Общая_Теория_Связи_Лекции / lex_16

4

Лекция № 16 по курсу

“Теория электрической связи”

ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ

Практика построения современных сетей передачи информации показывает, что наиболее дорогостоящими звеньями каналов являются линии связи (кабельные, волноводные и др.). Поскольку экономически не целесообразно использовать дорогостоящую линию связи для передачи информации единственной пары абонентов, то возникает задача построения многоканальных систем передачи, в которых по общей линии передается большое число индивидуальных каналов. Этим обеспечивается повышение эффективности использования пропускной способности линии. Разумеется, многоканальная передача возможна в тех случаях, когда пропускная способность линии не меньше суммарной производительности независимых источников информации:

,

где N - число источников (каналов), называемое также кратностью системы.

Для унификации многоканальных систем связи за основной или стандартный канал принимают канал тональной частоты (ТЧ), обеспечивающий передачу сообщений с эффективной передаваемой полосой частот 300...3400 Гц, соответствующей основному спектру телефонного сигнала.

Многоканальные системы образуются путем объединения каналов ТЧ в группы, обычно кратные 12 каналам. В свою очередь, часто используют “вторичное уплотнение” каналов ТЧ телеграфными каналами и каналами передачи цифровой информации.

Структурная схема наиболее распространенных систем многоканальной связи.

Реализация сообщений каждого источника с помощью индивидуальных передатчиков (модуляторов) преобразуются в соответствующие канальные сигналы . Совокупность канальных сигналов на выходе суммирующего устройства образует групповой сигнал . В групповом передатчике сигнал преобразуется в линейный сигнал , который поступает в линию связи. На приемном конце линии связи линейный сигнал с помощью группового приемника может быть вновь преобразован в групповой сигнал . Канальными или индивидуальными приемниками из группового сигнала выделяются соответствующие канальные сигналы и затем преобразуются в сообщения .

Канальные передатчики вместе с суммирующим устройством образуют аппаратуру объединения. Групповой передатчик , линия связи и групповой приемник составляют групповой канал связи (тракт передачи), который вместе с аппаратурой объединения и индивидуальными приемниками составляет систему многоканальной связи.

Индивидуальные приемники системы многоканальной связи наряду с выполнением обычной операции преобразования сигналов в сообщения должны обеспечивать выделение сигналов из группового сигнала . Чтобы разделяющие устройства были в состоянии различать сигналы отдельных каналов, должны существовать определенные признаки, присущие только данному сигналу. Такими признаками в общем случае могут быть параметры переносчика, например амплитуда, частота или фаза в случае непрерывной модуляции синусоидального переносчика. При дискретных видах модуляции различающим признаком может служить и форма сигналов.

Пусть, например, необходимо организовать одновременную работу индивидуальных каналов по общему групповому каналу. Будем считать, что групповой канал пригоден для передачи сигналов любого канала . Сигнал -го канала

,

где - функция переносчика; - некоторый коэффициент, отображающий передаваемое сообщение (при непрерывных сообщениях он означает мгновенное значение функции сообщения; при дискретной передаче это некоторое число, соответствующее передаваемому символу).

Групповой сигнал: .

Для разделения канальных сигналов на приемной стороне группового канала необходимо иметь разделяющих устройств, причем каждое -е разделяющее устройство должно выполнять операцию выделения -го сигнала. Идеальное -е приемное устройство должно реагировать только на сигнал и не должно откликаться на остальные сигналы.

Действие приемного устройства обозначим оператором разделения и наложим условие линейности. Это значит, что он должен удовлетворять принципу суперпозиции:

.

Результат воздействия оператора приемного устройства -го канала на групповой сигнал : .

Чтобы приемное устройство было чувствительно только по отношению к сигналам , необходимо, чтобы его отклик на все другие сигналы были равны нулю.

.

Для этого достаточно выполнить для всех и условие

, ,

и, следовательно, .

Полученные результаты могут быть обобщены также на случай, когда отклик разделяющего устройства будет иметь иную форму; важно лишь, чтобы величина отклика была однозначно связана с передаваемым сигналом. В частном случае откликом может быть просто некоторое число .

.

Поскольку действие приемников описывается линейным оператором, то и соответствующие устройства разделения называются линейными.

Как известно, воздействие любого линейного оператора на функцию можно представить в виде скалярного произведения

,

где - некоторая весовая функция, соответствующая оператору .

Необходимым и достаточным условием разделимости сигналов линейными устройствами является условие линейной независимости. Оно заключается в том, что тождество

. (1)

Подлежащие разделению сигналы и линейные приемные устройства в общем виде должны удовлетворять условию линейного разделения

, , (2)

где - отклик разделяющего устройства на канальный сигнал , причем при и . Если теперь подействовать оператором на обе части тождества (1), то, принимая во внимание (2) и принцип суперпозиции, получим

.

Но функции не равны тождественно нулю, следовательно, равны нулю все , . Иначе говоря, условие линейного разделения будет выполняться лишь тогда, когда канальные сигналы линейно-независимы. Частным случаем линейно-независимых сигналов являются ортогональные сигналы. Частным случаем ортогональных сигналов являются функции с неперекрывающимися спектрами, а также функции, не перекрывающиеся во времени.