Исследование методов частотного и временного разделения каналов

Исследование методов частотного и временного разделения каналов

5.1 Цель работы

Изучение методов частотного и временного разделения каналов.

5.2 Предварительная подготовка

Изучить методы построения устройств частотного и временного разделения каналов.

5.3 Предварительная подготовка

Один из способов разделения канальных сигналов (или разделе­ния каналов) заключается в следующем. В качестве переносчиков выбирают гармонические несущие колебания с различными часто­тами. В результате каждый первичный сигнал после преобразования в канальный сигнал (т.е. после модуляции) будет размещаться в своей полосе частот. В качестве примера на рис. 5.1 показано преобразование Л/ первичных сигналов, имеющих одинаковые спек­тры, путем модуляции по амплитуде (AM) несущих колебаний с раз­личными частотами. Интервал между несущими частотами соседних каналов должен быть таким, чтобы полосы частот канальных сигна­лов не перекрывались.

На рис. 5.2 представлена структурная схема многоканальной сис­темы передачи. Первичные сигналы s₁ (О, s₂(t), ..., s_N(t) преобра­зуются устройствами Ц, М₂..... M_N\ модулированные несущие ко­лебания v,(t), v₂it), ..., v_N(t), полученные на выходе этих уст­ройств, называются канальными сигналами. В отличие от первичных сигналов, имеющих общий спектр, канальные разнесены по спектру (рис. 4.2). Групповой сигнал v(f) получается объединением канальных сигналов v,(t), v_z(t)..... v_N(t) в устройстве объединения (УО).

На приемном конце канальные сигналы выделяются из группового с помощью разделительных частотных фильтров Ф_1, Ф_2,..... , Ф_N, пропускающих сигналы своего канала и подавляющих остальные. Вос­становление первичных сигналов s₁(t),s₂(t),..., s_N(t) из канальных v₁ (U),v₂(t),...,v_N(t) производится с помощью демодуляторов Д₁, Д_{2 ,}..... ,Д_N.

Системы передачи, в которых канальные сигналы размещаются в неперекрывающихся частотных полосах, получили названиесис­тем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК).

5.3.1 Соберите систему передачи информации с частотным разделением (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2

5.3.2 Запустите систему на выполнение и проверьте соответствие между передаваемыми и принимаемыми сигналами в каждом канале.

5.3.3 Установите уровень передаваемого сигнала в верхнем и нижнем каналах равным нулю (модули 0 и 8), и определите уровни паразитного сигнала в них при различных уровнях информационного сигнала (модуль 4) центрального канала. Уровень информационного сигнала может быть установлен равным 1, 2, 5 и 10 В.

Полученные данные сведите в таблицу.

5.3.4 Сравните параметры каналообразующих элементов между собой и рассчитайте параметры двух дополнительных каналов, которые должны размещаться в частотных промежутках между исходными тремя каналами.

Проведите проверку рассчитанных каналов на их взаимное влияние на соседние каналы. Объясните полученные результаты.

5.4 Пусть в качестве переносчика первичного сигнала s,(t) выбрана периодическая последовательность узких импульсов и осуществлена модуляция этой последовательности по амплитуде. Полученный в результате АИМ-сигнал - канальный сигнал v^(t)первого канала -показан на рис. 5.3, а. Выберем последовательность импульсов в ка­честве переносчика второго первичного сигнала s₂(t) таким обра­зом, чтобы импульсы АИМ-сигнала v₂(t) второго канала передава­лись в те промежутки времени, когда цепь свободна от передачи импульсов первого канала (см. рис. 5.3, б). Канальные импульсы третьего (см. рис. 5.3, в) и других каналов также должны быть сдвину­ты во времени относительно импульсов первых двух каналов и друг друга. Групповой сигналv(t) получается после объединения ка­нальных сигналов v,(t), v₂(t), ..., v_N(t) (рис. 5.3, г).

Получить канальные АИМ-сигналы практически очень легко. Роль АИМ-модуляторов могут выполнять электронные ключи (ЭК) (рис. 5.4), на которые нужно подать первичные сигналы. Ключи управляются импульсными переносчиками. Работа АИМ-модуляторов сводится к следующему: импульсы переносчиков поочередно откры­вают ключи, на выходах которых появляются первичные сигналы.

Нужно позаботиться лишь о том, чтобы последовательности импуль­сов, подаваемые на ключи ЭК, были сдвинуты во времени относи­тельно друг друга (рис. 4.6). Эту задачу (см. рис. 4.5) выполняет рас­пределитель импульсов каналов (РИК), управляемый генератором импульсов (ГИ). Таким образом, импульсы каждого канала, несущие в своей амплитуде информацию о первичном сигнале, передаются по цепи только в определенные промежутки времени. Разделение кана­лов на приеме (т.е. выделение канальных импульсов из группового сигнала) можно легко осуществить также с помощью ЭК, которые должны работать синхронно и синфазно с ключами передающей части. Другими словами, ключ каждого канала должен открываться тогда, когда по цепи приходят импульсы данного канала, и быть за­крытым во время прихода импульсов других каналов. Это достигает­ся с помощью управления ключами ЭК импульсными последова­тельностями (такими же, как и на передаче), вырабатываемыми в РИК приемной части и синхронизированными с импульсами пере­датчика с помощью схемы синхронизации СС (см. рис. 4.5). Каналь­ные импульсы 17,(0, v₂it), .... v_N(t) с помощью УО объединяются в групповой сигнал v( t).

Описанные системы передачи (см. рис. 4.5), в которых канальные сигналы передаются по цепи в непе­рекрывающиеся промежутки времени, называются системами передачи с временном разделением ка­налов (ВРК).

5.4.1 Соберите схему многоканальной системы передачи с временным разделением (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2

5.3.6 Запустите систему на выполнение и проанализируйте полученные результаты.

Для полного восстановления принятых сигналов необходимо выполнить их фильтрацию. Выберите тип необходимых фильтров и рассчитайте их параметры.

Пример выполнения системы с фильтрами типа Commприведен на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3

Пример системы с использованием фильтра-задержки на 20 отсчетов приведен на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4

6. На рисунке 5.5 показана схема приемного распределителя каналов (модуль 6).

Рисунок 5.5

Примечание. Приемный распределитель каналов собирается в основном окне и затем преобразуется в мета-систему. Входной модуль 8 и выходные модули 15, 17, 19 и 21 вводятся в мета-систему автоматически.

5.4 Выводы

5.4.1 Сделайте анализ по полученным результатам.

5.5 Контрольные вопросы

5.5.1 Назовите способы разделения каналов по частоте - FDMA (Frequency Division Multiple Access).

5.5.2 Назовите методы множественного доступа с временным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access,).

5.5.3 Схема распределения частотных поддиапазонов по ячейкам сотовой сети а) для FDMA;

б) для TDMA.

5.5.4 Объясните функциональную схему простейшей системы многоканальной связи с разделением  каналов по частоте.