3.4. Комбинированное разделение каналов

Это одно из наиболее прогрессивных направлений в многоканальных системах связи, обеспечивающее наиболее плотную загрузку частотного диапазона. Сущность его заключается в том, что применяется несколько видов модуляции (или одна с несколькими опорными сигналами). Наиболее часто используют дискретную фазовую модуляцию или фазовую в комбинации с амплитудной. Приведем наиболее распространенные варианты.

1. Дискретная ФМ с четырьмя опорными колебаниями.

S1 (t) = S cos (0t + /4); S2 (t) = S cos (0t - /4); S3 (t) = S cos (0t + 3/4); S4 (t) = S cos (0t - 3/4).

(3.7)

Если эти колебания представить в виде векторов на комплексной плоскости, получим векторную диаграмму, изображенную на рис.3.6. Видно, что векторы опорных колебаний ортогональны; следовательно, ортогональны и опорные колебания:

.

(3.8)

Это значит, что, если промодулировать каждый из четырех источников своим опорным колебанием, то в приемнике каналы разделимы при их совместной передаче в линии связи, если обеспечить сетку опорных колебаний.

2. Дискретная ФМ с восемью опорными колебаниями (ФМ8).

Векторная диаграмма расположения опорных колебаний приведена на рис. 3.7. Колебания смещены одно относительно другого на /4. По-прежнему на интервале [0;2] они ортогональны.

3. Амплитудно-фазовая моду­ляция с четырьмя опорными сигнала­ми, включая один нулевой (АФМ_3,1):

S1(t) = S cos0t ; S2(t) = S cos(0t+2/3) ; S3(t) = S cos(0t-2/3) ; S4(t) = 0.

(3.9)

Ансамбль опорных сигналов также равномерно размещен по окружности, за исключением S₄. В условной записи АФМ_3,1 первая цифра означает опорные сигналы одной амплитуды, вторая - другой. Диаграмма опорных сигналов изображена на рис. 3.8.

4. Амплитудно-фазовая модуляция с восемью опорными сигналами двух разных амплитуд АФМ_4,4 пока­зана на рис. 3.9. Это также взаимно ортогональные колебания.

Опорные колебания, различа­ющиеся только фазой (концы векто­ров размещены на окружности), образуют семейство со сферической упаковкой, отличающиеся и амплиту­дой - с пространственной упаковкой. Таким образом, первые два семейства опорных сигналов образуют сферичес­кую упаковку, вторые - пространственную. Последние менее помехо­устойчивы, так как помеха чаще всего аддитивна и искажает амплитуду. Возможны более сложные семейства опорных колебаний; о них подробнее можно узнать в [36, 37].

Возможна и несколько иная трактовка сетки опорных колебаний: каждое можно считать цифрой кода, для которого количество опорных функций равно основанию системы счисления. Тогда в передатчике для формирователя кодированного сигнала достаточно иметь мультиплексор, коммутируемый по заданному закону генератор опорных колебаний.

Формирование сетки опорных колебаний особой проблемы не составляет, особенно с применением цифровой техники. В частности, такими генераторами могут быть цифро-аналоговые преобразователи, управляемые от ПЗУ, в которых хранятся коды мгновенных значений синусоидальных колебаний. При этом в ПЗУ можно хранить только четверть периода синусоиды, учитывая симметричность кривой.

На рис. 3.10. приведен один из вариантов генератора опорного колебания с цифровым управле­нием. Основной управляющий элемент в нем - реверсивный счетчик D4. В ПЗУ хранятся ко­ды мгновенных значений аппроксимированной синусоиды (при желании можно записать любую другую кривую). Предположим, в начале цикла триггер D1 в единице. Тогда через схему совпадения D2 тактовые импульсы поступают на суммирующий вход D4, выходной код которого управляет ПЗУ. На выходе ЦАП формируется первая четверть периода синусоиды. Когда D4 переполняется, импульс с выхода переполнения (+) устанавливает триггер D1 в ноль, открывается схема D3, и счетчик D4 работает в режиме вычитания. Формируется вторая четверть периода синусоиды. Как только D4 устанавливается в ноль, на его выходе “заем” (на схеме обозначен “-“) появляется импульс, устанавливающий D1 в единицу. Одновременно мультиплексор Кл переключает полярность опорного напряжения ЦАП с +U₀ до -U₀ . Далее работа устройства продолжается аналогично, но с отрицательным напряжением (вторая полуволна). Количество разрядов счетчика D4 может быть небольшим, что увеличивает диапазон генерируемых частот.

