КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Архитектура- (3434) Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Война- (14632) Високи технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) 1065) House- (47672) Журналистика и масови медии- (912) Изобретения- (14524) Чужди езици- (4268) Компютри- (17799) Изкуство- (1338) История- (13644) Компютри- (11121 ) Художествена литература (373) Култура- (8427) Лингвистика- (374 ) Медицина- (12668 ) Naukovedenie- (506) Образование- (11852) Защита на труда- ( 3308) Педагогика- (5571) P Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Олимпиада- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Инструменти- ( 1369) Програмиране- (2801) Производство- (97182) Промишленост- (8706) Психология- (18388) Земеделие- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строителство- (4793) Търговия- (5050) Транспорт- (2929) Туризъм- (1568) Физика- (3942) ) Химия- (22929 ) Екология- (12095) Икономика- (9961) Електроника- (8441) Електротехника- (4623) Енергетика- (12629 )

Тема 3. Трансмисионни канали




Лекция 3

Раздел 3.1. Каналите за предаване, тяхната класификация и основни характеристики

Ключовите понятия за телекомуникационните системи и мрежи са предавателният канал и телекомуникационният канал.

Предавателен канал представлява набор от технически средства и средство за разпространение, което осигурява предаването на телекомуникационни сигнали в определена честотна лента или при определена скорост на предаване между терминалните или междинните точки на телекомуникационните мрежи.

Каналите за предаване (наричани по-долу "канали") се класифицират:

- чрез методи за предаване на телекомуникационни сигнали, има аналогови и цифрови канали. Аналоговите канали, на свой ред, са разделени на непрекъснати и дискретни , в зависимост от промяната в информационния параметър на сигнала (виж Лекция 2). Цифровите канали се разделят на канали, използващи импулсна кодова модулация ( PCM ) , канали, използващи диференциални PCM и канали, базирани на делта модулация . Каналите, в които се използват аналози в някои области и цифрови методи за предаване на сигнали в други, се наричат смесени канали за предаване.

- в зависимост от честотната лента, в която се предават телекомуникационните сигнали и съответствието на параметрите на каналите с установените стандарти, съществуват разграничени аналогови типични канали на тоналната честота, типичните първични, вторични, третични и кватернерни широколентови канали. Типични канали за предаване на сигнали за звуково излъчване, сигнали за изображение и звуков съпровод на телевизия ;

- в зависимост от скоростта на предаване и съответствие на параметрите на канала с установените стандарти, се разграничават: първични цифрови канали, първични, вторични, третични, кватернерни и пиаматични цифрови канали ;

- според типа на разпространение на телекомуникационни сигнали, съществуват: кабелни канали, организирани по кабел и, по-рядко, въздушни комуникационни линии и радиокомуникационни канали , организирани чрез радиорелейни и сателитни комуникационни линии.

Телекомуникационният канал е комплекс от технически средства и средство за разпространение, което осигурява предаване на първични телекомуникационни сигнали от съобщение към първичен конвертор към първичен преобразувател на сигнал към съобщение.

В допълнение към горната класификация, телекомуникационните канали са подразделени

- по типа предавани първични сигнали (или съобщения) те разграничават телефонните канали, каналите за звуково излъчване, телевизионните канали, телеграфните канали и каналите за предаване на данни ;

- съгласно методите за организиране на двупосочна комуникация се отличават два двужични еднобандови канала, два двужични двубандови канала и четирижилен еднобандов канал ;

- на териториална основа телекомуникационните канали са разделени на международен, междуградски, багажник, зонен и местен .



Замислената класификация на предавателните канали и телекомуникациите (наричани по-долу "канали") съответства на установената практика на тяхната организация и разработването на изисквания за техните основни параметри и характеристики, които обикновено се свързват със съответните параметри и характеристики на първичните сигнали.

