Структурні схеми каналів зв’язку

Міністерство освіти та науки України

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

Реферат

Структурні схеми каналів зв’язку

Чернівці

2008

План

Структурні схеми каналів зв'язку

Сигнали і перешкоди

Висновок

Література

1. Структурні схеми каналів зв'язку

Каналом зв'язку прийнято називати сукупність технічних засобів, що необхідні для передачі повідомлення від джерела до споживача. Цими засобами є передавач, лінія зв'язку і приймач. Канал зв'язку разом з джерелом і споживачем утворює систему зв'язку. Розрізняють системи передачі дискретних повідомлень (наприклад, система телеграфного зв'язку) і системи передачі неперервних повідомлень (системи радіомовлення, аналогового телебачення, телефонії і т. п.). Існують також системи зв'язки змішаного типу, в яких неперервні повідомлення передаються дискретними сигналами, наприклад системи імпульсно-кодової модуляції. Система зв'язку називається багатоканальною, якщо вона забезпечує незалежну передачу декількох повідомлень по одному спільному каналу зв'язку.

Лінією зв'язку називається середовище для передачі сигналів від передавача до приймача. У системах електричного зв'язку, зокрема, це пара дротів, кабель або хвилевід, в системах радіозв'язку - область вільного простору (ефір), в якому розповсюджуються електромагнітні хвилі, в системах оптичного зв’язку - область вільного простору або оптоволокно.

Специфіка різних сфер застосування систем зв'язку (систем передачі інформації) вимагає різного підходу до їх реалізації. Система передачі даних по телефонних каналах абсолютно не схожа на систему космічного зв'язку або цифрову систему тропосферного зв'язку. Проте в методах побудови і призначення окремих пристроїв найрізноманітніших систем багато спільного. Це дає можливість розглядати неперервні і дискретні (включаючи цифрові) системи зв'язку із спільних позицій, відволікаючись від специфіки їх застосування і конкретних умов роботи, що дозволяє з'ясувати ряд важливих положень, характерних для будь-якої системи передачі інформації.

Канал передачі інформації в найпростішому випадку складається з провідної лінії зв'язку ЛЗ (рис.1, а) з джерела інформації І на вході і приймача П на виході. У випадку багатоканальної передачі або радіоканалу додатково використовуються модулятор М і демодулятор Д (рис.1, б), у випадку передачі цифрових сигналів - кодер К і декодер Д (рис.1, в-ж), а у випадку необхідності додаткової обробки сигналів - обчислюючі пристрої S на виході (рис.1, г-ж) і Р на вході (рис.1, д-ж). При особливо високих вимогах до достовірності передачі інформації можуть використовуватися прямі ПК і зворотні ЗК канали з інформаційним (рис.1, е) або обчислюючим оберненим зв'язком (рис.1, ж).

Рис. 1. Структурні схеми каналів передачі інформації

В цифрових системах для економнішого використання ліній зв’язку, а також для зменшення впливу різних перешкод і спотворень дискретна послідовність, що передається в загальному випадку може бути піддана подальшому перетворенню в кодуючому пристрої К, який може складатися з ряду операцій, що включають облік статистики випадкової послідовності, що поступає, для усунення надлишкової інформації (статистичне кодування), а також введення додаткових елементів для зменшення впливу перешкод і спотворень (перешкодостійке кодування). Крім того, до складу кодуючого пристрою в загальному випадку можуть входити пристрої статистичного аналізу дискретної послідовності, що поступає, якщо її статистика заздалегідь невідома, а також пристрої, що перетворюють дискретну послідовність з одного алфавіту в іншій. В результаті ряду перетворень на виході кодера утворюється випадкова послідовність елементів, яка за допомогою модулятора змінює один або декілька параметрів сигналу-носія інформації, що генерується в пристрої, який його передає. Процес зміни параметрів сигналу – носія відповідно до змін дискретної послідовності називається маніпуляцією на відміну від модуляції – для неперервних сигналів. Сукупність операцій, пов'язаних з перетворенням повідомлень, що передаються, називається способом передачі.

