ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.12.2020
Просмотров: 3241
Скачиваний: 1
277
онного
сигнала
(
на
рисунке
M=7)
и
,
наконец
,
кодирование
-
преоб
-
разование
многопозиционного
цифрового
сигнала
в
двухпозици
-
онный
.
Качество
преобразования
существенно
зависит
от
выбора
T
и
M.
Очевидно
,
чем
быстрее
меняется
аналоговый
сигнал
,
тем
чаще
нужно
делать
отсчеты
значений
.
В
теории
связи
установлено
что
если
спектр
сигнала
ограничен
сверху
величиной
f
max
,
то
отсчеты
следует
делать
с
частотой
не
менее
2
f
max.
.
Этот
результат
называет
-
ся
теоремой
отсчетов
или
теоремой
Котельникова
,
доказанной
выдающимся
отечественным
радиофизиком
Владимиром
Алексан
-
дровичем
Котельниковым
(
р
. 1908).
На
основании
теоремы
отсчетов
установлены
стандартные
па
-
раметры
преобразования
различных
видов
аналоговых
сигналов
в
s ( t )
s ( t )
0
a )
T
T
T
T
T
T
г
)
б
)
s ( t )
0
1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0
1
s ( t )
t
2
3
4
5
6
7
1
0
в
)
0 0 0
0 0 1
0 1 0
1 1 0
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
Преобразование
аналогового
сигнала
в
двухпозиционный
цифровой
:
а
)
исходный
сигнал
;
б
)
дискретизация
;
в
)
квантование
;
г
)
кодирование
278
цифровые
.
Так
,
для
передачи
речи
,
имеющей
f
max
= 3400
Гц
приме
-
няется
частота
отсчетов
8
кГц
,
при
этом
измерение
значения
сигна
-
ла
рекомендуется
производить
с
точностью
до
256
позиций
(8
би
-
тов
),
таким
образом
для
нормальной
передачи
телефонного
разго
-
вора
достаточна
скорость
передачи
данных
64
кбит
/
с
.
Именно
та
-
кая
скорость
установлена
для
базового
цифрового
канала
.
Для
качественного
воспроизведения
музыки
,
с
f
max
= 20
кГц
ча
-
стота
дискретизации
устанавливается
равной
44,1
кГц
(
стандарт
компакт
-
дисков
),
а
измерение
величины
сигнала
производится
с
по
-
вышенной
точностью
до
16
битов
(
M
= 2
16
=65536).
Передача
цифрового
сигнала
по
аналоговому
каналу
Достаточно
часто
возникает
противо
-
положная
задача
–
передать
цифро
-
вой
сигнал
по
аналоговму
каналу
.
Ти
-
пичная
ситуация
–
подключение
до
-
машнего
компьютера
к
узлу
Internet
по
обычному
телефонному
ка
-
налу
.
Первичный
цифровой
сигнал
в
виде
импульсов
постоянного
тока
по
такому
каналу
не
пройдет
,
так
как
канал
ТЧ
не
пропускает
постоянный
ток
.
В
качестве
переносчика
данных
в
этом
случаях
должен
использоваться
непрерывный
сигнал
,
параметры
которого
дискретно
меняются
во
времени
в
зависимости
от
передаваемой
позиции
цифрового
сигнала
.
Процесс
преобразования
первичного
цифрового
сигнала
в
аналоговый
называется
модуляцией
,
а
обрат
-
ный
процесс
–
демодуляцией
.
Конструктивно
МОдулятор
и
ДЕМо
-
дулятор
обычно
совмещаются
в
одном
устройстве
,
называемом
мо
-
демом
(modem).
Простейшим
видом
непрерывного
периодического
сигнала
яв
-
ляется
синусоидальный
переменный
ток
s
(
t
) =
A
sin(2
ùft
+
'
)
,
у
которого
есть
три
параметра
–
амплитуда
A
,
частота
f
и
фаза
'
.
Со
-
ответственно
возможны
три
простых
вида
модуляции
–
амплитуд
-
ная
частотная
и
фазовая
(
см
.
рисунок
).
При
простой
модуляции
ско
-
рость
передачи
данных
численно
равна
скорости
манипуляции
.
Для
того
,
чтобы
увеличить
скорость
передачи
данных
есть
две
принци
-
пиальных
возможности
:
увеличивать
скорость
манипуляции
либо
воспользоваться
сложными
видами
модуляции
.
Например
,
при
ком
-
бинированной
амплитудно
-
частотной
модуляции
за
один
такт
бу
-
279
дет
передаваться
уже
два
бита
.
Если
число
различимых
уровней
сигнала
поднять
с
двух
до
четырех
,
то
за
такт
можно
передать
уже
три
бита
и
т
.
д
.,
однако
до
бесконечности
так
продолжаться
не
мо
-
жет
,
так
как
в
линии
связи
всегда
присутствуют
помехи
,
поэтому
близкие
по
амплитуде
уровни
будет
неразличимы
на
фоне
шумов
.
