5. Основные принципы временного уплотнения.

Теорема Котельникова Если аналоговый сигнал имеет финитный (ограниченной по ширине) спектр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим дискретным отсчетам, взятым с частотой, строго большей удвоенной верхней частоты.

fд>2fв, где в максимальная частота, которая ограничена спектром реального сигнала;

Если условия теоремы Котельникова не выполняются то способа восстановить сигнал из дискретного в аналоговый без искажений не существует.

Временной принцип уплотнения КС.

Временное уплотнение основано на представлении информации в импульсном виде и передаче электрических посылок, получаемых от нескольких источников сигналов в разные промежутки времени. Применительно к ИКМ временное уплотнение осуществляется путем укорачивания длительности кодовых посылок (без изменения времени передачи кодовых комбинаций) и размещения между посылками одного сообщения посылок, соответствующих другому сообщению. На рис. 1.24 показан принцип осуществления временного уплотнения сигналов, поступающих от четырех источников (И) в цифровом виде на распределительное устройство передачи прд

Подвижной контакт за время, равное длительности элементарной посылки в кодовой комбинации, совершает полный оборот, снимая с неподвижных контактов остается неизменным, но в течение этого времени передается несколько комбинаций (рис. 1.25, а, б, в, г).

Кодовая комбинация каждого источника представлена тремя посылками. На диаграмме сигнала с временным уплотнением (см. рис. 1.24, д) цифрами с 1 по 4 указана принадлежность укороченных посылок соответствующему источнику сигнала. Для выделения посылок каждого канала на приемной стороне (см. рис. 1.24) используется такой же распределитель Рпрм» работающий синхронно с передающим. Это позволяет направить посылки каждой кодовой комбинации к своему приемному устройству (Прм). Полученные подобным образом при первичном временном уплотнении групповые сигналы можно подвергать аналогичному укорочению и вторичному уплотнению. Порядок временного уплотнения по мере наращивания числа каналов называется иерархией. Укорочение длительности импульсов при временном уплотнении требует уменьшения допустимого времени нарастания в процессе передачи их по каналу связи. Принимая во внимание связь этого показателя с частотой верхнего среза, вытекающей из формулы (1.21), нетрудно заметить, что временное уплотнение канала требует расширения его полосы пропускания Скорость передачи информации (бит/с) равна частоте передачи кодовых комбинаций, умноженной на количестве двоичных символов. Применительно к ИКМ - это произведение частоты дискретизации на число разрядов. Для передачи одного телефонного сообщения в аппаратуре ИКМ принята частота дискретизации Fд = 8000 Гц и восьмиразрядный двоичный код (n=8), позволяющий квантовать 20-256 уровней. Поэтому скорость передачи такого сообщения составляет nF=64000 бит/с = 64кбит/с. Длительность импульса при этом равна tn=1/(nF) 15*10^-6 с, а требуемая полоса частот от fв.c=0,35/15*10^-6 23000 Гц 23 кГц, что значительно превышает полосу аналогового телефонного сигнала (3,4 кГц). Однако полоса пропускания проводной линии сужается по мере увеличения ее длины.

Вместе с этим возрастает уровень помех. Применение регенераторов для восстановления прямоугольной формы импульсов и устранения помех на достаточно коротких отрезках линии позволяет осуществить передачу информации с более высокой скоростью и качеством по сравнению с аналоговой формой. Например, по одной паре жил городских телефонных кабелей, используемых также во внутриаэропортовой связи, можно передавать цифровые сигналы со скоростью до 2948кбит/с (30 телефонных каналов с ИКМ). При этом промежуточные регенераторы располагаются на расстоянии 2 км. С ростом скорости передачи информации увеличение пропускной способности в цифровой системе связи осуществляется наращиванием количества каналов. Временное уплотнение устраняет проблему перегрузки каналов связи, так как в каждый момент времени цифровая система передачи предоставлена только одному сигналу. Возможность передачи в цифровой форме любых сигналов (аналоговых и дискретных) в сочетании с электронной цифровой автоматической коммутацией представляет новое направление в технике связи, получившее название интегральной цифровой системы связи. В этой системе передача и коммутация цифровых сигналов осуществляется без перехода к аналоговой форме, что позволяет исключить сложные переходные устройства между различными оборудованием, устранить вносимые ими искажения, унифицировать элементную базу и упростить эксплуатацию. В настоящее время в телеграфной связи находят применение комбинированные системы частотно-временного уплотнения, использующие оба принципа. Диапазон частот этих систем разделяется на несколько равных поддиапазонов, в каждом из которых передается групповой сигнал с временным уплотнением. Для переноса спектра этого сигнала в нужный поддиапазон используется амплитудная или частотная модуляция.