мгновенные значения групповых сообщений являются продуктом «взаимодействия» (сложения) мгновенных значений сообщений всех объединяемых каналов;
расчет общей мощности группового сообщения обычно производится в предположении, что не менее 95 % каналов используются только для телефонной связи. Это означает, что в расчетах следует учитывать случайный характер канальных сигналов, изменяющиеся в широких пределах;
мгновенная мощность группового сообщения определяется не общим числом N объединяемых каналов, а числом так называемых «активных» каналов. Если один из абонентов молчит (например, слушает другого абонента) или имеет место пауза между словами или фразами, то соответствующий канал в данный момент времени к числу активных не относится; канал считается активным лишь в те интервалы времени, когда по нему передается сообщение.
Из рассмотренных особенностей следует, что при оценке энергетических показателей групповых сообщений следует руководствоваться лишь усредненными характеристиками, найденными с учетом соответствующих статистических закономерностей.
8.3. Временное разделение каналов
В настоящее время передача информации в радиорелейных линиях связи осуществляется как методом частотного разделения каналов (ЧРК), так и методом временного разделения каналов (ВРК). Радиорелейные линии с ЧРК-ЧМ обладают сравнительно высокими технико-экономическими показателями, однако они имеют существенный недостаток: трудность осуществления передачи части каналов для группы абонентов, находящихся на промежуточных станциях линии. Каждое ответвление связано с разуплотнением каналов на промежуточных станциях, выделением части каналов для группы абонентов и повторим уплотнением каналов для передачи остальных по линии связи.
Широкое применение нашли радиорелейные линии с ВРК. Их основное достоинство состоит в простоте выделения групп каналов, что весьма важно
при создании подвижных радиорелейных станций.
Временное разделение основано на возможности передачи вместо непрерывных сигналов последовательных импульсов (отсчетов). Поскольку при импульсной передаче период следования импульсов обычно намного больше их длительности (импульсы имеют большую скважность), между импульсами одного сигнала остается промежуток, на котором можно разместить импульсы от других сигналов. В настоящее время уже реализованы многоканальные системы с временным разделением 12, 15, 30, 120, 480 речевых сигналов.
Радиорелейные линии с ВРК предполагают использование как аналоговых: амплитудно - импульсная модуляция (АИМ), широтно - импульсная модуляция (ШИМ), фазо - импульсная модуляция (ФИМ), так и цифровых: импульсно кодовая модуляция (ИКМ), дельта – модуляция (ДМ) методов импульсной модуляции.
8.3.1. Принцип временного разделения каналов
Многоканальные системы с ВРК широко используются для передачи аналоговой и дискретной информации.
Принцип временного объединения каналов удобно пояснить с помощью синхронно вращающихся распределителей на передающей и приемной стороне
(рис. 8.9).
ИД1 
ПС1
|
ГМ |
Линия |
ГД |
ИД2 |
ПС2 |
|
связи |
|
|
|
|
|
Рис. 8.9. Упрощенная блок-схема СЭС с ВРК
Основные этапы образования группового сигнала S∑ (t) показаны на рис.8.10.
делителями, выполняющими те же функции (рис. 8.11).
Рис.8.11. Схема многоканальной связи с ВРК.
Выходы всех импульсных модуляторов подключены к «своим» электронным ключам, работой которых управляет распределитель коммутирующих импульсов. В свою очередь, распределитель запускается от генератора тактовых импульсов.
Временное разделение сигналов осуществляется устройством, упрощенная структурная схема которого представлена на рис. 8.11. Принятый групповой радиосигнал в групповом демодуляторе преобразуется в групповую импульсную видеопоследовательность и поступает одновременно на входы выделителя синхросигнала и канальные электронные коммутаторы.
Процесс временного разделения производится в два этапа. На первом – этапе вхождения системы в синхронизм происходят поиск, обнаружение и выделение сигналов синхронизации, после чего запускается распределитель канальных коммутирующих импульсов. Распределитель формирует на своих выходах импульсы требуемой длительности и такой очередности, при которой в каждый канальный интервал открывается лишь один электронный коммутатор соответствующего канала.
На втором этапе производится демодуляция каждого канального импульса, после чего сигналы принимаемых каналов подаются к получателям аналоговой информации.
При временном разделении каналов важнейшую роль играет система синхронизации, алгоритм работы которой каждый раз выбирается индивидуально для принятого способа импульсной модуляции, способа временного объ-
единения каналов, структуры сигналов синхронизации и т.д.
8.3.2. Характеристики группового сигнала систем с ВРК
Коммутирующие импульсы на выходах распределителя появляются в определенной последовательности (рис.
