Classificatie van kanalen voor informatieoverdracht. Communicatiekanalen

Het informatietransmissiekanaal wordt een set genoemd technische middelen, die transmissie verzorgt elektrische signalen van het ene punt naar het andere. De kanaalingangen zijn verbonden met de zender en de uitgangen zijn verbonden met de ontvanger. In moderne digitale systemen Bij communicatie worden de belangrijkste functies van de zender en ontvanger uitgevoerd door de modem. Een van de belangrijkste kenmerken van een kanaal is de snelheid van informatieoverdracht. De maximaal mogelijke snelheid van informatie(data)transmissie over een communicatiekanaal onder vaste beperkingen wordt kanaalcapaciteit genoemd, aangegeven met C en heeft de afmeting bit/s. IN algemeen geval De kanaalcapaciteit kan worden bepaald met de formule: (8.22) waarbij I de hoeveelheid informatie is die wordt verzonden gedurende tijd T. Als maatstaf voor de hoeveelheid informatie nemen we de maatstaf van R. Hartley, gedefinieerd als de logaritme van de mogelijke toestanden van een object b. (8.23) Om I te vinden, zullen we de stelling van Kotelnikov gebruiken, die bewijst dat een signaal dat geen frequenties boven P in zijn spectrum bevat, kan worden weergegeven als 2P onafhankelijke waarden per seconde, waarvan het geheel dit signaal volledig bepaalt. Deze procedure, genaamd analoog-naar-digitaal conversie, werd besproken in hoofdstuk. 6. Het bestaat uit twee fasen: tijdbemonstering, d.w.z. het representeren van het signaal in de vorm van n monsters genomen over een tijdsinterval 1 = 1/(2P), en niveaukwantisering, d.w.z. het representeren van de signaalamplitude met een van t mogelijke waarden. Laten we het aantal verschillende berichten bepalen dat kan worden samengesteld uit n elementen die een van de m verschillende vaste toestanden kunnen aannemen. Uit een ensemble van n elementen, die zich elk in een van de m vaste toestanden kunnen bevinden, kan men een samenstellen diverse combinaties, d.w.z. 1= m". Dan: (8.24) Gedurende de tijd T aantal monsters n= Г/1=2РГ. Als er geen ruis zou bestaan, zou het aantal m discrete signaalniveaus oneindig zijn. In het geval van ruis , deze laatste bepaalt de mate van onderscheidbaarheid van individuele signaalamplitudeniveaus. Omdat vermogen een gemiddelde amplitudekarakteristiek is, is het aantal te onderscheiden signaalniveaus in vermogen gelijk aan respectievelijk (P e + P w)/P w) en in amplitude: Dan de kanaalcapaciteit: (8.25) De kanaalcapaciteit wordt dus beperkt door twee grootheden: de kanaalbandbreedte en de ruis. Relatie (8.25) staat bekend als de Hartley-Shannon-formule en wordt in de informatietheorie als fundamenteel beschouwd. De frequentieband en het signaalvermogen zijn op zo'n manier in de formule opgenomen dat voor C = const, wanneer de band smaller wordt, het noodzakelijk is om het signaalvermogen te vergroten, en omgekeerd. De belangrijkste kenmerken van communicatiekanalen zijn: ■ amplitude-frequentierespons (AFC); ■ bandbreedte; ■ demping; * doorvoer; ■ betrouwbaarheid van datatransmissie; ■ ruisimmuniteit. Om de kenmerken van een communicatiekanaal te bepalen, wordt gebruik gemaakt van een analyse van de reactie ervan op een bepaalde referentie-invloed. Meestal worden sinusoïdale signalen als referentie gebruikt. verschillende frequenties. De frequentierespons laat zien hoe de amplitude van de sinusoïde aan de uitgang van de communicatielijn verandert in vergelijking met de amplitude aan de ingang voor alle frequenties van het verzonden signaal. Bandbreedte is het bereik van frequenties waarvoor de verhouding van de amplitude van het uitgangssignaal tot het ingangssignaal een bepaalde limiet overschrijdt (voor een macht van 0,5). Deze frequentieband definieert het frequentiebereik van een sinusoïdaal signaal waarbij dit signaal zonder significante vervorming over een communicatielijn wordt verzonden. Bandbreedte beïnvloedt de maximaal mogelijke snelheid van informatieoverdracht via een communicatielijn. Verzwakking wordt gedefinieerd als de relatieve afname van de amplitude of het vermogen van een signaal wanneer een signaal met een bepaalde frequentie via een communicatielijn wordt verzonden. Demping I wordt gewoonlijk gemeten in decibel (dB) en wordt berekend met de formule: waarbij P out het signaalvermogen aan de lijnuitgang is; P-ingang - signaalvermogen aan de lijningang. Lijndoorvoer karakteriseert de maximaal mogelijke datatransmissiesnelheid via een communicatielijn en wordt gemeten in bits per seconde (bit/s), evenals in de afgeleide eenheden Kbit/s, Mbit/s, Gbit/s. Lijncapaciteit wordt beïnvloed door fysieke en logische codering. De methode voor het weergeven van discrete informatie in de vorm van signalen die naar een communicatielijn worden verzonden, wordt fysieke lijncodering genoemd. Het signaalspectrum en daarmee de lijncapaciteit zijn afhankelijk van de gekozen coderingsmethode. Voor een of andere coderingsmethode kan een lijn dus een andere capaciteit hebben. Als het signaal zo verandert dat slechts twee van zijn toestanden kunnen worden onderscheiden, dan zal elke verandering daarin overeenkomen met de kleinste informatie-eenheid: een beetje. Als het signaal zodanig verandert dat er meer dan twee toestanden kunnen worden onderscheiden, bevat elke verandering daarin meerdere bits informatie. Aantal wijzigingen informatieparameter trilling van drager ( periodiek signaal) per seconde wordt gemeten in baud. De lijncapaciteit in bits per seconde is doorgaans niet hetzelfde als de baudrate. Het kan hoger of lager zijn dan het baudgetal, en deze verhouding is afhankelijk van de coderingsmethode. Als een signaal meer dan twee te onderscheiden toestanden heeft, zal de doorvoer in bits/sec hoger zijn dan de baudsnelheid. Als de informatieparameters bijvoorbeeld de fase en amplitude van een sinusoïde zijn, en er zijn vier fasetoestanden (O, 90, 180 en 270) en twee amplitudewaarden, dan informatie signaal heeft acht te onderscheiden toestanden. In dit geval is een modem die werkt op 2400 baud (met klok frequentie 2400 Hz), verzendt informatie met een snelheid van 7200 bps, omdat bij één signaalverandering drie bits aan informatie worden verzonden. Bij gebruik van een signaal met twee verschillende omstandigheden het tegenovergestelde beeld kan worden waargenomen. Dit gebeurt wanneer, zodat de ontvanger op betrouwbare wijze informatie kan herkennen, elke bit in een reeks wordt gecodeerd met behulp van verschillende wijzigingen in de informatieparameter van het draaggolfsignaal. Wanneer u bijvoorbeeld een enkele bitwaarde codeert met een puls van positieve polariteit, en een nulbitwaarde met een puls van negatieve polariteit, verandert het signaal tweemaal van toestand tijdens de transmissie van elke bit. Bij deze coderingsmethode is de lijncapaciteit twee keer lager dan het aantal bauds dat over de lijn wordt verzonden. De bandbreedte wordt beïnvloed door logische codering, die wordt uitgevoerd vóór de fysieke codering en waarbij de bits van de originele informatie worden vervangen door een nieuwe reeks bits die dezelfde informatie bevatten, maar tegelijkertijd extra eigenschappen(detectiecodes, encryptie). In dit geval wordt de beschadigde bitreeks vervangen door een langere reeks, waardoor de kanaalcapaciteit wordt verminderd. In het algemene geval wordt de relatie tussen de bandbreedte van een lijn en de maximaal mogelijke doorvoer bepaald door relatie (8.25). Uit deze relatie volgt dat er weliswaar geen theoretische grens is aan het vergroten van de capaciteit van een lijn (met een vaste bandbreedte), maar dat er in de praktijk wel een dergelijke grens bestaat. U kunt de lijncapaciteit vergroten door het zendvermogen te vergroten of het stoorvermogen te verminderen. Een toename van het zendvermogen leidt echter tot een toename van de omvang en kosten ervan, en een afname van de ruis vereist het gebruik van speciale kabels met goed beschermende schermen en ruisonderdrukking in communicatieapparatuur. De kanaalcapaciteit vertegenwoordigt de maximale waarde van de snelheid. Om een ​​dergelijke transmissiesnelheid te bereiken, moet informatie maximaal worden gecodeerd op een efficiënte manier. De bewering dat een dergelijke codering mogelijk is, is het belangrijkste resultaat van de informatietheorie van Shannon. Shannon bewees de fundamentele mogelijkheid van een dergelijke effectieve codering, zonder echter specifieke manieren te definiëren om deze te implementeren. (Merk op dat ingenieurs in de praktijk vaak praten over kanaalcapaciteit, waarmee ze reële in plaats van potentiële transmissiesnelheid bedoelen.) De efficiëntie van communicatiesystemen wordt gekenmerkt door een parameter die gelijk is aan de informatietransmissiesnelheid R per eenheid bandbreedte G, dat wil zeggen R/P. Ter illustratie bestaande mogelijkheden op de schepping effectieve systemen aansluitingen in afb. 8.12 toont grafieken van de afhankelijkheid van de efficiëntie van informatieoverdracht verschillende soorten M-ary discrete amplitude, frequentie en fase modulatie(naast binaire modulatie wordt ook modulatie met 4, 8, 16 en zelfs 32 posities van de gemoduleerde parameter gebruikt) van de verhouding van de energie van één bit tot spectrale dichtheid geluidsvermogen (Eo/Mo). Ter vergelijking wordt ook de Shannon-limiet weergegeven. Uit een vergelijking van de curven blijkt vooral dat transmissie met discrete fasemodulatie het meest effectief is, maar bij een constante signaal-ruisverhouding het meest effectief. populaire uitstraling 4PSK-modulatie is drie keer slechter dan potentieel haalbaar. De betrouwbaarheid van datatransmissie karakteriseert de waarschijnlijkheid van vervorming voor elk verzonden databit. De betrouwbaarheidsindicator is de waarschijnlijkheid van foutieve ontvangst van een informatiesymbool - R. 1 OSH Rijst. 8.12. Efficiëntie van digitale communicatiesystemen: 1 - Shannon-limiet; 2 - M-ary PSK; 3 - M-ary AMn; 4 - M-ary FSK Waarde Rosh voor communicatiekanalen zonder extra fondsen foutbeveiliging is doorgaans 10 4 ... 10 6 . IN glasvezellijnen communicatie, Posh is 10" 9. Dit betekent dat wanneer Posh = 10 4, gemiddeld van de 10.000 bits, de waarde van één bit vervormd is. Bitvervormingen treden op zowel door de aanwezigheid van interferentie op de lijn als door vervormingen in de signaalvorm, beperkte bandbreedte van de lijn. Om de betrouwbaarheid van de verzonden gegevens te vergroten, is het daarom noodzakelijk om de mate van ruisimmuniteit van de lijnen te vergroten, en om meer breedbandcommunicatielijnen te gebruiken. integraal onderdeel elk kanaal is een communicatielijn - een fysiek medium dat zorgt voor de signaalstroom van het zendende apparaat naar het ontvangende apparaat. Afhankelijk van het datatransmissiemedium kunnen communicatielijnen: ■ bedraad (antenne) zijn; ■ kabel (koper en glasvezel); ■ radiokanalen terrestrische en satellietcommunicatie (draadloze kanalen communicatie). Bedrade communicatielijnen zijn draden die tussen steunen worden gelegd zonder enige afscherming of isolerende vlechtwerk. De ruisimmuniteit en de datatransmissiesnelheid in deze lijnen zijn laag. Telefoon- en telegraafsignalen worden gewoonlijk via dergelijke communicatielijnen verzonden. 8.3.1.

