Лекция 2. Каналы для передачи первичных сигналов

Цель лекции: ознакомиться с видами каналов и методами оценки их качества.

Система электросвязи – совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу сообщений.

Канал связи – совокупность технических устройств (преобразователей) и среды распространения, обеспечивающих передачу сигналов на расстояние.

Для исследования влияния распространения радиоволн на передаваемые сигналы каналы связи (рассматриваются как линейные четырехполюсники) классифицируются следующим образом.

Однолучевые каналы с постоянным коэффициентом передачи К. В отдельные короткие моменты времени участок РРЛ прямой видимости и канал спутниковой связи с линейным ретранслятором на стационарной орбите может быть принят однолучевым с постоянным .

Сигнал на выходе канала

(2.1)

где x(t) – сигнал на входе;

n(t) – помеха в виде аддитивного шума;

τ – постоянная задержка.

Однолучевые каналы со случайным неселективным поглощением. имеет некоторый закон распределения вероятностей.

Сигнал на выходе канала

. (2.2)

Изменяющаяся во времени τ(t) характерна для передатчика и приемника, находящихся в относительном движении. (В частотной области это вызывает эффект Доплера – физическое явление, заключающееся в изменении частоты принятых колебаний при взаимном перемещении передатчика и приемника этих колебаний.) Таким каналом является канал связи через движущийся ИСЗ, при работе в линейном режиме.

Двухлучевой канал с переменным поглощением в каждом луче (или в одном из них). Это высокочастотный (ВЧ) канал или участок радиорелейной линии (РРЛ) прямой видимости в те моменты времени, когда кроме прямого луча имеется луч, отраженный от Земли.

Сигнал на выходе канала

. (2.3)

Многолучевые каналы – наиболее общая модель любого канала.

Сигнал на выходе канала

(2.4)

где m – число лучей.

Многолучевыми являются каналы тропосферных РРЛ и ионосферных систем. Возникающие флуктуации сигналов подразделяют на три типа: быстрые флуктуации мгновенных значений сигнала, вызванные интерференцией двух или большего числа сигналов. Интервал стационарности быстрых флуктуаций исчисляется минутами, а наивысший период изменения – десятыми долями секунды. Мера борьбы с быстрыми флуктуациями – разнесенный прием.

Медленные флуктуации с интервалом стационарности часы или сутки. Эти замирания определяются изменениями физического состояния среды на участке распространения радиоволн. Эффективных методов борьбы не существует – система должна быть спроектирована с учетом максимально возможного замирания. Еще более медленные – сезонные флуктуации, вызванные изменением общих условий в тракте распространения радиоволн.

Методы оценки качества каналов

Допустимое качество связи на аналоговой РРЛ определяется минимально допустимым отношением мощностей сигнала и шума на выходе канала (P_с/P_ш)<(P_с/P_ш)_min или (U_рс/U_ш)²<(U_рс/U_ш)²_min (для ТФ ствола 10lg(Р_с/Р_ш)_min=44 дБ, для ТВ ствола 10lg(U_рс/U_ш)²_min=49 дБ) , а также допустимым процентом времени, в течение которого выполняются эти неравенства (99,9% времени любого месяца дляэталонной РРЛ длиной 2500 км).

Качество цифровых каналов оценивают в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т. Нормы, по рекомендации МСЭ-Т G. 821, состоят из двух основных компонент: показатели неготовности и показатели качества по ошибкам.

Неготовность аппаратуры – такое состояние участка цифровой радиорелейной линии (ЦРРЛ), при котором в течение десяти секундных интервалов, следующих подряд, имеет место хотя бы одно из событий: пропадание сигнала (потеря синхронизации); вероятность ошибок

BER= N_ош / N> 10^-3, где N – число переданных символов, N_ош - число ошибочно принятых символов.

Показатели качества по ошибкам системы связи относятся к тем промежуткам времени, в течение которых система находится в состоянии готовности. Различаются следующие параметры и вероятности ошибок BER: сильно пораженные секунды (SES) – BER = 10^-3 за 1 секунду; деградирующие минуты (DM) – BER= 10^-6 за 1 минуту; секунды с ошибками (ES) – BER= 10^-6 за 1 секунду; остаточная вероятность ошибок (RBER).

Система считается неготовой, если BER превышает величину 10^-3 за 10 последовательных секунд и более.

Построение радио каналов телефонного, звуко­вого и телевизионного вещания.

В настоящее время применяют принципы построения сетей, изображенных на рисунках 2.1 – 2.3.

Рисунок 2.1 – Принципы построения сетей: а) топология сети "каждый с каждым". Сеть надежна, отличается оперативностью и высоким качеством передачи сообщений. На практике применяется при небольшом числе абонентов;

б) радиальный ("звезда"), используется при ограниченном числе абонентских пунктов, расположенных на небольшой территории

Рисунок 2.2 – Радиально-узловая топология сети

Такую структуру имеют городские телефонные сети, если емкость сети не превышает 80...90 тысяч абонентов.

Рисунок 2.3 – Топология радиально-узловой сети с узловыми районами

Такая топология используется при построении телефонных сетей крупных городов.

Важнейшими сетями передачи массовых сообщений являются сети вещания. Вещание – процесс одновременной передачи различных сообщений общего назначения широкому кругу абонентов с помощью технических средств связи.

Вещательная программа – последовательность передачи во времени различных сообщений. Организация вещания включает в себя две задачи: подготовка вещательных программ и доведение программ до абонентов.

Основными требованиями к сетям вещания являются: охват вещанием всего населения страны, высокое качество передаваемых программ, надежность и экономичность.

Сеть звукового вещания. Распределение программ производится по каналам связи, разветвление – на специальных узлах. Сеть каналов звукового вещания строится по радиально-узловому принципу.

По способу доведения различают радиовещание и проводное вещание (по специальным проводным линиям или линиям телефонной связи).

Сеть телевизионного вещания. Распределение программ производится по каналам связи, разветвление – на специальных узлах. Сеть ТВ вещания строится по радиально-узловому принципу.

Используется два способа доведения ТВ программ: радиовещание с помощью радиотелевизионных передающих станций (РТПС, эфирное ТВ) и проводное вещание (кабельное ТВ). Современной разновидностью эфирного ТВ является спутниковое телевизионное вещание с непосредственным приемом на установки, расположенные у абонентов.