Маніпульований дискретним повідомленням сигнал випромінюється в середовище (лінію зв'язку), виконуючи роль переносника інформації між пунктами передачі і прийому. При цьому він може послаблюватися із-за поглинання і розсіювання енергії і спотворюватися внаслідок завмирання, відбиття від неоднорідностей ЛЗ, перешкод і т. п. Тому поступаючи в приймач сигнали можуть істотно відрізнятися від випромінюваних передавачем не лише енергією, але і статистичними характеристиками і спектральним складом. У приймачі суміш сигналу і перешкод перетворюється в дискретне повідомлення, відповідне переданому повідомленню. Це перетворення складається з ряду операцій, обернених виконуваним в передаючій частині системне. Після фільтрації і підсилення у виборчій частині приймача сигнал демодулюється, внаслідок чого утворюється дискретна послідовність, яка повинна відповідати послідовності на виході кодера. Повнота цієї відповідності залежить від коректуючи можливостей кодованої послідовності, рівня сигналу і перешкод, їх статистики, характеристик декодера і т. п. Сформована в результаті декодування цифрова послідовність поступає до одержувача інформації. Таким чином, в приймальній частині системи передачі інформації здійснюється ряд операцій, пов'язаних з перетворенням сигналів, що приймаються на фоні перешкод, в вихідні повідомлення тієї або іншої форми. Сукупність цих операції називається способом прийому.

2. Сигнали і перешкоди

Передача і збереження інформації здійснюються за допомогою сигналів; тут ми обмежимося розглядом найбільш часто використовуваного електричного сигналу. Фізичною величиною, що визначає такий сигнал, є напруга (або струм), що змінюється в часі згідно із законом, що відображує повідомлення, яке передається. При цьому розрізняють сигнали дискретні (перервні в часі) і неперервні в часі, детерміновані і випадкові, прості і складні. Сигнал називається детермінованим (регулярним), якщо його математичним представленням є задана функція часу. З інформаційної точки зору це означає, що такому сигналу відповідає відоме повідомлення, що не представляє для одержувачі інтересу, оскільки суть зв'язку полягає в тому, щоб передати одержувачу невідомі йому відомості. Отже, інформаційні сигнали і супроводжуючі їх перешкоди для одержувача є випадковими (недетермінованими). Поняття детермінованої сигналу є відносним: якщо для відправника він детермінований, то для одержувача той же сигнал буде недетермінованим, оскільки повідомлення, що передається на приймальному кінці невідоме. Реальні сигнали, що передаються по системах зв'язку, як правило, володіють поєднанням властивостей детермінованих і недетермінованих сигналів: деякі параметри сигналу одержувачеві відомі заздалегідь, а деякі для нього є випадковими.

Випадковим сигналом називається сигнал, математичним описом якого є випадкова функція часу. Між сигналами і перешкодами немає принципової різниці. Перешкода - це теж сигнал, але небажаний для даної системи або пристрою. У ряді випадків одне і те ж коливання для однієї системи є сигналом, а для іншої - перешкодою. Наприклад, електромагнітні хвилі даної радіостанції є корисним сигналом для даного приймача і перешкодою для іншого, налаштованого на іншу радіостанцію в тому ж діапазоні частот.

Прикладом простого (елементарного) сигналу є дискретний сигнал у вигляді посилки постійного струму або відрізку гармонійного коливання. Такий сигнал несе просту інформацію типу «так або ні», «плюс» або «мінус». Сигнал, що являє собою сукупність елементарних сигналів, називається складеним, або складним. Для таких сигналів в теорії зв'язку вводиться поняття бази сигналу

В = 2TF,

де F - смуга частот сигналу; Т - його тривалість.

Для простих сигналів В ≈ 1, для складних В > 1. Тому прості сигнали часто називають вузькосмуговими, а складні - широкосмуговими.

Література

Уолрэнд Дж. Телекоммуникационные и компьютерные сети. Вводный курс. М.: Постмаркет, 2001. – 480 с.

В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Основы Сетей передачи данных. Курс лекций. – М.: ИНТУИТ.РУ «Интернет-Университет Информационных Технологий», 2003. – 248 с.

В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Комп’ютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2003. – 864 с.

Агуров П.В. Последовательные интерфейсы ПК. Практика программирования. – СПб.:Петербург, 2005. – 496 с.

Агуров П.В. Интерфейс USB. Практика использования и программирования. – СПб.:Петербург, 2005. – 576 с.

А.В. Фролов, Г.В. Фролов. Модемы и факс-модемы. Программирование для MS-DOS и Windows. – М.: Диалог-МИФИ, 1995.

Гнедов Г.М. Контроль аппаратуры передачи данных. М.: Радио и связь. 1981.

Жураковський Ю.П., Полторак В.П. Теорія інформації та кодування: Підручник. – К.: Вища шк., 2001. – 255 с.

Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2001. – 928 с.