Pour séparer les signaux, non seulement la fréquence (PDK) et le temps (VRK), mais également la forme des signaux peuvent être utilisés. La séparation des canaux par forme n'a pas encore trouvé une utilisation aussi répandue que la fréquence et le temps. Son application actuelle et ses perspectives sont principalement liées à l'accès multiple dans les systèmes mobiles et satellitaires. Dans les communications mobiles, la division de code est considérée comme l'un des principaux types d'accès multiple en termes de mise en œuvre du concept de développement des systèmes de communications mobiles IMT-2000.

La technologie de séparation des canaux par forme suppose la possibilité de faire fonctionner simultanément un groupe de divers équipements radio (terminaux mobiles, stations radio individuelles, stations terriennes satellites, etc.) dans une bande de fréquences commune. Les signaux radio forment un signal récapitulatif (de groupe) , qui arrive sur les appareils de réception des utilisateurs. L'orthogonalité mutuelle des signaux permet au récepteur de corrélation d'isoler le signal requis de .

Systèmes de communication à adresses asynchrones

Dans certains cas, une synchronisation précise est difficile. C'est le cas par exemple lors de l'organisation de communications opérationnelles entre objets en mouvement (voitures, avions) ou lors de l'organisation de communications opérationnelles utilisant des satellites artificiels terrestres comme répéteurs. Dans ces cas, des systèmes de communication multicanaux asynchrones peuvent être utilisés, lorsque les signaux de tous les abonnés sont transmis dans une bande de fréquence commune et que les canaux ne sont pas synchronisés les uns avec les autres dans le temps. Dans les systèmes à accès gratuit, chaque canal (abonné) se voit attribuer une forme de signal spécifique, qui est une caractéristique distinctive, « l'adresse » de cet abonné, d'où le nom de systèmes de communication à adresse asynchrone (AAC).

L'adresse de l'abonné peut être codée sous forme de signaux pseudo-aléatoires (semblables à du bruit) ou sous la forme d'une séquence de plusieurs impulsions radio avec un contenu de fréquence identique ou différent. Si les impulsions radio ont un contenu de fréquence différent, alors on dit que l'adresse est codée sous la forme d'une matrice temps-fréquence (FVM). Les adresses diffèrent à la fois par les intervalles de temps entre les impulsions radio et par leurs fréquences de remplissage.

Considérons le principe de fonctionnement de l'AASS sur la base d'un schéma fonctionnel généralisé (Fig. 8.15).

Les messages transmis reçus des sources sont soumis à une modulation d'impulsions. Certains systèmes utilisent PPM, d'autres utilisent une forme de modulation delta. Chaque impulsion résultant de la modulation d'impulsions primaires est ensuite convertie en une séquence d'adresses d'impulsions séparées par des pauses.

La formation des séquences d'adresses est réalisée à l'aide d'une ligne à retard (DL), dotée de prises, comme le montre la Fig. 8.15.

Pour former une adresse, seuls les taps de sont utilisés, et pour une autre adresse, une combinaison différente de taps est utilisée. Ces impulsions diffèrent par leur fréquence de remplissage (le nombre total de ces fréquences dans le système de compactage) et peuvent occuper différentes positions dans le temps. Par exemple, sur la Fig. La figure 8.16 présente une variante de construction de telles séquences d'adresses pour un système avec et .

Ainsi, l'impulsion résultant de la modulation d'impulsions du message primaire est divisée en impulsions dans la ligne à retard. Chacune de ces impulsions peut occuper une des positions dans le temps et est transmise à sa propre fréquence.

En faisant varier la position des impulsions dans le temps par rapport à la première impulsion, ainsi que la fréquence de remplissage des impulsions, il est possible d'obtenir un grand nombre de combinaisons de codes d'adresse (fort multiplexage).

Chaque récepteur individuel est un dispositif non linéaire contenant des lignes à retard et un circuit de coïncidence (CC), et répond uniquement à une séquence spécifique d'impulsions radio (Fig. 8.17). Le récepteur dispose de filtres passe-bande réglés sur les fréquences appropriées. Les impulsions de sortie de chaque filtre sont détectées et envoyées à des lignes à retard conçues conformément à l'adresse attribuée à ce récepteur afin que toutes les impulsions aux sorties coïncident dans le temps. Dans un circuit à coïncidence non linéaire (CC), une impulsion apparaît uniquement si les impulsions d'entrée retardées dans toutes les branches coïncident. Si au moins une des impulsions arrive des sorties des lignes à retard à l'entrée du circuit à coïncidence en même temps que les autres, alors le signal n'apparaîtra pas à la sortie du CC. Grâce à cela, le récepteur répond uniquement à la combinaison de code adresse qui lui est attribuée.

