Подсистема уплотнения и разделения каналов

Необходима для экономии высокочастотного оборудования. Использует общий ВЧ-тракт для передачи сигналов.

УУК - устройство уплотнения каналов

Ψ { ..}- функционал который обеспечит разделимость каналов: существование такого множества Пj, чтобы существовали способы выделить из группового сигнала с заданной точностью оценку сигнала И функционал и операторы могут быть линейными и нелинейными.

В зависимости от того, как организована процедура разделения и уплотнения различают классы:

Линейное и нелинейное уплотнение каналов

Линейное и нелинейное разделение каналов

пока не имеет смысла

ЛР - линейное разделение

ЛУ - линейное уплотнение

НУ - нелинейное уплотнение

HP - нелинейное разделение

В зависимости от принципа разделения ресурсов системы делятся на 2 класса:

Системы с закрепленными каналами

Системы с незакрепленными каналами (свободными)

В системах с закрепленными параметрами за каждым источником закрепляется ресурс на все время функционирования системы в виде закрепляемого за этим источником поднесущего сигнала. При этом в независимости от того, содержатся в сведениях, генерируемых источниками, информация или нет (есть, что сказать источнику, или нет), ресурс закреплен за ним на все время работы.

Т. к. все источники не стационарны, выделяемый ресурс радиолинии для любого источника должен рассчитываться исходя из наихудшего варианта, т.е. исходя из пикового значения производительности источника. Вероятность этого пикового значения чрезвычайно мала.

Таким образом, при таком подходе к построению системы основную долю времени функционирования система недогружена, либо загружена ненужными сведениями.

В системах с незакрепленными параметрами:

Поднесущий сигнал и соответствующий ресурс радиолинии выделяется источнику только на интервале, когда у источника есть сведения, содержащие информацию При нестационарных источниках общий средний ресурс радиолинии требуется существенно меньший

Поднесущий сигнал

Функционал Ψ должен обладать свойством разделимости

Чтобы существовал Пj воздействие которых на оценку группового сигнала позволяет получить оценки цифровых представлений первичных сигналов. В каждый групповой сигнал вводят некий адресный признак. Используют поднесущие сигналы. Поднесущие сигналы формируются таким образом, чтобы они существенно отличались друг от друга.

Симплексные - равноудаленные сигналы (коэффициент взаимной корреляции любой пары одинаковый). Эти сигналы используют в качестве адресов

Этап уплотнения каналов

Осуществляют модуляцию поднесущиx сигналов

УФГс -устройство формирования группового сигнала

МП - модуляция поднесущей

Групповой сигнал- некий функционал от канальных сигналов

В системе с незакрепленными каналами адресация осуществляется в цифровом виде, т.е. адресный признак - в цифровом виде

1. Индивидуальная адресация

2 Групповая адресация

При индивидуальной адресации к каждому кодовому слову, поступающему с кодера источника добавляется адресная часть, состоящая из к, символов

- число источников

Кодовое слово - группа символов - содержательная самостоятельность.

Групповая адресация (пакетная адресация): К группе кодовых слов, следующих от разных источников, добавляется адрес

Далее 2) кодовыми сигналами осуществляется модуляция пакетами, либо кодовыми словами с адресами поднесущиx сигналов. При этом количество поднесущиx сигналов существенно меньше числа источников n: m << n.

Система с закрепленными каналами: m = n.

В система с незакрепленными каналами количество свободных, не занятых поднесущих каналов I_НЗ(t) -случайно и зависит от времени. Количество пакетов при индивидуальной адресации, которое требует в этот момент времени поднесущий сигнал - такие случайно n_a(t) .

I_НЗ(t) <n_a ( t )Если в системе нет ЗУ ожидаемого устройства, то часть информации теряется При индивидуальной адресации: n_a(t) - lB(t)= n_ПОТЕРЬ ( t ). При групповой адресации: теряется число пакетов

Система с незакрепленными каналами - система с потерями.

