Лекции по Разделению каналов по форме в широкополосных СПИ   

1. Многоканальные радиотехнические системы передачи информации

1.1. Классификация многоканальных РТС передачи информации

Главнейшей чертой человечества является взаимное общение людей. Системы связи, объединенные в сети связи, являются своеобразными нервами общества. Пропускная способность и разветвленность сетей связи, интенсивность и дальность обмена сообщениями, количество услуг, предоставляемых потребителям, и т.д. в значительной мере характеризуют уровень развития той или иной страны.

Радиотехническая система (РТС) передачи информации определяется целым комплексом взаимно связанных свойств, особенностей, характеристик. К ним относятся:

- вид передаваемых сообщений и критерии их качества;

- количество обслуживаемых абонентов;

- особенности их физического размещения и конфигурация обмена сообщениями между абонентами в системе;

- виды сигналов, передаваемых в общем тракте.

Помимо означенных выше свойств РТС должны характеризоваться надежностью, живучестью, обеспечением негласности переговоров, стоимостью оборудования, видом аппаратуры (терминалов) у абонентов и т.д.

Обсудим кратко перечисленные классификационные характеристики РТС передачи информации.

Сообщения по своей форме бывают аналоговыми и цифровыми. Соответственно они характеризуются либо шириной спектра, либо скоростью передачи. Эти характеристики связаны между собой.

Качество восстановленного на приемной стороне сообщения может характеризоваться отношением С/Ш, разборчивостью речи, средней вероятностью ошибочного приема символа сообщения.

По конфигурации обмена сообщениями многоканальные системы могут быть следующих видов.

1. Связь из точки в точку. Примером такой системы может быть магистраль, соединяющая два населенных пункта (рис. 1.1а). Обобщением является магистраль радиорелейная линия, соединяющая последовательность нескольких населенных пунктов.

2.  Радиальная система связи, состоящая из центральной станции ЦС и абонентских (АС) (рис. 1.1б). Передача сообщений между абонентами ведется только через центральную станцию. Абоненты могут быть “привязаны” только к терминалам или же некоторые из них к центральной станции.

Рис. 1.1. Конфигурация обмена сообщениями между абонентами

Такой  принцип  объединения сигналов абонентов называется централизованным. Он используется часто при организации связи в народном хозяйстве (в строительстве, сельском хозяйстве, на предприятиях и т.д.).

3. Близко к радиальным системам подходят спутниковые системы связи с ретрансляторами сигналов, расположенными на ИСЗ. Здесь и ЦС, и абонентские терминалы находятся на земле, а в космосе – только ретранслятор (рис.1.1в). Геометрическое размещение этого ретранслятора резко расширяет возможности передачи сообщений – и по дальности, и по пропускной способности, и по качеству связи, и по доступу в самые отдаленные районы земного шара.

Примером может служить система для передачи сигналов бедствия САРСАТ – КОСПАС, где абонентскими терминалами являются аварийные буи, автоматически включающиеся в критических ситуациях.

4. Система типа “каждый с каждым”. Здесь в группе абонентов устанавливается некоторая совокупность попарных связей без особой регламентации (рис. 1.2). Этот принцип объединения сигналов абонентов называется автономным /2/ и широко используется в низовой радиосвязи.

Фундаментом системы связи являются используемые сигналы и их преобразования. Важным для РТС является выделенный диапазон частот. Он определяет те искажения, которые получает радиосигнал в процессе распространения, возможную ширину спектра группового сигнала, т.е. число абонентов в системе и т.д.

Многоканальные системы занимают большую полосу частот, чем одноканальные. Они характеризуются спектральной ценой, которая показывает, во сколько раз следует увеличить ширину спектра сигнала, чтобы от одноканального сообщения перейти к многоканальному. Наряду со спектральной ценой важна ещё и энергетическая цена /5/.

*                 Рис. 1.2. Система типа “каждый с каждым”

                Многоканальные   системы     можно     классифицировать   по методам объединения и разделения сигналов абонентов. Объединение определяет формирование группового сигнала, а разделение – способ выделения отдельных сигналов на приемной стороне. Тот или иной способ объединения однозначно определяет метод разделения, поэтому РТС можно классифицировать по методам разделения.

                Широко известны три метода разделения сигналов различных абонентов: частотное, временное и разделение по форме.

                Метод частотного разделения каналов (ЧРК) заключается в том, что каждому абоненту отводится определенная полоса частот в пределах общей полосы частот системы. Сигналы абонентов не перекрываются по спектру, но перекрываются во времени, передаются одновременно. Разделение сигналов в приемнике осуществляется частотными фильтрами.

                При временном разделении каналов (ВРК) каждый абонент работает в своем интервале времени, в течении которого сигналы других абонентов отсутствуют. Спектры сигналов абонентов занимают всю общую полосу частот, полностью перекрываются по частоте. В приемнике разделение сигналов различных абонентов осуществляется с использованием временных коммутаторов.

                При разделении каналов по форме сигналов (РКФ) сигналы различных абонентов занимают общую полосу частот, передаются одновременно, т.е. перекрываются по частоте и во времени, но различаются структурой (формой) сигналов, которая выбирается так, что бы обеспечить ортогональность или квазиортогональность используемых сигналов. На приемной стороне для разделения сигналов различных абонентов должны использоваться устройства, различающие сигналы различной структуры (формы): корреляторы или согласованные фильтры. 

                Все рассмотренные методы разделения и соответствующие им методы объединения могут использоваться как при передаче многоканального сообщения через один передатчик центральной станции, так и при использовании каждым абонентом своего передатчика, что имеет место в системах типа “каждый с каждым”. При этом групповой сигнал в передатчике ЦС или сигнал на входе приемника в системах типа “каждый с каждым” формируется путем линейного суммирования абонентских сигналов.

                Интересен ещё один метод объединения – комбинационный, который может использоваться только в системах с ЦС. Абоненты должны иметь дискретные источники, например, двоичные. При этом все источники должны работать синхронно на одинаковых или кратных скоростях. Групповой сигнал является отображением комбинаций символов источников.

                Очень важной характеристикой является свободный доступ абонентов в систему, когда абоненты могут связываться по мере необходимости. Этот принцип реализуется в системе типа “каждый с каждым”, а также при других способах организации связи, в том числе при использовании спутника-ретранслятора /7, 14/. В общем случае организация обмена сообщениями в группе радиостанций называется многостанционным доступом (МСД). Задача МСД сводится к минимизации взаимных помех между сигналами различных станций, а также к оперативности установления контактов, удобству вхождения в связь, повышению эффективности использования спектра, энергетики, времени и т.д.



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.