Le processus décrit de séparation des messages (c'est-à-dire la mise en évidence uniquement de la combinaison de codes d'adresse attribuée au récepteur) est illustré sur la Fig. 8.17. L'entrée du récepteur reçoit un signal groupé contenant notamment deux messages (impulsions radio ombrées et non ombrées). L'appareil récepteur répond uniquement à la combinaison fréquence-temps d'adresse qui lui est attribuée, affichée sous forme d'impulsions ombrées, c'est-à-dire met en valeur le message. Les impulsions provenant de la sortie du circuit d'adaptation sont converties en message reçu dans un démodulateur d'impulsions (PD) conformément à la modulation d'impulsions appliquée.

Afin d'établir une communication avec un abonné spécifique, il suffit de sélectionner les positions appropriées de la ligne à retard individuelle sur l'émetteur en fonction de la combinaison de codes d'adresse. Aucun réglage de fréquence n'est requis dans ces systèmes, ce qui réduit considérablement le coût de l'équipement et garantit sa fiabilité.

Lors de la transmission de messages discrets, une méthode combinatoire de génération d'un signal de groupe est souvent utilisée. L'essence de cette méthode est la suivante.

Qu'il soit nécessaire d'organiser la transmission de messages discrets indépendants sur un canal de groupe commun. Si chaque élément du message peut prendre l'un des états possibles, alors le nombre total d'états du système provenant des sources sera donc Pour les mêmes sources,

Ainsi, en utilisant la base de code, il est possible de transmettre simultanément des informations à partir de canaux individuels travaillant avec la base de code.

Si en particulier (un élément de message peut prendre l'un des deux états possibles, par exemple « 0 » et plusieurs canaux, alors quatre combinaisons différentes de signaux élémentaires « 0 » et « 1 » dans les deux canaux sont possibles.

La tâche consiste maintenant à transmettre quelques nombres qui déterminent le numéro de la combinaison. Ces numéros peuvent être transmis en utilisant n'importe quel code. Avec une telle transmission, le signal de groupe est le reflet d'une certaine combinaison de signaux provenant de différents canaux. La séparation des signaux basée sur les différences dans les combinaisons de signaux provenant de différents canaux est appelée séparation combinatoire.

Un exemple typique de séparation Raman est un système de modulation à double fréquence, parfois appelé télégraphie à double fréquence. Pour transmettre quatre combinaisons de signaux de deux canaux, quatre fréquences différentes sont utilisées : avec double modulation de phase (DPSK), chaque combinaison d'états de canaux I et II correspondent à une certaine valeur de phase du signal de groupe ou (Tableau 8.2).

Pour illustrer le principe de la séparation Raman, considérons un exemple de séparation des signaux dans un système de télégraphie fréquence à deux canaux (Fig. 8.17). Ici, le signal reçu est séparé par des filtres connectés à des détecteurs fonctionnant par paires pour des charges communes.

Lors de la transmission de fréquence, la tension de la sortie est fournie

via des diodes jusqu'aux bornes d'entrée des appareils des canaux I et II. Lors de la transmission de fréquence, la tension du filtre est connectée via des diodes aux bornes et respectivement. Toutes les autres connexions dans le schéma de la Fig. 8.17 sont effectués conformément au tableau. 8.2.

Tableau 8.2 (voir analyse)

Riz. 3.17. Séparation du signal Raman dans un système DFM

Avec une réception optimale, des filtres adaptés plutôt que passe-bande sont utilisés pour séparer les signaux en fréquences. Si les intervalles de fréquence entre et satisfont à la condition d'orthogonalité, alors la probabilité d'erreur dans l'un des canaux DFM avec une réception incohérente optimale est déterminée comme suit :

Une comparaison d'un système DFM avec un système FM classique à répartition en fréquence à deux canaux montre que les deux systèmes occupent presque la même bande de fréquences, mais que la puissance du signal requise pour garantir une fidélité donnée avec DFM est presque la moitié de celle du multiplexage par répartition en fréquence. La puissance maximale pendant le DFM est également nettement inférieure. Par conséquent, dans les systèmes à énergie limitée, la séparation Raman utilisant la méthode DFM est largement utilisée.

Les systèmes DPSK combinés sont en pratique mis en œuvre sous la forme de double modulation de phase relative DOPSK pour les mêmes raisons pour lesquelles les systèmes relatifs - RPM sont utilisés à la place des systèmes PSK absolus. De même, il est possible de construire des systèmes de multiplexage Raman pour un plus grand nombre de canaux - modulation de fréquence multiple (MFM), modulation de phase relative multiple (MRPM), etc.