Для уменьшения Р_ПОТЕРЬ используют буферный накопитель: Т. е. кодовые сигналы для которых не хватило поднесущих сигналов запоминаются и возникает очередь на передачу. Длина этой очереди – случайная

N - количество единиц пакетов, находящихся в буфере

Если длина очереди a(t) > N, то возникают потери Т.к. a(t) -случайная, любой кодовый пакет задерживается в накопителе на случайное время, для каждого кодового слова возникает случайная задержка τ3 нарушается реальный масштаб времени. => Дополнительные ошибки передачи первичных сигналов

Для уменьшения ошибок передачи первичных сигналов, связанных с задержками, передают метки времени.

С помощью меток времени уменьшают ошибка масштаба времени привязки

Разделение каналов с закрепленными каналами производится в 2 этапа

Выделяются каналы

УВКС - устройство выделения канальных сигналов

ДП - демодулятор поднесущей

+ см. вопрос 25.

31. Временное уплотнение каналов.

Упрощенная функциональная схема такой системы

ГКСС – генератор кадровых синхросигналов.

СССК – селектор синхросигналов кадров.

В этой системе канальные сигналы разделены по времени, разделение обеспечивает коммутатор, который с периодом Тк подключает каналы к АЦП на время Tсл. Также он распределяет энергию по разным интервалам времени. АЦП выполняет ф-ию квантования по уровню. Структура группового сигнала во времени выглядит так:

Следует отметить, что для различения границ кадров в кадр вводят кадровый синхросигнал.

Т.о. коммутатор выполняет две функции:

-часть функции кодера источника, т.е. дискретизацию по времени первичного сигнала;

-формирует групповой сигнал, в котором обеспечивается временное уплотнение значении первичных сигналов от различных источников.

Т.е. коммутатор осуществляет временное уплотнение сигналов.

Эти функции иллюстрирует следующий рисунок, на примере двух сигналов i -го и i+1-го каналов: эти значения, полученные при временной дискретизации, поступят на АЦП и преобразуются в цифровую форму методом квантования по уровню.

Итак, коммутатор и АЦП объединяют два устройства кодер источника и устройство уплотнения каналов.

В приемнике разделение каналов осуществляется таким же коммутатором как в передатчике Для обеспечения качественного разделения каналов необходимо, чтобы Кпрм (приемника) работал синхронно и синфазно с Кпдк (передатчика).

Синхронность означает соответствие периодов коммутации передатчика и приемника, а так же соответствие времени подключения Кпрк к источнику и КПДК к потребителю

В процессе передачи группового сигнала по каналу связи из-за эффекта Доплера все временные соотношения искажаются. Эти изменения отслеживаются подсистемой синхронизации.

Синхронность обеспечивается

-кадровой синхронизацией, которая определяет истинную длину кадра;

-словной синхронизацией, определяются границы каждого слова

Синфазность - это режим работы, когда кодовое слово i-гo источника поступает на вход ЦАП, а Кпрм должен подключиться к i-му потребителю. Синфазность обеспечивается кадровой синхронизацией

Коммутация всех источников осуществляется одинаковым периодом (наименьшее)

, но для каждого источника F_MAX величина не постоянная, т.о. Тк для одних источников будет выбрана оптимально, а для других нет. В этом случае применяют супер и субкоммутацию

Суперкоммутация заключается в том что каждый источник подключается к выходу

коммутатора в два раза чаще, т.е. период коммутации будет в два раза меньше.

Субкоммутация это коммутация нескольких коммутаторов на один общий коммутатор.

В реальных системах используют не более двух коммутаторов с субкоммутацией.

В системах с временным уплотнением каналов возникают межканальные помехи первого и второго рода Перекрестные помехи обусловлены завалом АЧХ группового канала в области НЧ

Этот завал образуется из-за разделительных емкостей недостаточной величиной емкостей в цепях смещения В этом случае постоянная составляющая группового сигнала подавляется, и в решающем устройстве возрастает вероятность ошибки. Для борьбы с этим явлением нужно восстановить исходную НЧ-составляющую. Для этого ставят на входе группового канала простейший RC- фильтр который поднимает АЧХ в области нижних частот.

Межсимвольная интерференция приводит к тому, что слова соседних источников залезают друг на друга Такой эффект происходит за счет индуктивностей рассеяния, паразитных емкостей (монтажные), емкости р-n перехода транзисторов. Для этого надо растащить интервалы (создать защитные промежутки).

