Особливості аналогових каналів зв’язку

Однією з основних проблем передавання повідомлень є проблема правильності їх передавання, яка полягає у визначенні: чи передаються повідомлення по каналу зв’язку без спотворень, та у випадку їх спотворення, чи можуть вони бути правильно відтворені одержувачем. Аналоговий сигнал, який безпосередньо передається по каналу зв’язку, може бути спотворений за амплітудою, фазою, частотою або часовим масштабом. Ці спотворення - наслідок природних або штучних обмежень каналу зв’язку, наприклад, таких як динамічний діапазон та/або смуга пропускання, а також вплив зовнішніх завад.

При передаванні повідомлень на великі відстані енергетично вигідно використовувати як сигнали високочастотну несучу, параметри якої модулюються предаваним повідомленням. Для передавання по каналу зв’язку голосових повідомлень зазвичай використовують два методи модуляції несучої: амплітудну (АМ) та частотну (ЧМ). Нехай – частота несучої, а – основна смуга частот, яку займає сигнал. Також візьмемо до уваги, що модуляція є нелінійним процесом, в результаті якого з’являються додаткові гармоніки (ліві і праві бокові частоти) (де залежить від індексу модуляції). Тоді смуга частот, яку займає модульований сигнал (або його спектр), які і визначають ширину смуги частот, що вимагається для каналу зв’язку дорівнює для АМ – , а для ЧМ – . Виходячи з цього, бачимо, що ЧМ вимагає значно більшої ширини частот каналу зв’язку. Проте ЧМ дозволяє суттєво зменшити спотворення передаваного сигналу. Наприклад, сьогодні найбільш розвинутою системою зв’язку є система телефонного зв’язку, яка останнім часом у зв’язку з розповсюдженням персональних комп’ютерів стала використовуватися для передавання даних. З економічних міркувань системи телефонного зв’язку використовували різні методи ущільнення каналів і будувалися як багатоканальні системи, що забезпечують можливість одночасного передавання великої кількості телефонних розмов по одному кабелю. Основна смуга частот передаваного мовного спектра була оптимізована за індексом артикуляції 0.7, що відповідає рівню розрізнення слів 85-90 %. При використанні такого критерію ширина смуги дорівнює 3100 Гц. Ця смуга розміщувалася в діапазоні 300-3400 Гц. Враховуючи, що сигнал з такою смугою частот фільтрується реальним аналоговим смуговим фільтром, який має кінцеву крутизну спаду частотної характеристики (має деяке пропускання за межами цієї смуги), як розрахункову ширину основної смуги стандартного телефонного каналу взята смуга в 4 кГц (захисна смуга між двома сусідніми каналами при цьому складає 900 Гц).