Dans le cas du MFM, lors du choix des fréquences qui assurent l'orthogonalité du système de signaux transmis, la bande de fréquences occupée augmente également de façon exponentielle. La probabilité d'une erreur dans chaque canal augmente également avec l'augmentation, mais très lentement. Par conséquent, de tels systèmes sont utilisés dans les cas où le canal de communication utilisé dispose de ressources de fréquence importantes, mais ses capacités énergétiques sont limitées.

Dans le cas du MOPM, au contraire, la bande de fréquence occupée ne s'étend pratiquement pas avec la croissance, mais la probabilité d'erreur augmente très rapidement et pour maintenir la précision requise, il est nécessaire d'augmenter la puissance du signal. De tels systèmes conviennent dans les situations où il existe des limitations strictes sur la bande passante du canal et où la puissance du signal est pratiquement illimitée.

Les systèmes de communication multicanaux sont étudiés en détail dans des cours techniques spéciaux.

L E C T I O N N° 16

Sujet:

Texte de la conférence sur la discipline :"Théorie de la communication électrique"

Kaliningrad2013

Texte de la conférence n°27

par discipline :"Théorie de la communication électrique"

"Séparation de fréquence, de temps et de phase des signaux"

Introduction

L’élément le plus coûteux d’un système de communication est la ligne de communication. Dans les systèmes de transmission, le support commun peut être des câbles coaxiaux, symétriques ou optiques, des câbles de communication aériens ou des liaisons radio. Il existe un besoin de compacter les circuits physiques en transmettant simultanément des informations provenant de plusieurs dispositifs de communication terminaux à travers eux. La ligne de communication est compressée à l'aide d'un équipement de compactage qui, avec le support de transmission, forme système de transmission multicanal.

Système de transmission multicanal(SME) est un ensemble de moyens techniques qui assurent la transmission simultanée et indépendante de deux ou plusieurs signaux sur un circuit physique ou une ligne de communication.

Dans les télécommunications multicanaux, le MSP par répartition en fréquence (FDM) et le MSP par répartition dans le temps (TDMC) sont utilisés. La division par code des canaux est utilisée dans les systèmes de communication radio mobile.

Avec PRK, un certain spectre de fréquences (bande) est attribué à chaque canal de communication. Avec TRC, des séquences d'impulsions très courtes sont transmises à la ligne de communication, contenant des informations sur les signaux primaires et décalées les unes par rapport aux autres dans le temps.

Les PME avec CRC sont analogiques et les PME avec VRK sont des systèmes numériques.

À ces fins, des systèmes à accès et compactage multiples sont créés. Ce sont précisément ces systèmes qui sont à la base des communications modernes.

Division de fréquence des signaux

Le schéma fonctionnel du système de communication multicanal le plus simple avec division de fréquence des canaux est présenté sur la Fig. 1

Dans les sources étrangères, le terme accès multiple par répartition en fréquence (FDMA) est utilisé pour désigner le principe de répartition en fréquence des canaux (FDC).

Premièrement, conformément aux messages transmis, des signaux primaires (individuels) ayant des spectres d'énergie , ,..., modulent les fréquences sous-porteuses de chaque canal. Cette opération est réalisée par des modulateurs, ,..., émetteurs de voies. Les spectres des signaux de canal obtenus à la sortie des filtres de fréquence , ,..., occupent respectivement les bandes de fréquences , ,..., , qui dans le cas général peuvent différer en largeur des spectres des messages , ,..., . Pour les types de modulation à large bande, par exemple FM, la largeur spectrale , c'est à dire. en général . Pour plus de simplicité, nous supposerons qu'un AM-OBP est utilisé (comme c'est l'habitude dans les SP analogiques avec PDM), c'est-à-dire Et .

Traçons les principales étapes de la formation du signal, ainsi que l'évolution de ces signaux au cours du processus de transmission (Fig. 2).

Nous supposerons que les spectres des signaux individuels sont finis. Il est alors possible de sélectionner les fréquences de sous-porteuses w K pour que les bandes ,..., ne se chevauchent pas deux à deux. Dans cette condition les signaux ; mutuellement orthogonaux.

Ensuite, les spectres , ,..., sont résumés et leur totalité est transmise au modulateur de groupe (). Ici, le spectre, à l'aide des oscillations de la fréquence porteuse, est transféré vers la région de fréquence allouée à la transmission d'un groupe de canaux donné, c'est-à-dire le signal de groupe est converti en un signal linéaire. Dans ce cas, tout type de modulation peut être utilisé.