32. Частотное уплотнение каналов.

КИ - кодер источника;

ЭФП - электрофизический преобразователь;

КК - кодер канала;

МП - модулятор поднесущего сигнала;

ГПС -генератор поднесущего сигнала;

Σ- сумматор

МН - модулятор несущего сигнала;

ГН - генератор несущего сигнала;

ПДК - передатчик;

ЛЧП - линейная часть приемника;

ДМ - демодулятор несущего сигнала;

ДП - демодулятор поднесущего сигнала;

ДКК - декодер канала;

ДКИ - декодер источника;

ПНФ - преобразователь в нужную форму;

П - получатель;

РФ(в ПДК) -разделительные фильтры|

РФ(в ПРМ) -режекторные фильтры

Режекторные фильтры подавляют определенную часть спектра

В качестве поднесущих сигналов используются гармонические сигналы различных частот.

|KРФ1(jω)| - передаточная функция режекторного фильтра 1-го канала

В модуляторе поднесущего сигнала происходит модуляция цифровым сигналом с выхода кодера канала В результате модуляции рядом с каждой спектральной компонентой возникает множество дополнительных.

Модуляция может быть любой амплитудной, фазовой, частотной

В простом случае при AM возникает две боковых полосы (при AM они повторяют форму спектра модулирующего сигнала).

Т. к. спектр бесконечен, то боковые лепестки спектров различных сигналов перекрываются друг с другом Таким образом возникают межканальные помехи. Что бы уменьшить влияние каналов друг на друга используют режекторные фильтры, которые обеспечивают беспрепятственную передачу основной части спектра и подавляют мешающие боковые лепестки.

Фильтрация сигнала производится на выходе модулятора поднесущего сигнала. Расстояние между поднесущими выбираются так, чтобы поместились спектры канальных сигналов. Помеха второго рода – перекретсная помеха. Причина её возникновения – нелинейность АЧХ. Нелинейность связана с насыщением активных элементов. Поднесущие сигналы модулируются независимо друг от друга (фаза и амплитудла случайны друг от друга). Сумма большого числа случайных сигналов представляет собой гауссов процесс. Если они находятся на линейном участке, то передаются без искажений. Если он выходит, то возникает нелинейные искажения и возникает перекрестная помеха – все сигналы мешают друг другу.

Её можно аппроксимировать полиномом:

Как видно из формул, даже при квадратичной нелинейности возникает множество нелинейных частот. Это трагедия ЧУК. При числе каналов 15-20 перекрестные помехи столь велики, что оно само себя подавляет, поэтому его используют при небольшом числе каналов, в основном в медицине или в «стволах» - при временном уплотнении сигнала.

33. Уплотнение каналов по форме поднесущих сигналов.

Генерация поднесущих сигналов осуществляется синхронно генерацией символов на выходе кодера канала. В качестве поднесущиx сигналов используются составные сигналы Каждому источнику выделяется по два поднесущих сигнала один для передачи нуля, другой для передачи единицы. Разделение каналов осуществляется согласованными (фильтрами, каждый фильтр согласован с соответствующим поднесущим сигналом Суммирование канальных сигналов происходит в пространстве сигналов. Не ортогональность поднесущих сигналов порождает межканальные помехи. Длительность поднесущего сигнала должна быть равна длительности символов, которые поступают с КК. РУ- решающее устройство. Если на выходе Устройства сравнения <0, то сигнал с РУ-«1», если >0, то – «0»

Если источники в движении, то вместо СФ используют корреляторы с соответствующей системой синхронизации, которая устраняет неопределенность, связанную с воздействием эффекта Доплера.

У каждого канала имеется свой ГН, МН и ПДК, те поднесущий сигналы сразу являются высокочастотными сигналами (состоят из радиоимпульсов с ВЧ заполнением). Возникают междуканальные помехи. Уровень зависит от степени ортогональности поднесущих сигналов. Чем больше степень неортагональности поднесущих сигналов, тем больше уровень междуканальных помех. Если система построена на корреляционном приемнике, то тут ещё надо учитывать систему синхронизации.

34. Основные виды сигналов, используемых в ТКС.