Принципы построения многоканальных систем передачи

Образование типовых каналов передачи обеспечивает система передачи, одной из составных частей которой является среда рас­пространения. Такой средой могут быть коаксиальные, симметрич­ные или оптические кабели, воздушные или радиолинии. Посколь­ку стоимость кабелей, воздушных и радиолиний в настоящее вре­мя значительна, то необходимо иметь возможность по одной физи­ческой цепи (стволу) одновременно и независимо передавать как можно больше сигналов, соответствующих разным сообщениям. Физическая цепь — это одна или две пары проводов, расположен­ных в кабеле или подвешенных на опорах (воздушная линия) и используемых для передачи сигналов электросвязи. Для радиоли­ний аналогичным понятием является ствол. Естественно, чем боль­ше сигналов будет одновременно передаваться, например, по од­ной кабельной цепи, тем эффективнее этот кабель будет исполь­зоваться. Совокупность технических средств, обеспечивающих од­новременную и независимую передачу N сигналов по одной физи­ческой цепи (по одному стволу), называется iV-канальной (много­канальной) системой передачи. В состав системы передачи, кроме среды распространения, входят также оконечные и промежуточ­ные станции.

Рис. 1.1

Упрощенная структурная схема многоканальной системы пе­редачи приведена на рис. 1.1.

На передающей оконечной станции исходные индивидуальные сигналы , которые должны передаваться по типовым каналам, преобразуются устройства­ми— модуляторами в канальные сигналы ..., .В устройстве объединения УО канальные сигналы объ­единяются, образуя групповой сигнал . Промежуточные стан­ции ПМ обеспечивают увеличение дальности передачи сигналов. На приемной оконечной станции с помощью разделяющего устрой­ства РУ осуществляется выделение канальных сигналов из груп­пового сигнала, которые преобразуются устройствами — демоду­ляторами в исходные сигналы

Следует отметить, что исходный сигнал, получаемый на прием­ной станции, несколько отличается от аналогичного сигнала на пе­редаче. Причиной этих отличий являются искажения, вносимые каналом передачи, и помехи, воздействующие на сигнал. Жела­тельно, чтобы эти отличия не превышали допустимых.

Преобразование исходного сигнала на передающей оконечной станции необходимо для того, чтобы каждому канальному сигна­лу сообщить некоторые отличительные признаки, наличие которых позволит на приемной оконечной станции разделить сигналы по соответствующим приемникам.

При построении многоканальных систем передачи преимуще­ственно используются частотный и временной способы разделе­ния. При частотном способе разделения за каждым каналом в ли­нии передачи закрепляется определенный спектр частот. Поэтому преобразователи передающей оконечной станции должны сместить частотные полосы исходных сигналов в частотные полосы, кото­рые отводятся для передачи по тому или иному каналу. Это сме­щение может быть осуществлено с помощью амплитудной, частот­ной или фазовой модуляции. Несущие частоты надо выбирать та­кими, чтобы спектры частот канальных сигналов не перекрывались.

Упрощенная структурная схема многоканальной системы пере­дачи с частотным разделением каналов приведена на рис. 1.2. Ка­налы многоканальной системы передачи в основном используются для передачи однородных сигналов (например, телефонных), ча­стотные полосы которых можно считать совпадающими. Поэтому на рис. 1.2 полосы частот исходных сигналов приняты одинаковы­ми ()

Исходные сигналы, поступающие в канал, модулируют несу­щие частоты , что осуществляется модуляторами ,......, . Формирование канальных сигналов выполняют полосовые фильтры , которые подавляют вое побочные продук­ты модуляции, не нужные для передачи. Выделенные фильтрами канальные сигналы занимают соответственно полосы частот . Эти полосы частот не должны перекрывать­ся (рис. 1.3). Канальные сигналы объединяются и образуют груп­повой сигнал, полоса частот которого равна

Рис. 1.2

Ширина полосы частот канальных сигналов Д/ в общем случае может отличаться от ширины полосы частот исходного сигнала

, а именно '. Желательно, чтобы , так как в этом случае при заданном числе каналов N ширина спектра груп­пового сигнала минимальна, что позволяет увеличить экономиче­скую эффективность системы передачи.

