Глава 5. Основы электросвязи

5.1. Основные понятия и определения

Электросвязь – это способпередачи информациипосредствомэлектрических сигналов.¹

Информация– это сведения о событиях, явлениях или предметах, подлежащие передаче, извлечению, обработке или хранению.

Человек, аппаратура, датчик, обладающие информацией, называются источниками информации(ИИ), а желающие ее получить – называютсяполучателями информации(ПИ). Как правило, ИИ и ПИ пространственно разнесены.

Для передачи, обработки или хранения информацию необходимо представить в некоторой форме, например, в виде символов, знаков, букв, эвуков. Информация, представленная в какой-либо форме (например, в виде текста, символов (данных), речи, изображения), называется сообщением,т.е. сообщение – этоупорядоченная совокупность символов (знаков), отображающих информацию.

Сообщения могут быть непрерывными и дискретными, детерминированными и случайными.

Сообщение является непрерывным (аналоговым), если может принимать любые значения в некотором интервале возможных значений.

Сообщение, содержащее информацию для получателя, всегда случайно.

Детерминированное сообщение – это, как правило, контрольное сообщение, используемое для оценки качества работы канала связи.

Сообщения не всегда являются функцией времени.

Для передачи информации посредствомэлектрических сигналов необходимо сообщение преобразовать в электрический сигнал, т.е.сигнал– это форма представления сообщения.

В общем случае процессы преобразования информации в сообщение и сообщения в сигнал называются кодированием.

При кодировании информации происходит установление взаимнооднозначного соответствия между имеющейся информацией и сообщением, представляемым в какой-либо форме, а при кодировании сообщения – установление взаимнооднозначного соответствия между сообщением и видом формируемого электрического сигнала.

Аппаратура, которая преобразует передаваемое сообщение в электрический сигнал или принимаемый электрический сигнал в сообщение, называется оконечной аппаратурой(ОА).

Электрический сигнал, сформированный в оконечной аппаратуре, называется первичным электрическим сигналом(ПЭС).

Если есть необходимость преобразования ПЭС с какой либо целью, например, для повышения достоверности передачи информации, для ее засекречивания, то устанавливают специальную аппаратуру(СА), осуществляющую эти преобразования. Процесс преобразования сигнала в специальной аппаратуре тоже называетсякодированием, а формируемый при этом сигнал называетсяпреобразованным первичным электрическим сигналом(ППЭС).

Для передачи информации, содержащейся в ПЭС (или ППЭС), необходимо организовать линию связи.

Линии связи могут быть организованы с использованием искусственных сред распространения сигнала (например, провод, кабель, оптоволокно) и без использования искусственных сред распространения сигнала (например, атмосфера, космическое пространство, вода).

Для каждой среды распространения сигнала (СРС) наиболее оптимальным по условиям распространения является определенный вид электрического сигнала, называемый несущим электрическим сигналомилисигналом-переносчиком.

Таким образом, для передачи информации из одной точки пространства в другую необходимо ПЭС (или ППЭС) преобразовать в сигнал, способный распространяться в заданной среде и переносить заданную информацию.

Для этой цели изменяют один или несколько параметров несущего электрического сигнала (сигнала-переносчика) по закону изменения ПЭС (или ППЭС).

Процесс изменения параметров несущего электрического сигнала по закону изменения ПЭС называется модуляцией, а аппаратура, в которой формируется сигнал, согласованный со средой распространения сигнала, называетсяканалообразующей аппаратурой(КОА).

При приеме сигнала осуществляются его обратные преобразования в приемной каналообразующей, специальной и оконечной аппаратуре, называемые соответственно демодуляциейидекодированием.

Из изложенного следует, что каналообразующая, специальная и оконечная аппаратура являются техническими средствами передачи и приема информации.

Совокупность технических средств передачи и приема информации и среды распрост­ранения сигнала, обеспечивающие передачу информации, содержащейся в сообщении, называется каналом связи.

Канал связи может быть односторонними (рис.5.1а) и двусторонними (рис.5.1б). Примерами односторонних каналов связи являются каналы радиовещания, оповещения. Двусторонними являются большинство каналов авиационной электросвязи. В двусторонних каналах связи источник информации одновременно является и получателем информации.

а) Помехи

Канал связи

Информационное направление

б) Помехи

Рис.5.1. Структурная схема канала связи: а – одностороннего;

б – двустороннего

Совокупность канала связи, источника информации и получателя информации называется информационным направлением.

Информационное направление организуется между ИИ и ПИ, испытывающими информационное тяготение, т.е. необходимость информационного обмена между собой.

Местоположение и особенности функционирования (работы) ИИ и ПИ, а также вид передаваемого сообщения и его информационные характеристики, вид принимаемого сообщения и требования к качеству его приема, определяюттребования к составу и характеристикам технических средств канала передачи информации и выбору среды распространения сигнала.

Название канала связи определяется видом организуемой связи, аназвание вида связи определяется видом сообщения. Например, канал телефонной связи или телефонный канал, канал телеграфной связи или телеграфный канал, канал передачи данных и т.д. Аналогично будем называть и каналы передачи информации: телефонный канал, телеграфный канал, канал передачи данных, дальномерный канал, азимутальный канал и т.д.

Часть канала связи от входа передающей каналообразующей аппаратуры до выхода приемной каналообразующей аппаратуры называется линией связи (рис.5.2).²

Рис. 5.2. Структурная схема линии связи

Линии связи, в которых средой распространения сигнала (СРС) являются искусственные направляющие линии, называются проводными линиями.

Если СРС не является искусственной направляющей линией, то такие линии передачи называются радиолиниями.

Проводные линии в зависимости от конструкции направляющих сред подразделяются на воздушные, кабельные, волноводные и оптоволоконные линии связи.

В радиолиниях передача информации осуществляется посредством радиоволн. Радиоволна– это электромагнитная волна, распространяющаяся без использования искусственных направляющих линий.

Радиолинии подразделяются на линии радиосвязи и линии радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи. Средой распространения сигнала в этих линиях передачи является атмосфера и (или) космическое пространство.

Из изложенного следует,что в канале связи формируются и обрабатываются первичный и преобразованные первичные электрические сигналы, несущий и модулированные сигналы.

Сигналы, в отличие от сообщений, всегда являются функциями времени.

Сигналы, как и сообщения, могут быть непрерывными и дискретными, детерминированными и случайными.

Непрерывный сигнал может быть преобразован в дискретный сигнал.

Детерминированные сигналы – это, как правило, контрольные сигналы, используемые для целей синхронизации канала связи и оценки качества работы его аппаратуры и канала связи в целом.

Случайный характер сигналов определяется не только случайным характером передаваемого сообщения, но и воздействием на него помех различного происхождения во всех сечениях канала связи.