Принципы многоканальной передачи информации. (Тема 5)

Июль 24, 2022

Главная
Информатика
Принципы многоканальной передачи информации. (Тема 5)

Содержание

2. План Условие многоканальной передачи Элементы теории разделения сигналов Общий принцип построения системы многоканальной передачи Частотное разделение
3. Линии связи Наиболее дорогостоящие звенья трактов передачи информации – линии связи: Кабельные Волоконно-оптические Сотовой мобильной радиосвязи
4. Условие многоканальной передачи Экономически целесообразна передача большого числа сообщений различных источников информации по общей линии связи
5. Элементы теории разделения сигналов (для аналоговых систем) Основной (стандартный) канал – канал тональной частоты (полоса частот
6. Элементы теории разделения сигналов (для цифровых систем) Наибольшее распространение получили основные цифровые каналы со скоростью 64кбит/с
7. Общий принцип построения системы многоканальной передачи b1(t), b2(t),… - первичные сигналы каждого источника M1,M2,… - индивидуальные
8. Общий принцип построения системы многоканальной передачи Если Σ - оператор объединения , то Для раздельной системы
9. Общий принцип построения системы многоканальной передачи При отсутствии помех и искажений в канале принимаем линейный сигнал
10. Общий принцип построения системы многоканальной передачи Канальные передатчики + устройства объединения образуют аппаратуру объединения (уплотнения) каналов
11. Общий принцип построения системы многоканальной передачи Чтобы АРК была в состоянии различать сигналы отдельных каналов должны
12. Частотное разделение сигналов Спектры сигналов Ui(t) и Si(t) занимают не перекрывающиеся полосы частот Спектр группового сигнала
13. Частотное разделение сигналов Используется однополосная модуляция (Δfk=F) Поднесущая fk выбирается так, чтобы полосы Δf1, Δf2,… ΔfN
14. Частотное разделение сигналов На принимающей стороне групповой демодулятор (приемник П) преобразует спектр линейного сигнала в спектр
15. Частотное разделение сигналов Выделение сигналов отдельных каналов частотной фильтрацией
16. Частотное разделение сигналов Для идеального выделения сигналов при частотном разделении необходимо выполнение условий: Полное сосредоточение энергии
17. Временной способ разделения каналов При временном разделении каналов групповой тракт с помощью коммутатора Кпер предоставляется поочередно
18. Временной способ разделения каналов С помощью коммутатора Кпр на приемном конце приемник i-го канала подключается только
19. Временной способ разделения каналов В качестве канальных сигналов в системах с временным разделением каналов используются не
20. Временной способ разделения каналов Взаимные помехи обусловлены в основном двумя причинами: Линейные искажения за счет ограничений
21. Временной способ разделения каналов Для снижения уровня взаимных помех вводятся «защитные» временные интервалы. Это требует уменьшения
22. Временной способ разделения каналов (Пример) В многоканальных системах телефонии эффективная полоса частот FВ=3100Гц В соответствии с
23. Временной способ разделения каналов (Пример) При временном разделении каналов сигнал каждого канала занимает одинаковый интервал времени,
24. Разделение сигналов по форме (линейно-независимых сигналы) Различающиеся по форме сигналы могут передаваться единовременно, иметь не перекрывающиеся
25. Разделение сигналов по форме (линейно-независимых сигналы) Определяют взаимную энергию принятого сигнала x(t) и передаваемых сигналов Si(t)
26. Разделение сигналов по форме (линейно-независимых сигналы) Например, если То принимается решение, что передавали сигнал Si В
27. Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы) В ряде случаев осуществить синхронизацию затруднительно: Совпадение спектра сигнала с
28. Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы) В этих случаях используют системы асинхронной многоканальной связи: сигналы всех
29. Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы) В отличие от обычного разделения по форме, когда условие ортогональности
30. Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы) Для реальных сигналов это невыполнимо Используются почти ортогональные сигналы, которые
32. Скачать презентацию

Слайд 2

План
Условие многоканальной передачи
Элементы теории разделения сигналов
Общий принцип построения системы многоканальной передачи
Частотное

разделение сигналов
Временное разделение сигналов
Разделение сигналов по форме

Слайд 3

Линии связи
Наиболее дорогостоящие звенья трактов передачи информации – линии связи:
Кабельные
Волоконно-оптические
Сотовой мобильной

радиосвязи
Радиорелейные
Спутниковый
и т.д.