De verspreiding van informatie vindt plaats tijdens het overdrachtsproces.

Bij overdracht van informatie Er zijn altijd twee objecten: een bron en een ontvanger van informatie. Deze rollen kunnen veranderen. Tijdens een dialoog fungeert elke deelnemer bijvoorbeeld als bron of als ontvanger van informatie.

Informatie gaat van de bron naar de ontvanger via een communicatiekanaal waarin het met sommigen moet worden geassocieerd materiële drager. Om informatie te kunnen verzenden, moeten de eigenschappen van dit medium in de loop van de tijd veranderen. Een gloeilamp die constant brandt, geeft dus alleen informatie door dat er een proces gaande is. Als je een gloeilamp aan- en uitzet, kun je het meeste uitzenden diverse informatie bijvoorbeeld met behulp van morsecode.

Wanneer mensen praten, zijn geluidsgolven in de lucht de drager van informatie. In computers wordt informatie verzonden met behulp van elektrische signalen of radiogolven (in draadloze apparaten). Informatie kan worden verzonden met behulp van licht, een laserstraal, een telefoonsysteem of postdienst, computernetwerk enz.

Informatie komt via een communicatiekanaal in de vorm van signalen die de ontvanger kan detecteren met behulp van zijn zintuigen (of sensoren) en kan ‘begrijpen’ (decoderen).

Signaal is een verandering in de eigenschappen van het medium dat wordt gebruikt om informatie over te brengen.

Voorbeelden van signalen zijn een verandering in de frequentie en het volume van een geluid, een lichtflits, een verandering in de spanning op de contacten, enz.

Een mens kan alleen signalen ontvangen met behulp van zijn zintuigen. Om informatie te verzenden, bijvoorbeeld met behulp van radiogolven, zijn hulpapparaten nodig: een radiozender die geluid omzet in radiogolven, en een radio-ontvanger die de omgekeerde conversie uitvoert. Ze stellen je in staat de menselijke capaciteiten uit te breiden.