A la réception, le signal linéaire est envoyé à un démodulateur de groupe (récepteur P), qui convertit le spectre du signal linéaire en spectre du signal de groupe. Le spectre du signal de groupe est ensuite à nouveau divisé à l'aide de filtres de fréquence ,... en bandes séparées correspondant à des canaux individuels. Enfin, les démodulateurs de canal convertissent les spectres de signaux en spectres de messages destinés aux destinataires.

À partir des explications ci-dessus, il est facile de comprendre la signification de la méthode fréquentielle de séparation des canaux. Étant donné que toute ligne de communication réelle a une bande passante limitée, lors d'une transmission multicanal, chaque canal individuel se voit attribuer une certaine partie de la bande passante totale.

Du côté de la réception, les signaux de tous les canaux fonctionnent simultanément, différant par la position de leur spectre de fréquence sur l'échelle de fréquence. Afin de séparer ces signaux sans interférence mutuelle, les appareils de réception doivent contenir des filtres de fréquence. Chaque filtre doit laisser passer sans atténuation uniquement les fréquences qui appartiennent au signal d'un canal donné ; Le filtre doit supprimer les fréquences de signal de tous les autres canaux.

En pratique, cela n’est pas réalisable. Le résultat est une interférence mutuelle entre les canaux. Ils surviennent à la fois en raison de la concentration incomplète de l'énergie du k-ième signal de canal dans une bande de fréquences donnée et en raison de l'imperfection des filtres passe-bande réels. En conditions réelles, il faut également prendre en compte les interférences mutuelles d'origine non linéaire, dues par exemple à la non-linéarité des caractéristiques du canal de groupe.

Pour réduire les interférences transitoires à un niveau acceptable, il est nécessaire d'introduire des intervalles de fréquence de protection (Fig. 3).

Par exemple, dans les systèmes de communication téléphonique multicanaux modernes, chaque canal téléphonique se voit attribuer une bande de fréquences de kHz, bien que le spectre de fréquences des signaux audio transmis soit limité à une bande allant de

Division de code et démodulation de signaux dans les systèmes de radiocommunication

1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES SYSTÈMES DE RADIOCOMMUNICATION AVEC SÉPARATION DES SIGNAUX DE CODE

Le principe de fonctionnement d'un système de communication cellulaire par répartition en code peut être expliqué à l'aide de cet exemple simple. Supposons que vous soyez dans un grand restaurant ou un magasin où les gens parlent constamment des langues différentes. Malgré le bruit environnant (polyphonie), vous comprenez votre partenaire s'il parle la même langue que vous. En fait, contrairement à d'autres systèmes numériques qui divisent la plage allouée en canaux étroits en fonction de la fréquence (FDMA) ou du temps (TDMA), dans la norme CDMA, les informations transmises sont codées et le code est transformé en un signal à large bande de type bruit, de sorte que il peut être à nouveau attribué, en ayant uniquement le code du côté récepteur. Dans le même temps, de nombreux signaux peuvent être transmis et reçus simultanément sur une large bande de fréquences sans interférer les uns avec les autres. Les concepts centraux de la technique d'accès multiple par répartition en code d'Oualcomm sont l'étalement du spectre en séquence directe, le codage Walsh et le contrôle de puissance.

Wideband est un système qui transmet un signal qui occupe une très large bande de fréquences, dépassant largement la bande passante minimale réellement requise pour transmettre des informations. Par exemple, un signal basse fréquence peut être transmis en utilisant la modulation d'amplitude (AM) sur une bande de fréquences 2 fois supérieure à la bande passante de fréquence du signal. D'autres types de modulation, tels que la modulation de fréquence à faible déviation (FM) et la AM à bande latérale unique, permettent de transmettre des informations sur une bande de fréquences comparable à celle du signal d'information. Dans un système à large bande, un signal source en bande de base (par exemple un signal téléphonique) avec une bande passante de seulement quelques kilohertz est distribué sur une bande de fréquences qui peut avoir une largeur de plusieurs mégahertz. Cette dernière est réalisée par double modulation de la porteuse avec le signal d'information transmis et un signal de codage large bande.

La principale caractéristique d'un signal haut débit est sa base B, définie comme le produit de la largeur spectrale du signal F et de sa période T.

En multipliant le signal d'une source de bruit pseudo-aléatoire par un signal d'information, l'énergie de cette dernière est répartie sur une large bande de fréquences, c'est-à-dire que son spectre s'étend.