8.12): каждому каналу отведен времен-
ной интервал Tk , в
течение которого передается информация только данного канала. Следующий канал будет подклю-
чен лишь после того, как отключится предыдущий, что достигается с помощью электронных ключей, управляемых коммутирующими импульсами [5, 20, 21].
Каждый импульсный модулятор будет подключаться через электронный ключ к схеме временного объединения только в канальные интервалы времени
длительностью Tk = TNi , выделенные в групповом цикле для передачи информа-
ции по данному каналу. Период повторения этих интервалов для Ti одного и то-
го же канала называют периодом дискретизации по времени или тактовым интервалом. Очевидно, коммутация каналов должна происходить синхронно и синфазно на передающей и приемной сторонах линии связи.
Внастоящее время применяются два способа коммутации каналов в схеме временного объединения. Первый способ заключается в том, что каждый канал подключается периодически и переход от одного канала к другому происходит в строго заданной очередности. Системы с таким способом опроса называют синхронными. При втором способе опрос производится непериодически и не в заранее заданной очередности, а произвольным образом. В этом случае система является асинхронной.
Врассматриваемой синхронной системе для безошибочного опознавания
иразделения информационных (канальных) импульсов на приемной стороне в
групповой многоканальный сигнал вводятся специальные импульсы, называемые импульсами синхронизации. Синхросигнал формируется специальным устройством и вводится в групповой видеосигнал на строго определенную временную позицию (рис. 8.12), благодаря чему на приемной стороне каждый информационный импульс попадает на вход только своего тракта обработки. Обычно синхросигнал – отличается от информационных видеоимпульсов ка- ким-либо параметром (амплитудой, длительностью, фазой и т.д.), что необходимо для его надежного обнаружения и выделения.
Группу видеоимпульсов (информационных и синхронизирующих), полученных на выходе схемы временного объединения в результате однократного опроса всех источников, сигналов, называют циклом, а соответствующий этому временной интервал – длительностью цикла TЦ (рис. 8.12). Заштрихованный на
рис. 8.12 импульс называют сигналом цикловой (групповой) синхронизации. Поскольку видеоимпульсы различных каналов следуют друг за другом в строгой очередности, в их временном положении заключена информация о номере канала. В дальнейшем групповой видеосигнал подается на вход группового модулятора, где преобразуется в линейный радиосигнал, пригодный для передачи по линии связи.
При временном объединении предполагается, что каждый элемент индивидуального сигнала локализован во времени; вне интервала передачи данного сигнала он должен быть равен нулю. Но сигналы конечной длительности имеют бесконечно протяженный спектр. Реальные каналы связи ограничивают спектр последовательности импульсов, что приводит к растяжению импульсов
во времени и создает возможность попадания их в соседние временные интервалы, предназначенные для других каналов (рис. 8.13). В
результате возникают переходные помехи.
Для снижения переходных помех требует- 
ся либо расширять полосу пропускания группового тракта, либо уменьшать N , что приводит к неполному использова-
нию пропускной способности канала. Применяют также защитные интервалы времени между индивидуальными сигналами (рис. 8.14). Это позволяет снизить влияние переходных помех до допустимого уровня, но соответственно увеличивает спектральную цену уплотнения.
Необходимо отметить, что причиной пе- |
|
реходных помех может быть и многолучевое |
|
распространение, в результате которого сиг- |
|
нал одного источника накладывается на |
|
сигнал последующего |
источника. С этим |
τ |
приходится считаться |
главным образом в |
|
коротковолновых радиоканалах. Для защиты от таких переходных помех целесообразно также применять защитные интервалы, длительность которых должна быть не меньше максимального времени запаздывания между лучами.
8.4. Разделение сигналов по форме
Для разделения сигналов могут использоваться не только частота (ЧРК) и время (ВРК), но и форма сигналов. Разделение каналов по форме пока не нашло такого широкого использования, как частотное и временное. Его настоящее применение и перспективы в наибольшей степени связаны с множественным доступом в мобильных и спутниковых системах. В мобильной связи кодовое разделение рассматривается как один из основных видов обеспечения множественного доступа в плане реализации концепции развития систем мобильной связи IМТ-2000.
Технология разделения каналов по форме предполагает возможность одновременной работы группы разнообразных радиосредств (мобильные терминалы, отдельные радиостанции, земные станции спутниковой связи и т. д.) в общей полосе частот ∆F . Сигналы радиосредств Si (t) образуют суммарный
|
N |
(групповой) сигнал |
S∑ (t)= ∑Si (t), который поступает на приемные устройства |
|
i=1 |
пользователей. Взаимная ортогональность сигналов {Si (t)} обеспечивает корре-
ляционному приемнику выделение необходимого сигнала Si (t) из S∑ (t).
