Частотное разделение каналов

Практика построения современных телекоммуникационных систем и сетей показывает, что наиболее дорогостоящими звеньями трактов передачи являются линии связи (кабельные, волоконно-оптические, радиосвязи, радиорелейные и др.). Поскольку экономически нецелесообразно использовать дорогостоящую линию связи для передачи информации единственной пары абонентов (от источника к получателю сообщений и обратно при дуплексной связи), то возникает задача построения многоканальных систем передачи, обеспечивающих передачу большого числа сообщений различных источников информации по общей линии связи. Многоканальные системы так же, как и одноканальные, могут быть аналоговыми и цифровыми.

Принцип частотного объединения и разделения каналов. При частотном разделении каналов для передачи данных различных источников сообщений используются определенные поддиапазоны частот. Функциональная схема простейшей системы многоканальной связи с частотным разделением каналов (ЧРК) представлена на рис. 8.7.

Основные этапы образования спектра A^(f) группового сигнала показаны на рис. 8.8. Пусть в СЭС осуществляется одновременная работа N корреспондентов. В соответствии с передаваемыми сообщениями первичные сигналы от источников сообщений, имеющие энергетические спектры AfiF), A2(F)...A}/F)i модулируют поднесущие частоты/,, каждого канала.

Функциональная схема СЭС с ЧРК

Рис. 8.7. Функциональная схема СЭС с ЧРК

Наиболее распространенный при ЧРК вариант - однополосная амплитудная модуляция. Полученные на выходе полосовых фильтров Ф;, Ф2, N канальные сигналы суммируются, и их совокупность A~(f) поступает на групповой модулятор.

Формирование группового спектра при ЧРК

Рис. 8.8. Формирование группового спектра при ЧРК

Здесь спектр A^(f) с помощью колебания несущей частоты^ переносится в область частот, отведенную для передачи данной группы каналов, т. е. групповой сигнал, преобразуется в так называемый линейный сигнал, передаваемый по линии связи (кабелю, радио, радиорелейной, спутниковой линии связи). При этом может использоваться любой вид модуляции. На приемном конце осуществляется вся совокупность обратных преобразований. Групповым демодулятором линейный сигнал преобразуется в групповой, из которого с помощью фильтров выделяются канальные сигналы. С помощью детекторов канальные сигналы преобразуются в ПЭС поступающие к получателям.

Групповой сигнал, его структура и характеристики. В многоканальных радиосистемах передачи с ЧРК обычно используют аппаратуру объединения и разделения каналов, применяемую в проводных системах. Это обеспечивает простоту сопряжения тех и других систем и отражает общую тенденцию к унификации оборудования на сетях связи. Для унификации аналоговых многоканальных систем за основной или стандартный канал принимают канал тональной частоты (канал ТЧ), обеспечивающий передачу сообщений с полосой частот 300...3400 Гц, соответствующей основному спектру телефонного сигнала. Многоканальные аналоговые системы формируются путем объединения каналов ТЧ в группы, обычно кратные 12 каналам. Для снижения переходных помех вводятся защитные частотные интервалы = 0,9 кГц . Таким образом, на один канал ТЧ выделяется полоса частот 4кГц.

В частотной области реальный групповой сигнал (рис. 8.8) характеризуется следующими параметрами:

  • - шириной полосы частот группового сигнала Л/;
  • - нижней F . и верхней F граничными частотами;
  • - числом каналов N;
  • - эффективно передаваемыми полосами частот каналов AF*;
  • - значениями средних частот каналов на оси частот Fk;
  • - значениями поднесущих частот^;
  • - защитными полосами частот между каналами &/защ-

Построение многоканальных систем подчиняется иерархическому принципу. В таблице 8.1 представлены основные характеристики иерархии частотного объединения каналов.

Таблица 8.1

Характеристики иерархии частотного объединения каналов

Группа каналов

Полоса частот, кГц

Число каналов и групп

Канал ТЧ

0,3... 3,4

-

Первичная группа (ПГ)

60...108

12 каналов ТЧ

Вторичная группа (ВГ)

312...552

5 ПГ=60 каналов ТЧ

Третичная группа (ТГ)

812...2044

5 ВГ=300 каналов ТЧ

Четверичная группа (ЧГ)

8516...12388

3 ТГ=900 каналов ТЧ

Многоканальный (групповой) сигнал имеет сложную структуру, которая зависит от общего количества каналов, числа работающих в данный момент каналов, затуханий абонентских линий, индивидуальных особенностей абонентов. Кроме того, часть каналов ТЧ используется не для передачи речевых сигналов, а для вторичного уплотнения (тональный телеграф), передачи бинарной информации и т. п.; периодически по каналам посылаются сигналы вызова. Поэтому величины средней и пиковой мощности группового сигнала и его пик-фактора зависят от числа каналов и непостоянны во времени, что во многом определяет качество функционирования группового тракта. Так, например, если пиковые напряжения группового сигнала выходят за пределы линейных участков амплитудных характеристик групповых усилителей, модуляционной характеристики передатчика, демодуляционной характеристики приемника, то в этих элементах тракта возникает режим перегрузки, вызывающий искажения сигналов и переходные помехи.

При проектировании и разработке многоканальных систем передачи информации возникает необходимость количественной оценки параметров групповых сообщений на различных ступенях преобразования, в частности сигналов на входе линейного тракта. Эти параметры определяются соответствующими частотными, информационными и энергетическими характеристиками. Первые две группы характеристик и связанные с ними параметры могут находиться в системах с ЧРК на основе принципа пропорционального роста. Так, например, сопоставляя сообщения, получающиеся в результате объединения 12 и 60 каналов ТЧ, можно утверждать, что сообщение вторичной группы по сравнению с сообщением первичной группы занимает в 5 раз более широкую полосу, и соответственно его максимальная информационная нагрузка в 5 раз выше, чем у сообщения первичной группы. Это является следствием того, что спектры сообщений в соседних каналах не перекрываются, а источники сообщений считаются однородными по своим параметрам.

Упомянутый принцип пропорционального роста нельзя распространить на энергетические характеристики: мгновенная мощность группового сообщения, его пик-фактор, динамический диапазон. Это связано со следующими особенностями многоканальных систем с ЧРК:

мгновенные значения групповых сообщений являются продуктом «взаимодействия» (сложения) мгновенных значений сообщений всех объединяемых каналов;

  • — расчет общей мощности группового сообщения обычно производится в предположении, что не менее 95 % каналов используются только для телефонной связи. Это означает, что в расчетах следует учитывать случайный характер канальных сигналов, изменяющиеся в широких пределах;
  • — мгновенная мощность группового сообщения определяется не общим числом N объединяемых каналов, а числом так называемых «активных» каналов. Если один из абонентов молчит (например, слушает другого абонента), или имеет место пауза между словами или фразами, то соответствующий канал в данный момент времени к числу активных не относится; канал считается активным лишь в те интервалы времени, когда по нему передается сообщение.

Из рассмотренных особенностей следует, что при оценке энергетических показателей групповых сообщений нужно руководствоваться лишь усредненными характеристиками, найденными с учетом соответствующих статистических закономерностей.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >