İletişim hatları ve veri iletim kanalları. İletişim kanalları: türleri, özellikleri

Bir bilgi iletim kanalı, elektrik sinyallerinin bir noktadan diğerine iletilmesini sağlayan bir dizi teknik araç olarak adlandırılır. Kanal girişleri vericiye ve çıkışlar alıcıya bağlanır. Modern dijital iletişim sistemlerinde, verici ve alıcının temel işlevleri modem tarafından gerçekleştirilir. Kanalın temel özelliklerinden biri bilgi aktarım hızıdır. Sabit kısıtlamalara sahip bir iletişim kanalı üzerinden mümkün olan maksimum bilgi (veri) iletim hızına kanal kapasitesi denir, C ile gösterilir ve bit / s boyutuna sahiptir. Genel durumda, kanal kapasitesi aşağıdaki formülle belirlenebilir: (8.22) burada I, T süresi boyunca iletilen bilgi miktarıdır. Bilgi miktarının bir ölçüsü olarak, L nesnesinin olası durumlarının logaritması olarak tanımlanan R. Hartley ölçüsünü alıyoruz. (8.23) I'i bulmak için, spektrumunda P'nin üzerinde frekanslar içermeyen bir sinyalin, toplamı bu sinyali tamamen belirleyen saniyede 2P bağımsız değerlerle temsil edilebileceğini kanıtlayan Kotelnikov teoremini kullanıyoruz. Analogdan dijitale dönüştürme adı verilen bu prosedür, Ch. 6. İki aşamadan oluşur - zaman içinde örnekleme, yani sinyali 1 = 1 / (2P) zaman aralığında alınan n örnek şeklinde temsil etmek ve seviyeye göre niceleme, yani sinyal genliğini temsil etmek m olası değerlerden biri. m farklı sabit durumdan herhangi birini alan n elemandan oluşturulabilecek farklı mesaj sayısını belirleyelim. Her biri m sabit durumdan birinde olabilen n elemanlı bir topluluktan, m farklı kombinasyon oluşturabiliriz, yani 1 = m ". Sonra: (8.24) T zamanında Sayım sayısı n = T / 1 = 2RG.Gürültü olmasaydı, o zaman ayrık sinyal seviyelerinin sayısı sonsuz olurdu.Gürültü varlığında, ikincisi, bireysel sinyal genlik seviyelerinin ayırt edilebilirlik derecesini belirler.Güç, ortalama bir karakteristik olduğundan genlik, güce göre ayırt edilebilir sinyal seviyelerinin sayısı sırasıyla (P e + Pw ) / P sh) ve genlik olarak eşittir: Ardından kanal kapasitesi: (8.25) Dolayısıyla kanal kapasitesi iki değerle sınırlıdır: kanal bant genişliği ve gürültü. İlişki (8.25), Hartley-Shannon formülü olarak bilinir ve bilgi teorisinde temel olarak kabul edilir. Frekans bandı ve sinyal gücü, formüle, C = const için, bandı daraltırken, sinyal gücünü artırmak için gerekli olacak şekilde dahil edilir ve bunun tersi de geçerlidir. İletişim kanallarının temel özellikleri şunlardır: ■ genlik-frekans karakteristiği (AFC); ■ bant genişliği; ■ zayıflama; * Bant genişliği; ■ veri iletiminin güvenilirliği; ■ gürültü bağışıklığı. İletişim kanalının özelliklerini belirlemek için, belirli bir referans etkisine verdiği yanıtın bir analizi uygulanır. Çoğu zaman, farklı frekanslardaki sinüzoidal sinyaller referans olarak kullanılır. Frekans yanıtı, iletilen sinyalin tüm frekansları için girişindeki genliğe kıyasla iletişim hattının çıkışındaki sinüzoidin genliğinin nasıl değiştiğini gösterir. Bant genişliği, çıkış sinyalinin genliğinin giriş sinyaline oranının belirli bir sınırı aştığı frekans aralığıdır (0,5'lik bir güç için). Bu frekans bandı, bu sinyalin önemli bir bozulma olmadan iletişim hattı üzerinden iletildiği sinüzoidal bir sinyalin frekans aralığını tanımlar. Bant genişliği, iletişim hattı üzerinden mümkün olan maksimum bilgi aktarım hızını etkiler. Zayıflama, belirli bir frekanstaki bir sinyal bir iletişim hattı üzerinden iletildiğinde, bir sinyalin genliğinde veya gücünde nispi azalma olarak tanımlanır. Zayıflama I genellikle desibel (dB) cinsinden ölçülür ve aşağıdaki formülle hesaplanır: burada P çıkış hat çıkışındaki sinyal gücüdür; Р in - hat girişindeki sinyal gücü. Hattın verimi (iş hacmi), iletişim hattı üzerinden mümkün olan maksimum veri aktarım hızını karakterize eder ve saniyede bit (bit / s) ve ayrıca Kbps, Mbps, Gbps türetilmiş birimlerde ölçülür. Hat kapasitesi fiziksel ve mantıksal kodlamadan etkilenir. Bir iletişim hattına iletilen sinyaller biçimindeki ayrık bilgileri temsil etme yöntemine fiziksel hat kodlaması denir. Sinyalin spektrumu ve buna bağlı olarak hattın bant genişliği, seçilen kodlama yöntemine bağlıdır. Bu nedenle, bir veya diğer kodlama yöntemi için hat farklı bant genişliğine sahip olabilir. Sinyal, durumlarından yalnızca ikisinin ayırt edilebilmesi için değişirse, içindeki herhangi bir değişiklik en küçük bilgi birimine - biraz - karşılık gelir. Sinyal, ikiden fazla durumun ayırt edilebilmesi için değişirse, bu durumdaki herhangi bir değişiklik birkaç bit bilgi taşır. Saniyede taşıyıcı dalganın (periyodik sinyal) bilgi parametresindeki değişiklik sayısı baud cinsinden ölçülür. Saniyedeki bit olarak hat bant genişliği genellikle baud hızı ile aynı değildir. Baud hızından daha yüksek veya daha düşük olabilir ve bu oran kodlama yöntemine bağlıdır. Sinyalin ikiden fazla farklı durumu varsa, bit/s bant genişliği baud hızından daha yüksek olacaktır. Örneğin, bilgi parametreleri bir sinüzoidin fazı ve genliği ise ve fazın 4 durumu (0, 90, 180 ve 270) ve genliğin iki değeri ayırt edilirse, bilgi sinyalinin sekiz ayırt edilebilir değeri vardır. devletler. Bu durumda, 2400 baud'da (2400 Hz saat frekansı ile) çalışan bir modem, bir sinyal değişikliği ile üç bit bilgi iletildiği için bilgileri 7200 bps hızında iletir. İki farklı duruma sahip bir sinyal kullanıldığında tam tersi bir resim gözlemlenebilir. Bu, alıcı tarafından bilginin güvenilir bir şekilde tanınması için, dizideki her bit, taşıyıcı sinyalin bilgi parametresinde birkaç değişiklikle kodlandığında meydana gelir. Örneğin, pozitif bir darbe ile tek bir bit değeri ve bir negatif polarite darbesi ile bir sıfır bit değeri kodlanırken, her bit iletildiğinde sinyal durumunu iki kez değiştirir. Bu kodlama yöntemi ile hat bant genişliği, hattın baud hızının yarısı kadardır. Verim, fizikselden önce gerçekleştirilen ve orijinal bilginin bitlerini yeni bir bit dizisiyle değiştirmeyi, aynı bilgiyi taşımayı, ancak ek özelliklere (tespit kodları, şifreleme) sahip olan mantıksal kodlamadan etkilenir. Bu durumda, bozuk bit dizisi, daha uzun bir dizi ile değiştirilir, böylece kanalın bant genişliği azalır. Genel durumda, hattın bant genişliği ile mümkün olan maksimum bant genişliği arasındaki ilişki, ilişki (8.25) tarafından belirlenir. Bu ilişkiden, hat kapasitesindeki (sabit bir bant genişliği ile) artış için teorik bir sınır olmamasına rağmen, pratikte böyle bir sınırın olduğu sonucu çıkar. Verici gücünü artırarak veya parazit gücünü azaltarak hat kapasitesini artırabilirsiniz. Bununla birlikte, verici gücündeki bir artış, boyutunda ve maliyetinde bir artışa yol açarken, gürültünün azaltılması, iletişim ekipmanında iyi ekranlama ve gürültü azaltma özelliğine sahip özel kabloların kullanılmasını gerektirir. Kanal kapasitesi maksimum orandır. Bu aktarım hızına ulaşmak için bilgilerin en verimli şekilde kodlanması gerekmektedir. Böyle bir kodlamanın mümkün olduğu iddiası, Shannon tarafından oluşturulan bilgi teorisinin en önemli sonucudur. Shannon, uygulamanın belirli yollarını tanımlamadan, bu tür verimli kodlamanın temel olasılığını kanıtladı. (Uygulamada, mühendislerin sıklıkla kanal kapasitesinden, yani potansiyel değil, gerçek iletim hızından bahsettiğine dikkat edin.) İletişim sistemlerinin verimliliği, G bant genişliği birimi başına bilgi aktarım hızına (R) eşit bir parametre ile karakterize edilir, yani, R / R. Etkili iletişim sistemleri oluşturmak için mevcut olasılıkları göstermek için, Şek. 8.12, çeşitli M-ary ayrık genlik, frekans ve faz modülasyonu türleri için bilgi iletiminin verimliliğinin bağımlılığının grafiklerini gösterir (ikili modülasyona ek olarak, modüle edilmiş parametrenin 4, 8, 16 ve hatta 32 pozisyonu ile modülasyon) ayrıca kullanılır) bir bitin enerjisinin spektral güç yoğunluğu gürültüsüne (Eo / Mo) oranı üzerinde. Karşılaştırma için Shannon sınırı da gösterilmiştir. Eğrilerin karşılaştırılması, özellikle, ayrık faz modülasyonu ile iletimin en etkili olduğunu gösterir; bununla birlikte, sabit bir sinyal-gürültü oranı ile, en popüler 4PSK modülasyonu türü, potansiyel olarak ulaşılabilir olandan üç kat daha kötüdür. bir. Veri iletiminin aslına uygunluğu, iletilen her veri biti için bozulma olasılığını karakterize eder. Güvenilirliğin göstergesi, bir bilgi sembolünün hatalı alınması olasılığıdır - S. 1 ОШ Pirinç. 8.12. Sayısal iletişim sistemlerinin verimliliği: 1 - Shannon sınırı; 2 - M-ary FMn; 3 - M-ary AMn; 4 - M-ary FSK Hatalara karşı ek koruma araçları olmayan iletişim kanalları için Posh değeri, kural olarak 10 4 ... 10 6. Fiber optik haberleşme hatlarında P osh 10"9'dur. Bu demektir ki P osh = 10.000 bitin ortalama 10 4'ü olduğunda bir bitin değeri bozulur. Bit bozulmaları hem gürültü varlığından dolayı meydana gelir. Bu nedenle, iletilen verilerin güvenilirliğini artırmak için, hatların gürültü bağışıklığının derecesinin artırılmasının yanı sıra daha geniş bant iletişim hatlarının kullanılması gerekir.Veri iletim ortamına bağlı olarak , iletişim hatları şunlar olabilir: ■ kablolu (havai); ■ kablo (bakır ve fiber optik); ■ karasal ve uydu iletişimi için radyo kanalları (kablosuz iletişim kanalları). yalıtım örgüleri. ve ben. Kural olarak, telefon ve telgraf sinyalleri bu tür iletişim hatları üzerinden iletilir. 8.3.1.