Het is onmogelijk om met één signaal veel informatie over te brengen. Daarom wordt er meestal niet één enkel signaal gebruikt, maar een reeks signalen bericht. Het is belangrijk om te begrijpen dat een bericht slechts een ‘shell’ is voor het verzenden van informatie, en dat is informatie ook inhoud berichten. De ontvanger moet zelf informatie “extraheren” uit de ontvangen reeks signalen. Het is mogelijk om een ​​bericht te accepteren, maar de informatie niet te accepteren, bijvoorbeeld door spraak in een onbekende taal te horen of een gecodeerd bericht te onderscheppen.

Dezelfde informatie kan worden verzonden met behulp van verschillende berichten bijvoorbeeld door middel van mondelinge toespraken, het gebruik van een briefje of het gebruik van een vlaggenseinpaal, die bij de marine wordt gebruikt. Tegelijkertijd kan hetzelfde bericht verschillende informatie bevatten voor verschillende ontvangers. Zo diende de zinsnede ‘Het regent in Santiago’, die in 1973 op militaire radiofrequenties werd uitgezonden, als signaal voor de aanhangers van generaal A. Pinochet om de staatsgreep in Chili te beginnen.

Informatie wordt dus gepresenteerd en verzonden in de vorm van een reeks signalen, symbolen. Van de bron naar de ontvanger wordt de boodschap via een materieel medium verzonden. Als bij het transmissieproces gebruik wordt gemaakt van technische communicatiemiddelen, worden dit informatietransmissiekanalen (informatiekanalen) genoemd. Deze omvatten telefoon, radio, tv. Menselijke zintuigen spelen de rol van biologisch informatie kanalen.

Het proces van het verzenden van informatie technische kanalen communicatie loopt door volgende diagram(volgens Shannon):

Overdracht van informatie is mogelijk met behulp van elke informatiecodeertaal die begrijpelijk is voor zowel de bron als de ontvanger.

Encoder– een apparaat dat is ontworpen om de oorspronkelijke boodschap van de informatiebron om te zetten in een vorm die geschikt is voor verzending.

Decodeerapparaat – een apparaat om een ​​gecodeerd bericht om te zetten in een origineel bericht.

Voorbeeld. Bij telefoongesprek: de bron van het bericht is de spreker; een coderingsapparaat – een microfoon – zet de klanken van woorden (akoestische golven) om in elektrische impulsen; communicatiekanaal – telefoonnetwerk(draad); decodeerapparaat - dat deel van de buis dat we naar het oor brengen, hier worden de elektrische signalen weer omgezet in geluiden die we horen; de ontvanger van informatie is de luisterende persoon.

De term “ruis” verwijst naar verschillende soorten interferentie die het verzonden signaal vervormen en tot informatieverlies leiden. Dergelijke interferentie treedt voornamelijk op als gevolg van technische redenen: slechte kwaliteit van communicatielijnen, onveiligheid van verschillende informatiestromen die via dezelfde kanalen worden verzonden. Gebruikt voor geluidsbescherming verschillende manieren bijvoorbeeld het gebruik van verschillende soorten filters die het bruikbare signaal van de ruis scheiden. Er is een wetenschap die methoden ontwikkelt om informatie te beschermen: cryptologie, die veel wordt gebruikt in de communicatietheorie.

Claude Shannon ontwikkelde een speciale coderingstheorie die methoden biedt voor het omgaan met ruis. Een van de belangrijke ideeën van deze theorie is dat de code die via de communicatielijn wordt verzonden, redundant moet zijn. Hierdoor kan het verlies van een deel van de informatie tijdens de verzending worden gecompenseerd. De redundantie mag echter niet te groot zijn. Dit zal leiden tot vertragingen en hogere communicatiekosten. Met andere woorden, om de inhoud van een door interferentie vervormd bericht te kunnen herstellen, moet dit wel het geval zijn overbodig dat wil zeggen, het moet “extra” elementen bevatten, zonder welke de betekenis nog steeds wordt hersteld. In het bericht "Vlg vpdt in Kspsk MR" zullen velen bijvoorbeeld de zinsnede "De Wolga stroomt in de Kaspische Zee" raden, waaruit alle klinkers zijn verwijderd. Dit voorbeeld suggereert dat natuurlijke talen veel “extra” bevatten; hun redundantie wordt geschat op 60-80%.

Wanneer u het onderwerp van het meten van de snelheid van informatieoverdracht bespreekt, kunt u de techniek van analogie gebruiken. Een analoog is het proces waarbij water door waterleidingen wordt gepompt. Hier bestaat het watertransmissiekanaal uit buizen. De intensiteit (snelheid) van dit proces wordt gekenmerkt door waterverbruik, d.w.z. het aantal liters dat per tijdseenheid wordt verpompt. Bij het verzenden van informatie zijn de kanalen technische communicatielijnen. Naar analogie met een watervoorziening kunnen we praten over de informatiestroom die via kanalen wordt verzonden. De informatietransmissiesnelheid is het informatievolume van een bericht dat per tijdseenheid wordt verzonden. Daarom snelheidseenheden informatiestroom: bit/s, byte/s, enz.

Een ander concept – de capaciteit van informatiekanalen – kan ook worden verklaard met behulp van een “loodgieterswerk”-analogie. U kunt de waterstroom door de leidingen vergroten door de druk te verhogen. Maar dit pad is niet eindeloos. Als de druk te hoog is, kan de leiding scheuren. Daarom de maximale waterstroom, die de doorvoer van het watertoevoersysteem kan worden genoemd. Dezelfde limiet voor de gegevensoverdrachtsnelheid is van toepassing op technische lijnen informatie communicatie. De redenen hiervoor zijn ook fysiek.

Communicatiekanaal een reeks technische middelen genoemd en fysieke omgeving, geschikt voor het verzenden van verzonden signalen die zorgen voor de overdracht van berichten van de informatiebron naar de ontvanger.

Kanalen zijn meestal verdeeld in continu en discreet.

In het meest algemene geval elke discreet kanaal omvat continu als component.

Als de invloed van interfererende factoren op de overdracht van berichten in een kanaal kan worden verwaarloosd, wordt zo'n geïdealiseerd kanaal genoemd kanaal zonder interferentie.

In zo'n kanaal komt elk bericht aan de ingang op unieke wijze overeen met een specifiek bericht aan de uitgang en omgekeerd. Als de invloed van interferentie in een kanaal niet kan worden verwaarloosd, worden bij het analyseren van de kenmerken van berichtoverdracht via een dergelijk kanaal modellen gebruikt die de werking van het kanaal karakteriseren in de aanwezigheid van interferentie.

Afhankelijk van de specifieke eigenschappen van echte kanalen die ze gebruiken verschillende soorten modellen. Een kanaal waarin de kansen om het eerste signaal met het tweede en het tweede met het eerste te identificeren hetzelfde zijn, wordt genoemd symmetrisch kanaal.

Er wordt een kanaal aan de uitgang opgeroepen waarvan het signaalalfabet is losgekoppeld van het signaalalfabet aan de ingang kanaal wissen.

Kanaal met wissen en uitzenden Uitwisbaar kanaal

Het kanaal voor het verzenden van berichten naar de ontvanger wordt als extra omgekeerd kanaal genoemd, dat dient om de betrouwbaarheid van de verzending te vergroten feedback kanaal.