Слайд 4

Условие многоканальной передачи
Экономически целесообразна передача большого числа сообщений различных источников информации

по общей линии связи
Многоканальная передача возможна в тех случаях, когда пропускная способность линии C не меньше суммарной производительности источников информации:

RUK -производительность k-го источника
N – число каналов (независимых источников информации)

Многоканальные системы (как и одноканальные) могут быть:
Аналоговыми
Цифровыми

Слайд 5

Элементы теории разделения сигналов (для аналоговых систем)
Основной (стандартный) канал – канал

тональной частоты
(полоса частот 300-3400Гц – основной спектр телефонного сигнала)
Многоканальные системы формируют путем объединения стандартных каналов в группы, обычно кратные 12 каналам.

Слайд 6

Элементы теории разделения сигналов (для цифровых систем)
Наибольшее распространение получили основные цифровые

каналы со скоростью 64кбит/с
Цифровые многоканальные системы формируются в соответствии с принятыми иерархическими структурами

Слайд 7

Общий принцип построения системы многоканальной передачи
b1(t), b2(t),… - первичные сигналы каждого

источника
M1,M2,… - индивидуальные передатчики (модуляторы)
Σ - устройство объединения канальных сигналов
UГ(t) -групповой сигнал

Структурная схема

Слайд 8

Общий принцип построения системы многоканальной передачи
Если Σ - оператор объединения ,

то

Для раздельной системы уплотнения объединения сводится к суммированию:

UГ(t) с помощью группового передатчика M преобразуется в линейный сигнал UЛ(t), который поступает в линию связи (ЛС)

П – групповой приемник

Слайд 9

Общий принцип построения системы многоканальной передачи
При отсутствии помех и искажений в

канале принимаем линейный сигнал SЛ(t)

γ - коэффициент передачи канала

Групповой приемник преобразует линейный сигнал в групповой

П1,П2,… - канальные приемники. Выделяют канальный сигнал из группового

Канальные сигналы посредством детектирования преобразуются в предназначенные индивидуальным получателям сигналы

Слайд 10

Общий принцип построения системы многоканальной передачи
Канальные передатчики + устройства объединения образуют

аппаратуру объединения (уплотнения) каналов АОК
М+АС+П - групповой тракт передачи
АОК + групповой тракт - система многоканальной связи

Аппаратуру индивидуальных приемников, обеспечивающих выделение Si(t) называют аппаратурой разделения каналов АРК

Слайд 11

Общий принцип построения системы многоканальной передачи
Чтобы АРК была в состоянии различать

сигналы отдельных каналов должны существовать признаки, присущие только сигналам данного канала:
Амплитуда
Частота
Фаза
Временное положение
Длительность
Форма сигнала

В соответствии с этим различают способы разделения сигналов

}

При модуляции импульсных передатчиков

При модуляции синусоидального переносчика

Слайд 12

Частотное разделение сигналов
Спектры сигналов Ui(t) и Si(t) занимают не перекрывающиеся полосы

частот

Спектр группового сигнала при многоканальной передаче информации с частотным разделением каналов

Слайд 13

Частотное разделение сигналов
Используется однополосная модуляция (Δfk=F)
Поднесущая fk выбирается так, чтобы полосы

Δf1, Δf2,… ΔfN попарно не перекрывались

Говорят, что при этом сигналы Uk(t) взаимно-ортогональны

- полоса частот группового сигнала

f0 – несущая частота данной группы каналов (групповой сигнал UГ преобразуется в линейный UЛ(t), при этом может использоваться *** модуляция, обеспечивающая необходимую помехоустойчивость передачи)

Слайд 14

Частотное разделение сигналов
На принимающей стороне групповой демодулятор (приемник П) преобразует спектр

линейного сигнала в спектр группового. С помощью канальных приемников Пк и входящих в них фильтров Фк спектр группового сигнала разделяется на отдельные полосы Δfk, а затем с помощью демодуляторов Дк преобразуется в спектры сообщений, предназначенных получателям