Bilginin aktarımı, bilginin kaynağından alıcısına (alıcısına) gerçekleşir. Kaynak bilgi herhangi bir şey olabilir: canlı veya cansız nitelikteki herhangi bir nesne veya fenomen. Bilgi aktarma işlemi, bilginin kaynağı ve alıcısını ayıran belirli bir maddi ortamda gerçekleşir. kanal bilgi iletimi. Bilgi, kanal aracılığıyla bir dizi sinyal, sembol, işaret şeklinde iletilir. İleti. alıcı bilgi, durumunda belirli değişikliklerin meydana geldiği bir mesaj alan bir nesnedir. Yukarıdakilerin tümü şekilde şematik olarak gösterilmiştir.

bilgi aktarımı

Bir kişi, kendisini çevreleyen her şeyden duyular yoluyla bilgi alır: işitme, görme, koku, dokunma, tat. Bir kişi en fazla bilgiyi işitme ve görme yoluyla alır. Ses mesajları, sürekli bir ortamda (çoğunlukla havada) kulak - akustik sinyallerle algılanır. Vizyon, nesnelerin görüntüsünü aktaran ışık sinyallerini algılar.

Her mesaj bir kişi için bilgilendirici değildir. Örneğin, bir kişiye anlaşılmaz bir dilde bir mesaj iletilmesine rağmen, onun için bilgi içermez ve durumunda yeterli değişikliklere neden olamaz.

Bilgi kanalı ya doğal olabilir (ses dalgalarının taşındığı atmosferik hava, gözlemlenen nesnelerden yansıyan güneş ışığı) ya da yapay olarak oluşturulabilir. İkinci durumda, teknik iletişim araçlarından bahsediyoruz.

Teknik bilgi iletim sistemleri

Uzaktan bilgi iletmenin ilk teknik yolu, 1837'de Amerikalı Samuel Morse tarafından icat edilen telgraftı. 1876'da Amerikalı A. Bell telefonu icat etti. Alman fizikçi Heinrich Hertz (1886) tarafından elektromanyetik dalgaların keşfine dayanan A.S. 1895'te Rusya'da Popov ve 1896'da onunla neredeyse aynı anda İtalya'da G. Marconi tarafından radyo icat edildi. Televizyon ve İnternet 20. yüzyılda ortaya çıktı.

Listelenen tüm teknik bilgi iletişim yöntemleri, fiziksel (elektriksel veya elektromanyetik) bir sinyalin belirli bir mesafeden iletilmesine dayanır ve bazı genel yasalara tabidir. Bu yasaların incelenmesi, iletişim teorisi 1920'lerde ortaya çıkan. İletişim teorisinin matematiksel aygıtı - matematiksel iletişim teorisi Amerikalı bilim adamı Claude Shannon tarafından geliştirildi.

Claude Elwood Shannon (1916-2001), ABD

Claude Shannon, bir diyagramla temsil edilen teknik iletişim kanalları aracılığıyla bilgi aktarma sürecinin bir modelini önerdi.

Teknik bilgi iletim sistemi

Burada kodlama, bir kaynaktan gelen bilginin, bir iletişim kanalı üzerinden iletilmesine uygun bir forma dönüştürülmesi anlamına gelir. kod çözme - sinyal dizisinin ters dönüşümü.

Böyle bir planın işleyişi, telefonda tanıdık konuşma süreci kullanılarak açıklanabilir. Bilginin kaynağı konuşan kişidir. Kodlayıcı, ses dalgalarının (konuşma) elektrik sinyallerine dönüştürüldüğü bir telefon ahizesi mikrofonudur. İletişim kanalı telefon ağıdır (kablolar, sinyalin içinden geçtiği telefon düğümlerinin anahtarları). Kod çözme cihazı, dinleyen kişinin telefon alıcısıdır (kulaklık) - bilgi alıcısı. Burada gelen elektrik sinyali sese dönüşür.

Bilgi iletmek için modern bilgisayar sistemleri - bilgisayar ağları - aynı prensipte çalışır. İkili bir bilgisayar kodunu, bir iletişim kanalı üzerinden iletilen türden bir fiziksel sinyale dönüştüren bir kodlama işlemi vardır. Kod çözme, iletilen sinyalin tekrar bilgisayar koduna dönüştürülmesinden oluşur. Örneğin, bilgisayar ağlarında telefon hatları kullanıldığında, kodlama-kod çözme işlevleri modem adı verilen bir cihaz tarafından gerçekleştirilir.

Kanal bant genişliği ve bilgi aktarım hızı

Teknik bilgi iletim sistemlerinin geliştiricilerinin birbiriyle ilişkili iki sorunu çözmesi gerekir: en yüksek bilgi iletim hızının nasıl sağlanacağı ve iletim sırasında bilgi kaybının nasıl azaltılacağı. Claude Shannon, bu sorunları çözen ve o zamanlar için yeni bir bilim yaratan ilk bilim insanıydı - bilgi teorisi.

K. Shannon, iletişim kanalları aracılığıyla iletilen bilgi miktarını ölçmek için bir yöntem tanımladı. Konsepti tanıttı Kanal bant genişliği,mümkün olan maksimum bilgi aktarım hızı olarak. Bu hız, saniyedeki bit sayısı (aynı zamanda kilobit/saniye, megabit/saniye) olarak ölçülür.