Een communicatiekanaal wordt als gegeven beschouwd als de gegevens over de berichten aan de ingang ervan bekend zijn, evenals de beperkingen die aan de ingangsberichten worden opgelegd door de fysieke kenmerken van de kanalen.

Om communicatiekanalen te karakteriseren worden twee concepten van transmissiesnelheid gebruikt:

a) Technische transmissiesnelheid, gekenmerkt door het aantal elementaire signalen dat per tijdseenheid over het kanaal wordt verzonden. Het hangt af van de eigenschappen van communicatielijnen en de prestaties zijn afhankelijk van de uitrusting van de kanalen. .

b) Informatiesnelheid, die wordt bepaald door de gemiddelde hoeveelheid informatie die per tijdseenheid wordt verzonden. Deze snelheid hangt zowel af van de kenmerken van het gegeven kanaal als van de kenmerken van de gebruikte signalen.

Kanaalcapaciteit is de maximale snelheid van informatieoverdracht via dit kanaal, bereikt met de meest geavanceerde verzend- en ontvangstmethoden. Bandbreedte wordt, net als de snelheid van informatieoverdracht, doorgaans gemeten aan de hand van de hoeveelheid informatie die per tijdseenheid wordt verzonden.

15. Coördinatie van fysieke kenmerken van het communicatiekanaal en signalen

Elk specifiek communicatiekanaal heeft fysieke parameters die de mogelijkheid bepalen om bepaalde signalen via dit kanaal te verzenden, ongeacht het doel. Elk kanaal kan worden gekenmerkt door drie hoofdparameters:

1) - kanaaltoegangstijd, [s];

2)
- bandbreedte van het communicatiekanaal, [Hz];

3)
- toegestane overmaat aan signaal boven interferentie (ruis).

- volume van het communicatiekanaal.

Om de mogelijkheid te beoordelen om een ​​bepaald signaal over een specifiek kanaal te verzenden, moet u de kenmerken van het kanaal correleren met de overeenkomstige kenmerken van het signaal:

1) - signaalduur;

2) - frequentieband (spectrumbreedte) van het signaal;

3)
- niveau van signaaloverschot ten opzichte van ruis.

- signaalvolume.

Informatieoverdracht is een term die velen verenigt fysieke processen verplaatsing van informatie in de ruimte. Bij elk van deze processen zijn componenten betrokken zoals een gegevensbron en -ontvanger, een fysiek opslagmedium en een kanaal (medium) voor de verzending ervan.

Informatieoverdrachtsproces

De initiële containers met gegevens zijn verschillende berichten die van hun bronnen naar ontvangers worden verzonden. Daartussen bevinden zich kanalen voor het verzenden van informatie. Speciale technische apparaatconverters (encoders) vormen fysieke gegevensdragers - signalen, gebaseerd op de inhoud van berichten. Deze laatste ondergaan een aantal transformaties, waaronder codering, compressie en modulatie, en worden vervolgens naar communicatielijnen gestuurd. Nadat ze er doorheen zijn gegaan, ondergaan de signalen inverse transformaties, inclusief demodulatie, decompressie en decodering, waardoor originele berichten, waargenomen door ontvangers.

Informatieve berichten

Een bericht is een bepaalde beschrijving van een fenomeen of object, uitgedrukt in de vorm van een reeks gegevens die tekenen van een begin en een einde vertonen. Sommige boodschappen, zoals spraak en muziek, zijn continue functies van de geluidsdruktijd. Bij telegraaf communicatie bericht is de tekst van het telegram in de vorm van een alfanumerieke reeks. Een televisiebericht is een reeks frameberichten die de cameralens ‘ziet’ en deze met dezelfde framesnelheid opneemt. De overgrote meerderheid van degenen die naar de laatste tijd via informatietransmissiesystemen vertegenwoordigen berichten numerieke arrays, tekst-, grafische en audio- en videobestanden.

Informatiesignalen

De overdracht van informatie is mogelijk als deze een fysiek medium heeft waarvan de kenmerken veranderen afhankelijk van de inhoud van het verzonden bericht, op een zodanige manier dat ze het transmissiekanaal met minimale vervorming overwinnen en door de ontvanger kunnen worden herkend. Deze veranderingen in het fysieke opslagmedium vormen een informatiesignaal.

Tegenwoordig vindt de overdracht en verwerking van informatie plaats met behulp van elektrische signalen in bekabelde en radiocommunicatiekanalen, maar ook via optische signalen in glasvezellijnen.

Analoge en digitale signalen

Breed beroemd voorbeeld analoog signaal, d.w.z. voortdurend veranderend in de tijd, is de spanning die wordt afgenomen van de microfoon, die spraak of muziek overbrengt informatie bericht. Het kan worden versterkt en via draad worden verzonden naar de geluidsweergavesystemen van de concertzaal, die spraak en muziek van het podium naar het publiek in de galerij zullen transporteren.

Als, in overeenstemming met de spanning aan de uitgang van de microfoon, de amplitude of frequentie van hoogfrequente elektrische trillingen in de radiozender in de loop van de tijd voortdurend verandert, kan een analoog radiosignaal via de ether worden verzonden. TV-zender in het systeem analoge televisie vormen analoog signaal in de vorm van een spanning die evenredig is met de huidige helderheid van de beeldelementen die door de cameralens worden waargenomen.

Wel wordt de analoge spanning van de microfoonuitgang doorgelaten digitaal naar analoog converter(DAC), dan zal de uitvoer ervan niet langer bestaan continue functie tijd, maar een reeks monsters van deze spanning die met regelmatige tussenpozen worden genomen met een bemonsteringsfrequentie. Bovendien voert de DAC ook kwantisering uit op basis van het bronspanningsniveau, waarbij het gehele mogelijke bereik van zijn waarden wordt vervangen door een eindige reeks waarden die worden bepaald door het aantal binaire bits van zijn uitgangscode. Het blijkt continu te zijn fysieke hoeveelheid(V in dit geval deze spanning) verandert in een reeks digitale codes (gedigitaliseerd) en vervolgens in digitale vorm kunnen worden opgeslagen, verwerkt en verzonden via informatienetwerken. Dit verhoogt de snelheid en ruisimmuniteit van dergelijke processen aanzienlijk.

Kanalen voor informatieoverdracht

Meestal verwijst deze term naar complexen van technische middelen die betrokken zijn bij het verzenden van gegevens van bron naar ontvanger, evenals de omgeving daartussen. De structuur van zo'n kanaal gebruikt standaard middelen informatieoverdracht wordt weergegeven door de volgende reeks transformaties:

II - PS - (CI) - KK - M - LPI - DM - DK - DI - PS

AI is een bron van informatie: een persoon of ander levend wezen, een boek, een document, een afbeelding op een niet-elektronisch medium (canvas, papier), enz.

PS is een omzetter van een informatiebericht in een informatiesignaal, die de eerste fase van de gegevensoverdracht uitvoert. Microfoons, televisie- en videocamera's, scanners, faxen, pc-toetsenborden, enz. kunnen als PS's fungeren.

CI is een informatie-encoder in een informatiesignaal om het volume (compressie) van informatie te verminderen om de snelheid van de verzending te verhogen of de frequentieband die nodig is voor verzending te verkleinen. Deze link is optioneel en wordt tussen haakjes weergegeven.

KK - kanaalencoder om de ruisimmuniteit van het informatiesignaal te vergroten.

M - signaalmodulator voor het veranderen van de kenmerken van tussendraaggolfsignalen, afhankelijk van de grootte van het informatiesignaal. Een typisch voorbeeld is amplitudemodulatie draaggolfsignaal met een hoge draaggolffrequentie, afhankelijk van de grootte van het laagfrequente informatiesignaal.

LPI is een informatietransmissielijn die een combinatie vertegenwoordigt van de fysieke omgeving (bijvoorbeeld een elektromagnetisch veld) en technische middelen om de toestand ervan te veranderen om een ​​draaggolfsignaal naar de ontvanger te verzenden.

DM is een demodulator voor het scheiden van het informatiesignaal van het draaggolfsignaal. Alleen aanwezig als M aanwezig is.

DC - kanaaldecoder voor het identificeren en/of corrigeren van fouten in het informatiesignaal die op de LPI zijn opgetreden. Alleen aanwezig als CC aanwezig is.

DI - informatiedecoder. Alleen aanwezig in aanwezigheid van CI.

PI - informatieontvanger (computer, printer, display, enz.).

Als de overdracht van informatie tweerichtingsverkeer is (duplexkanaal), dan zijn er aan beide zijden van de LPI modemblokken (MOdulator-DEModulator), die de M- en DM-links combineren, evenals codecblokken (CODER-DECODER), die combineren encoders (CI en KK) en decoders (DI en DC).

Kenmerken van transmissiekanalen

Naar de belangrijkste onderscheidende kenmerken kanalen omvatten doorvoer en ruisimmuniteit.

In het kanaal is het informatiesignaal onderhevig aan ruis en interferentie. Ze kunnen worden veroorzaakt door natuurlijke oorzaken (bijvoorbeeld atmosferische radiokanalen) of speciaal door de vijand zijn gecreëerd.

De ruisimmuniteit van transmissiekanalen wordt vergroot door verschillende soorten analoge en digitale filters te gebruiken om informatiesignalen van ruis te scheiden, evenals speciale methoden voor berichtoverdracht die de invloed van ruis minimaliseren. Een dergelijke methode is toevoegen extra karakters, die geen nuttige inhoud bevatten, maar helpen de juistheid van het bericht te controleren en fouten daarin te corrigeren.

De kanaalcapaciteit is maximaal aantal binaire symbolen (kbits) die door hen worden verzonden zonder interferentie binnen één seconde. Voor diverse kanalen deze varieert van enkele kbit/s tot honderden Mbit/s en wordt bepaald door hun fysieke eigenschappen.

Theorie van informatieoverdracht

Claude Shannon is de auteur van een speciale theorie over het coderen van verzonden gegevens, die methoden ontdekte om ruis te bestrijden. Een van de belangrijkste ideeën van deze theorie is de behoefte aan redundantie van informatie die via transmissielijnen wordt verzonden digitale code. Hiermee kunt u het verlies herstellen als een deel van de code tijdens de verzending verloren gaat. Dergelijke codes (digitale informatiesignalen) worden ruisbestendig genoemd. Er moet echter niet te veel rekening worden gehouden met coderedundantie. Dit leidt tot vertragingen in de overdracht van informatie, evenals tot een stijging van de kosten van communicatiesystemen.

Digitale signaalverwerking

Een ander belangrijk onderdeel van de theorie van informatieoverdracht is het systeem van methoden digitale verwerking signalen in transmissiekanalen. Deze methoden omvatten algoritmen voor het digitaliseren van originele analoge informatiesignalen met een bepaalde bemonsteringsfrequentie, bepaald op basis van de stelling van Shannon, evenals methoden voor het op basis daarvan genereren van ruisbestendige draaggolfsignalen voor verzending via communicatielijnen en digitale filtering van ontvangen signalen. om ze van interferentie te scheiden.

Transmissiekanalen, hun classificatie en belangrijkste kenmerken

Basisconcepten en definities: transmissiekanaal, dynamisch bereik, effectief uitgezonden frequentieband, tijd gedurende welke het kanaal beschikbaar is voor het verzenden van het primaire signaal, kanaalcapaciteit. Basisparameters en kenmerken van het kanaal. Principes van normalisatie van resterende verzwakkingsafwijking, frequentierespons, concept van "sjabloon". Fase-frequentierespons. Amplitudekarakteristiek en zijn verschillende vormen. Typische kanalen en hun belangrijkste kenmerken.

De sleutelbegrippen in de technologie van telecommunicatiesystemen en -netwerken zijn transmissiekanaal en telecommunicatiekanaal.

Transmissiekanaal is een geheel van technische middelen en een distributiemedium dat zorgt voor de transmissie van telecommunicatiesignalen in een bepaalde frequentieband of met een bepaalde transmissiesnelheid tussen eind- of tussenpunten van telecommunicatienetwerken.

Volgens de methoden voor het verzenden van telecommunicatiesignalen zijn er analoog En digitaal kanalen.

1) Analoge kanalen zijn op hun beurt onderverdeeld in continu En discreet afhankelijk van veranderingen in de informatieparameter van het signaal.

2) Digitale kanalen zijn onderverdeeld in kanalen met behulp van pulscodemodulatie (PCM ) , kanalen gebruiken differentiële PCM en kanalen gebaseerd delta-modulatie . Kanalen die in sommige gebieden analoge signaaloverdrachtmethoden gebruiken en in andere gebieden digitale signaaloverdrachtmethoden, worden genoemd gemengde transmissiekanalen.

Afhankelijk van de bandbreedte waarin telecommunicatiesignalen worden verzonden en de overeenstemming van kanaalparameters met gevestigde standaarden, analoog typische stemfrequentiekanalen, typisch primaire, secundaire, tertiaire en quaternaire breedbandkanalen. Typische kanalen voor het verzenden van audio-uitzendsignalen, beeldsignalen en televisie-audio;

Afhankelijk van de transmissiesnelheid en de overeenstemming van kanaalparameters met gevestigde normen, worden de volgende onderscheiden: belangrijkste digitale kanaal, primaire, secundaire, tertiaire, quaternaire en vijfvoudige digitale kanalen ;

Op basis van het type voortplantingsmedium worden telecommunicatiesignalen onderscheiden: bekabelde kanalen georganiseerd via kabel en, minder gebruikelijk, bovengrondse communicatielijnen en radiocommunicatiekanalen , georganiseerd via radiorelais en satellietcommunicatielijnen.

Telecommunicatie kanaal is een complex van technische middelen en distributieomgeving dat voorziet in overdracht van primaire signalen telecommunicatie van de bericht-naar-primaire signaalomzetter naar de primaire signaal-naar-berichtomzetter.

Naast de bovenstaande classificatie zijn telecommunicatiekanalen onderverdeeld in

Op basis van het type primaire signalen (of berichten) dat wordt verzonden, worden ze onderscheiden telefoon kanalen, geluidszenders, televisiekanalen, televisie

grafisch kanalen En datakanalen ;

Volgens de methoden voor het organiseren van tweerichtingscommunicatie zijn die er tweedraads eenrichtingskanaal, tweedraads tweerichtingskanaal En vierdraads eenrichtingskanaal;

Telecommunicatiekanalen zijn onderverdeeld op territoriale basis voor internationaal, intercity, trunk, zonaal en lokaal .