Слайд 15

Частотное разделение сигналов
Выделение сигналов отдельных каналов частотной фильтрацией

Слайд 16

Частотное разделение сигналов
Для идеального выделения сигналов при частотном разделении необходимо выполнение

условий:
Полное сосредоточение энергии сигналов в пределах отведенных полос Δfk
Идеальность характеристик разделительных фильтров
Обеспечение высокой линейности тракта группового сигнала
Для снижения переходных помех между каналами до допустимого уровня вводятся защитные частотные интервалы Δfзащ

Слайд 17

Временной способ разделения каналов
При временном разделении каналов групповой тракт с помощью

коммутатора Кпер предоставляется поочередно для передачи сигнала каждого канала:

Структурная схема многоканальной передачи с разделением каналов

Слайд 18

Временной способ разделения каналов
С помощью коммутатора Кпр на приемном конце приемник

i-го канала подключается только на время передачи i-го сигнала
Необходимо обеспечить синхронное и синфазное подключение каналов передающей и приемной сторон.

Слайд 19

Временной способ разделения каналов
В качестве канальных сигналов в системах с временным

разделением каналов используются не перекрывающиеся во времени последовательности модулированных импульсов (например по амплитуде)

Выделение полезного сигнала при временном разделении каналов

Слайд 20

Временной способ разделения каналов
Взаимные помехи обусловлены в основном двумя причинами:
Линейные искажения

за счет ограничений полосы частот и неидеальности АЧХ и ФЧХ
Помехи за счет нарушения синфазности

Искажения группового сигнала, приводящие к взаимным помехам между каналами при временном разделении

Слайд 21

Временной способ разделения каналов
Для снижения уровня взаимных помех вводятся «защитные» временные

интервалы.
Это требует уменьшения длительности каждого импульса
Следствие: расширение спектра сигнала

Слайд 22

Временной способ разделения каналов (Пример)
В многоканальных системах телефонии эффективная полоса частот

FВ=3100Гц
В соответствии с теоремой отсчетов минимальное значение частоты дискретизации:

Δ - интервал между импульсами

Для передачи таких импульсов в одноканальном режиме требуется полоса частот не менее FВ = 4 кГц

В реальных системах частоту следования импульсов делают больше ~ 8 кГц

Слайд 23

Временной способ разделения каналов (Пример)
При временном разделении каналов сигнал каждого канала

занимает одинаковый интервал времени, определяемый (по теореме отсчетов) из

Т.е.

Равно общей полосе частот системы с частотным разделением каналов

Т.е эффективность использования частотного спектра в этих двух системах одинакова.

Однако, с системах с временным разделением:
отсутствуют переходные помехи нелинейного происхождения
более простая аппаратура

Слайд 24

Разделение сигналов по форме (линейно-независимых сигналы)
Различающиеся по форме сигналы могут передаваться

единовременно, иметь не перекрывающиеся частотные спектры. Их можно разделить, если выполняется условие линейной независимости или условие ортогональности.

Слайд 25

Разделение сигналов по форме (линейно-независимых сигналы)
Определяют взаимную энергию принятого сигнала x(t)

и передаваемых сигналов Si(t)
Для случайных передатчиков взаимная энергия пропорциональна взаимокорреляционной функции
Решение: Передавать тот сигнал, взаимная энергия которого с принятым максимальна

Слайд 26

Разделение сигналов по форме (линейно-независимых сигналы)
Например, если
То принимается решение, что передавали

сигнал Si
В качестве переносчиков при формировании различающихся по форме сигналов находят применение различные ортогональные функции, полученные на основе ортогонализации дискретных последовательностей в виде функций Уолша

Слайд 27

Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы)
В ряде случаев осуществить синхронизацию затруднительно:
Совпадение

спектра сигнала с полосой пропускания при частотном разделении
Точного совпадения временных интервалов передачи сигналов отдельных каналов при временном разделении
И т.д.
Например:
организация оперативной связи между подвижными объектами
оперативная связь через спутники

Слайд 28

Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы)
В этих случаях используют системы асинхронной

многоканальной связи: сигналы всех объектов передаются в общей полосе частот, а каналы не синхронизированы между собой по времени
Такие системы называются системами со свободным доступом к линии связи (СС1)
В СС1 каждому каналу (абоненту) присваивается определенная форма сигнала, которая и является отличительным признаком (адресом) данного абонента.