Bir iletişim kanalının bant genişliği, teknik uygulamasına bağlıdır. Örneğin, bilgisayar ağlarında aşağıdaki iletişim araçları kullanılır:

telefon hatları,

Elektrik kablo iletişimi,

Fiber optik kablo iletişimi,

Radyo iletişimi.

Telefon hatlarının verimi onlarca, yüzlerce Kbit / s'dir; fiber optik hatların ve radyo iletişim hatlarının verimi onlarca ve yüzlerce Mbit / s cinsinden ölçülür.

Gürültü, gürültü koruması

“Gürültü” terimi, iletilen sinyali bozan ve bilgi kaybına yol açan her türlü girişimi ifade eder. Bu tür bir müdahale öncelikle teknik nedenlerle ortaya çıkar: düşük kaliteli iletişim hatları, aynı kanallar üzerinden iletilen çeşitli bilgi akışlarının birbirinden güvensizliği. Bazen, telefonda konuşurken gürültü, çatırdama, muhatabı anlamaya müdahale etme veya konuşmamıza tamamen farklı kişilerin konuşması ekleniyor.

Gürültünün varlığı, iletilen bilgilerin kaybına yol açar. Bu gibi durumlarda, gürültü koruması gereklidir.

Öncelikle iletişim kanallarını gürültünün etkilerinden korumak için teknik yöntemler kullanılır. Örneğin çıplak tel yerine blendajlı kablo kullanılması; yararlı sinyali gürültüden vb. ayıran çeşitli filtre türlerinin kullanılması.

Claude Shannon tasarlandı kodlama teorisi Gürültü ile başa çıkma yöntemlerinin verilmesi. Bu teorinin önemli fikirlerinden biri, iletişim hattı üzerinden iletilen kodun gereksiz... Bu nedenle, iletim sırasında bilgilerin bir kısmının kaybı telafi edilebilir. Örneğin, telefonda konuşurken duymakta zorlanıyorsanız, her bir kelimeyi iki kez tekrarlayarak, karşınızdaki kişinin sizi doğru anlaması için daha iyi bir şansınız olur.

Ancak, fazlalığı çok büyük yapamazsınız. Bu, gecikmelere ve daha yüksek iletişim maliyetlerine yol açacaktır. Kodlama teorisi, optimal olan bir kod elde etmenizi sağlar. Bu durumda, iletilen bilgilerin fazlalığı mümkün olan en az olacak ve alınan bilgilerin güvenilirliği maksimum olacaktır.

Modern dijital iletişim sistemlerinde, iletim sırasında bilgi kaybıyla mücadele etmek için genellikle aşağıdaki teknik kullanılır. Tüm mesaj parçalara bölünür - paketler... Her paket için hesaplar toplamı kontrol et(ikili rakamların toplamı) bu paketle birlikte gönderilir. Alma noktasında, alınan paketin sağlama toplamı yeniden hesaplanır ve ilk toplamla eşleşmezse bu paketin iletimi tekrarlanır. Bu, ilk ve son sağlama toplamları eşleşene kadar devam edecektir.

Propaedeutik ve temel bilgisayar bilimleri derslerinde bilgi aktarımı göz önüne alındığında, her şeyden önce, bu konu bir kişinin bilgi alıcısı olarak konumundan tartışılmalıdır. Çevredeki dünyadan bilgi alabilme yeteneği, insan varlığının en önemli koşuludur. İnsan duyuları, bir insanı dış çevre ile bağlayan insan vücudunun bilgi kanallarıdır. Bu temelde, bilgi görsel, işitsel, koku alma, dokunsal ve tat olarak ayrılır. Tat, koku ve dokunmanın insana bilgi taşımasının mantığı şudur: Tanıdık nesnelerin kokularını, tanıdık yemeklerin tadını hatırlarız ve tanıdık nesneleri dokunarak tanırız. Ve hafızamızın içeriği depolanmış bilgilerdir.

Öğrencilere hayvanlar aleminde duyuların bilgisel rolünün bir insanınkinden farklı olduğu söylenmelidir. Hayvanlar için önemli bir bilgi işlevi koku alma duyusu tarafından gerçekleştirilir. Hizmet köpeklerinin yüksek koku alma duyusu, kolluk kuvvetleri tarafından suçluları aramak, uyuşturucuları tespit etmek vb. için kullanılır. Hayvanların görsel ve işitsel algısı insanlardan farklıdır. Örneğin, yarasaların ultrasonu duyduğu bilinirken, kediler karanlıkta görür (insan bakış açısıyla).

Bu konu çerçevesinde öğrenciler, bilgi aktarma sürecine ilişkin spesifik örnekler verebilmeli, bu örnekler için bilginin kaynağını, alıcısını, bilgi aktarımı için kullanılan kanalları belirleyebilmelidir.

Lisede bilgisayar bilimi okurken, öğrencilere teknik iletişim teorisinin ana hükümleri tanıtılmalıdır: kodlama, kod çözme, bilgi aktarım hızı, kanal kapasitesi, gürültü, gürültü koruması kavramları. Bu sorular “Bilgisayar ağlarının teknik araçları” konusu çerçevesinde ele alınabilir.

İncirde. 1 aşağıdaki tanımlamalar benimsenmiştir: X, Y, Z, W- sinyaller, mesajlar ; F- engel; LS- iletişim hattı; yapay zeka, PI- bilgi kaynağı ve alıcısı; NS- dönüştürücüler (kodlama, modülasyon, kod çözme, demodülasyon).

Farklı kriterlere göre sınıflandırılabilecek farklı kanal türleri vardır:

1.İletişim hatlarının türüne göre: kablolu; kablo; Fiber optik;

Güç hatları; radyo kanalları vb.

2... Sinyallerin doğası gereği: sürekli; ayrık; kesikli-sürekli (sistemin girişindeki sinyaller kesiklidir ve çıkışındaki süreklidir ve bunun tersi de geçerlidir).

3... Gürültü bağışıklığı için: parazitsiz kanallar; müdahale ile.

İletişim kanalları aşağıdakilerle karakterize edilir:

1. Kanal kapasitesi kanal kullanım süresinin ürünü olarak tanımlanır T'ye, kanal tarafından iletilen frekansların bant genişliği F'ye ve dinamik aralık D'ye... kanalın farklı sinyal seviyelerini iletme yeteneğini karakterize eden ,

V ila = T ila F ila D ila. (1)

Sinyali kanalla eşleştirme koşulu:

v c £ v k ; T C £ t k ; F C £ Fk ; v c £ v k ; D c £ D k.

2.bilgi aktarım hızı - birim zaman başına iletilen ortalama bilgi miktarı.

3.

4. artıklık - iletilen bilgilerin güvenilirliğini sağlar ( r= 0¸1).

Bilgi teorisinin görevlerinden biri, bilgi aktarım hızının ve iletişim kanalı kapasitesinin, sinyal ve girişimin kanal parametrelerine ve özelliklerine bağımlılığını belirlemektir.

İletişim kanalı mecazi olarak yollara benzetilebilir. Dar yollar - düşük trafik, ancak ucuz. Geniş yollar iyi trafik ama pahalıdır. Bant genişliği "darboğaz" tarafından belirlenir.

Veri aktarım hızı, büyük ölçüde, çeşitli iletişim hatları olan iletişim kanallarındaki iletim ortamına bağlıdır.

Kablolu:

1. kablolu- bükümlü çift (diğer kaynaklardan gelen elektromanyetik radyasyonu kısmen bastırır). 1 Mbps'ye kadar aktarım hızları. Telefon şebekelerinde ve veri iletiminde kullanılır.

2. Koaksiyel kablo.İletim hızı 10-100 Mbit / s - yerel ağlarda, kablo TV'de vb.

3... Fiber optik.İletim hızı 1 Gbps'dir.

1-3 arasındaki ortamlarda, dB cinsinden zayıflama, mesafe ile doğrusaldır, yani. güç katlanarak düşer. Bu nedenle belirli bir mesafeden sonra rejeneratörlerin (amplifikatörlerin) kurulması gerekir.

