Первичные сигналы электросвязи и их физические характеристики

Глава 2. Первичные сигналы электросвязи и каналы передачи.

Электрический сигнал, получаемый на выходе преобразователя сообщения, называется первичным сигна­лом электросвязи.

Параметр первичного сигнала «x(t)», изменение величины кото­рого однозначно отображает передаваемое сообщение, называется представляющим или информационным параметром. Таким параметром, например, может быть амплитуда, частота или фаза гармонического электрического сигнала; амплитуда, длительность или фаза импульсов периодической последовательности; структура и разрядность кодовых комбинаций и др.

Первичный сигнал в структуре телекоммуникационных систем и сетей (ТКСС) есть объект транспортировки, так как он должен быть передан по каналу от передатчика к приемнику. ТКСС представляет технику транспортирования сигнала, а телекоммуникационные сети - специфическую транспортную сеть. Поэтому для установ­ления соотношений между параметрами и характеристиками первич­ных сигналов и свойствами каналов передачи вводят такие параметры и характеристики первичных сигналов, которые просто измерить и по которым возможно определить условия их передачи с минимальными искажениями и максимально возможной защищен­ностью.

Первым таким параметром является длительность первич­ного сигнала Т_С , определяющая интервал времени, в пределах которого сигнал существует.

Следующим параметром первичного сигнала является его сред­няя мощность, определяемая выражением

(1)

где T - период усреднения; если T = 1 мин, то такая средняя мощ­ность называется среднеминутной мощностью, если T = 1 ч, то речь идет о среднечасовой мощности и при T 1 ч говорят о долговре­менной средней мощности сигнала; R - сопротивление нагрузки, на которой определяется средняя мощность сигнала; U(t) - напряжение первичного сигнала.

Первичный сигнал характеризуется максимальной мощно­стью, под которой понимается мощность эквивалентного синусоидального сигнала с амплитудой U_m, которая превышается мгновенными значениями переменной составляющей сигнала U(t) с определенной малой вероятностью. Для различных видов сигналов значение принимается равным 10^-2, 10^-3 и даже 10^-5.

Средняя и максимальная мощности сигнала должны быть таки­ми, чтобы при прохождении сигнала по каналу передачи не превы­шались допустимые значения, обеспечивающие неискаженную передачу сигналов для правильного воспроизведения передавае­мого сообщения на приеме.

Минимальная мощность - это мощность эквивалентного синусоидального сигнала с амплитудой U_m, которая превышается мгновенным значением переменной составляющей сигнала U(t) с определенной вероятностью, которая обычно равна r w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> 0,98.

Возможный разброс мощностей первичного сигнала в конкретно точке канала характеризуется динамическим диапазоном D_С , под которым понимается отношение вида:

, дБ (2)

где максимальная (пиковая) мощность и минимальная мощность сигнала в одной и той же точке канала.

Превышение максимальной мощности сигнала средней мощно­сти называется пик-фактором Q_C, определяемым по формуле

, дБ (3)

Превышение средней мощности первичного сигнала W_cp средней мощности помехи W_п называется защищенностью, которая равна

, дБ (4)

Первичные сигналы электросвязи (непрерывные и дискретные) являются непериодическими функциями времени. Таким сигналам соответствует сплошной спектр, содержащий бесконечное число частотных составляющих. Однако всегда можно указать диапазон частот, в пределах которого сосредоточена основная энергия сиг­нала (не менее 90 %) и ширина которого равна

(5)

где минимальная частота первичного сигнала; макси­мальная частота первичного сигнала. Этот диапазон еще называют эффективно передаваемой полосой частот (ЭППЧ) сигнала, устанав­ливаемой экспериментально, исходя из требований качества пере­дачи для конкретного вида первичных сигналов.

Произведение трех физических параметров первичного сигнала: длительности Т_С , динамического диапазона D_С и эффективно пере­даваемой полосы частот F_C, т.е.

(6)

называется объемом первичного сигнала.

Важным параметром первичного сигнала является его потенци­альный информационный объем или количество информации I_С , переносимое им в единицу времени и равное

, бит/с (7)

где коэффициент активности источника первичного сигнала (для телефонных сигналов берется равным 0,25...0,35, а для ос­тальных - 1);

эффективно передаваемая полоса частот, Гц;

средняя мощность первичного сигнала и средняя допус­тимая мощность помехи.

Классификация первичных сигналов разнообразна, но наиболь­шее применение нашла классификация по виду передаваемых сигналов и по виду передаваемых сообщений. Классификация по виду сигналов охватывает аналоговые, дискретные и цифровые сигналы, узкополосные и широкополосные.

Аналоговым (непрерывным) сигналом называется сигнал электросвязи, у которого величина представляющих (информацион­ных) параметров может принимать непрерывное множество состояний. Аналоговым сигналом может быть и импульсный сигнал, если один из его параметров (амплитуда, длительность, частота следова­ния, фаза) принимает бесчисленное множество состояний.

Дискретным называется сигнал электросвязи, у которого вели­чина одного из представляющих параметров квантуется, т.е. имеет счетное множество состояний.

Цифровым называется сигнал электросвязи, у которого счетное множество величин одного из представляющих параметров опи­сывается ограниченным набором кодовых комбинаций. Примерами таких сигналов являются: сигналы передачи данных и телеграфии, сигналы телеконтроля и телеуправления, телемеханики и др.

Если отношение граничных частот эффективно передаваемой полосы частот первичного сигнала /, то такие сигналы называются узкополосными, а если /, то такие сиг­налы называются широкополосными.

Классификация первичных сигналов по виду передаваемых со­общений охватывает телефонные (речевые) сигналы и сигналы звукового вещания, сигналы передачи данных и телеграфии, телевизионные сигналы и факсимильные сигналы, сигналы телемеханики, телеуправления и телеконтроля, являющиеся част­ным случаем сигналов передачи данных.