La méthode de transmission à large bande a été découverte par K.E. Shannon, qui a été le premier à introduire le concept de capacité de canal et à établir le lien entre la possibilité de transmission d'informations sans erreur sur un canal avec un rapport signal/bruit donné et la bande de fréquences allouée pour transmission d'informations. Pour tout rapport signal/bruit donné, un faible taux d'erreur de transmission est obtenu en augmentant la bande passante de fréquence allouée à la transmission d'informations.

Il convient de noter que les informations elles-mêmes peuvent être introduites dans le signal haut débit de plusieurs manières. La méthode la plus connue consiste à superposer des informations sur une séquence de codes de modulation à large bande avant de moduler la porteuse pour obtenir un signal BPS de type bruit à large bande (Fig. 1).

Le signal bande étroite est multiplié par une séquence pseudo-aléatoire (PRS) de période T, constituée de N bits de durée r 0 chacun. Dans ce cas, la base PSP est numériquement égale au nombre d’éléments PSP.

Cette méthode convient à tout système à large bande utilisant une séquence numérique pour étendre le spectre du signal haute fréquence.

L'essence de la communication à large bande est d'élargir la bande de fréquences du signal, de transmettre le signal à large bande et d'en isoler le signal utile en convertissant le spectre du signal à large bande reçu en spectre original du signal d'information.

La multiplication du signal reçu et du signal provenant de la même source de bruit pseudo-aléatoire (PRN) utilisée dans l'émetteur comprime le spectre du signal utile et élargit simultanément le spectre du bruit de fond et d'autres sources d'interférence. Le gain résultant du rapport signal/bruit à la sortie du récepteur est fonction du rapport entre les largeurs de bande des signaux à large bande et en bande de base : plus l'étalement du spectre est grand, plus le gain est important. Dans le domaine temporel, cela est fonction du rapport entre le débit de transmission du flux numérique dans le canal radio et le débit de transmission du signal d'information de base. Pour la norme IS-95, le rapport est de 128 fois, soit 21 dB. Cela permet au système de fonctionner à un niveau d'interférence qui dépasse le niveau du signal utile de 18 dB, car le traitement du signal à la sortie du récepteur nécessite que le niveau du signal dépasse le niveau d'interférence de seulement 3 dB. En conditions réelles, le niveau d’interférence est bien moindre. De plus, l’extension du spectre du signal (jusqu’à 1,23 MHz) peut être considérée comme une application des méthodes de réception en diversité de fréquence. Un signal se propageant sur un trajet radio est sujet à un évanouissement en raison de la nature de la propagation par trajets multiples. Dans le domaine fréquentiel, ce phénomène peut être représenté comme l'effet d'un filtre coupe-bande avec une bande passante coupe-bande variable (généralement pas supérieure à 300 kHz). Dans la norme AMPS, cela correspond à la suppression de dix canaux, et dans le système CDMA, seulement environ 25 % du spectre du signal est supprimé, ce qui ne pose pas de difficultés particulières pour restaurer le signal dans le récepteur.

2. UTILISATION DE FILTRES ADAPTÉS POUR LA DÉMODULATION DE SIGNAUX COMPLEXES

Les signaux composites utilisés dans les systèmes de division de code, en plus d'une grande base, se caractérisent par une redondance élevée, puisque tous les signaux élémentaires utilisés pour transmettre un symbole de code binaire transportent la même information.

La réception de ces signaux, ainsi que la réception d'éventuels signaux avec redondance, peuvent être réalisées élément par élément ou dans leur ensemble. Pour les systèmes utilisant ShPS, la réception dans son ensemble est typique. Ce n'est qu'en traitant le signal composite dans son ensemble qu'il est notamment possible d'effectuer une réception séparée des faisceaux lors d'une propagation par trajets multiples et de réaliser des avantages tout à fait différents de la communication via BPS.

La réception du ShPS, ainsi que de tout autre signal, est effectuée à l'aide de récepteurs optimaux qui minimisent la probabilité d'erreur. On sait que la structure du récepteur optimal dépend du type de modulation, ainsi que du nombre de paramètres du signal connus au point de réception (réception cohérente ou incohérente, etc.). Cependant, dans tous les cas, le récepteur optimal comprend un corrélateur ou filtre adapté et un solveur. Considérons l'utilisation de SF pour recevoir des signaux de type bruit à modulation de phase FMSPS (Fig. 2), qui sont un type répandu de signaux complexes.

Le filtre adapté (Fig. 2) est coordonné avec le NPS, qui transfère les informations.

Si nous utilisons le NPS Uk(t), alors la réponse impulsionnelle du SF

où a est une constante ; T est la durée du ShPS.

