9.2. Частотное, временное и фазовое разделение сигналов

1. Частотное разделение сигналов

Рассмотрим основные этапы преобразования сигналов, спектры которых занимают неперекрывающиеся полосы частот (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Образование спектра группового сигнала при многоканальной передаче информации с частотным разделением каналов

Сначала в соответствии с передаваемыми сообщениями первичные индивидуальные сигналы со спектрами модулируют переносчики — поднесущие частоты каждого канала. Эта операция выполняется с помощью модуляторов канальных передатчиков. Полученные на выходе частотных фильтров спектры канальных сигналов занимают соответственно полосы частот ,которые для упрощения будем считать равными ширине спектра сообщения (используется однополосная модуляция). Тогда можно выбрать поднесущие частоты так, что полосы попарно не перекрываются. При этом условии сигналы (к=1,2,...,N) взаимно ортогональны. Спектры суммируются в 1-м устройстве объединения сигналов, и их совокупность поступает на 2-й групповой модулятор М.Суммарная полоса частот группового сигнала . В групповом модуляторе спектр с помощью колебания несущей частоты переносится в область частот, отведенную для передачи данной группы каналов, таким образом, групповой сигнал преобразуется в линейный сигнал . При этом может использоваться любой вид модуляции, обеспечивающий необходимую помехоустойчивость передачи.

На приемной стороне тракта линейный сигнал поступает на групповой демодулятор (приемник Пр), который преобразует спектр линейного сигнала в спектр группового сигнала .Спектр группового сигнала затем с помощью канальных приемников и входящих в них частотных фильтров вновь разделяется на отдельные полосы и затем с помощью демодуляторов преобразуется в спектры сообщений , предназначенные получателям (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Выделение сигналов отдельных каналов частотной фильтрацией (АЧХ фильтра)

Чтобы без взаимных помех разделить сигналы при частотном разделении, каждый из фильтров должен пропускать без ослабления лишь те частоты, которые принадлежат сигналу данного канала; частоты сигналов всех других каналов фильтр должен подавлять. Для идеального выделения сигналов при частотном разделении необходимо выполнение двух условий: полное сосредоточение энергии сигналов s_k(f) в пределах отведенных полос ∆ f_k и идеальность характеристик разделительных фильтров. Однако ни одно из этих условий принципиально не выполнимо. Результатом этого является возникновение взаимных помех при разделении каналов. Для снижения взаимных переходных помех между каналами до допустимого уровня приходится вводить защитные частотные интервалы ∆ f_защ (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Введение защитных частотных интервалов между отдельными каналами.

В современных системах многоканальной телефонной связи каждому каналу выделяется полоса частот 4 кГц, хотя частотный спектр передаваемых речевых сигналов ограничивается полосой от 300 до 3400 Гц, т. е. ширина спектра составляет 3,1 кГц.

Между полосами частот соседних каналов предусмотрены интервалы шириной по 0,9 кГц, предназначенные для сни­жения уровня взаимных помех при расфильтровке сигналов. Это означает, что в многоканальных системах с частотным разделением каналов эффективно используется лишь около 80% полосы пропускания тракта передачи. Кроме того, необходимо обеспечить очень высокую степень линейности всего тракта группового сигнала.