Телекоммуникационные_системы_и_сети_Т_1_Современные_технологии_620

Рис. 4.5. Многоканальная система передачи с временным разделением каналов

Итак, электронные ключи приемной части выполняют роль канальных селекторов.

Демодуляция канальных сигналов (т.е. выделение из них первичных сигналов) заключается в восстановлении непрерывных сигналов s%(t ) по дискретным (импульсным) значениям v%1 (t ).

На рис. 4.7 показаны первичный сигнал, импульсный переносчик, канальный АИМ-сигнал i-го канала и их спектры. Спектр канального АИМ-сигнала содержит спектр исходного первичного сигнала si (t ) . Значит, первичный сигнал легко выделить с помощью фильтра нижних частот (ФНЧ). Такие фильтры включаются в каждый канал и выполняют роль демодуляторов (см. рис. 4.5). Из рис. 4.7 видно, что частота следования импульсных последовательностей – переносчиков – должна быть не ниже удвоенной максимальной частоты спектра первичного сигнала, т.е. fд ≥ 2Fmax, иначе невозможно будет выделить с помощью фильтра первичный сигнал. Например, этот же результат вытекает и из теоремы В.А. Котельникова, в соответствии с которой частоту следования импульсов необходимо выбирать не меньше удвоенной гранич-

в каждом канале на передаче ставят фильтры нижних частот.

Описанные системы передачи (см. рис. 4.5), в которых канальные сигналы передаются по цепи в неперекрывающиеся промежутки време-

Рис. 4.7. Сигналы i-го канала (слева) и их спектры (справа)

а – первичный, б – импульсный переносчик, в – канальный АИМ-сигнал

ни, называются системами передачи с временны′ м разделением каналов (ВРК).

Контрольные вопросы

1.В чем состоит принцип частотного разделения каналов?

2.Зачем используются фильтры в системах передачи с ЧРК?

3.В чем состоит принцип временного разделения каналов?

4.С помощью каких устройств выделяются исходные сигналы на приемной стороне в системе передачи с ВРК?

5.Какой должна выбираться частота следования импульсов, управляющих электронными ключами в системе передачи с ВРК, и почему?

Список литературы

1.Системы электросвязи: Учеб. для вузов / Г.П. Катунин, Б.И. Крук, В.П. Шувалов и др.; Под ред. В.П. Шувалова:– М.: Радио и связь, 1987. – 512 с.

2.Гитлиц М.В., Лев А.Ю. Теоретические основы многоканальной связи: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1985. – 248 с.

3.Дурнев В.Г., Зеневич А.Ф., Крук Б.И. и др. Электросвязь. Введение в специальность. – М.: Радио и связь, 1988. – 240 с.

4.Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов / В.И. Иванов, В.Н. Гордиенко, Г.Н. Попов и др. – М.: Радио и связь, 1995.

графный аппарат с проводом. Каждому аппарату провод предоставлялся периодически на короткое время – пока щетка скользила по ламели.

Очевидно, связать передающий и приемный аппараты друг с другом можно только тогда, когда щетки обоих распределителей одновременно пройдут по ламелям, принадлежащим этим аппаратам. Чтобы не путаться, аппараты на передаче и приеме подключают к идентичным ламелям.

Главное здесь – вращение щеток распределителей с одной и той же скоростью. Начинать свое вращение они должны, конечно же, с одинаковых положений, например с первых ламелей. Если не выполнить последнее и, скажем, заставить передающую щетку начать движение с первой ламели, а приемную щетку – со второй, то аппарат 1 на передающей станции окажется связанным с аппаратом 2 на приемной станции, передающий аппарат 2 – с приемным аппаратом 3 и т.д.

Вращение щеток с одной и той же скоростью называется синхронным (от греческого συγχρoνoξ – одновременный), а при совпадении

их начальных положений еще и синфазным.

Обратите внимание, скорость передачи двоичных цифр в телеграфном проводе возросла, она стала больше той, которая имела бы место при подключении к проводу только одного передатчика и одного приемника (в примере на рис. 5.1 – в 4 раза).

Сколько телеграфных аппаратов можно подключить таким способом к одному проводу или, иными словами, до какой степени можно «укорачивать» передаваемые импульсы? Это определяется несколькими факторами. Прежде всего, тем, какой длительности импульсы способно зарегистрировать приемное устройство. Во времена Ж. Бодо в приемниках телеграфных аппаратов использовались электромагниты. Ясно, что эти электромеханические приборы не могли фиксировать очень короткие импульсы, поэтому к проводу нельзя было подключать более 5 – 9 телеграфных аппаратов. Скорость передачи двоичных цифр в линии была невысока – 75 –100 бит/с. Вот и успевали за минуту передать лишь 800–1200 букв или других знаков. Современные же электронные устройства регистрации умеют «ловить» чрезвычайно короткие импульсы, например такие, которые образуются при скоростях в сотни мегабит в секунду.