Supposons que le signal Uk(t) soit utilisé pour transmettre « 1 » de la séquence d'informations, et le signal opposé -Uk(t) soit utilisé pour transmettre « O » (transmission (avec pause active).

Nous choisirons le code Barker (Nе=7) comme ShPS. Alors

La forme d'onde Uk (t) est représentée sur la figure 3. Les filtres adaptés peuvent être analogiques ou discrets. Les NPS multifréquences sont traités dans des SF multicanaux, et pour les signaux composites de type FMSPS, des SF sont utilisés, qui sont construits sur la base d'une ligne à retard multi-tap (MDL). Comme MLZ, des sections de câble coaxial et des lignes à retard ultrasoniques utilisant des ondes acoustiques de surface (SAW) sont utilisées. Des SF analogiques discrets basés sur des dispositifs à couplage de charge (CCD) sont également connus. La bande passante MLZ ne doit pas être inférieure à la largeur du spectre ShPS.

Si les échantillons d'un SF discret sont convertis en groupes de codes à l'aide d'un CAN, alors le filtre se transforme en SF numérique. Pour mettre en œuvre des SF numériques, il est prévu d'utiliser des circuits intégrés spécialisés de grande et ultra grande taille (LSI et VLSI). Le filtre adapté a la propriété d'invariance par rapport à l'amplitude, à la position temporelle et à la phase initiale du signal.

La figure 3 montre un SF linéaire analogique sur un MLZ. En raison de l'inclusion de déphaseurs (PS) illustrés sur la figure 3, un tel filtre est cohérent avec la séquence de code Barter (N E = 7).

Un procédé de réception similaire peut être utilisé lorsque la forme du signal Uk(t), le début et la fin de l'intervalle ainsi que la fréquence porteuse de l'oscillation HF sont connus. Seule la phase initiale de la porteuse est inconnue, mais elle est la même pour tous les éléments du signal composite (Fig. 2). Dans ce cas, ils parlent de réception incohérente avec accumulation cohérente. L'incohérence de la réception est due au fait que ce n'est pas le signal lui-même, mais son enveloppe, qui est fourni à l'entrée du dispositif stroboscopique. Ainsi, le SF met en œuvre la méthode optimale pour recevoir un signal connu avec une phase incertaine.

La figure 4a montre la tension à la sortie du SF Ucph (t), qui répète en temps réel la fonction d'autocorrélation du NPS avec lequel le filtre est adapté. La comparaison de la Fig. 2 avec la Fig. 4, a permet de vérifier que le SF a un effet significatif sur le NPS, et que la réponse du filtre, répétant l'ACF du signal, n'a que peu de ressemblance avec le signal lui-même agissant au niveau du NPS. entrée du SF.

Les figures 4, 6 montrent la tension à la sortie du détecteur d'enveloppe.

Dans les systèmes télémécaniques permettant de transmettre de nombreux signaux sur une seule ligne de communication, l'utilisation d'un codage conventionnel s'avère insuffisante. Une séparation supplémentaire des signaux ou un codage spécial incluant des éléments de séparation des signaux est requis. La séparation des signaux est la fourniture d'une transmission et d'une réception indépendantes de nombreux signaux sur une ligne de communication ou dans une bande de fréquences, dans laquelle les signaux conservent leurs propriétés et ne se déforment pas.

Les méthodes suivantes sont actuellement utilisées :

1. Division temporelle, dans laquelle les signaux sont transmis séquentiellement dans le temps, en utilisant alternativement la même bande de fréquences ;

2. Séparation code-adresse, réalisée sur la base d'une séparation temporelle (moins souvent fréquentielle) des signaux avec envoi d'un code d'adresse ;

3. Division de fréquence, dans laquelle chaque signal se voit attribuer sa propre fréquence et les signaux sont transmis séquentiellement ou en parallèle dans le temps ;

4. Division temps-fréquence, permettant de tirer parti à la fois de la division fréquentielle et temporelle des signaux ;

5. Séparation de phases, dans laquelle les signaux diffèrent les uns des autres en phase.

Division temporelle (TS). Chacun des n - signaux est pourvu d'une ligne à tour de rôle : d'abord, pendant une période de temps t 1 signal 1 est transmis, pour t 2 - signal 2, etc. Dans ce cas, chaque signal occupe son propre intervalle de temps. Le temps imparti pour la transmission de tous les signaux est appelé un cycle. La bande de fréquences pour la transmission du signal est déterminée par l'impulsion la plus courte de la combinaison de codes. Entre les intervalles de temps d'information, des intervalles de temps de garde sont nécessaires pour éviter une influence mutuelle de canal sur canal, c'est-à-dire distorsion pass-through.