На приемной оконечной станции канальные сигналы выделяют­ся из группового сигнала при помощи полосовых канальных филь­тров . Для получения исходных сигналов канальные сигналы подаются на демодуляторы . Если несущие частоты на выходе модуляторов передающей оконечной станции будут подавлены, то на демодулятору кроме канальных сигналов должны быть поданы несущие частоты (). Фильтры ниж­них частот ФНЧ выделяют исходный сигнал, внося большое зату­хание в высокочастотные составляющие сигнала, появившиеся в процессе демодуляции.

Для полного разделения канальных сигналов необходимо, что­бы характеристики полосовых фильтров были иде­альными. Так как у реальных фильтров крутизна нарастания за­тухания ограничена, то между каналами могут возникнуть пере­ходные помехи. Для уменьшения их до допустимых значений ме­жду спектрами канальных сигналов вводятся защитные частотные интервалы (рис. 1.3). Например, при передаче разговорных сигналов защитный частотный интервал составляет 0,9 кГц.

При временном способе разделения каналов по цепи передают­ся периодические последовательности очень коротких импульсов, амплитуды которых равны величинам мгновенных значений ка­нальных сигналов.

Рис. 1.3

После импульса первого канала передается импульс второго, третьего и т. д. до последнего канала, после чего цикл передачи повторяется.

Достаточно просто временное разделение осуществляется, ес­ли по каналам передается последовательность импульсов. Интер­валы между двумя соседними импульсами одного и того же кана­ла используются для передачи импульсов других каналов.

При передаче по каналам непрерывных сигналов (например, речевых) последние необходимо подвергнуть дискретизации по времени.

В результате дискретизации, осуществляемой методом АИМ, непрерывные сигналы преобразуются в последовательности импульсов разной амплитуды. После этого временное разделение происходит так же, как и при передаче импульсных сигналов. В линию передачи сначала посылается импульс (отсчет непрерывно­го сигнала) первого канала, затем второго и т. д. до канала N, после чего опять передается импульс первого канала и процесс периодически повторяется.

Упрощенная структурная схема многоканальной системы пере­дачи с ВРК приведена на рис. 1.4. Исходные непрерывные сигна­лы каждого канала после ограничения спектра фильтром нижних частот поступают на ключи , осуществляющие дискрети зацию этих сигналов. Работой ключей управляет периодическая последовательность импульсов, вырабатываемая генераторным обо­рудованием ГОпер. Частота следования этих импульсов равна ча­стоте дискретизации, которая согласно теореме Котельникова должна быть не менее удвоенного значения наивысшей частоты спектра непрерывного сигнала , т. е. . Период следования канальных импульсов

Импульсные последовательности, управляющие работой элект­ронных ключей различных каналов, сдвинуты относительно друг друга на равные временные интервалы, величина которых опреде­ляется периодом следования канальных импульсов и числом каналов в системе. За каждый период происходит однократное замыкание ключей каждого канала. В момент замыкания ключа в линию передается мгновенное значение (отсчет) канального сигнала. Последовательности отсче­тов канальных сигналов образуют групповой АИМ-сигнал.

На приемной оконечной стан­ции разделение канальных сигналов осуществляется ключами Работой ключей управляет после­довательность импульсов, выраба­тываемая . Для того чтобы пе­редаваемый сигнал поступил в соот­ветствующий приемник, необходимо, чтобы электронные ключи переда­ющей и приемной станций работали синхронно и синфазно.

Рис. 1.4

С этой целью с передающей оконечной станции на приемную передается специаль­ный сигнал синхронизации СС, обес­печивающий согласованную во вре­мени работу ГО обеих станций. Вос­становление исходного (непрерывно­го) сигнала из последовательности амплитудно-модулированных импу­льсов (отсчетов этого сигнала) осу­ществляют фильтры нижних частот.

Литература:

Осн. 1. [ 8-21 ]

Доп. 1. [ 102-104 ]

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные характеристики сигналов электросвязи.

2. Какие типы каналов организуются в СП?

3. Какие принципы разделения каналов используются в СП, их достоин­ства и недостатки?

4. Объясните упрощенную структурную схему многоканальной СП с ЧРК.

5. Объясните упрощенную структурную схему многоканальной СП с ВРК.