Слайд 29

Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы)
В отличие от обычного разделения по

форме, когда условие ортогональности сигналов выполняется лишь тогда, когда тактовые интервалы всех каналов синхронизированы, в СС1 ортогональность сохраняется при любых временных сдвигах сигналов.
Это означает, что для любой пары сигналов должно выполняться условие

при
где T-длительность сигнала

Строго говоря, это условие выполняется когда сигналы Sk(t) представляют собой белый шум, т.е. имеют неограниченную ширину спектра и бесконечную дисперсию

Слайд 30

Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы)
Для реальных сигналов это невыполнимо
Используются почти

ортогональные сигналы, которые по своим свойствам приближаются к белому шуму.
Шумоподобные сигналы относятся к классу сплошных сигналов, база которых

Пример: Определенным образом сформированные псевдослучайные последовательности дискретных, в частности двоичных, радиоимпульсов. База сигнала определяется числом импульсов в последовательности.
Каждому каналу присваивается одна из множества почти ортогональных двоичных последовательностей, которая служит «адресом» канала

Принципы многоканальной передачи информации. (Тема 5)

Содержание

ПланУсловие многоканальной передачиЭлементы теории разделения сигналовОбщий принцип построения системы многоканальной передачиЧастотное

Линии связи Наиболее дорогостоящие звенья трактов передачи информации – линии связи:КабельныеВолоконно-оптическиеСотовой мобильной

Условие многоканальной передачи Экономически целесообразна передача большого числа сообщений различных источников информации

Элементы теории разделения сигналов (для аналоговых систем) Основной (стандартный) канал – канал

Элементы теории разделения сигналов (для цифровых систем) Наибольшее распространение получили основные цифровые

Общий принцип построения системы многоканальной передачиb1(t), b2(t),… - первичные сигналы каждого

Общий принцип построения системы многоканальной передачи Если Σ - оператор объединения ,

Общий принцип построения системы многоканальной передачиПри отсутствии помех и искажений в

Общий принцип построения системы многоканальной передачи Канальные передатчики + устройства объединения образуют

Общий принцип построения системы многоканальной передачи Чтобы АРК была в состоянии различать

Частотное разделение сигналов Спектры сигналов Ui(t) и Si(t) занимают не перекрывающиеся полосы

Частотное разделение сигналов Используется однополосная модуляция (Δfk=F)Поднесущая fk выбирается так, чтобы полосы

Частотное разделение сигналов На принимающей стороне групповой демодулятор (приемник П) преобразует спектр

Частотное разделение сигналовВыделение сигналов отдельных каналов частотной фильтрацией

Частотное разделение сигналов Для идеального выделения сигналов при частотном разделении необходимо выполнение

Временной способ разделения каналов При временном разделении каналов групповой тракт с помощью

Временной способ разделения каналов С помощью коммутатора Кпр на приемном конце приемник

Временной способ разделения каналов В качестве канальных сигналов в системах с временным

Временной способ разделения каналов Взаимные помехи обусловлены в основном двумя причинами:Линейные искажения

Временной способ разделения каналов Для снижения уровня взаимных помех вводятся «защитные» временные

Временной способ разделения каналов (Пример) В многоканальных системах телефонии эффективная полоса частот

Временной способ разделения каналов (Пример) При временном разделении каналов сигнал каждого канала

Разделение сигналов по форме (линейно-независимых сигналы) Различающиеся по форме сигналы могут передаваться

Разделение сигналов по форме (линейно-независимых сигналы) Определяют взаимную энергию принятого сигнала x(t)

Разделение сигналов по форме (линейно-независимых сигналы) Например, еслиТо принимается решение, что передавали

Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы) В ряде случаев осуществить синхронизацию затруднительно:Совпадение

Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы) В этих случаях используют системы асинхронной

Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы) В отличие от обычного разделения по

Разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы) Для реальных сигналов это невыполнимо Используются почти

Похожие презентации