15.2 Особенности временного разделения: схема и основные понятия временного разделения, влияние на спектр сигналов, практическое применение
Еще одно решение для одновременной передачи нескольких сигналов по линии связи - их временное разделение (рис.14.2). Пусть сигналы от N источников, передаются с периодом Т. При этом каждому k-му источнику выделяется квант времени tk=T/N. Как нам известно, при сокращении длительности импульсов в N раз их спектр расширяется также в N раз. Таким образом, с точки зрения использования полосы пропускания линии связи, временное разделение практически эквивалентно частотному.
Временное разделение широко применяется, в частности в цифровой телефонии. При этом частота квантования речевого сигнала выбирается исходя из теоремы Котельникова, как удвоенная максимальная частота спектра речевого сигнала, взятая с 15%-ным запасом. Она составляет 8 кГц.
Ширина спектра оцифрованного речевого сигнала легла в основу всех стандартов, связанных с цифровыми линиями передачи. В частности, скорость передачи по одному цифровому каналу составляет 64 кбит/c (на кодирование одного отсчета выделяется 8 бит). Принятый в Европе стандарт аппаратуры частного разделения исходит из того, что линия междугородней телефонной связи обеспечивает одновременную работу 32 каналов (30 информационных и 2 служебных).
Обратите внимание, что больший расход частотной полосы здесь связан не с разделением сигналов, а с использованием дискретизации. При этом он компенсируется более высокой защищенностью цифрового сигнала от искажений
На практике принцип временного разделения по сравнению с частотным проще реализуется при передаче дискретных сигналов. В связи с этим сейчас он получает более широкое распространение, в частности – в цифровых каналах электросвязи, которые являются основной средой передачи данных в Интернет.
15.3 Особенности кодового разделения: примеры, требования к несущим последовательностям, матрицы Адамара, преимущества кодового разделения
Как уже упоминалось выше, кодовое разделение позволяет вести передачу с помощью слабых сигналов, которые могут иметь мощность даже более низкую, чем мощность помех. Способ кодового разделения состоит в следующем:
- каждый бит кода передается с помощью одной из двух фиксированных последовательностей из k импульсов (см. рис.14.3).
При этом, разумеется, скорость передачи уменьшается в k раз;
- приемник сигналов распознает значения “1” или ”0”, сравнивая полученные кодовые последовательности с соответствующими “образцами”. При этом помехоустойчивость сигнала значительно возрастает, поскольку при искажении отдельных передаваемых импульсов вся последовательность все равно оказывается “ближе” к истинному значению, чем к альтернативному.
Здесь легко просматривается аналогия с избыточным помехозащитным кодированием. Различие состоит в том, что в рассматриваемом случае избыточность вводится на уровне сигналов, а не разрядов кода.
Описанный способ распознавания получаемых сигналов сравнением их с образцами носит название оптимального распознавания (строго показано, что он действительно обеспечивает максимально возможную помехоустойчивость, которая соответствует потенциальной помехоустойчивости сигналов).Кодовое разделение сигналов широко применяется при их передаче в эфире. При этом использование в качестве носителей слабых сигналов позволяет не мешать передаче других сообщений в том же частотном диапазоне, а также скрывать сам факт передачи.
В настоящее время подобный способ используется в быстро развивающейся технологии UWB. Здесь несущая последовательность состоит из очень коротких импульсов (длительностью в несколько наносекунд). Форма импульсов соответствует спектру с равномерно распределенной плотностью энергии в широкой полосе частот (такие сигналы называют “шумоподобными”). UWB применяется в первую очередь для передачи данных в эфире на короткие расстояния (например, в пределах комнаты), но с очень высокой скоростью
Матрица Адамара Hc | 1 1 | стандартная как формировать матрицу Адамара любого разм
| 1 -1|
мера H | Hc Hc |
| Hc -Hc |