Кроме того, для распространения по линии очень коротких импульсов (а это значит – передача высокоскоростная) она должна быть широкополосной, скажем, такой, как спутниковая или оптическая. Наконец, когда с линией соединено очень много аппаратов, механические распределители не будут успевать «обслуживать» их. Нужны быстродействующие «электронные щетки». Вернемся теперь к принципу объединения цифровых потоков. Он достаточно прост: сначала пере-

ходной. Кто-то еще должен открывать двери. В распределителе Бодо эту «миссию» брал на себя мотор – он «вел» щетку по ламелям. В мультиплексоре этим занимаются специальные управляющие импульсы. Они-то и приоткрывают на миг каждую его «входную дверь», пропуская «томящийся» за ней импульс.

Система управления мультиплексором заслуживает того, чтобы немного на ней задержаться. Для подачи управляющих импульсов в корпусе микросхемы предусмотрены дополнительные ножки. Управление «дверями» осуществляется двоичным кодом, и для каждого разряда нужна своя ножка.

Представьте, что мультиплексор имеет четыре входа. Тогда для перебора всех входов достаточно использовать 2-разрядный двоичный код, дающий четыре комбинации цифр: 00, 01, 10, 11, и, значит, для организации управляющих шин в корпусе нужны всего две дополнительные ножки – по числу разрядов. Соединение аппаратов с линией происходит по очень простому правилу. На управляющих шинах комбинация 00 – к выходу мультиплексора подключен его первый вход, комбинация 01 – подключен только второй вход, комбинация сменилась на 10 – только третий вход и, наконец, при комбинации 11 – подключен только четвертый вход. Если входов не четыре, а восемь, для управления достаточно иметь три двоичных разряда, в случае 16 входов – четыре разряда, а для 32 входов – всего пять разрядов.

Промышленностью выпускаются самые разнообразные двоичные счетчики. Все они «умеют» считать двоичные числа: одни – от 0 до 3, другие – от 0 до 7, третьи – от 0 до 15 и т.д. Счетчик «называет» следующую цифру только при получении разрешения. Это делает еще одна, третья по счету, микросхема – тактовый генератор, который такт за тактом выдает один за одним импульсы, «разрешающие» счет.

«Электронные щетки» на приемной станции не отличаются от своих собратьев, «работающих на передачу»: они аналогичным путем подключают линию поочередно к приемным аппаратам. Только называют их демультиплексором, подчеркивая приставкой «де» обратную по сравнению с мультиплексором функцию: не аппараты – к линии, а линию – к аппаратам. В качестве линии связи выберем самую современную – одно из волокон в оптическом кабеле связи. Ввести в него луч света проще всего с помощью светодиода, а управлять его светопотоком будут сами передаваемые импульсы: есть импульс на выходе мультиплексора – светодиод излучает свет, нет импульса – и светодиод «молчит». Проект готов – с помощью современного оборудования организовано четыре канала для передачи цифровых потоков между телеграфными аппаратами.

Рис. 5.5. Мультиплексирование цифровых потоков по принципу чередования байтов

плексор (М), счетчик (Сч) и генератор тактовых импульсов (ГТИ). Приемник многоканальной системы передачи отличается только тем, что вместо АЦП используются ЦАП (цифро-аналоговые преобразователи), а вместо мультиплексора – демультиплексор. Проект готов.

На рис. 5.5 показано мультиплексирование двух цифровых потоков по принципу чередования байтов.

Не кажется ли вам, что система получилась довольно сложной? Ведь каналов может быть не два и не четыре, а, скажем, 30. Между тем существует более простое решение. Оно уже было воплощено в первых разработках ИКМ-систем.

Замену непрерывного тока кодированной комбинацией импульсов назвали импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), поэтому цифровые системы передачи во всем мире называют еще системами передачи с импульсно-кодовой модуляцией или ИКМ-системами.

Разработка техники ИКМ началась в европейских странах, но разразившаяся в 1939 г. Вторая мировая война прервала этот процесс, и центр научных исследований переместился в Америку. В 1947 г. ученые лабораторий фирмы «Bell» опубликовали первые сообщения о полностью работоспособной системе с ИКМ. Однако до широкого внедрения цифровых систем передачи оставалось еще около 15 лет. Такая задержка объяснялась тем, что не была готова соответствующая элементная база, в частности отсутствовал подходящий маломощный переключающий прибор. В то время в качестве переключающих элементов могли использоваться электронные лампы, но они отличались большими габаритами, малой надежностью, большой потребляемой мощностью. В результате аппаратура с ИКМ на основе технологии 1947 г. была громоздкой, ненадежной, сильно нагревалась. В действительности ключевое изобретение, изменившее данное положение, было сделано в тех же исследовательских лабораториях приблизительно в то же время, когда была создана первая ИКМ-