De beschouwde classificatie van transmissie- en telecommunicatiekanalen (hierna eenvoudigweg kanalen) komt overeen met de gevestigde praktijk van hun organisatie en de ontwikkeling van vereisten voor hun belangrijkste parameters en kenmerken, die meestal gekoppeld zijn aan de overeenkomstige parameters en kenmerken van primaire signalen.

Een kanaal kan worden gekarakteriseerd door drie parameters:

1) efficiënt verzonden frequentieband DF Naar, die het kanaal kan uitzenden terwijl het voldoet aan de eisen voor de kwaliteit van de signaaloverdracht;

2) tijd T Naar, waarbij het kanaal beschikbaar is voor de transmissie van signalen of berichten;

3) dynamisch bereik D Naar, wat wordt opgevat als een relatie van de vorm

Waar P km max– maximaal onvervormd vermogen dat over het kanaal kan worden verzonden; P kmin– het minimale signaalvermogen waarbij de noodzakelijke immuniteit tegen interferentie is gewaarborgd.

Het is duidelijk dat het verzenden van een signaal met parameters DF C ,T Met, En D C via kanaal met parameters DF Naar ,T Naar En D Naar mogelijk onderworpen

Product van drie kanaalparameters V Naar = D Naar × F Naar × T Naar het heet capaciteit. Een signaal kan over een kanaal worden verzonden als de capaciteit ervan niet kleiner is dan het volume van het signaal (zie Lezing 2). Als niet aan het systeem van ongelijkheid (3.2) wordt voldaan, dan is dat mogelijk vervorming een van de signaalparameters waarmee het volume kan worden afgestemd op de kanaalcapaciteit. Dientengevolge kan de voorwaarde voor de mogelijkheid van signaaloverdracht over een kanaal in een meer algemene vorm worden weergegeven

V Naar ³ V Met . (3.3)

Het kanaal wordt gekenmerkt door veiligheid

, (3.4)

Waar P N– stoorvermogen in het kanaal.

De kanaalcapaciteit wordt beschreven door de volgende uitdrukking

, (3.5)

Waar P wo– gemiddeld vermogen van het signaal dat over het kanaal wordt verzonden.

Transmissiekanaal als quadripool

Het transmissiekanaal vertegenwoordigt, als een geheel van technische middelen en medium voor de voortplanting van een elektrisch signaal, een cascadeverbinding van verschillende netwerken met vier terminals V die filtering, signaalconversie, versterking en correctie uitvoeren. Daarom kan het kanaal worden weergegeven gelijkwaardige quadrupool, waarvan de parameters en kenmerken de kwaliteit van de signaaloverdracht bepalen, Fig. 3.1.

Rijst. 3.1. Transmissiekanaal als quadripool

In figuur 3.1 worden de volgende aanduidingen gebruikt: 1-1 en 2-2 zijn respectievelijk ingangs- en uitgangsklemmen; I invoer (Jw) En I uit (Jw) – complexe ingangs- en uitgangsstromen; U invoer (Jw) En U uit (Jw) – complexe ingangs- en uitgangsspanningen; Z invoer (Jw) En Z uit (Jw) – complexe ingangs- en uitgangsweerstanden (in de regel zijn de waarden puur actief en gelijk, d.w.z. Z invoer = R invoer = Z uit = R uit);K(Jw) =U uit (Jw) /U invoer (Jw) =NAAR(w )× e jb (w) – complexe spanningsoverdrachtscoëfficiënt, NAAR(w) – transmissiecoëfficiëntmodulus en B(w) – faseverschuiving tussen ingangs- en uitgangssignalen; als de verhouding tussen de uitgangsstroom en de ingangsstroom wordt genomen, dan hebben we het over de huidige overdrachtscoëfficiënt; u invoer (T), u uit (T) – momentane spanningswaarden van de ingangs- en uitgangssignalen en R invoer En R uit – ingangs- en uitgangsspanning of signaalvermogensniveaus.

Transmissiekanalen werken tussen echte belastingen Z n1 (Jw) En Z n2 (Jw), respectievelijk aangesloten op klemmen 1-1 en 2-2.

De eigenschappen van kanalen en hun naleving van de eisen voor de kwaliteit van de berichtoverdracht worden bepaald door een aantal parameters en kenmerken.

De eerste en een van de belangrijkste kanaalparameters is resterende verzwakking A R, wat betekent operationele verzwakking van het kanaal, gemeten of berekend onder omstandigheden van aansluiting op de terminals 1-1En 2-2 (Afb. 3.1) actieve weerstanden die overeenkomen met nominale waardenR invoer EnR uit respectievelijk. De ingangs- en uitgangsweerstanden van individuele transmissiekanaalapparaten komen redelijk goed met elkaar overeen. Onder deze voorwaarde kan de bedrijfsverzwakking van het kanaal als gelijk aan de som worden beschouwd karakteristiek(eigen) verzwakking individuele apparaten, exclusief reflecties. Vervolgens kan de resterende verzwakking van het kanaal worden bepaald met de formule;

, (3.1)

Waar R invoer En R uit– niveaus aan de in- en uitgang van het kanaal (zie Fig. 3.1); A R– verzwakking i- ga en S J - verdienen J- e netwerken met vier terminals die het transmissiekanaal vormen.

Dit betekent dat resterende verzwakking(OZ) kanaal vertegenwoordigtis de algebraïsche som van verzwakkingen en verbeteringen en handig voor berekeningen A R, wanneer de verzwakking van de versterkingssecties en de versterking van de versterkers bekend zijn. HP wordt voor elk op een specifiek niveau gemeten kanaal meetfrequentie.

Tijdens bedrijf blijft het kanaal OZ geen constante waarde, maar wijkt onder invloed van verschillende af van de nominale waarde destabiliserendfactoren. Deze veranderingen in de gezondheid worden genoemd instabiliteit, die wordt geschat op basis van de maximale en wortel-gemiddelde-kwadratenwaarden van afwijkingen van de OZ van de nominale waarde of de waarde van hun spreiding.

De resterende verzwakking van een kanaal is gerelateerd aan de bandbreedte ervan. De kanaalfrequentieband waarbinnen de resterende verzwakking met niet meer dan een bepaalde hoeveelheid verschilt van de nominale waarde, wordt DA r genoemd efficiënt verzonden frequentieband (EPHR). Binnen de grenzen van de EPPC zijn toegestane afwijkingen van OZ genormaliseerd D.A. R van de nominale waarde. De meest gebruikelijke standaardisatiemethode is het gebruik van "sjablonen" van toegestane gezondheidsafwijkingen. Een benaderend beeld van een dergelijke sjabloon wordt getoond in Fig. 3.2.