Заключение

Информационные технологии в настоящее время развиваются очень бурно; расходы на проектирование новых систем обработки информации экспоненциально возрастают, но окупаемость этих затрат довольно быстра. Человечество почувствовало вкус к подобным системам. Например, рост числа пользователей всемирной информационно-справочной системы INTERNET не успевает отслеживаться специальными службами. Таким образом теория информации из разряда академической науки перешла в практическую дисциплину.

Предложенное пособие из-за ограниченности объёма не могло вместить всех разделов, связанных с информационными технологиями. Тем не менее, основные понятия (так сказать азбука) здесь приведены. Изложенный материал должен оказаться полезным и для специалистов других специальностей, поскольку человек, не владеющий хотя бы в минимальном объёме теорией и практикой способов обработки информации, не может считаться специалистом.

Автор надеется издать продолжение этого материала. Планируется выпустить по крайней мере ещё две части. В первой части продолжения будут изложены технологии. Сюда относят: цифровая обработка сигналов (цифровая фильтрация, быстрые и целочисленные алгоритмы); защита информации (способы проникновения в информационные системы и борьба с несанкционированным доступом, вирусология, элементы криптографии); борьба с помехами (алгоритмы помехоустойчивого приема цифровых и аналоговых сигналов).

Вторую часть планируется посветить информационным системам. Автор намерен изложить принципы действия следующих информационных систем и служб:

• локальные вычислительные сети (структура, стандарты, услуги, протоколы и программное обеспечение);

• телематические службы (телекс, факс, модем, телетекст, видеотекст);

• глобальная сеть INTERNET (построение услуги, пользование);

• спутниковые системы связи (разновидности, принципы действия, протоколы обмена информацией);

• системы цифровой связи (единая цифровая сеть связи, принципы её функционирования, режимы работы и способы обращения);

• системы мобильной связи (системы сотовой радиосвязи, радиолокации и радиопеленгации).

Стиль и принципы изложения предполагается оставить теми же: пособие должно выполнять функции навигатора в имеющихся сведениях по рассматриваемой тематике.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Адаптивные телеизмерительные системы.– М.: Энергия, 1981,­– 281с.

2. Ахмет Н., Рао К.П. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов.– М.: Связь, 1980.– 248с.

3. Баскаков С.И.Радиотехнические цепи и сигналы.– М.: Высшая школа, 1988.– 448с.

4. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов.– М.: Мир, 1974.– 464с.

5. Боккер П. Передача данных. Т.1. Основы.– М.: Связь, 1980.–264с.

6. Боккер П. Передача данных. Т.2. Устройства и системы.– М.: Связь, 1981.– 256с.

7. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т.1.– М.: Советское радио, 1972.– 744с.

8. Васильев В.И. и др. Методы и средства организации каналов передачи данных.– М.: Радио и связь, 1982.– 152с.

9. Вентцель Е.С. Теория вероятности.– М.: Наука, 1984.– 576с.

10. Возенкрафт Л., Джекобс С.И. Теоретические основы техники связи.– М.: Мир, 1969.– 640с.

11. Гихман И.И., Скороход А.В. Введение в теорию сулчайных процессов.– М.: Наука, 1965.– 654с.

12. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы.– М.: Радио и связь, 1986.– 512с.

13. Вешкурцев Ю.М. Автокогерентные устройства измерения случайных процессов.– Омск: ОмГТУ, 1995.– 162с.

