Системы передачи с разделением каналов по частоте

В системах передачи с ЧРК каждому каналу отводится своя независимая полоса частот (рис. 1.32) [3].

Рис. 1.32. Спектры канальных сигналов в системе передачи с ЧРК

Общий диапазон частот группового сигнала . Здесь каждому сигналу V_i(t) соответствует свой канальный спектр S_i(f). Спектры канальных сигналов не перекрываются, поскольку сигналы V_i(t) являются множеством, не перекрывающимся по частоте.

Из этого следует, что

(71)

где B_i – некоторая константа, определяющая энергию i-го сигнала E_i.

Из выражения (71) видно, что спектры канальных сигналов ортогональны. Воспользовавшись преобразованием Фурье, можно показать, что и сами временные канальные сигналы также ортогональны, т.е.

(72)

В системах с ЧРК спектры канальных сигналов размещаются в неперекрывающихся частотных полосах. Размещение спектров первичных сигналов в соответствующих частотных полосах осуществляется при помощи АМ, ЧМ или ФМ. В качестве переносчиков используются гармонические колебания (поднесущие частоты) вида

U(t) = Ucos(wt+φ) = Ucos(2πft+φ). (73)

Поднесущие частоты выбираются так, чтобы спектры модулированных колебаний не перекрывались. В результате полоса каждого канала Δf_к состоит из полосы сигнала Δf_с и защитного интервала Δf_з (см. рис. 1.32). На приемной стороне канальные сигналы разделяются частотными фильтрами.

Структурная схема многоканальной системы передачи с ЧРК показана на рис. 1.33.

Рис. 1.33. Структурная схема многоканальной системы с ЧРК, построенная по индивидуальному принципу

Независимо от выбранного вида модуляции формирование многоканального (в данном случае трехканального) сигнала осуществляется следующим образом. Предположим, что передаче подлежат телефонные сигналы с полосой 0,3...3,4 кГц от отправителей O1, О2, О3. Формирование канальных сигналов в передающей аппаратуре производится модуляторами М1, М2, М3, на второй вход которых подаются поднесущие колебания f₁, f₂ и f₃ такой частоты, чтобы спектры модулированных канальных сигналов не перекрывались. Модуляция может быть амплитудной, частотной или фазовой. В данном случае следует выбрать наиболее экономичный с точки зрения использования линейного спектра частот вид модуляции. Так, значительное расширение полосы частот при ЧМ и ФМ существенно сужает область применения этих видов модуляции, особенно в проводной связи. В то же время эти виды модуляции целесообразно применять при передаче по радиорелейным линиям в условиях больших помех в силу их помехоустойчивости.

С другой стороны, из всех возможных методов AM (передача двух полос и несущей, передача одной боковой полосы и несущей, передача двух боковых полос без несущей и т.д.) метод передачи одной боковой полосы частот (ОБП) посредством ОМ позволяет наиболее рационально использовать линейный спектр частот, поскольку ширина спектра канального сигнала при ОБП минимальна и равна ширине спектра первичного сигнала Δf_с. Кроме того, при ОБП подавляется несущая и вторая боковая полоса, что позволяет значительно увеличить мощность оставшейся боковой полосы и вдвое сузить ширину канального сигнала. Все это обеспечивает значительно большую помехоустойчивость ОБП по сравнению с другими методами AM. Также, при ОБП отсутствуют квадратурные искажения.

Восстановление сигнала ОБП на приемной стороне требует применения местного высокостабильного генератора, несущие колебания которого совпадали бы с несущими колебаниями передачи. В противном случае появится сдвиг частот в канале, что понизит качество передачи. Кроме того, расхождение частот генераторов на передающем и приемном концах может принести к неполному подавлению второй боковой полосы, а следовательно, к колебанию остаточного затухания канала и неустойчивости его работы.

В настоящее время системы с ЧРК строятся по индивидуальному и групповому принципам. Рассмотренная на рис. 1.33 система построена по индивидуальному принципу. В этом случае каждый канал образуется отдельным оборудованием, что ведет к громоздкости аппаратуры при большом числе каналов. Достоинством такой системы является простота выделения любого канала в промежуточных пунктах.

При групповом принципе все оборудование, кроме индивидуальных преобразователей со своими генераторами и фильтрами на передающем и приемном концах, является общим для всех каналов (рис. 1.34).

Первоначально создаются первичные группы так, как это показано на рис. 1.33 (передающая часть). Затем спектры таких первичных групп переносятся в отведенный им диапазон частот с помощью групповых модуляторов ГМ1, ГМ2, ГМ3 с поднесущими f_г1, f_г2 и f_г3 (см. рис. 1.34). Здесь также выделяется однополосный, но групповой сигнал, что позволяет сократить полосу частот передаваемого группового сигнала в два раза.

Для выделения на приемной стороне требуемого канального сигнала необходимо произвести обратные преобразования спектров сигналов сначала в групповых, а потом в индивидуальных системах.

Рис. 1.34. Групповой принцип построения системы с ЧРК

Используя групповой принцип, можно создать систему с ЧРК на любое число каналов. Предельное количество каналов будет определяться граничной частотой ЛС.

В системах с ЧРК пользуются следующими показателями:

– полоса частот сигнала Δf_с = f_в – f_н;

– защитный интервал Δf_з = 0,2Δf_с;

– канальный интервал Δf_к = Δf_с + Δf_з;

– поднесущие частоты f_п = f₁ + Δf_к(n – 1), где n – число каналов;

– верхняя частота группового сигнала F_в = f_1п + nΔf_к.

КОА является универсальной для проводных систем связи и для систем радиорелейной связи, т.е. для систем дальней связи. Здесь главной задачей является обеспечение необходимого числа каналов на заданную дальность при требуемом качестве связи. Предъявляются следующие основные требования к системам дальней многоканальной связи:

– основным каналом должен быть канал ТЧ с полосой 0,3...3,4 кГц;

– необходимое число каналов должно обеспечиваться типовой КОА путем наращивания числа каналов ТЧ;

– все характеристики КОА должны быть унифицированы, что позволяет сопрягать любые каналы связи на любую дальность;

– величина остаточного затухания должна быть стабильной, что необходимо для вторичного уплотнения канала ТЧ и исключения его самовозбуждения.