Глава 3. СИНХРОННЫЕ АДРЕСНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

3.1. Линейное уплотнение и разделение абонентов

В § 2.1 были определены методы уплотнения и разделения каналов и абонентов в многоканальных системах передачи информации с частотным (ЧР), временным (BP) и кодовым (КР) разделениями. СПИ с КР можно разбить на два класса: синхронные адресные системы (САС) и асинхронные адресные системы (ААС). В данной главе будут подробно рассмотрены синхронные адресные системы и будет произведено их сравнение с системами с частотным и временным разделением.

В САС передача информации осуществляется таким образом, что переносчики информации удовлетворяют условиям ортогональности (2.10), (2.11). Это обеспечивается выбором сигналов и синхронизацией их во времени. Как было отмечено в § 2.1, и частотное, и временное разделение удовлетворяют этим условиям ортогональности и поэтому они также являются синхронными. Таким образом, частотное, временное и кодовое разделения абонентов (каналов) основаны на использовании ортогональности переносчиков информации. Поскольку ортогональность сигналов (или функций) является частным случаем линейной независимости сигналов (функций), то при общем описании и сравнении указанных методов разделения будем условно называть их линейным разделением. Естественно, что при линейном разделении (уплотнении) тракты передатчика и

приемника должны быть линейными, так как при нелинейных трактах условия ортогональности (2.10), (2.11) будут нарушены и в результате появятся взаимные помехи между абонентами (междуканальные помехи).

На рис. 3.1 представлены структурные схемы передающего и приемного устройств СПИ с линейным разделением и централизованным объединением абонентов. Информация от источников поступает на канальные модуляторы, где число каналов. В -м канальном модуляторе переносчик сообщения — опорный канальный сигнал модулируется сообщением так, что на выходе канального модулятора канальный сигнал является функцией времени и сообщения т. е.

Рис. 3.1

При временном и кодовом разделении для обеспечения ортогональности канальных сигналов необходима синхронизация всех опорных сигналов. Это обеспечивается синхронизатором Сигналы с выходов канальных модуляторов уплотняются устройством уплотнения и образуют так называемый групповой сигнал, который поступает в передатчик где переводится в требуемый диапазон частот, усиливается по мощности, а затем излучается.

Устройство уплотнения выполняет роль сумматора канальных сигналов. Поэтому групповой сигнал

Суммирование производится по всем источникам информации, хотя некоторые из них могут и не передавать информации в момент наблюдения

Приемное устройство состоит из приемника который оптимально обрабатывает групповой сигнал и выделяет сигнал синхронизации. Выделенный групповой сигнал поступает на устройство разделения где групповой сигнал разделяется на канальные

сигналы. Канальные сигналы поступают на входы канальных демодуляторов Д. Сигнал синхронизации или синхросигнал выделяется синхронизатором который управляет ритмом работы канальных демодуляторов. Информация с выходов канальных демодуляторов поступает к получателям информации ПИ. Отметим, что структура приемника ПР определяется принятым методом модуляции несущего колебания групповым сигналом.

Поскольку методы модуляции несущего колебания групповым сигналом хорошо известны, то рассматривать их не будем.

Устройство разделения при ЧР является набором частотных разделительных фильтров, при BP - набором временных селекторов. При кодовом разделении функции разделения выполняют канальные демодуляторы. Структура канальных демодуляторов определяется методами передачи информации. Предположим, что информация передается в виде дискретных сообщений. При этом канальные демодуляторы являются приемниками дискретных сообщений. Структурные схемы оптимальных канальных демодуляторов при приеме дискретных сообщений совпадают со структурными схемами оптимальных приемников (см., например, рис. 2.4, 2.6). Их свойства были достаточно подробно описаны в гл. 2, поэтому будем считать, что свойства отдельного канала в многоканальной СПИ известны, и перейдем к рассмотрению особенностей, которые вносит совместная работа многих абонентов.

Активность абонентов.

Каждый абонент, передавая информацию другому абоненту, занимает некоторый канал в общей полосе частот. Для характеристики занятости канала вводят коэффициент занятости [62]

где — интервал наблюдения; — суммарное время занятости канала. В (3.2) усреднение производится по одному абоненту. Естественно, что величина будет иметь смысл, если СПИ содержит однородные абоненты. В этом случае усреднение по реализации будет эквивалентно усреднению по ансамблю абонентов.

Во время занятия канала абонент в большинстве случаев не все время передает информацию, например, в системе телефонной связи. В радиотелеметрической системе информация от некоторых датчиков может не существенно изменяться в течение определенного времени (параметры объекта остаются практически неизменными). В этом случае можно считать, что абонент не передает существенной информации и ситуацию целесообразно характеризовать коэффициентом использования канала [62]

где — суммарное время передачи информации.

В целом абонент характеризуется своей активностью, которую обозначим через и определим как Подставляя сюда (3.2), (3.3), находим

Из (3.4) следует, что активность абонента равна отношению суммарного времени передачи информации к времени наблюдения при неограниченном увеличении последнего. Поэтому активность абонента есть вероятность передачи информации в некоторый момент времени. Активность абонента определяется видом системы, в какую он входит (или, наоборот, система определяется абонентами, которые ее составляют). В зависимости от типа СПИ активность абонентов может меняться в широких пределах от долей процента до единицы. Подчеркнем, что в большинстве случаев

Так как вероятность того, что абонент в данный момент времени является активным, т. е. передает информацию, то вероятность того, что он не передает информацию. Вероятность того, что в данный момент времени активными являются абонентов определяется биномиальным законом, который записывается в следующем виде [104]

где биномиальный коэффициент — число сочетаний из по число каналов в СПИ, равное максимальному числу активных абонентов. Среднее значение активных абонентов по определению [104]

а дисперсия

При дйсперсия числа активных абонентов — Отношение

Когда

Если произведение то отношение Из соотношения (3.6) следует, что