14. Заездный А.М. Основы расчётов по статистической радиотехнике.– М.: Связь, 1969.– 448с.

15. Зиновьев А.А., Филиппов Л.И. Введение в теорию сигналов и цепей.– М.: Высшая школа, 1975.– 264с.

16. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи.– М.: Связьиздат, 1982.– 359с.

17. Калмыков Б.П. и др. Передача дискретной информации по широкополосным каналам и трактам.– М.: Радио и связь, 1985.– 117с.

18. Кендалл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи.– М.: Наука, 1973.– 900с.

19. Концепция информатизации железнодорожного траспорта России.– М.: 1996.– 35с.

20. Коршунов Ю.К. Математические основы кибернетики.– М.: Энергоатомиздат, 1987.– 496с.

21. Кричевский Р.Е. Сжатие и поиск информации.– М.: Радио и связь, 1989.– 198с.

22. Куликовский Л.Ф., Мотов В.В. Теоретические основы информационных процессов.– М.: Высшая школа, 1987.– 248с.

23. Кузин Л.Т. Основы кибернетики. Т.1. Математические основы кибернетики.– М.: Энергия, 1973.– 503с.

24. Лапа В.Г. Математические основы кибернетики.– Киев: Высшая школа, 1974.– 450с.

25. Латхи Б.П. Системы передачи информации.– М.: Связь, 1971.– 324с.

26. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радотехники.– М.: Радио и связь, 1989.– 656с.

27. Левин М.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации.– М.: Радио и связь, 1985.– 286с.

28. Мановцев А.П. Основы теории радиотелеметрии.– М.: Энергия, 1973.– 592с.

29. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов.– М.: Энергия, 1967.–431с.

30. Помехоустойчивость и эффективность систем связи.– М.: Радио и связь, 1985.– 323с.

31. Пышкин Ю.В. Теория кодового разделения сигналов.– М.: Связь, 1980.– 208с.

32. Сейдж Э.П., Мелса Дж.П. Теория оценивания и её применение в связи и управлении.– М.: Связь, 1976.– 746с.

33. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники.– М.: Энергия, 1979.– 512с.

34. Теория передачи сигналов.– М.: Связь, 1980.– 288с.

35. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника.– М.: Радио и связь, 1982.– 624с.

36. Технологии электронных коммуникаций. Т.1. Компьютерные сети.–М.:Экотрендс, 1993.– 174с.

37. Технологии электронных коммуникаций. Т.10. Технические средства коммуникаций.–М.:Экотрендс, 1994.– 146с.

38. Технологии электронных коммуникаций. Т.28. Спутниковые системы связи.–М.:Экотрендс, 1995.– 154с.

39. Тутевич В.И. Телемеханика.– М.: Высшая школа, 1985.– 425с.

40. Фельдбаум А.А. и др. Теоретические основы связи и управления.– М.: ГИФМЛ, 1963.– 932с.

41. Френкс Л. Теория сигналов.– М.: Советское радио, 1974.– 932с.

42. Харкевич А.А. Избранные труды. Т.2. Линейные и нелинейные системы. Спектры и анализ.– М.: Наука, 1973.– 592с.

43. Харкевич А.А. Избранные труды. Т.3. Теория информации.– М.:Наука, 1973.– 524с.

44. Шварцман В.О., Емельянов Г.А. Теория передачи дискретной информации.– М.: Связь, 1979.– 424с.

45. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике.– М.: Иностранная литература, 1963.– 829с.

46. Storer J.A. Data compression.– USA: Computer Science Press, 1988.

47. Ziv J, Lempel A. An universal algoritm for sequentuul data compression.– IEEE Transactions on Information Theory, 1977, vol.23, №3.

48. Нольден М. Ваш первый выход в INTERNET.– СПб: ИКС, 1996.– 240с.

49. Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений. /Под ред. Ю.Б.Зубарева, В.П.Дворковича.– М.: МЦНТИ, 1997.– 212с.

2