Каналът може да се характеризира с три параметъра:

1) ефективно предавана честотна лента DF , която канал може да пропусне с изискванията за качеството на предаване на сигнала;

2) времето Tk, през което каналът е предвиден за предаване на сигнали или съобщения;

3) динамичния диапазон от D до , който се разбира като съотношението на формата

,

където W kmax - максималната ненарушена мощност, която може да се предава през канала; W cmin е минималната мощност на сигнала, при която е осигурен необходимия имунитет срещу смущения.

Очевидно е, че предаването на сигнал с параметри DFc , Ts и Dc по канал с параметри DFk , Тk и Dk е възможно при условие

,

Продуктът от трите параметъра на канала V до = D до × F to × T се нарича неговият капацитет . Сигналът може да се предава чрез канал, ако капацитетът му не е по-малък от обема на сигнала (вж. Лекция 2). Ако системата от неравенства не е изпълнена, тогава един от параметрите на сигнала може да бъде деформиран , като позволява неговият обем да бъде съпоставен с капацитета на канала. Следователно състоянието на възможността за предаване на сигнала през канала може да бъде представено като:

V до ³ V с .

Каналът се характеризира със сигурност:

,

където W p - силата на смущение в канала.

Капацитетът на канала е описан от следния израз

,

където W cf - средната мощност, предавана през сигнала на канала.

Раздел 3.2. Канал за предаване като четворка

Предавателният канал като набор от технически средства и носител на разпространение на електрически сигнал представлява каскадно свързване на различни четири-терминални мрежи, които извършват филтриране, преобразуване на сигнала, усилване и корекция. Следователно, каналът може да бъде представен от еквивалентен quadrupole, параметрите и характеристиките на които определят качеството на предаване на сигнала, Фиг. 3.1.

Фиг. 3.1 - Трансмисионен канал като квадрупол

На фигура 3.1 се използва следното означение: 1-1 и 2-2 - входни и изходни терминали, съответно; I в ( jw ) и I продукция ( jw ) - сложни входни и изходни токове; U I ( jw ) и U o ( jw ) - сложни входни и изходни напрежения; Z в ( jw ) и Z out ( jw ) - сложни входно-изходни съпротивления (като правило стойностите са чисто активни и равни, т.е. Z in = R in = Z out = R out ); K ( jw ) = Uout ( jw ) / U в ( jw ) = K ( w ) е е комплексният коефициент на трансфер на напрежение, K ( w ) между входните и изходните сигнали; ако съотношението на изходния ток към входния ток е взето, тогава ние говорим за текущия трансферен коефициент; u в ( t ), u out ( t ) са моментните стойности на напрежението на входните и изходните сигнали, а p in и p са входните и изходните нива на напрежението или силата на сигнала.

Предавателните канали работят между реални натоварвания Z n1 ( jw ) и Z H2 ( jw ), свързани съответно с изводи 1-1 и 2-2.

Характеристиките на каналите и тяхното съответствие с изискванията за качество на предаването на съобщенията се определят от редица параметри и характеристики.

Първият и един от основните параметри на каналите е остатъчното затихване И r , което се разбира като работно отслабване на канала, измерено или изчислено по отношение на свързването към клеми 1-1 и 2-2 (Фигура 3.1) на активните съпротивления, съответстващи на номиналните стойности на R и R съответно. Входните и изходните импеданси на отделните устройства на предавателния канал са в добро съгласие един с друг. При това условие, работното затихване на даден канал може да се счита за равно на сумата от характерното (присъщо) отслабване на отделните устройства, без да се вземат под внимание отраженията. След това остатъчното отслабване на канала може да се определи по формулата;

,

където p in и r са нивата на входа и изхода на канала (виж фигура 3.1); и r - отслабване на i -тата и Sj -печалба на j -ти квадрупола, представляваща предавателния канал.

Това означава, че остатъчното отслабване (OZ) на канала е алгебрична сума от отслабвания и печалби и е удобно за изчисляване на r, когато са известни затихванията на усилващите секции и усилватели на усилватели. ОЗ се измерва при специфична честота на измерване за всеки канал .