Radyo hatları:

1.Radyo kanalı.İletim hızı 100-400 Kbps'dir. 1000 MHz'e kadar radyo frekanslarını kullanır. 30 MHz'e kadar, iyonosferden yansıma nedeniyle elektromanyetik dalgalar görüş hattının ötesine yayılabilir. Ancak bu aralık çok gürültülüdür (örneğin amatör radyo). 30 ila 1000 MHz arası - iyonosfer şeffaftır ve görüş hattı gereklidir. Antenler yüksekte kurulur (bazen rejeneratörler kurulur). Radyo ve televizyonda kullanılır.

2.Mikrodalga hatları. 1 Gbps'ye kadar aktarım hızları. 1000 MHz üzerindeki radyo frekanslarını kullanın. Bu, görüş hattı ve yüksek yönlü parabolik antenler gerektirir. Rejeneratörler arasındaki mesafe 10-200 km'dir. Telefon, televizyon ve veri iletimi için kullanılır.

3. Uydu bağlantısı... Mikrodalga frekansları kullanılır ve uydu (ve birçok istasyon için) bir rejeneratör görevi görür. Özellikler mikrodalga hatları ile aynıdır.

2. Ayrık bir iletişim kanalının bant genişliği

Ayrık bir kanal, ayrı sinyallerin iletilmesi için bir araçlar topluluğudur.

İletişim kanalı bant genişliği - hatanın belirli bir değeri aşmaması koşuluyla, teorik olarak elde edilebilecek en yüksek bilgi aktarım hızı. bilgi aktarım hızı - birim zaman başına iletilen ortalama bilgi miktarı. Bilgi aktarım hızını ve ayrık bir iletişim kanalının çıktısını hesaplamak için ifadeler tanımlayalım.

Her bir sembol iletildiğinde, iletişim kanalından ortalama olarak, formülle belirlenen bilgi miktarı geçer.

Ben (Y, X) = Ben (X, Y) = H (X) - H (X / Y) = H (Y) - H (Y / X) , (2)

nerede: ben (Y, X) - karşılıklı bilgi, yani içerdiği bilgi miktarı Y Nispeten x ;H (X)- mesaj kaynağının entropisi; Y (X / Y)- gürültü ve bozulmanın varlığı ile ilişkili sembol başına bilgi kaybını belirleyen koşullu entropi.

Mesaj gönderirken X T süre T, oluşan n temel semboller, karşılıklı bilgi miktarının simetrisini dikkate alarak iletilen ortalama bilgi miktarı şuna eşittir:

ben (YT , X T) = H (X T) - H (X T / Y T) = H (Y T) - H (Y T / X T) = n. (4)

Bilgi aktarım hızı, kaynağın istatistiksel özelliklerine, kodlama yöntemine ve kanalın özelliklerine bağlıdır.

Ayrık iletişim kanalı bant genişliği

. (5)

Mümkün olan maksimum değer, yani. tüm olasılık dağılım fonksiyonları kümesinde maksimum fonksiyonel aranır p (x) .

Verim, kanalın teknik özelliklerine bağlıdır (ekipmanın hızı, modülasyon türü, girişim ve bozulma düzeyi, vb.). Kanal kapasitesinin ölçü birimleri şunlardır:,,,.

2.1 Parazitsiz ayrık iletişim kanalı

İletişim kanalında parazit yoksa, kanalın giriş ve çıkış sinyalleri, açık ve işlevsel bir ilişki ile birbirine bağlanır.

Bu durumda, koşullu entropi sıfıra eşittir ve kaynak ile alıcının koşulsuz entropileri eşittir, yani. alınan semboldeki iletilen sembole göre ortalama bilgi miktarı

I (X, Y) = H (X) = H (Y); H (X / Y) = 0.

Eğer X T- zaman için karakter sayısı T, o zaman parazitsiz ayrı bir iletişim kanalı için bilgi aktarım hızı

(6)

nerede V = 1/ Bir sembolün ortalama bit hızıdır.

Parazitsiz ayrı bir iletişim kanalı için bant genişliği

(7)

Çünkü maksimum entropi, eşit olasılığa sahip sembollere karşılık gelir, bu durumda, iletilen sembollerin tek biçimli dağılımı ve istatistiksel bağımsızlığı için bant genişliği:

. (8)

Shannon'ın ilk kanal teoremi: Kaynak tarafından üretilen bilgi akışı, iletişim kanalının bant genişliğine yeterince yakınsa, yani.

, keyfi olarak küçük bir miktar nerede,

o zaman tüm mesajların kaynaktan iletilmesini sağlayacak böyle bir kodlama yöntemini her zaman bulabilirsiniz ve bilgi aktarım hızı kanal kapasitesine çok yakın olacaktır.

Teorem, kodlamanın nasıl gerçekleştirileceği sorusuna cevap vermez.

Örnek 1. Kaynak, olasılıkları olan 3 mesaj üretir:

P 1 = 0,1; P 2 = 0.2 ve P 3 = 0,7.

Mesajlar bağımsızdır ve tek tip bir ikili kodda iletilir ( m = 2 ) 1 ms'lik bir sembol süresi ile. Girişim olmadan iletişim kanalı üzerinden bilgi aktarım hızını belirleyin.

Çözüm: Kaynağın entropisi,

[bit / s].

Tek tip bir kodla 3 mesajı iletmek için, kod kombinasyonunun süresi 2t iken iki bit gereklidir.

Ortalama sinyal hızı

V =1/2 T = 500 .

Bilgi aktarım hızı

C = vH = 500 × 1,16 = 580 [bps].

2.2 Parazitli ayrık iletişim kanalı

Belleksiz ayrık iletişim kanallarını ele alacağız.

Hafızasız kanal hangi sinyallerin daha önce iletildiğine bakılmaksızın, iletilen her sinyal sembolünün girişimden etkilendiği bir kanal olarak adlandırılır. Yani girişim, semboller arasında ek korelasyonlar oluşturmaz. "Hafızasız" adı, bir sonraki iletim sırasında kanalın önceki iletimlerin sonuçlarını hatırlamıyor gibi göründüğü anlamına gelir.

İletim kanalları, sınıflandırılması ve temel özellikleri

Temel kavramlar ve tanımlar: iletim kanalı, dinamik aralığı, etkin olarak iletilen frekans bandı, kanalın birincil sinyal iletimi için sağlandığı süre, kanal kapasitesi. Kanalın ana parametreleri ve özellikleri. Artık zayıflama sapmasının normalleştirilmesi ilkeleri, frekans yanıtı, "şablon" kavramı. Faz-frekans yanıtı. Genlik karakteristiği ve çeşitli biçimleri. Tipik kanallar ve ana özellikleri.

Telekomünikasyon sistemleri ve ağları teknolojisinin temel kavramları iletim kanalı ve telekomünikasyon kanalıdır.

İletim kanalı telekomünikasyon şebekelerinin terminal veya ara noktaları arasında belirli bir frekans bandında veya belirli bir iletim hızında telekomünikasyon sinyallerinin iletilmesini sağlayan bir dizi teknik araç ve bir yayma ortamıdır.

Sinyal iletim yöntemlerine göre telekomünikasyon ayırt edilir. analog ve dijital kanallar.

1) Analog kanallar sırayla alt bölümlere ayrılır sürekli ve ayrık sinyalin bilgi parametresindeki değişikliğe bağlı olarak.

2) Dijital kanallar kullanılarak kanallara ayrılır. darbe kodu modülasyonu (ICM ) , kullanan kanallar diferansiyel PCM ve kanallara göre delta modülasyonu ... Bazı alanlarda analog sinyal iletim yöntemlerinin, diğerlerinde ise dijital sinyal iletim yöntemlerinin kullanıldığı kanallara denir. karışık iletim kanalları.

Telekomünikasyon sinyallerinin iletildiği bant genişliğine ve kanal parametrelerinin belirlenmiş standartlara uygunluğuna bağlı olarak, analog tipik ses frekansı kanalları, tipik birincil, ikincil, üçüncül ve dördüncül geniş bant kanalları. Ses yayın sinyallerinin, görüntü sinyallerinin ve televizyonun film müziğinin iletimi için tipik kanallar;

İletim hızına ve kanal parametrelerinin belirlenmiş standartlara uygunluğuna bağlı olarak, bunlar ayırt edilir: ana dijital kanal, birincil, ikincil, üçüncül, dördüncül ve dördüncül dijital kanallar ;

Telekomünikasyon sinyallerinin yayılması için ortam türüne göre ayırt edilirler: kablolu kanallar kablo ve daha az sıklıkla havai iletişim hatları tarafından organize edilir ve radyo iletişim kanalları radyo rölesi ve uydu iletişim hatları tarafından organize edilmiştir.