Pour mettre en œuvre la séparation temporaire, on utilise des distributeurs dont l'un est installé au point de contrôle et l'autre au point de contrôle.

Séparation code-adresse des signaux (CAR). La séparation des signaux par code temporel (TCAR) est utilisée, dans laquelle une impulsion de synchronisation ou une combinaison de codes (combinaison de synchronisation) est d'abord transmise pour assurer un fonctionnement coordonné des distributeurs au point de contrôle et au point contrôlé. Ensuite, une combinaison de codes appelée code d'adresse est envoyée. Les premiers caractères du code d'adresse sont destinés à sélectionner l'élément et l'objet contrôlés, ces derniers forment l'adresse de fonction, qui indique quelle opération TM (fonction) doit être effectuée (TU, TI, etc.). Vient ensuite la combinaison de codes de l'opération elle-même, c'est-à-dire des informations de commande sont transmises ou des informations de notification sont reçues.

Séparation de fréquence des signaux. Pour chacun des n signaux, sa propre bande dans la gamme de fréquences est donnée. Au point de réception (RP), chacun des signaux envoyés est d'abord isolé par un filtre passe-bande, puis transmis au démodulateur, puis aux relais exécutifs. Les signaux peuvent être transmis séquentiellement ou simultanément, c'est-à-dire parallèle.

Séparation de phase des signaux. Plusieurs signaux sont transmis à une fréquence sous forme d'impulsions radio avec des phases initiales différentes. À cette fin, une manipulation relative ou de phase est utilisée.

Séparation temps-fréquence des signaux. Les carrés ombrés avec des chiffres sont des signaux transmis dans une certaine bande de fréquences et dans un intervalle de temps sélectionné. Il existe des intervalles de temps de garde et des bandes de fréquences entre les signaux. Le nombre de signaux générés augmente considérablement.

24. Les principaux types d'interférences dans les canaux et les chemins des MTS filaires (systèmes de transmission multicanaux) avec FDM (division de fréquence des canaux).

Par interférence, nous entendons tout effet aléatoire sur un signal dans un canal de communication qui empêche la réception correcte des signaux. Dans le même temps, il convient de souligner le caractère aléatoire de l’impact, car faire face à des interférences régulières ne présente aucune difficulté (du moins en théorie). Par exemple, le bourdonnement du courant alternatif ou les interférences provenant d'une station de radio particulière peuvent être éliminés par compensation ou filtrage. Dans les canaux de communication, il existe à la fois des interférences additives, c'est-à-dire des processus aléatoires superposés aux signaux transmis, et des interférences multiplicatives, exprimées par des changements aléatoires dans les caractéristiques du canal.

Le bruit gaussien est toujours présent à la sortie d'un canal continu. De telles interférences incluent notamment le bruit thermique. Ces interférences ne peuvent pas être éliminées. Un modèle de canal continu, incluant la loi de composition du signal s(t), un réseau à quatre ports avec une réponse impulsionnelle g(t, ) et une source de bruit gaussien additif (t).

Un modèle plus complet devrait prendre en compte d'autres types de bruit additif (additif - total), les distorsions de signaux non linéaires, ainsi que le bruit multiplicatif.

Passons à une brève description des interférences répertoriées ci-dessus.

L’interférence spectrale concentrée, ou harmonique, est un signal modulé à bande étroite. Les raisons de l'apparition de telles interférences sont une diminution de l'atténuation de transition entre les circuits câblés, l'influence des stations radio, etc.

Le bruit pulsé est un bruit concentré dans le temps. Ils représentent une séquence aléatoire d'impulsions qui ont des amplitudes aléatoires et se succèdent à des intervalles de temps aléatoires, et les processus transitoires qu'ils provoquent ne se chevauchent pas dans le temps. Les raisons de l'apparition de ces interférences sont : le bruit de commutation, les interférences des lignes à haute tension, les décharges de foudre, etc. Les interférences impulsionnelles dans le canal PM sont normalisées en limitant la durée pendant laquelle elles dépassent les seuils d'analyse spécifiés.

Le bruit de fluctuation (aléatoire) se caractérise par un large spectre et une entropie maximale et est donc le plus difficile à combattre. Cependant, dans les canaux de communication filaires, le niveau d'interférence de fluctuation est assez faible et, à un faible taux de transfert d'informations spécifiques, ils n'affectent pratiquement pas le taux d'erreur.