Rijst. 3.2. Geschatte sjabloon van toegestane afwijkingen van resterende verzwakking van een transmissiekanaal

In afb. 3.2 De volgende notaties worden gebruikt F 0 – frequentie waarmee de nominale waarde van de OZ wordt bepaald; F N ,F V – onder- en bovengrensfrequenties van de EPFC; 1.2 – grenzen van toegestane afwijkingen van OZ; 3 – weergave van de gemeten frequentierespons van de OZ. Afwijkingen van OZ van de nominale waarde worden bepaald door de formule

, (3.2)

Waar F - huidige frequentie En F 0 – frequentie van het bepalen van de nominale waarde van OZ.

Nauw verwant aan het concept van EPHR amplitude-frequentierespons -frequentierespons(of gewoon frequentierespons ) kanaal, wat betekent afhankelijkheid van resterende verzwakking van frequentie A R =J H (F)op een constant niveau aan de kanaalingang, d.w.z. R invoer = const. Deze karakteristiek evalueert de amplitude-frequentie (eenvoudigweg frequentie) vervormingen die door het kanaal worden geïntroduceerd als gevolg van de afhankelijkheid van zijn capaciteit van de frequentie. Toegestane vervormingen worden bepaald door het patroon van afwijkingen van het OP binnen de grenzen van de EPPC. Een benaderend beeld van de frequentierespons van het kanaal wordt getoond in Fig. 3.3.

Voor de overdracht van een aantal telecommunicatiesignalen is het van belang fase-frequentierespons – FCHH(Zojuist fase karakteristiek ) kanaal, dat verwijst naar de afhankelijkheid van de faseverschuiving tussen de uitgangs- en ingangssignalen van de frequentie, d.w.z. b=jf (f). Een algemeen beeld van de fasekarakteristiek van het kanaal wordt getoond in Fig. 3.4

(lijn 1).

Afb.3. 3. Kanaalfrequentierespons. Afb.3. 4. Fasekarakteristieken van het kanaal.

In het middelste deel van de EPFC is deze karakteristiek bijna lineair, en aan de grenzen ervan is er een merkbare niet-lineariteit, veroorzaakt door de filters in het transmissiekanaal. Vanwege het feit dat directe meting van de door het kanaal geïntroduceerde faseverschuiving moeilijk is, wordt aangenomen dat de frequentierespons fasevervormingen evalueert. groepsreistijd – GWP(of vertraging - groepsvertraging)

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

Waar B (w) – fasefrequentiekarakteristiek. Een benaderend beeld van de frequentierespons van de HPG wordt getoond in figuur 3.4 (regel 2).

De frequentiekarakteristieken van resterende verzwakking, faseverschuiving of groepstransittijd zijn bepalend lineaire vervorming , geïntroduceerd door transmissiekanalen wanneer telecommunicatiesignalen er doorheen gaan.

De afhankelijkheid van vermogen, spanning, stroom of hun niveaus aan de kanaaluitgang van vermogen, spanning, stroom of hun niveaus aan de kanaalingang wordt genoemd amplitude karakteristiek –OH. De AX van een kanaal verwijst ook naar de afhankelijkheid van de resterende verzwakking van het kanaal van het signaalniveau aan zijn ingang, d.w.z. A R =J A (R invoer), gemeten bij een bepaalde geconditioneerde constante frequentie meetsignaal aan de kanaalingang, d.w.z. F wijziging=const.

De amplitudekarakteristiek van het kanaal kan worden weergegeven door verschillende afhankelijkheden, weergegeven in figuur 3.5: U uit =J N (U invoer) (Fig. 3.5 a, regels 1 en 2), A R = J A (R invoer) (Fig. 3.5 b, regel 1), R invoer =J R (R uit) (Fig. 3.5 b, regels 2 en 3), waarbij de volgende notaties worden gebruikt: U invoer , U uit– signaalspanning aan respectievelijk de ingang en uitgang van het kanaal; R invoer , P uit – niveaus (spanning, vermogen) van signalen aan respectievelijk de ingang en uitgang van het kanaal; A R– restverzwakking van het transmissiekanaal.

Uit een onderzoek van de grafieken in figuur 3.5 blijkt duidelijk dat de AH uit drie secties bestaat:

1) niet-lineaire sectie bij lage spanningswaarden of signaalniveaus aan de kanaalingang. De niet-lineariteit van de AX wordt verklaard door de vergelijkbaarheid van het spannings- of signaalniveau met de ruis van het kanaal zelf;

2) lineaire sectie bij spanningswaarden of ingangssignaalniveau, die wordt gekenmerkt door een directe proportionele relatie tussen de spanning (niveau) van het signaal aan de kanaalingang en de spanning (niveau) van het signaal aan de kanaaluitgang;

Afb.3. 5. Amplitudekarakteristieken van het transmissiekanaal

3) een sectie met aanzienlijke niet-lineariteit bij waarden van de ingangsspanning (niveau) van het signaal boven het maximum U Max (R Max), wat zich kenmerkt door het uiterlijk niet-lineaire vervormingen. Als de hellingshoek van de rechte lijn die overeenkomt met het lineaire gedeelte AX gelijk is aan 45 0, dan is de spanning (niveau) van het signaal aan de kanaaluitgang gelijk aan de spanning (niveau) aan de ingang ervan. Als de kantelhoek kleiner is dan 45°, dan is er sprake van verzwakking in het kanaal, en als de kantelhoek groter is dan 45°, dan is er sprake van versterking in het kanaal. Als A R > 0, dan introduceert het kanaal verzwakking (verzwakking) als A R <0, то канал передачи вноситresterende winst.

Een kleine niet-lineariteit van de AX bij lage waarden van de ingangsspanning of het signaalniveau heeft geen invloed op de transmissiekwaliteit en kan worden genegeerd. Niet-lineariteit van de AX bij significante spannings- of ingangssignaalniveaus die verder gaan dan het lineaire gedeelte van de AX manifesteert zich in het voorkomen harmonischen of combinatorisch uitgangssignaalfrequenties. Op basis van de kenmerken kan men de omvang van niet-lineaire vervormingen slechts bij benadering schatten. Nauwkeuriger wordt de omvang van niet-lineaire vervormingen in de kanalen geschat niet-lineaire vervormingsfactor of demping van niet-lineariteit.

of
, (3.4)

Waar U 1g – effectieve waarde van de spanning van de eerste (fundamentele harmonische van het meetsignaal; U 2g ,U 3g enz. – effectieve spanningswaarden van de tweede, derde, enz. signaalharmonischen die ontstaan ​​als gevolg van de niet-lineariteit van het AX-transmissiekanaal. Bovendien wordt het concept veel gebruikt in de technologie van meerkanaals telverzwakking van niet-lineariteit door harmonischen

A ng = 20lg( U 1g / U N G) =R 1g - P N G ,N = 2, 3 …, (3.5)

Waar R 1g – absoluut niveau eerste harmonische meetsignaal, R N G – absoluut niveau N-Auharmonischen, vanwege de niet-lineariteit van het AX-kanaal.

Digitale kanalen worden gekenmerkt door transmissiesnelheid en de kwaliteit van de signaaloverdracht wordt beoordeeld foutenpercentage , wat betekent de verhouding van het aantal met fouten ontvangen digitale signaalelementen tot het totale aantal tijdens de meettijd verzonden signaalelementen

NAAR osh = N osh / N =N osh / V.T, (3.6)

Waar N osh– aantal ten onrechte aanvaarde elementen; N – totaal aantal overgedragen elementen; IN– baudsnelheid; T– meettijd (observatie).