Telekomünikasyon kanalı sağlayan bir dizi teknik araç ve dağıtım ortamı olarak adlandırılır. birincil sinyallerin iletimi mesajdan birincil sinyale dönüştürücüden birincil sinyalden mesaja dönüştürücüye telekomünikasyon.

Yukarıdaki sınıflandırmaya ek olarak, telekomünikasyon kanalları alt bölümlere ayrılmıştır.

İletilen birincil sinyallerin (veya mesajların) türüne göre ayırt edilirler. telefon kanalları, ses yayın kanalları, televizyon kanalları, televizyon

grafik kanallar ve veri iletim kanalları ;

İki yönlü iletişimi organize etme yöntemlerine göre, ayırt ederler. iki telli tek yan bant, iki telli iki yönlü ve dört telli tek yan bantlı kanal;

Bölgesel bazda, telekomünikasyon kanalları alt bölümlere ayrılmıştır. uluslararası, şehirlerarası, ana hat, bölge ve yerel .

İletim ve telekomünikasyon kanallarının (bundan sonra sadece kanallar olarak anılacaktır) dikkate alınan sınıflandırması, kuruluşlarının yerleşik uygulamasına ve genellikle birincil sinyallerin karşılık gelen parametreleri ve özellikleriyle ilişkili olan ana parametreleri ve özellikleri için gereksinimlerin geliştirilmesine karşılık gelir.

Kanal üç parametre ile karakterize edilebilir:

1) etkin bir şekilde iletilen bant genişliği NSF NS sinyal iletim kalitesi gereksinimlerini karşılarken kanalın geçebildiği;

2 kez T NS kanalın sinyallerin veya mesajların iletilmesi için sağlandığı sırada;

3) dinamik aralık NS NS formun bir ilişkisi olarak anlaşılan

nerede P kmax- kanal üzerinden iletilebilecek maksimum bozulmamış güç; P km dak- parazite karşı gerekli bağışıklığın sağlandığı minimum sinyal gücü.

Parametrelerle sinyal iletiminin olduğu açıktır. NSF C ,T ile birlikte, ve NS C parametrelerle kanala göre NSF NS ,T NS ve NS NSşartla mümkün

Üç kanal parametresinin ürünü V NS = NS NS × F NS × T NS onu aradım kapasite... Kapasitesi sinyal hacminden az değilse bir sinyal bir kanal üzerinden iletilebilir (bakınız ders 2). Eşitsizlikler sistemi (3.2) tutmazsa, o zaman mümkündür. deformasyon ses seviyesini kanal kapasitesi ile eşleştirmeye izin veren sinyal parametrelerinden biridir. Sonuç olarak, kanaldan sinyal iletimi olasılığı koşulu daha genel bir biçimde gösterilebilir.

V NS ³ V ile birlikte . (3.3)

Kanal güvenlik ile karakterizedir

, (3.4)

nerede P NS Kanaldaki girişim gücüdür.

Kanal bant genişliği aşağıdaki ifade ile tanımlanır

, (3.5)

nerede P evlenmek Kanal üzerinden iletilen sinyalin ortalama gücüdür.

İletim kanalı dört bağlantı noktalı bir ağ gibidir

Bir dizi teknik araç ve bir elektrik sinyalinin yayılması için bir ortam olarak iletim kanalı, çeşitli dört kutuplu kademeli bir bağlantıdır. v filtreleme, sinyalleri dönüştürme, güçlendirme ve düzeltme. Bu nedenle, kanal temsil edilebilir eşdeğer dört bağlantı noktalı, sinyal iletiminin kalitesini belirleyen parametreler ve özellikler, Şek. 3.1.

Pirinç. 3.1. İletim kanalı dört bağlantı noktalı bir ağ gibidir

Şekil 3.1'de aşağıdaki tanımlamalar benimsenmiştir: sırasıyla 1-1 ve 2-2 - giriş ve çıkış terminalleri; ben içinde (Jw) ve ben dışarı (Jw) - karmaşık giriş ve çıkış akımları; sen içinde (Jw) ve sen dışarı (Jw) - karmaşık giriş ve çıkış voltajları; Z içinde (Jw) ve Z dışarı (Jw) - karmaşık giriş ve çıkış direnci (kural olarak, değerler tamamen aktif ve eşittir, yani. Z içinde = r içinde = Z dışarı = r dışarı);K(Jw) =sen dışarı (Jw) /sen içinde (Jw) =İLE(w )× e jb (w) - karmaşık voltaj transfer katsayısı, İLE(w) İletim katsayısının modülüdür ve B(w) - giriş ve çıkış sinyalleri arasındaki faz kayması; çıkış akımının giriş akımına oranı alınırsa, o zaman akım transfer oranından söz ederiz; sen içinde (T), sen dışarı (T) - giriş ve çıkış sinyallerinin anlık voltaj değerleri ve r içinde ve r dışarı - voltaj veya sinyal gücünün giriş ve çıkış seviyeleri.

İletim kanalları gerçek yükler arasında çalışır Z n1 (Jw) ve Z n2 (Jw) sırasıyla 1-1 ve 2-2 terminallerine bağlanır.

Kanalların özellikleri ve mesaj iletim kalitesi gereksinimlerine uygunlukları, bir dizi parametre ve özellik tarafından belirlenir.

Kanalların ilk ve ana parametrelerinden biri, artık zayıflama A r olarak anlaşılan terminallere bağlantı koşulları altında ölçülen veya hesaplanan kanalın çalışma zayıflaması 1-1ve 2-2 (şekil 3.1) nominal değerlere karşılık gelen aktif dirençlerr içinde ver dışarı sırasıyla.İletim kanalının ayrı cihazlarının giriş ve çıkış dirençleri birbiriyle iyi bir uyum içindedir. Bu koşul altında, kanalın çalışma zayıflaması, toplam değere eşit kabul edilebilir. karakteristik(sahip olmak) sönümleme yansımaları dikkate almadan ayrı cihazlar. Daha sonra kanalın artık zayıflaması formülle belirlenebilir;

, (3.1)

nerede r içinde ve r dışarı- kanalın giriş ve çıkışındaki seviyeler (bkz. Şekil 3.1); A r- zayıflama ben- inci ve S J - kazanmak J- iletim kanalını oluşturan dört kapılı ağlar.

Demek oluyor artık zayıflama(ÖZ) kanal temsil edersönümleme ve kazancın cebirsel toplamıdır ve hesaplamalar için uygundur A r kazanç bölümlerinin zayıflaması ve amplifikatörlerin kazancı bilindiğinde. OZ, her biri için özel olarak ölçülür kanal ölçüm frekansı.

Çalışma sırasında, OZ kanalı sabit kalmaz, ancak çeşitli faktörlerin etkisi altında nominal değerden sapar. istikrarsızlaştırıcıfaktörler. Bu OZ değişiklikleri denir istikrarsızlık OZ'nin nominal değerinden veya varyans değerinden maksimum ve rms sapmaları ile değerlendirilir.

Artık kanal zayıflaması, bant genişliği ile ilgilidir. Kalıntı zayıflamanın nominal değerden belirli bir DA r değerinden daha fazla farklılık göstermediği kanal frekans bandına denir. etkin bir şekilde iletilen bant genişliği (EPHP). OZ'nin izin verilen sapmaları ESPC içinde normalleştirilir DA r nominal değerden. En yaygın standardizasyon yöntemi, izin verilen OZ sapmalarının “şablonlarının” kullanılmasıdır.Böyle bir şablonun yaklaşık bir görünümü Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.2.

Pirinç. 3.2. İletim kanalının artık zayıflamasının izin verilen sapmalarının yaklaşık bir şablonu

İncirde. 3.2 aşağıdaki gösterim benimsenmiştir F 0 - OZ'nin nominal değerinin belirlendiği frekans; F n , F v - ESPC'nin alt ve üst sınır frekansları; 1,2 - OZ'nin izin verilen sapmalarının sınırları; 3, ölçülen OZ frekans yanıtının bir görünümüdür. Nominalden OZ sapmaları formülle belirlenir

, (3.2)

nerede F - mevcut frekans ve F 0 – OZ'nin nominal değerinin belirlenme sıklığı.

