1.2. Системы связи. Каналы связи

1.2.1. Структура канала электросвязи

Из приведенных ранее определений следует, что в любой системе электросвязи должны быть устройства, осуществляющие преобразования: на передаче – информация → сообщение → сигнал, на приеме – сигнал → сообщение → информация.

Кроме того, в процессе передачи сигнал подвергается и другим преобразованиям, многие из которых являются типовыми, обязательными для различных систем электросвязи, независимо от их назначения и характера передаваемых сообщений.

Рассмотрим обобщенную структурную схему системы электрической связи (СЭС) (рис.1.2.) [6, 39]. В нее входят следующие элементы.

Источник сообщения это физический объект, который формирует конкретное сообщение  (люди, ЭВМ, датчики). Примеры сообщений: речь, музыка, фотография, текст, рисунок.

Преобразователи сообщения в электрический сигнал (микрофон, датчик) превращают сообщение  в первичный сигнал . Например, преобразование букв текста в стандартные электрические сигналы азбуки Морзе.

Модулятор – осуществляет преобразование первичного сигнала  во вторичный сигнал , удобный для передачи в среде распространения в условиях действия помех.

Среда распространения служит для передачи электрических сигналов от передатчика к приемнику. Это может быть кабель или волновода, в системах радиосвязи это область пространства в котором распространяются электромагнитные волны от передающей антенны к приемной.

Для каждого типа линии связи имеются сигналы, которые могут быть использованы наиболее эффективно. Например, в проводной линии применяются переменные токи невысоких частот (не более сотен кГц), в радиолинии – электромагнитные колебания высоких частот (от сотен килогерц до десятков тысяч мегагерц), а в волоконно-оптических линиях для передачи информации используют световые волны с частотами 1014…1015 Гц. В среде распространения сигналы обычно значительно ослабляются (затухают) и искажаются под воздействием помех .

Под помехой понимается любое воздействие на сигнал, которое ухудшает достоверность воспроизведения передаваемых сообщений. В наиболее простом случае на вход демодулятора (приемника) поступает сумма сигнала  и помехи : . Такие помехи называют аддитивными.

Демодулятор это устройство, в котором из принятого сигнала  выделяется первичный электрический сигнал , который из-за действия помех может значительно отличаться от переданного .

Преобразователь необходим для формирования  сообщения из принятого первичного сигнала . Качество СЭС определяется степенью соответствия принятого сообщения  переданному сообщению .

Структурная схема системы электрической связи для передачи дискретных сообщений (рис. 1.3) дополнительно включает в себя кодер (декодер) источника и кодер (декодер) канала.

Кодер источника служит для преобразования сообщений в кодовые символы с целью уменьшения избыточности источника сообщения, т.е. обеспечении минимума среднего числа символов на одно сообщение и представления в удобной форме (например, в виде двоичных чисел).

Кодер канала, предназначен для введения избыточности, позволяющей обнаруживать и исправлять ошибки в канальном декодере, с целью повышения достоверности передачи.

Декодер канала обеспечивает проверку избыточного (помехоустойчивого) кода и преобразование его в последовательность первичного электрического сигнала безызбыточного кода.

Декодер источника (ДИ) – это устройство для преобразования последовательности ПЭС безизбыточного кода в сообщение.

Принято различать две группы относительно самостоятельных устройств: кодеки и модемы. Кодеком называется совокупность кодера и декодера, которые при двухсторонней связи конструктивно объединены в одно устройство. Модемом называется конструктивно совмещенная совокупность модулятора и демодулятора.

Важнейшей частью СЭС является канал связи.

Каналом связи называется совокупность средств, обеспечивающих передачу сигнала от некоторой точки А системы до точки В. Точки А и В могут быть выбраны различным образом в зависимости от решаемой задачи построения модели, проектирования или анализа СЭС. В зависимости от вида входных и выходных символов канал связи может быть непрерывным, дискретным и полунепрерывным. В одной и той же схеме можно выделить как дискретный так и непрерывный канал, в зависимости от выбора рассматриваемых точек.