Telecommunicatiesystemen moeten zo worden gebouwd dat de kanalen een zekere veelzijdigheid hebben en geschikt zijn voor het verzenden van verschillende soorten berichten. Deze eigenschappen hebben typische kanalen , waarvan de parameters en kenmerken zijn genormaliseerd. Typische kanalen kunnen dat zijn eenvoudig, die. niet door transitapparatuur gaan, En composiet, d.w.z. passeren van transitapparatuur.

Typische transmissiekanalen

Spraakkanaal . Een typisch analoog transmissiekanaal met een frequentieband van 300...3400 Hz en met gestandaardiseerde parameters en karakteristieken wordt genoemd stemfrequentiekanaal - KFC.

De genormaliseerde (nominale waarde) van het relatieve (meet)niveau aan de ingang van de CFC is gelijk aan R invoer = - 13dBm 0, aan de uitgang van de CFC R uit = + 4dBm 0. Er wordt aangenomen dat de frequentie van het meetsignaal gelijk is F wijziging = 1020Hz(voorheen 800 Hz). De nominale resterende verzwakking van de CFC is dus gelijk aan A R = - 17dB, d.w.z. KFC introduceert een winst van 17 dB.

Efficiënt verzonden frequentieband KFC (composiet en maximale lengte) is een band bij de uiterste frequenties waarvan (0,3 en 3,4 kHz) de restverzwakking Ar 8,7 dB hoger is dan de restverzwakking bij een frequentie van 1020 Hz (voorheen 800 Hz).

Frequentierespons van resterende verzwakkingsafwijkingen DA R van de nominale waarde (- 17 dB) moet binnen blijven sjabloon getoond in afb. 3.6.

Rijst. 3.6. Sjabloon voor toegestane afwijkingen van de resterende verzwakking van de CFC

Om te voldoen aan de vereisten voor de frequentierespons van resterende verzwakking, moet de oneffenheid ervan voor een eenvoudig kanaal van 2500 km lang binnen de in de tabel gespecificeerde limieten vallen. 3.1.

Tabel 3.1

Fasefrequentievervormingen hebben weinig effect op de kwaliteit van de transmissie van spraaksignalen, maar aangezien de CFC wordt gebruikt voor de transmissie van andere primaire signalen, zijn grote fasefrequentievervormingen of ongelijkmatige frequentiekarakteristieken van de groepsreistijd (GTT) onaanvaardbaar. Daarom worden afwijkingen van het GWP ten opzichte van zijn waarde met een frequentie van 1900 genormaliseerd Hz voor een eenvoudig kanaal van 2500 km lang, tabel 3.2.

Tabel 3.2

Voor samengestelde kanalen zullen de afwijkingen van de GVP uiteraard vele malen groter zijn dan het aantal eenvoudige kanalen dat de samengestelde kanalen organiseert.

De amplitudekarakteristiek van de CFC is als volgt genormaliseerd: de resterende verzwakking van een eenvoudig kanaal moet constant zijn met een nauwkeurigheid van 0,3 dB wanneer het niveau van het meetsignaal verandert van –17,5 naar +3,5 dB op een punt met een nulmeetniveau op elke frequentie binnen de EPFC. De niet-lineaire vervormingsfactor voor een eenvoudig kanaal mag niet groter zijn dan 1,5% (1% bij de 3e harmonische) op het nominale transmissieniveau bij een frequentie van 1020 Hz.

Standaardisatie heeft ook betrekking op de mate van coördinatie van de ingangs- en uitgangsweerstanden van de CFC met de weerstanden van externe circuits - belastingen: de interne weerstand van de bron van verzonden signalen en de belastingsweerstand. De ingangs- en uitgangsweerstand van de CFC moeten puur actief en gelijk zijn R invoer =R uit = 600Ohm. De kanaalinvoer en -uitvoer moeten zijn symmetrisch, coëfficiënt reflectiesD of inconsistentie verval(reflecties)A D gelijk is, mag respectievelijk niet groter zijn dan 10% of 20 dB.

(3.7)

mag niet hoger zijn dan 10% of 20 dB. Hier is Zn de nominale waarde, en Zr de werkelijke weerstandswaarde.

Een belangrijke indicator voor de kwaliteit van de transmissie via CFC is het interferentievermogen, dat wordt gemeten door een speciaal apparaat genaamd psofometer (“psophos” betekent lawaai in het Grieks). De psofometer is een voltmeter met een kwadratische gelijkrichtingskarakteristiek. De keuze voor dit kenmerk wordt verklaard door het feit dat het oor het geluid van individuele bronnen optelt door vermogen, en het vermogen evenredig is met het kwadraat van de spanning of stroom. Psofometers verschillen van conventionele kwadratische voltmeters doordat ze een frequentie-afhankelijkheid van gevoeligheid hebben. Deze afhankelijkheid houdt rekening met de verschillende gevoeligheid van het oor bij individuele frequenties die deel uitmaken van het spectrum van interferentie en ruis, en wordt gevormd door een weging psosometrischfilter.

Wanneer een spanning met een frequentie van 800 wordt toegepast op de ingang van de psofometer Hz bij een nulmeetniveau zal de uitlezing 775 zijn mV. Om dezelfde waarde bij andere frequenties te verkrijgen, moeten de niveaus meestal hoger zijn. Interferentiespanning gemeten door psofometer U psof, is gerelateerd aan de effectieve spanning U effe verhouding U psof = k N × U effe, Hier k N = 0,75 wordt genoemd psosometrische coëfficiënt.

De interferentie- of ruisspanning gemeten door een psofometer wordt genoemd psosometrische spanning. Vermogen bepaald door psosometrische spanning over een bepaalde weerstand R, genaamd psosometrische kracht, wat gelijk is aan P psof = k N × U 2 effe / R = 0,56U 2 effe R.

Het gemiddelde niveau van interferentievermogen met een uniform spectrum wordt gevonden in psosometrische metingen in de frequentieband 0,3...3,4 kHz met 2,5 dB(of 1,78 keer) minder dan bij het meten van effectieve (effectieve) waarden. Omvang 2,5 dB genaamd logaritmische psosometrische coëfficiënt.

Het psofometrische interferentievermogen op het punt met nulmeetniveau van de maximale lengte CFC, bestaande uit het maximale aantal eenvoudige kanalen, mag niet groter zijn dan 50.000 pVtp 0 (picowatt psosometrisch op het punt van nul relatief niveau). De overeenkomstige waarde van effectief ( ongewogen) toegestaan ​​interferentievermogen is 87000 pW. Psofometrisch interferentievermogen van een eenvoudig kanaal met een lengte van 2500 km mag niet groter zijn dan 10.000 pVtp 0.

De toegestane waarden van het gemiddelde en piekvermogen van telefoonsignalen aan de ingang van het telefoonsignaal zijn ook genormaliseerd: op het nulpunt relatief niveau is de gemiddelde vermogenswaarde 32 µW, en piek – 2220 µW