3.10 Охарактеризуйте существующие методы уплотнения каналов в системах радиосвязи.

Ресурс связи представляет время и ширину полосы, доступные для передачи сигнала в определенной системе. Для создания эффективной системы связи необходимо спланировать распределение ресурса между пользователями системы, чтобы время/частота использовались максимально эффективно.

Основные способы распределения ресурса связи:

1. Частотное разделение (frequency division— FD). Распределяются определенные под диапазоны используемой полосы частоты.

2. Временное разделение (time division — TD). Пользователям выделяются периоди­ческие временные интервалы. В некоторых системах пользователям предоставля­ется ограниченное время для связи. В других случаях время доступа пользовате­лей к ресурсу определяется динамически.

3. Кодовое разделение (code division — CD). Выделяются определенные элементы на­бора ортогонально (либо почти ортогонально) распределенных спектральных ко­дов, каждый из которых использует весь диапазон частот.

4. Пространственное разделение (space division — SD), или многолучевое многократ­ное использование частоты. С помощью точечных лучевых антенн радиосигналы разделяются и направляются в разные стороны. Данный метод допускает много­кратное использование одного частотного диапазона.

5. Поляризационное разделение (polarization division — PD), или двойное поляризационное многократное использование частоты. Для разделения сигналов применяется ортого­нальная поляризация, что позволяет использовать один частотный диапазон.

Ключевым моментом во всех схемах уплотнения и множественного доступа являет­ся то, что при использовании ресурса различными сигналами интерференция не дает неуправляемых взаимных помех, которые делают невозможным процесс детектирова­ния. Интерференция допустима до тех пор, пока сигналы одного канала незначитель­но увеличивают вероятность появления ошибок в другом канале. Избежать взаимных помех между разными пользователями позволяет использование в разных каналах ор­тогональных сигналов. Распределение по каналам, характеризующееся ортогональными сигналами, для которых выполняется усло­вие ортогональности во временной области, называют уплотнением с временным разделением (time-division multiplexing — TDM) или множественным доступом с временным разделением (time-division multiple access — TDMA). Распределение по каналам, характеризующееся ортогональными спектрами, для которых выполняется условие ортогональности в частотной области, называют уплотнением с частот­ным разделением (frequency-division multiplexing — FDM) или множественным доступом с частотным разделением (frequency-division multiple access — FDMA).

Используя данные способы распределения ресурсов осуществляют построение многоканальных систем связи. Практика построения современных систем передачи ин­формации показывает, что наиболее дорогостоящими звенья­ми трактов передачи являются линии связи (кабельные, во­локонно-оптические, сотовой мобильной радиосвязи, радио­релейной и спутниковой связи и т. д.).

Поскольку экономически нецелесообразно использовать дорогостоящую линию связи для передачи информации един­ственной паре абонентов, то возникает необходимость пост­роения многоканальных систем передачи, обеспечивающих пе­редачу большого числа сообщений различных источников ин­формации по общей линии связи. Многоканальная передача возможна в тех случаях, когда пропускная способность линии С не меньше суммарной производительности источников ин­формации:

С> (1)

- производительность k-гo источника, а N — число каналов (независимых источников информации). Многоканаль­ные системы, так же как и одноканальные, могут быть анало­говыми и цифровыми. Для унификации аналоговых многоканальных систем за основной или стандартный канал при­нимают канал тональной частоты, обеспечивающий переда­чу сообщений с эффективно передаваемой полосой частот 300-3400 Гц, соответствующей основному спектру телефон­ного сигнала. В цифровых системах передачи наибольшее рас­пространение получили основные цифровые каналы со ско­ростью 64 Кбит/с. Многоканальные аналоговые системы фор­мируются путем объединения каналов тональной частоты в группы, обычно кратные 12 каналам. Цифровые системы пе­редачи, используемые на сетях связи, формируются в соот­ветствии с принятыми иерархическими структурами.

Общий принцип построения системы многоканальной пе­редачи поясняется с помощью структурной схемы рисунок 1.

Рисунок 1. Структурная схема многоканальной системы передачи информации