EPHP kavramıyla yakından ilgili frekans tepkisi -Frekans tepkisi(ya da sadece frekans tepkisi ) olarak anlaşılan kanalın artık zayıflamanın A frekansına bağımlılığı r =J H (F)kanal girişinde sabit bir seviyede, yani. r içinde = const. Bu özellik, OZ'nin frekansa bağımlılığı nedeniyle kanal tarafından ortaya çıkan genlik-frekans (sadece frekans) bozulmalarını değerlendirir. İzin verilen bozulmalar, ESPC içindeki OZ sapma modeli tarafından belirlenir. Kanalın frekans yanıtının yaklaşık bir görünümü Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.3.

Bir dizi telekomünikasyon sinyalinin iletimi için önemlidir. faz-frekans yanıtı - PFC(basitçe faz karakteristiği ) çıkış ve giriş sinyalleri arasındaki faz kaymasının frekansa bağımlılığı olarak anlaşılan kanal, yani b = j f (f). Kanalın faz karakteristiğinin genel görünümü Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.4

(satır 1).

Şekil 3. 3. Kanalın frekans yanıtı. Şekil 3. 4. Kanalın faz özelliği.

ESP'nin orta kısmında, belirtilen karakteristik doğrusala yakındır ve sınırlarında iletim kanalının parçası olan filtreler nedeniyle gözle görülür bir doğrusalsızlık vardır. Kanal tarafından oluşturulan faz kaymasının doğrudan ölçülmesinin zor olması nedeniyle, faz bozulmasını değerlendirmek için frekans yanıtı dikkate alınır. grup geçiş süresi - GWP(veya yavaşlama - GVZ)

T (w ) = db(w) / NSw, (3.3)

nerede B (w) - faz-frekans özelliği. SHG'nin frekans yanıtının yaklaşık bir görünümü Şekil 3.4'te (satır 2) gösterilmektedir.

Artık zayıflama, faz kayması veya grup geçiş süresinin frekans özellikleri belirlenir doğrusal bozulma telekomünikasyon sinyalleri içinden geçtiğinde iletim kanalları tarafından tanıtılır.

Kanalın çıkışındaki güç, voltaj, akım veya seviyelerinin kanal girişindeki güç, voltaj, akım veya seviyelerine bağımlılığına denir. genlik özelliği –AH... AX kanalı ayrıca, kanalın artık zayıflamasının girişindeki sinyal seviyesine bağımlılığı olarak da anlaşılır, yani. A r =J a (r içinde), kanal girişindeki ölçüm sinyalinin belirli bir koşullu sabit frekansında ölçülür, yani. F devir= yapı

Kanalın genlik özelliği, Şekil 3.5'te gösterilen çeşitli bağımlılıklarla temsil edilebilir: sen dışarı =J n (sen içinde) (Şekil 3.5 a, satır 1 ve 2), A r = J A (r içinde) (Şekil 3.5 b, satır 1), r içinde =J r (r dışarı) (Şekil 3.5 b, satır 2 ve 3), burada aşağıdaki tanımlamalar benimsenmiştir: sen içinde , sen dışarı- sırasıyla kanalın giriş ve çıkışındaki sinyal voltajı; r içinde , R dışarı - sırasıyla kanalın giriş ve çıkışındaki sinyallerin seviyeleri (voltaj, güç); A r- iletim kanalının artık zayıflaması.

Şekil 3.5'te gösterilen grafiklerin incelenmesinden, AX'in üç bölümü olduğu görülebilir:

1) kanal girişinde düşük voltaj değerlerinde veya sinyal seviyelerinde doğrusal olmayan bölüm. Bu durumda, AH'nin doğrusal olmaması, voltajın veya sinyal seviyesinin kanalın kendisinin gürültüsü ile orantılı olmasıyla açıklanır;

2) kanal girişindeki sinyalin voltajı (seviyesi) ile sinyalin voltajı (seviyesi) arasında doğrudan orantılı bir ilişki ile karakterize edilen voltaj veya giriş sinyali seviyesinin değerlerinde doğrusal bir bölüm kanal çıkışı;

Şekil 3. 5. İletim kanalının genlik özellikleri

3) sinyalin giriş voltajının (seviyesinin) maksimumun üzerindeki değerlerinde önemli doğrusal olmayan bir bölüm sen Maks. (r Maks.), görünüm ile karakterize edilen doğrusal olmayan bozulma. Doğrusal bölüm AX'e karşılık gelen düz çizginin eğim açısı 45 0'a eşitse, kanalın çıkışındaki sinyalin voltajı (seviyesi), girişindeki voltaja (seviye) eşittir. Eğim açısı 45 0'dan küçük ise kanalda zayıflama, 45 0'dan büyük ise kanalda büyütme gerçekleşir. Eğer A r > 0, o zaman kanal zayıflamayı (zayıflamayı) tanıtır, eğer A r <0, то канал передачи вноситkalan kazanç.

Giriş voltajının veya sinyal seviyesinin düşük değerlerinde АХ'nin önemsiz doğrusal olmaması, iletim kalitesini etkilemez ve ihmal edilebilir. AX'in doğrusal bölümünün ötesine geçen, önemli voltaj değerlerinde veya giriş sinyali seviyesinde AX doğrusal olmayanlığı, oluşumunda kendini gösterir. harmonikler veya kombinasyonel çıkış sinyalinin frekansı. AH'ye göre, doğrusal olmayan bozulma miktarı yalnızca yaklaşık olarak tahmin edilebilir. Daha doğrusu, kanallardaki doğrusal olmayan bozulma miktarı tahmin edilir. doğrusal olmayan bozulma katsayısı veya doğrusal olmayanlığın zayıflaması.

veya
, (3.4)

nerede sen 1g - birincinin voltajının etkin değeri (ölçüm sinyalinin temel harmoniği; sen 2g ,sen 3 boyutlu vesaire. - ikinci, üçüncü vb. rms voltaj değerleri. AX iletim kanalının doğrusal olmamasından kaynaklanan sinyal harmonikleri. Ayrıca çok kanallı telekomünikasyon sistemleri teknolojisinde iletim kavramı yaygın olarak kullanılmaktadır. harmonikler tarafından doğrusal olmayanlığın sönümlenmesi

A ng = 20lg ( sen 1g / sen n G) =r 1g - R n G ,n = 2, 3 …, (3.5)

nerede r 1g - mutlak seviye ilk harmonikölçüm sinyali, r n G - mutlak seviye n-Ahharmonikler AX kanalının doğrusal olmamasından dolayı.

Dijital kanallar, iletim hızı ile karakterize edilir ve sinyal iletiminin kalitesi değerlendirilir. hata oranı olarak anlaşılan Hatalarla alınan dijital sinyal çiplerinin sayısının ölçüm süresi boyunca iletilen toplam sinyal çiplerinin sayısına oranı

İLE oş = n oş / n =n oş / VT, (3.6)

nerede n oş- hatalı olarak kabul edilen öğelerin sayısı; n - aktarılan toplam öğe sayısı; V- baud hızı; T- ölçüm (gözlem) süresi.

Telekomünikasyon sistemleri, kanalların belirli bir çok yönlülüğüne sahip olacağı ve çeşitli mesaj türlerinin iletilmesine uygun olacak şekilde kurulmalıdır. Bu özelliklere sahip olunan tipik kanallar , parametreleri ve özellikleri normalleştirilmiş. Tipik kanallar olabilir basit, onlar. transit ekipmanından geçmemek, ve kurucu, yani transit ekipmanından geçiyor.

Tipik iletim kanalları

Ton kanalı . 300 ... 3400 Hz frekans bandına ve normalleştirilmiş parametrelere ve özelliklere sahip tipik bir analog iletim kanalına denir. ton frekansının kanalı - KTCH.

CTF girişindeki bağıl (ölçüm) seviyenin normalleştirilmiş (nominal değeri) r içinde = - 13dBm 0, KTCH çıkışında r dışarı = + 4dBm 0. Ölçüm sinyalinin frekansı olarak alınır. F devir = 1020Hz.(önceden 800 Hz.). Böylece, CTF'nin nominal artık zayıflaması şuna eşittir: A r = - 17dB, yani CTCH, 17'ye eşit bir kazanç sağlar dB.

Etkili iletilen bant genişliği KTCH (bileşik ve maksimum uzunluk), aşırı frekanslarda (0,3 ve 3,4 kHz) artık zayıflama Ar'ın 1020 Hz (önceden 800 Hz) frekansındaki artık zayıflamadan 8,7 dB daha yüksek olduğu banttır.

