1.Загальні Відоості про системи багатоканальної передачі інформації
За останні роки значне поширення одержали багатоканальні системи зв'язку, тобто такі системи, що здійснюють передачу великої кількості незалежних повідомлень одночасно однією лінією зв'язку. Швидкий розвиток багатоканальних систем, у першу чергу, зв'язаний з прогресом авіаційної і ракетної техніки, освоєнням космічного простору, а також з безупинно зростаючими потребами людського суспільства у зручних засобах зв'язку. Основні області, де застосовуються багатоканальні системи зв'язку, — радіотелеуправління, радіотелеметрія, радіорелейні лінії зв'язку, радіотелеграфія і передача даних.
Більшість багатоканальних систем радіозв'язку працює на ультракоротких хвилях, що у залежності від довжини мають різний характер поширення. За певних умов хвилі від 10 до 3 м відбиваються від іоносфери, що є причиною їхнього аномального поширення на дуже великі відстані. Хвилі коротші за 3 м практично втрачають ці властивості і поширюються в основному тільки в межах геометричної (прямої) видимості. Для хвиль коротших за 3 см істотною особливістю є значне поглинання їх в атмосфері, особливо гідрометеорами (туман, дощ, сніг). У багатоканальних системах найбільше широко використовуються хвилі 3 см 3 м.
Цей діапазон хвиль має характерні властивості й обумовлює деякі специфічні особливості роботи багатоканальних систем зв'язку, а саме:
1. Значний частотний діапазон (шириною близько 10000 Мгц) дозволяє розмістити велику кількість різних систем зв'язку. При роботі в такому діапазоні застосовують широкополосні види модуляції, здійснити які на більш довгих хвилях неможливо. Широкополосні види модуляції дозволяють підвищувати завадостійкість і пропускну здатність систем зв'язку.
2. Поширення радіохвиль у межах прямої видимості зменшує небезпеку взаємних перешкод між різними системами, що працюють на близьких частотах. Зазначена властивість має і негативну сторону. Щоб забезпечити далекий зв'язок, необхідна ретрансляція переданих сигналів за допомогою проміжних допоміжних станцій. Природно, що система зв'язку ускладнюється і стає дорожчою.
3. Малий рівень промислових і атмосферних перешкод зв'язаний з тим, що інтенсивність спектра цих перешкод у даному діапазоні незначна у порівнянні із внутрішніми флуктуаційними шумами прийомного пристрою системи. Основні перешкоди природного походження для багатоканальних систем зв'язку — внутрішні шуми приймача.
4. Можливість створення порівняно невеликих за розмірами антенних пристроїв із високою спрямованістю. Це істотно підвищує завадостійкість лінії зв'язку, тому що висока спрямованість антен зменшує вплив перешкод, створюваних роботою інших систем. Застосування гостронаправлених антен також значно зменшує потужність передавачів, що необхідна, щоб забезпечити необхідну якість передачі повідомлень. Зауважимо, що у деяких випадках висока спрямованість антен небажана. Зокрема, на рухомих об'єктах (супутниках і т.п.) іноді бажано мати всеспрямовані антени.
1.1. Загальна схема багатоканальної лінії зв'язку
Системою зв'язку називається сукупність технічних засобів, за допомогою яких здійснюється передача повідомлень (інформації) з одного пункту простору в іншій. Система зв'язку разом із фізичним середовищем, у якому поширюються утримуючі передану інформацію сигнали, утворять лінію зв'язку. Лінія зв'язку, що передає, кілька незалежних повідомлень одночасно, називається багатоканальною. Істотна особливість багатоканальних систем полягає в тому, що вони містять пристрої, що дозволяють ущільнювати лінію зв'язку, і пристрої, що забезпечують поділ прийнятих повідомлень.