Асинхронно-адресные системы связи
В ряде случаев осуществить точную синхронизацию затруднительно. С этим приходится сталкиваться, например, при организации оперативной связи между подвижными объектами (автомобилями, самолетами) или при организации оперативной связи с использованием искусственных спутников Земли в качестве ретрансляторов. В этих случаях могут быть использованы системы асинхронной многоканальной связи, когда сигналы всех абонентов передаются в общей полосе частот, а каналы не синхронизированы между собой во времени. В системах со свободным доступом каждому каналу (абоненту) присваивается определенная форма сигнала, которая и является отличительным признаком, "адресом" данного абонента, отсюда и название асинхронно адресные системы связи (ААСС).
Адрес абонента может кодироваться в виде псевдослучайных (шумоподобных) сигналов или в виде последовательности нескольких радиоимпульсов с одинаковым или различным частотным заполнением. Если радоимпульсы имеют различное частотное заполнение, то говорят, что адрес кодируется в виде частотно-временной матрицы (ЧВМ). Адреса различаются как интервалами времени между радиоимпульсами, так и частотами их заполнения.
Рассмотрим принцип работы ААСС на основе обобщенной структурной схемы (рис. 8.15).
Передаваемые сообщения, полученные от источников ИС1,..., ИСN , подвер-
гаются импульсной модуляции. В одних системах используется ФИМ, в других - некоторые разновидности дельта-модуляции. Затем каждый импульс, полученный в результате первичной импульсной модуляции, преобразуется в адресную последовательность из n импульсов, разделенных паузами [6, 21].
Формирование адресных последовательностей осуществляется с помощью линии задержки (ЛЗ), имеющую l отводов, как показано на рис. 8.15.
Для формирования адреса используется только n отводов из l , причем для другого адреса применяется другое сочетание n отводов. Эти n импульсов различаются частотой своего заполнения (всего таких частот в системе уплотнения m ) и могут занимать l различных положений во времени. Для примера, на рис. 8.16 представлен вариант построения таких адресных последовательностей для системы с n = m =3 и l =5 .
Таким образом, импульс, полученный в результате первичной импульсной модуляции сообщением, разделяется в линии задержки на n импульсов. Каждый из этих n им-
пульсов может занимать одно из l
положений во времени и передается на своей частоте.
Варьируя положения импульсов во времени относительно первого импульса, а также частоты заполнения импульсов, можно получить большое число адресных кодовых комбинаций (большую кратность уплотнения).
Каждый индивидуальный приемник представляет собой нелинейное устройство, содержащее линии задержки и схему совпадения (СС),
359
и реагирует только на определенную последовательность радиоимпульсов (рис. 8.17). Приемник имеет n полосовых фильтров Ф1,Ф2 ,...,Фn , настроенных на соответствующие частоты. Выходные импульсы каждого фильтра детектируются и поступают на линии задержки, спроектированные в соответствии с
присвоенным данному приемнику ад-
ресом так, чтобы все n импульсов на
выходах совпали по времени. На не-
линейной схеме совпадений (СС) по-
является импульс только при том условии, что задержанные входные импульсы во всех ветвях совпали. Если же с выходов линий задержек на вход
схемы совпадения хотя бы один из импульсов поступает неодновременно с остальными, то сигнал на выходе СС не появится. Благодаря этому приемник реагирует лишь на присвоенную ему адресную кодовую комбинацию.
Описанный процесс разделения сообщений (т.е. выделения только присвоенной приемнику адресной кодовой комбинации) поясняет рис. 8.17. На вход приемника поступает групповой сигнал, содержащий, в частности, два сообщения (заштрихованные и незаштрихованные радиоимпульсы). Приемное устройство реагирует лишь на присвоенную ему адресную частотно-временную комбинацию, отображенную заштрихованными импульсами, т.е. выделяет сообщение. Импульсы с выхода схемы совпадения преобразуются в принятое сообщение в импульсном демодуляторе (ИД) в соответствии с примененной импульсной модуляцией.
Для того чтобы установить связь с определенным абонентом, достаточно выбрать соответствующие n положений индивидуальной линии задержки на передатчике согласно адресной кодовой комбинации. Никаких частотных перестроек в этих системах не требуется, что очень удешевляет аппаратуру и обеспечивает ее надежность.