Artık zayıflama sapmalarının frekans yanıtı NSA r nominal değerden (- 17 dB) içinde kalmalı şablonŞek. 3.6.

Pirinç. 3.6. CTF'nin artık zayıflamasının izin verilen sapmalarının şablonu

Artık zayıflamanın frekans yanıtı gerekliliklerini karşılamak için, 2500 km uzunluğunda basit bir kanal için düzensizliği Tabloda belirtilen yeniden dağıtımlara uymalıdır. 3.1.

Tablo 3.1

F, kHz
NSA r , dB

Faz frekansı bozulmalarının konuşma sinyallerinin iletim kalitesi üzerinde çok az etkisi vardır, ancak QTP diğer birincil sinyallerin iletimi için kullanıldığından, büyük faz frekansı bozulmaları veya grup geçiş süresinin (GTP) eşit olmayan frekans yanıtı kabul edilemez. Bu nedenle, GWP'nin 1900 frekansındaki değerinden sapmaları normalleştirilir. Hz. 2500 km uzunluğunda basit bir kanal için Tablo 3.2.

Tablo 3.2

F,kHz

Dt,Hanım

Doğal olarak, bileşik kanallar için, GWG sapmaları, kompoziti organize eden basit kanallar kadar olacaktır.

CTF'nin genlik özelliği şu şekilde normalleştirilir: basit bir kanalın artık zayıflaması 0,3 doğrulukla sabit olmalıdır. dBölçüm sinyalinin seviyesi -17.5'ten +3.5'e değiştiğinde dB ESPC aralığında herhangi bir frekansta sıfır ölçüm seviyesine sahip bir noktada. Basit bir kanal için toplam harmonik bozulma, 1020 frekansında nominal iletim seviyesinde %1,5'i (3. harmonikte %1) geçmemelidir. Hz..

Standardizasyon ayrıca, CTF'nin giriş ve çıkış dirençlerinin harici devrelerin dirençleriyle koordinasyon derecesi için de geçerlidir - yükler: iletilen sinyal kaynağının iç direnci ve yük direnci. CTF'nin giriş ve çıkış direnci tamamen aktif ve eşit olmalıdır. r içinde =r dışarı = 600Ohm... Kanal girişi ve çıkışı olmalıdır simetrik, katsayı yansımalarNS veya çürüme uyumsuzluğu(yansımalar)A NS eşit, sırasıyla %10 veya 20'yi geçmemelidir dB.

(3.7)

%10 veya 20'yi geçmemelidir dB... Burada Z n nominaldir ve Z p direncin gerçek değeridir.

CTCH üzerinden iletim kalitesinin önemli bir göstergesi, CTCH adı verilen özel bir cihaz tarafından ölçülen girişim gücüdür. psofometre (“Psophos” - Yunanca gürültü anlamına gelir). Psofometre, kare kanun düzeltme özelliğine sahip bir voltmetredir. Bu özelliğin seçimi, kulağın güç açısından ayrı kaynaklardan gelen gürültüyü toplaması ve gücün gerilimin veya akımın karesiyle orantılı olmasıyla açıklanmaktadır. Psofometreler, duyarlılıklarının frekans bağımlılığı ile sıradan ikinci dereceden voltmetrelerden farklıdır. Bu bağımlılık, parazit ve gürültü spektrumunda yer alan bireysel frekanslarda kulağın farklı hassasiyetini hesaba katar ve ağırlıklandırma ile oluşturulur. psikometrikfiltre.

800 frekanslı psofometre girişine voltaj uygulandığında Hz. sıfır ölçüm seviyesi ile okuması 775'e eşit olacaktır. mV... Aynı değeri diğer frekanslarda elde etmek için seviyelerin çoğunlukla daha yüksek olması gerekir. Psofometre ile ölçülen parazit voltajı sen psof, efektif voltaj ile ilgilidir sen eff oran sen psof = k NS × sen eff, Burada k NS = 0.75 denir psofometrik katsayı.

Bir psofometre ile ölçülen parazit veya gürültü voltajına denir. psikometrik stres... Bazı dirençlerde psofometrik voltaj tarafından belirlenen güç r denir psofometrik güç, hangisi eşittir P psof = k NS × sen 2 eff / r = 0,56sen 2 eff r.

Tekdüze bir spektrumla ortalama güç girişimi güç seviyesi, 0.3 ... 3.4 frekans bandındaki psofometrik ölçümler sırasında ortaya çıkar. kHz 2,5 ile dB(veya 1,78 kat) etkin (etkili) değerlerin ölçülmesinden daha azdır. Büyüklük 2.5 dB aranan logaritmik psofometrik katsayı.

Maksimum basit kanal sayısından oluşan maksimum uzunluktaki CTF'nin sıfır ölçüm seviyesine sahip bir noktada parazitin psofometrik gücü 50.000'i geçmemelidir. pwp 0 (pikawatt psikometrik sıfır bağıl seviye noktasında). Etkinin karşılık gelen değeri ( ağırlıksız) izin verilen girişim gücü 87000 pW. 2500 uzunluğunda basit bir kanalın psofometrik girişim gücü km 10000'i geçmemelidir pwp 0.

CTF girişindeki telefon sinyallerinin ortalama ve tepe gücünün izin verilen değerleri de normalleştirilir: sıfır bağıl seviye noktasında, ortalama güç değeri 32'dir. μW ve zirve 2220 μW.

Genel durumda, bir bilgi iletim kanalı, elektrik sinyallerinin mesaj kaynağından tüketiciye iletilmesini sağlayan tüm teknik araçlar seti olarak anlaşılır. Kanallar göz önüne alındığında, iletişim hattının çoğunlukla verildiği varsayılır (iletişim hattının gerekli tüm özelliklerinin bilindiği varsayılır) ve bilgi iletim kanallarının tüm analiz ve sentezi görevleri, analiz ve senteze indirgenir. Verici, alıcı ve diğer cihazlarda sinyal dönüştürme operatörleri.

Bilgi iletim kanalları çeşitli kriterlere göre sınıflandırılır: amaca, iletişim hatlarının doğasına, frekans aralığına, kanalların giriş ve çıkışındaki sinyallerin doğasına göre vb.

telgraf, televizyon, fototelgraf, ses yayını, telemetri, veri iletimi vb. Sinyallerin boş alanda mı yoksa kılavuz çizgiler boyunca mı yayıldığına bağlı olarak, radyo iletişim kanalları ve kablolu iletişim kanalları ayırt edilir: hava, kablo, dalga kılavuzu, fiber vb. telli iletişim hatları, sinyalleri 0-160 kHz aralığında iletir. Daha yüksek frekanslarda, parazitin etkisi artar, sinyallerin zayıflaması keskin bir şekilde artar ve uzun dalga aralığındaki radyo yayın istasyonlarının etkisi etkilenir. Havai kablolu iletişim hatlarının önemli bir dezavantajı, özelliklerinin atmosferik koşullara büyük bağımlılığıdır. Kablo iletişim hatları, önemli ölçüde daha iyi özelliklere ve operasyonda daha fazla stabiliteye sahiptir. Uzun mesafeli iletişim ağlarının omurgasını oluştururlar, 600 kHz ila 60 MHz frekans aralığında sinyal iletirler. Frekansta daha fazla artışla, sinyallerin zayıflaması keskin bir şekilde artar.

Şu anda, metal dalga kılavuzlarını araştırmak için yoğun teorik ve deneysel çalışmalar devam etmektedir. Elde edilen sonuçlar, bu iletişim hatlarının 35-80 GHz aralığında (dalga boyu 8.6-3.75 mm) sinyalleri iletmek için yaygın olarak kullanılacağını ummamızı sağlıyor. 200.000'den fazla standart telefon kanalını (300 ila 3400 Hz arasında etkin bir şekilde kullanılan frekans bandına sahip ses frekansı kanalları) veya yaklaşık 200 televizyon kanalını organize etmenin mümkün olduğu 6 cm iç çapa sahip umut verici bir yuvarlak dalga kılavuzu. Ekonomik hesaplamalar, 30.000'e kadar telefon kanallarını düzenlerken, 30.000'den fazla kanal olan bir dalga kılavuzu olan bir koaksiyel kablo kullanılmasının hala tavsiye edildiğini göstermektedir. 600-900 THz (0,5-0,3 μm) frekans bandındaki sinyalleri kullanan optik iletişim sistemleri kullanılarak daha da fazla sayıda standart kanal düzenlenebilir. Işık kılavuzları adı verilen kapalı yönlendirme sistemlerini kullanarak uzun mesafelerde kararlı iletişim gerçekleştirmek mümkündür. Dielektrik esnek optik fiberler pratik açıdan büyük ilgi görmektedir.