Рис. 1.6
Для найбільш ощадливого використання каналу зменшення впливу перешкод при передачі перетворене повідомлення може бути закодовано, тобто перебудовано по деякому заздалегідь обраному правилу. Щоб пояснити зміст операції кодування повідомлення, скористаємося аналогією, що мається між передачею інформації і транспортних перевезень. Передачу некодованого повідомлення можна уподібнити перевезенню деякого нерозібраного механізму (верстата, машини і т.п.). У цьому випадку виділений транспортний засіб (наприклад, вантажівка) може виявитися недовантаженим чи перевантаженої, тобто його вантажопідйомність не узгоджується з вагою перевезеного механізму. Якщо механізми розібрати на окремі деталі і розумно їхній розмістити, то ефективність перевезення підвищиться. Помітимо, що сутність механізму не зміниться від того, як упаковані і розташовані його деталі під час перевезення. Розташовуючи складальними кресленнями і вказівками по зборці, у пункті призначення з отриманих деталей відновлюємо перевезений механізм. Щось подібне мається .і при кодуванні повідомлень. Знаючи правила кодування, з отриманих на прийомній стороні окремих елементів повідомлення відновлюємо (декодуємо) вихідне повідомлення.
Операція кодування повідомлень виконується канальним пристроєм, що кодує, 3. Природно, що в закодованому повідомленні цілком зберігається зміст вихідного повідомлення. В основному через технічні труднощі кодування повідомлень у багатьох системах зв'язку дотепер ще, не застосовується. У тих випадках, коли кодування переданих повідомлень не представляє великих труднощів, воно успішно виконується; наприклад, у телеграфії перетворення і кодування сполучені в одну операцію, здійснювану за допомогою телеграфного апарата. Незважаючи на технічні труднощі, кодування знаходить застосування в деяких системах радіоуправління, у системах далекого космічного зв'язку і системах, де істотне значення мають питання підвищення завадостійкості. Питання кодування повідомлень представляють великий науковий і практичний інтерес, і їх вивченню в даний час приділяється серйозну увагу.
При багатоканальній передачі перетворені (а в загальному випадку і закодовані) повідомлення повинні бути подані на пристрій ущільнення 4. У результаті операції ущільнення окремі канальні повідомлення перетворяться в одне багатоканальне повідомлення, що теж можна закодувати за допомогою загального пристрою, що кодує, 5.
Наступна операцію-перетворення закодованого багатоканального повідомлення в радіосигнал. Радіосигнал є як би переносником інформації в середовищі між пунктами передачі і прийому, тобто виконує роль транспортного засобу. Для одержання сигналу потрібно промодулювати за допомогою модулятора 6 коливання високої частоти, створювані генератором 7.
Таким чином, перетворення повідомлень у сигнал на передавальній стороні багатоканальної лінії зв'язку здійснюється за допомогою перетворення канальних повідомлень до виду, зручному для передачі, кодування канальних повідомлень, ущільнення, кодування багатоканального повідомлення і модуляції. У тих системах, у яких операція кодування не здійснюється, на передавальній стороні виробляються лише перетворення, ущільнення і модуляція. Операції перетворення повідомлення в сигнал часто називають способом передачі.
Сигнал, випромінений у простір 8, перетерплює в ньому ослаблення (поглинається і розсіюється) і перекручення (завмирання, відображення від перешкод і т.п.). Крім того, у цьому просторі маються різні перешкоди, що разом із сигналом попадають на вхід прийомної частини каналу зв'язку. Усі джерела перешкод як зовнішнього, так і внутрішнього походження на мал.1.6 показані одним джерелом ИП.
У прийомної частини каналу зв'язку прийнятий сигнал перетворюється в повідомлення, і елементи прийомної частини виконують операції, зворотні операціям відповідних елементів передавальної частини. Сигнал, що надійшов на вхід приймача 7 ', підсилюється і демодулюється демодулятором 6'. Якщо система багатоканальна, то на виході демодулятора виділяється багатоканальне повідомлення, що декодується за допомогою декодувального пристрою 5` і подається на пристрій поділу 4'. Операція поділу перетворює багатоканальне повідомлення в окремі канальні повідомлення. Кожне з них декодується відповідним декодувальним канальним пристроєм 3' і перетвориться прийомним перетворювачем 2' до виду, зручного для одержувача повідомлень П. Прикладами прийомних перетворювачів є динамічний гучномовець, слухавка, приймальня телевізійна трубка, що записує пристрій і т.п. У залежності від призначення системи одержувачем може бути деякий пристрій чи людина.