По време на работа каналът OZ не остава постоянен, но се отклонява от номиналната стойност под въздействието на различни дестабилизиращи фактори. Тези промени в OZ се наричат нестабилност , която се оценява от максималната и средната квадратична стойност на отклоненията на OZ от номиналната стойност или стойността на тяхното разсейване.

Остатъчното отслабване на даден канал е свързано с неговата честотна лента. Честотната лента на канал, в който остатъчното отслабване се различава от номиналната стойност с не повече от определено количество D a r , се нарича ефективно предавана честотна лента (ECD). В границите на EPCDP толерансите на OZ Da се нормализират от номиналната стойност. Най-често срещаният метод на разпределение е използването на "шаблони" на допустимите отклонения в OZ. Пример за такъв шаблон е показан на фиг. 3.2.

Фиг. 3.2 - Приблизителна схема на допустимите отклонения на остатъчното отслабване на предавателния канал

На фиг. 3.2, се прави следното означение: f 0 е честотата, при която се определя номиналната стойност на HF; f n , f in - долната и горната гранична честота на EPPC; 1.2 - граници на допустимите отклонения на ОЗ; 3 - изглед на измерената честотна характеристика OZ. Отклоненията на ОЗ от номиналната се определят по формулата:

,

където f е текущата честота и f 0 е честотата на определяне на номиналната стойност на OZ.

Амплитудно-честотната характеристика - честотната характеристика (или просто честотната характеристика ) на канала, която се отнася до зависимостта на остатъчното отслабване върху честотата a r = j h ( f ) при постоянно ниво на каналния вход, т.е. p in = const. Тази характеристика оценява амплитудата-честотата (просто честотата) изкривявания, въведени от канала поради зависимостта на неговата OZ от честотата. Допустимото изкривяване се определя от модела на отклоненията на OZ в EHRO. Приблизителният изглед на честотната характеристика на канала е показан на фиг. 3.3.

За предаването на редица телекомуникационни сигнали е важна фазовата честотна характеристика - фазовият отговор (просто фазовата реакция ) на канала, което означава зависимостта на фазовото отместване между изходните и входните сигнали на честотата, т.е. b = j f (f). Общ изглед на фазовите характеристики на канала е показан на Фиг. 3.4 (ред 1).

Фигура.3.3- Честотна характеристика на канала Фиг.3.4- Фаза характерна за канала

В средната част на EPRL тази характеристика е близка до линейната, а на нейните граници има забележима нелинейност, дължаща се на филтрите, които съставят предавателния канал. Поради факта, че директното измерване на фазовото отместване, въведено от канала, е трудно, се счита, че честотната характеристика на времето за групово преминаване - PRT ( или забавянето - PRT) се оценява за изкривяване на фазата :

t ( w ) = db (w) / dw ,

където b ( w ) е характеристиката на фазовата честота. Примерен изглед на честотната характеристика на HWP е показан на Фигура 3.4 (ред 2).

Честотните характеристики на остатъчното отслабване, фазовото отместване или времето за групово преминаване определят линейните изкривявания, въведени от предавателните канали, тъй като телекомуникационните сигнали преминават през тях.

Зависимостта на мощността, напрежението, тока или техните нива в изхода на канала за мощността, напрежението, тока или техните нива при входа на канала се нарича амплитудна характеристика - AH . Каналът AX се разбира също като зависимостта на остатъчното отслабване на канала на нивото на сигнала при неговия вход, т.е. а r = j а ( р вхх ), измерена при някаква кондиционирана постоянна честота на измервателния сигнал на каналния вход, т.е. f е = const.