Kablolu iletişim hatlarının yanı sıra çeşitli menzillerdeki radyo hatları da yaygın olarak kullanılmaktadır. Çoğu durumda, bu hatlar daha ekonomiktir, ara istasyonlar olmadan ultra uzun mesafeli (küresel) iletişimi hızlı bir şekilde organize etmenizi sağlar. Ayrıca, bu çok önemlidir, bu hatlar mobil nesnelerle (uçaklar, uzay gemileri, denizaltılar dahil gemiler, arabalar vb.) Tek iletişim aracıdır.

Çok kanallı mesajların iletimi için en yaygın olanı, 60 MHz ila 15 GHz arasındaki frekanslarda metre, desimetre ve santimetre dalga boyu aralıklarında çalışan karasal radyo röle hatlarıdır. Bu frekanslarda, çok kanallı telefon ve televizyon iletişimi için gerekli olan geniş bir iletim yolu bant genişliği sağlanır, düşük seviye

atmosferik ve endüstriyel girişim. Bütün bunlar, bilgi aktarımının yüksek gürültü bağışıklığını sağlar.

Bir tür radyo röle bağlantısı, troposferik düzensizliklerden yansıyan sinyallerin alındığı troposferik hatlardır. Radyo dalgalarının uzun menzilli troposferik yayılımının kullanılması, röle istasyonları arasında birkaç yüz kilometre mesafeli uzun mesafeli radyo iletişim hatları oluşturmayı mümkün kılar. Bu bağlantılar çoğunlukla 0,5 ila 6 GHz frekans aralığında çalışır.

Uydu iletişim hatları umut verici. Çalışma prensibine göre, tekrarlayıcıları yapay dünya uydularında bulunan bir tür radyo röle hattıdır. Uydu bağlantılarının önemli bir avantajı, bir uydu (tekrarlayıcı) ile yaklaşık 10.000 km olan geniş iletişim aralığıdır. Bir uydu sistemi kullanırken, dünyadaki herhangi bir nokta arasında küresel iletişimi organize etmek mümkündür. Uydu haberleşme hatları 4-6 GHz frekans aralığında çalışır. Şu anda, gelişimi uydu iletişiminin kalite göstergelerini önemli ölçüde artıracak olan 11 ila 250 GHz arasında altı yeni frekans aralığı tahsis edilmiştir. Özellikle dijital sinyal iletim yöntemlerine sahip uydu iletişim sistemleri, özellikle süpersonik yolcu gemilerinin hava yollarına erişim ile sivil havacılıkta da umut vericidir.

Gördüğünüz gibi, modern bilgi aktarım yöntemleri ve araçları, her zamankinden daha yüksek frekanslara geçiş ile karakterizedir. Bu, aşağıdaki ana nedenlerden kaynaklanmaktadır: yüksek frekansların kullanılması, küçük anten boyutlarıyla yüksek yönlü radyasyon elde etmeyi mümkün kılar; yüksek frekans aralıklarında, atmosferik ve endüstriyel parazit daha az etkiye sahiptir; taşıyıcı frekansı ne kadar yüksek olursa, karşılıklı parazit olmadan o kadar fazla kanal düzenlenebilir; sadece yüksek frekans bantlarında, sayaçtan başlayarak, örneğin video telefon kanalları ve televizyon kanalları gibi çok sayıda geniş bant kanalı düzenlemek mümkündür.

Bilgi aktarım kanallarını analiz etmenin ana görevlerinden biri, bunlar üzerinden iletilen sinyallerin bozulmalarını analiz etmektir. En önemlisi, bilgi iletiminin kalitesi, kanalların gerçek genliği ve frekans özellikleri tarafından belirlenen sinyal şeklinin bozulmasının yanı sıra radyo dalgalarının çok yollu yayılımından etkilenir. Gerçek kanallardaki bozulmaların eksiksiz bir analizi için matematiksel modeller oldukça karmaşıktır.

Bozulmaların genel bir yaklaşık analizi için, kanal, çalışması belirli bir operatör tarafından açıklanan eşdeğer iki bağlantı noktalı bir ağ olarak kabul edilir.

hangi doğrusal ve doğrusal olmayan sinyal bozulmaları meydana gelir. Kanal bir modülatör ve bir demodülatör içeriyorsa veya sinyal zayıflaması dikkate alınırsa, bu dört portlu ağlara seri olarak değişken parametrelere sahip dört portlu bir ağ da dahil edilir. Bireysel kanal cihazlarının çalışmasını analiz etmek gerekirse, seri bağlı dört bağlantı noktalı ağların sayısı artırılır. Örneğin, ayrı mesajları iletmek için bir radyo kanalını analiz etmek için, Şekil 2'de gösterilen blok diyagram. 1.1.

Pirinç. 1.1. Bilgi iletim kanalının blok şeması

Kanal, kodlayıcının, birinci ve ikinci modülatörün, iletişim hattının, birinci ve ikinci demodülatörün ve kod çözücünün seri bağlantısı olarak kabul edilir. Kanal modelinin eşdeğer bir dört bağlantı noktalı ağ (veya dört bağlantı noktalı ağların seri bağlantısı) biçiminde kullanılması, radyo mühendisliği devreleri teorisi yöntemlerini kullanarak bir dizi analiz ve kanal sentezi probleminin çözülmesine izin verir ve istatistiksel radyo mühendisliği.

Kanalların giriş ve çıkışındaki sinyallerin doğası gereği ayrık, sürekli, ayrık-sürekli ve sürekli-kesik kanallar ayırt edilir. Örneğin, Şekil 1'deki devrede ayrı bir kanal. 1.1, kodlayıcının girişinden dekoderin çıkışına veya birinci modülatörün girişinden ikinci demodülatörün çıkışına kadar izlenen kanaldır. Birinci veya ikinci modülatörün çıkışından birinci veya ikinci demodülatörün girişine kadar olan teknik araçlar kümesini düşünürsek, herhangi bir bilgi iletim sisteminde bu küme sürekli bir kanal oluşturur. Ayrık-sürekli bir kanalın bir örneği, birinci modülatörün girişinden birinci veya ikinci demodülatörün girişine kadar olan bir dizi teknik araçtır. Şekil 2'deki devrede analiz edersek sürekli-ayrık bir kanal oluşur. 1.1 sinyallerin birinci veya ikinci modülatörün çıkışından ikinci demodülatörün çıkışına veya genel durumda kod çözücünün çıkışına geçişi. Böylece, sürekli bir kanal temelinde (Şekil 1.1'de kesikli olarak gösterilmiştir.

line) diğer tüm türlerdeki kanallar oluşturulur. Bu nedenle, sürekli kanalların çalışmasına çok dikkat edilir.

Kanalların incelenmesi için matematiksel modeller, dikkate alınan sınıflandırma dikkate alınarak oluşturulmuştur. Özünde, modelin geliştirilmesi, kanaldaki eşdeğer sinyal dönüşüm operatörünün yapısının ve parametrelerinin tanımına indirgenir. Bu operatörün türüne bağlı olarak, kanallar ayırt edilir: doğrusal, doğrusal olmayan, atalet, atalet, durağan, durağan olmayan, deterministik, olasılıksal, vb. En çok çalışılan sabit parametrelere sahip doğrusal atalet kanallarıdır.

İletilen sinyal, sinyal modellerini önemli ölçüde gerçek olanlara getiren rastgele bir süreç olarak kabul edilirse, kanal üzerinden sinyal iletimini analiz ederken, çeşitli tarafından açıklanan iki kapılı ağlar üzerinden rastgele süreçlerin geçişini analiz etmek gerekir. operatörler. Bu tür problemler istatistiksel radyo mühendisliğinde çözülür, bu problemlerin çözülmesinin sonuçları doğrudan bilgi iletim kanallarının analizinde kullanılır.

Sinyallere gelince, kanalların kanal meşgul süresi, kanal bant genişliği (şeffaflık), kanal üzerinden iletim sırasında kabul edilebilir sinyal seviyeleri aralığı, kanal tabanı, kanal kapasitesi gibi fiziksel özellikleri kullanması uygundur.