2. Временной способ разделения каналов

При временном разделении каналов групповой тракт с помощью коммутатора К_пер предоставляется поочередно для передачи сигналов каждого канала многоканальной системы (рис. 9.5).

Рис. 9.5.Структурная схема многоканальной передачи информации с временным разделением каналовю

Сначала передается сигнал 1-го канала, затем следующего и так далее до последнего канала с номером N, после чего опять подключается 1 канал, и процесс периодически повторяется с частотой дискретизации f_1. Возможность такого временного уплотнения сигналов уже обсуждалась в главе 4. На приемном конце устанавливается аналогичный коммутатор К_пр, который подключает групповой канал поочередно к приемникам различных каналов. Приемник i-го канала подключается только на время передачи i-го сигнала и отключается на все остальное время, пока передаются сигналы других каналов. Для нормальной работы системы необходимо обеспечить синхронное и синфазное переключение каналов на передающей и приемной сторонах. Часто для синхронизации занимают один из информационных каналов.

В качестве канальных сигналов в системах с временным разделением каналов используются неперекрывающиеся во времени последовательности модулированных импульсов (например, по амплитуде) s₁(t), s₂(t),..., s_N(t). Совокупность канальных сигналов образует групповой сигнал s_r(t)- На рис. 9.6 для упрощения представлены только сигналы 1-го и 2-го каналов.

Рис. 9.6. Выделение полезного сигнала при временном разделении каналов

Групповой сигнал s_r(t) поступает на коммутатор К_пр, действие которого можно отождествлять с "временным фильтром" (и ключом), передаточный коэффициент которого (рис. 9.66) равен единице только на интервалах действия импульсов избираемого канала:

(9.10)

В результате временной фильтрации на выходе i-го приемника выделяются лишь импульсы i-гo канала (рис. 9.6в). Полученные после демодуляции сообщения bi(t) поступают к i-му получателю.

При временном разделении взаимные помехи в основном обусловлены двумя причинами. Первая состоит в том, что линейные искажения, возникающие за счет ограничения полосы частот и неидеальности АЧХ и ФЧХ всякой физически осуществимой системы передачи информации, нарушают форму импульсов сигналов. Действительно, если при передаче модулированных импульсов конечной длительности ограничить спектр, то импульсы "расплывутся", и вместо импульсов конечной длительности получим процессы, бесконечно протяженные во времени. При временном разделении каналов это приведет к тому, что импульсы одного канала будут накладываться на импульсы других каналов (рис. 9.7). Иначе говоря, между каналами возникают переходные помехи. Возможны такие помехи и за счет нарушения синхронизации.

Рис. 9.7. Искажения группового сигнала, приводящие к взаимным помехам между каналами при временном разделении каналов

Для снижения уровня взаимных помех приходится вводить "защитные" временные интервалы. Это требует уменьшения длительности импульса каждого канала и, как следствие, расширения спектра сигналов. Так, например, в многоканальных системах телефонии полоса эффективно используемых частот – в соответствии с теоремой отсчётов минимальное значение частоты дискретизации – Однако в реальных системах частоту следования импульсов выбирают несколько большей (с некоторым запасом): Для передачи таких импульсов в одноканальном режиме потребуется полоса частот не менее F_B — 4кГц. При временном разделении каналов сигнал каждого канала занимает одинаковый интервал времени, определяемый в идеальных условиях согласно теореме отсчетов из соотношения (без учета канала синхронизации).

(9.11)

где F_общ = NF_B равно общей полосе частот системы с частотным разделением каналов. Хотя теоретически системы с временным и частотным разделением позволяют получить одинаковую эффективность использования частотного спектра, тем не менее в реальных условиях системы с временным раз­делением несколько уступают системам с частотным разде­лением каналов по этому показателю.

Однако системы с временным разделением каналов имеют ряд преимуществ, связанных с тем, что благодаря разновременности передачи сигналов различных каналов в них отсутствуют переходные помехи нелинейного происхождения, кроме того, аппаратура таких систем значительно проще. Системы с временным разделением каналов находят широкое применение при передаче непрерывных сообщений с помо­щью аналоговых видов импульсной модуляции (ФИМ, ШИМ), но особенно в цифровых системах с ИКМ.