Амплитудната характеристика на канала може да бъде представена от различните зависимости, показани на Фигура 3.5: U out = jn ( U in ) (Фиг. 3.5a, линии 1 и 2), A r = j A ( p in ) , линия 1), p in = j p ( p out ) (фигура 3.5 b, линии 2 и 3), където се извежда следното означение: U in , U out - напрежението на сигнала при входа и изхода на канала, съответно; R I , R o - нивата (напрежение, мощност) на сигналите на входа и изхода на канала, съответно; и r е остатъчното отслабване на предавателния канал.

От разглеждането на графиките, представени на Фиг. 3.5, става ясно, че АХ има три раздела:

1) нелинейна секция при ниски стойности на напрежение или нива на сигнала при входа на канала. Нелинейността на AH в този случай се обяснява с съизмеримостта на напрежението или нивото на сигнала със шума на самия канал;

2) линеен разрез при стойности на напрежение или ниво на входния сигнал, който се характеризира с пряка пропорционална зависимост между напрежението (нивото) на сигнала при входа на канала и напрежението (нивото) на сигнала при изхода на канала;

3) сечение с значителна нелинейност при стойности на входното напрежение (ниво) на сигнала е по-високо от максималната Umax ( pmax ), която се характеризира с появата на нелинейни изкривявания. Ако ъгълът на наклона на правата линия, съответстващ на линейния разрез AX, е 45 0 , то тогава напрежението (нивото) на сигнала при изхода на канала е равно на напрежението (нивото) на неговия вход. Ако ъгълът на наклон е по-малък от 45 0 , то тогава се получава отслабване в канала, а ако ъгълът на наклон е по-голям от 45 ° , тогава има канал. Ако r > 0, тогава каналът въвежда атенюация (атенюация), ако r <0, тогава предавателният канал въвежда остатъчна амплификация.

Незначителната нелинейност на AX при малки стойности на входното напрежение или нивото на сигнала не оказва влияние върху качеството на предаването и може да бъде пренебрегната. Нелинейността на AX със значителни стойности на напрежението или нивото на входния сигнал извън границите на линейната част на AH се проявява в появяването на хармоници или комбинирани честоти на изходния сигнал. Според AH, е възможно да се изчисли само приблизително мащаба на нелинейното изкривяване. По-точно, величината на нелинейни изкривявания в каналите се оценява от коефициента на нелинейно изкривяване или от отслабването на нелинейността.


Фигура 3. 5 - Амплитудни характеристики на предавателния канал

или ,

където U 1g е ефективната стойност на напрежението на първия сигнал (главните хармоници на измервателния сигнал, U 2g , U 3g и т.н.) са ефективните стойности на напреженията на втората, третата и т.н. хармоници на сигнала, възникващи поради нелинейността на тока на предавателния канал. , в техниката на многоканалните телекомуникационни предавателни системи, широко се използва концепцията за намаляване на нелинейността в хармониката .

и ng = 20 lg ( U 1g / U n g ) = p 1g - p n g , n = 2, 3 ...,

където p 1g е абсолютното ниво на първата хармоника на измервателния сигнал, p n g е абсолютното ниво на n-та хармоника , поради нелинейността на AX канала.

Цифровите канали се характеризират с честота на предаване, а качеството на предаване на сигнала се оценява от скоростта на грешка , която е съотношението на броя на получените цифрови сигнални елементи с грешки към общия брой сигнални елементи, предавани по време на измерването

K OSH = N OSH / N = N OSH / W ,

където N osh - броят на грешно взетите елементи; N е общият брой прехвърлени елементи; B - скорост на предаване; Измерване на T - време (наблюдение).

Телекомуникационните системи трябва да бъдат изградени по такъв начин, че каналите да имат определена универсалност и да са подходящи за предаване на различни типове съобщения. Тези свойства имат типични канали , чиито параметри и характеристики са нормализирани. Типичните канали могат да бъдат прости, т.е. които не преминават през транзитно оборудване, и композитни , т.е. преминаващ през транзитно оборудване.

Раздел 3.3. Типични канали за предаване