного распределителя должна быть такой, чтобы к выходу демодулятора подключался третий накопи­ тельный элемент. Затем в течение приема четвертого импульса (t4—1$) к выходу демодулятора должен быть подключен четвер­ тый накопительный элемент и т. д. Указанное соотношение фаз должно сохраняться при приеме любой кодовой комбинации.

Для обеспечения требуемой синфазности в приемниках дискрет­ ных систем связи имеются специальные коррекционные устройства.

§ 9. КЛАССИФИКАЦИЯ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

Приведенная ниже классификация дискретных систем связи произведена по наиболее характерным отличительным признакам: по виду передаваемой информации, по способу поддержания син­ фазности распределителей и по способу использования цикла пере­ дачи (приема).

По виду передаваемой информации дискретные системы связи делятся на системы передачи данных и системы передачи текста.

По способу поддержания синфазности распределителей все дис­ кретные системы связи делятся на синхронные и стартстопные.

Синхронными называются такие системы, распределители кото­ рых работают непрерывно независимо от того, передаются ли сооб­ щения или система находится в режиме покоя.

Коррекционные устройства, обеспечивающие поддержание син­

рывной работой распределителей предложено называть изохрон­ ными. Однако в настоящей книге мы будем пользоваться старым определением, называя такие системы синхронными. На наш взгляд, оно более полно характеризует специфику системы.

В стартстопных системах приемный и передающий распредели­

36

тели включаются лишь при передаче (приеме) кодовых комбина­ ций. При отсутствии же передачи распределители не работают и, как принято говорить, «стоят на стопе».

Синфазность распределителей достигается тем, что приемный распределитель запускается сразу же после начала работы пере­ дающего распределителя (старт) и по окончании одного цикла останавливается (стоп). Благодаря этому расхождение по фазе между распределителями, накапливающееся к концу цикла, устра­ няется и к началу следующего цикла распределители находятся в фазе. В течение одного цикла синфазность распределителей обес­ печивается стабильностью привода (см. § 28).

Передающий

распределитель

Рис. 16. Блок-схема передатчика двукратной дискретной системы связи

По способу использования цикла передачи (приема) дискретные системы связи делятся на однократные и многократные.

Воднократных системах к передающему распределителю под­ ключается один накопитель и связанное с иим кодирующее устрой­ ство (рис. 14).

Воднократных системах в течение одного цикла передающего распределителя передается одна кодовая комбинация.

Если к передающему распределителю подключить несколько на­ копителей, каждый из которых будет иметь свое кодирующее устрой­ ство, и обеспечить передачу в течение одного цикла распределителя нескольких кодовых комбинаций (по одной комбинации с каждого кодирующего устройства), то будем иметь многократную систему. На рис. 16 приведена блок-схема передатчика двукратной системы связи.

Как видно из схемы, кратность системы определяется количест­ вом источников информации (кодирующих устройств с накойителями и приемников), между которыми длится цикл передачи (приема).

Многократные системы позволяют, с одной стороны, более полно использовать пропускную способность линии, с другой— предоста­ вить независимые каналы связи большему числу корреспондентов.

Многократные системы иногда называют дискретными системами связи с временным уплотнением.

37

ГЛАВА 4

ДВОИЧНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

§ 10. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Переключающие устройства, имеющие два устойчивых состоя­ ния и способные скачкообразно * переходить из одного состояния в другое всякий раз, когда воздействующий на их вход сигнал пе­ реходит через некоторый фиксированный пороговый уровень £ Пор (порог срабатывания), называются двоичными. -

Ло аналогии с элементами двоичного кода принято одно из со­ стояний обозначать цифрой 0, другое 1. Рзботу двоичного переклю-

Обратное срабатывание элемента, т. е. ного элемента переход его в состояние 0, произойдет только в том случае, если входной сигнал противоположной полярности достигнет пороговой величины.

Таким образом, пусковая характеристика любого двоичного пе­ реключающего устройства имеет вид прямоугольной петли, шири­ на которой определяется значениями порогов срабатывания.

* Под скачкообразным переходом следует понимать процесс, протекающий в пренебрежительно малый отрезок времени сравнительно с длительностью вы­ ходного сигнала.

39