Возникает
Модуляция
синусоидального
тока
Немодулированный
несущий
сигнал
Амплитудная
модуляция
Частотная
модуляция
Фазовая
модуляция
Первичный
цифровой
сигнал
(1
бит
за
такт
)
1
0
1
1
10
11
Первичный
цифровой
сигнал
(2
бита
за
такт
)
Амплитудно
-
частотная
модуляция
1-
й
бит
-
амплитуда
, 2-
й
бит
-
частота
)
00
01
Т
Т
Т
Т
280
естественный
вопрос
–
где
предел
пропускной
способности
анало
-
гового
канала
при
передече
по
нему
данных
?
Шеннон
доказал
,
что
скорость
передачи
данных
по
аналогово
-
му
каналу
ограничена
теоретическим
пределом
,
вычисляемым
по
знаменитой
формуле
,
носящей
его
имя
:
,
1
log
2
+
=
N
S
F
C
где
C
–
скорость
передачи
данных
,
бит
/
с
,
F
–
ширина
полосы
пропускания
канала
,
Гц
,
S / N
–
отношение
мощности
сигнала
к
мощности
шума
.
Теперь
сразу
становится
ясным
,
почему
по
модему
,
подключен
-
ному
к
телефонной
сети
общего
пользования
,
нельзя
качать
информа
-
цию
с
бесконечно
большой
скоростью
.
Поскольку
ширина
полосы
канало
ТЧ
равна
3100
Гц
,
а
отношение
сигнал
/
шум
составляет
в
луч
-
шем
случае
10
6
= 2
20
,
то
предельная
пропускная
способность
такого
канала
не
более
60
Кбит
/
с
.
Как
видим
,
обеспечиваемая
современны
-
ми
модемами
скорость
очень
близка
к
теоретическому
пределу
.
4.3.
Системы
и
сети
электросвязи
Мы
уже
отмечали
,
что
рядовому
пользователю
все
равно
,
ка
-
ким
образом
устроен
канал
,
доставляющий
его
сигнал
до
получа
-
теля
.
Однако
профессиональному
специалисту
по
компьютерным
технологиям
это
должно
быть
совсем
не
безразлично
.
Знание
прин
-
ципов
позволяет
ему
ориентироваться
на
современном
рынке
ус
-
луг
связи
и
выбирать
решения
,
наилучшие
с
технической
и
эконо
-
мической
точек
зрения
.
Структура
системы
электросвязи
Система
электросвязи
представляет
собой
комплекс
технических
средств
и
сооружений
(
ка
-
бельных
магистралей
,
каналообразующей
аппа
-
ратуры
,
усилителей
,
радиорелейных
станций
,
спутников
связи
и
т
.
п
),
предназначенных
для
организации
одного
или
нескольких
каналов
электросвязи
между
двумя
пунктами
.
Со
-
281
ответственно
этому
системы
подразделяются
на
одноканальные
и
многоканальные
.
Система
электросвязи
состоит
из
каналообразующей
аппара
-
туры
и
линии
передачи
(link)
.
В
простой
одноканальной
системе
каналообразующая
аппаратура
представлена
вдумя
симметричны
-
ми
устройствами
преобразования
сигнала
(
УПС
),
введенными
в
си
-
стему
потому
,
что
первичный
(
цифровой
или
аналоговый
)
электри
-
ческий
сигнал
s(t)
,
поступивший
на
вход
канала
электросвязи
,
мо
-
жет
быть
непригоден
для
прхождения
по
данной
линии
передачи
и
его
следует
преобразовать
во
вторичный
сигнал
v(t)
.
Например
,
если
используется
беспроводная
радиолиния
,
то
электрический
ток
сле
-
дует
преобразовать
в
высокочастотную
электромагнитную
волну
,
а
если
оптический
кабель
–
то
в
световые
импульсы
.
На
приемном
конце
УПС
выплняет
обратную
операцию
преобразования
вторич
-
ного
сигнала
в
первичный
,
поступающий
на
выход
канала
.
В
тех
случаях
,
когда
первичный
сигнал
непосредственно
доходит
до
по
-
лучателя
,
УПС
отсутствуют
,
тогда
понятия
канала
связи
и
линии
передачи
совпадают
.
Одноканальные
системы
применяется
там
,
где
выделение
от
-
дельной
линии
передачи
для
каждого
канала
не
прелставляет
боль
-
шой
проблемы
.
Например
,
для
соединения
телефонных
узлов
в
пе
-
делах
одного
населенного
пункта
проще
и
дешевле
проложить
мно
-
гожильный
телефонный
кабель
,
насчитывающий
несколько
сот
пар
проводов
,
чем
устанавливать
дополнительную
каналообразующую
аппаратуру
.
Совершенно
другая
ситуация
складывается
в
системах
дальней
(
междугородной
и
международной
)
связи
.
Стоимость
линейных
со
-
оружений
в
этом
случае
чрезвычайно
велика
и
выделять
каждому
каналу
,
например
,
стандартному
телефонному
каналу
отдельную
физическую
линию
разорительно
.
В
этих
случаях
используются
многоканальные
системы
связи
.
Для
организации
многих
каналов
по
одной
линии
необходима
дополнительная
аппаратура
,
которая
называется
аппаратурой
уп
-
лотнения
или
мультиплексирования
.
Мультиплексор
(multiplexer)
,
стоящий
на
входе
многоканальной
системы
сливает
потоки
сигна
-
лов
s
1
(t), s
2
(t),...,s
n
(t)
из
разных
каналов
в
один
сигнал
s(t)
,
передава
-