ГЛАВА ТРЕТЬЯ. КАНАЛЫ СВЯЗИ И ИХ ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ

3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КАНАЛАХ СВЯЗИ

В гл. 1 канал связи определен как совокупность средств, предназначенных для передачи сообщений (под «средством» понимаются и технические устройства, и линия связи — физическая среда, в которой распространяется сигнал между пунктами связи). Канал можно представить как последовательное соединение устройств, выполняющих различные функции в общей системе связи. Такая цепь, применительно к дискретной системе радиосвязи, показана на рис. 1.5. При необходимости анализа отдельных блоков схему рис. 1.5 можно детализировать. Например, можно учесть ряд устройств, размещенных в промежуточных пунктах линии связи между передатчиком и приемником (усилительную аппаратуру вдоль линий дальней проводной связи или ретрансляторы радиорелейных линий связи).

В данном курсе не рассматриваются вопросы электрического сопряжения отдельных блоков, образующих канал связи. В первую очередь изучается выбор функциональных блоков канала, при котором была бы обеспечена наибольшая эффективность передачи информации. В зависимости от решаемых задач под каналом связи можно понимать различную совокупность блоков (см. рис. 1.3), которая в ходе решения считается заданной (см. § 1-2).

Классификация каналов связи возможна с использованием различных признаков. В зависимости от назначения систем каналы связи делят на телефонные, телевизионные, телеграфные, фототелеграфные, звукового вещания, телеметрические, смешанные и т. п. В зависимости от того, распространяется ли сигнал между пунктами связи в свободном пространстве или по направляющим линиям, выделяют каналы радио- и проводной связи (воздушные и кабельные линии связи, волноводные СВЧ тракты и т. п.).

Более существенна классификация каналов электрической связи по диапазону используемых ими частот. Так, на современных симметричных кабельных линиях связи применяют сигналы, занимающие полосы частот в диапазоне, ограниченном сверху частотой в несколько сотен килогерц. Дополнительные мероприятия по увеличению симметрии кабельных пар позволяют увеличить верхний предел используемого диапазона частот до тысяч килогерц. Коаксиальные кабели, являющиеся основой сетей магистральной дальней связи, пропускают в настоящее время диапазон частот до десятков мегагерц. На воздушных проводных линиях используются частоты не выше ибо на более

высоких частотах в этих линиях сильно сказывается мешающее действие аддитивных помех и резко возрастает затухание в линии.

Радиосвязь осуществляется с помощью электромагнитных волн, распространяющихся в частично ограниченном (например, землей и ионосферой) пространстве. В настоящее время в радиосвязи применяются частоты примерно от до Гц. Этот огромный диапазон принято в соответствии с десятичной классификацией подразделять следующим образом:

(см. скан)

Диапазон миллиметровых волн уже вплотную подходит к диапазону инфракрасных световых волн.

В настоящее время благодаря созданию и внедрению в практику квантовых генераторов (лазеров и мазеров) осваивается и диапазон световых волн (оптический диапазон).

Для современного этапа развития техники связи характерна тенденция к переходу на все более высокие частоты. Это вызвано рядом веских причин, в частности, необходимостью повышать скорость передачи информации, возможностью получить остронаправленное излучение при небольших размерах излучателей, меньшей интенсивностью атмосферных и многих видов промышленных помех в более высокочастотных диапазонах, возможностью применения помехоустойчивых широкополосных систем модуляции и т. д.

Наибольший интерес для теории передачи сигналов представляет классификация каналов связи по характеру сигналов на входе и выходе канала. Различают каналы:

а) дискретные (по состояниям), на входе и выходе которых сигналы дискретны. Таковы каналы, заданные между точками или на схеме рис. 1.2;

б) непрерывные (по состояниям), на входе и выходе которых сигналы непрерывны. Примером может служить канал, заданный между выходом модулятора и входом демодулятора в любой системе связи;

в) дискретные со стороны входа и непрерывные со стороны выхода или наоборот. Такие каналы называются дискретно-непрерывными, или полунепрерывными [например, каналы, заданные между точками (см. рис. 1.5)].

Всякий дискретный, или полунепрерывный, канал содержит внутри себя непрерывный канал. Следует помнить, что дискретность и непрерывность канала не связана с характером передаваемых сообщений. Можно передать дискретные сообщения по непрерывному каналу (см. гл. 4) и непрерывные сообщения по дискретному (см. гл. 7).