Les interférences multiplicatives (multiplication par signal) sont causées par des changements aléatoires dans les paramètres du canal de communication. Cette interférence se manifeste notamment par une modification du niveau du signal à la sortie du démodulateur. Il y a des changements de niveau doux et brusques. Des changements fluides se produisent sur un temps bien supérieur à 0 - la durée d'un seul élément ; spasmodique - dans un temps inférieur à 0. Les changements de niveau en douceur peuvent s'expliquer par des fluctuations de l'atténuation de la ligne de communication, provoquées, par exemple, par des changements dans les conditions météorologiques et par l'évanouissement des canaux radio. Les changements brusques de niveau peuvent être dus à de mauvais contacts dans l'équipement, à un fonctionnement imparfait des équipements de communication, de la technologie de mesure, etc.

Une baisse du niveau de plus de 17,4 dB en dessous de la valeur nominale est appelée une cassure. Lors d'une pause, le niveau descend en dessous du seuil de sensibilité du récepteur et la réception du signal s'arrête effectivement. Les interruptions d'une durée inférieure à 300 ms sont généralement appelées à court terme, tandis que les interruptions supérieures à 300 ms sont longues.

Le bruit d'impulsion et les interruptions sont la principale cause d'erreurs lors de la transmission de messages discrets sur des canaux de communication filaires.

Le bruit additif contient trois composantes : concentrée en fréquence (harmonique), concentrée en temps (impulsion) et fluctuation. Les interférences concentrées en fréquence ont un spectre nettement plus étroit que la bande passante du canal. Le bruit d'impulsion est une séquence d'impulsions à court terme séparées par des intervalles dépassant le temps des processus transitoires dans le canal. L'interférence de fluctuation peut être représentée comme une séquence d'impulsions se succédant continuellement, ayant un large spectre qui s'étend au-delà de la bande passante du canal. L'interférence impulsionnelle peut être considérée comme un cas extrême d'interférence de fluctuation, lorsque son énergie est concentrée en des points individuels sur l'axe des temps, et l'interférence harmonique peut être considérée comme un autre cas extrême, lorsque toute l'énergie est concentrée en des points individuels sur l'axe des fréquences. .

Les caractéristiques des interférences additives dans les canaux PM sont la puissance du bruit psosométrique et le niveau de bruit non pondéré. La première quantité est mesurée par un appareil doté d'un détecteur quadratique et d'un circuit spécial qui prend en compte la sensibilité de l'oreille humaine, du microphone et du téléphone aux tensions de différentes fréquences. La puissance psosométrique moyenne est de 2*10-15 W/m. Le bruit non pondéré est mesuré avec un détecteur quadratique ayant un temps d'intégration de 200 ms. Cette valeur en un point avec un niveau relatif zéro ne doit pas dépasser -49 dB dans une section de réréception. Les caractéristiques spécifiées ne couvrent pas le bruit impulsif, qui est mesuré séparément et avec des instruments spéciaux. Les interférences multiplicatives dans les canaux de communication s'expriment principalement par des modifications de l'atténuation résiduelle, entraînant des modifications du niveau du signal. Les changements dans le niveau du signal dans les canaux de communication réels sont de nature très diverse. Par exemple, une distinction est faite entre les changements doux et brusques du niveau du signal (parfois appelés changements d'atténuation résiduelle), les diminutions de niveau à court terme, les interruptions à court et à long terme.

Les changements de niveau fluides sont ceux dans lesquels l'écart du niveau de sa valeur nominale au maximum (minimum) se produit sur un temps incommensurablement supérieur à la durée des éléments individuels du signal transmis t0. Les changements brusques de niveau incluent ceux dans lesquels le changement de niveau de pH0M à pMAX se produit dans un temps comparable au temps d'un intervalle unitaire 0.

Des recherches ont montré que sur une longue période, les écarts de niveau par rapport à la valeur nominale se produisent à la fois à la hausse et à la baisse, alors que les deux sens de changement ont une probabilité à peu près égale. Les changements de ce type peuvent être classés comme des changements lents de l'atténuation résiduelle. Parallèlement à eux, des changements rapides et à relativement court terme de l'atténuation résiduelle se produisent, conduisant principalement à une diminution du niveau de réception. Des sous-estimations importantes du niveau du signal conduisent à des distorsions des signaux reçus et, par conséquent, à des erreurs. La diminution du niveau du signal réduit son immunité au bruit, ce qui entraîne également une augmentation du nombre d'erreurs. Et enfin, dans les systèmes synchrones, une diminution du niveau du signal entraîne une perturbation de la synchronisation et la mise d'un certain temps pour passer en mode synchronisation lorsque le niveau normal est rétabli. Par conséquent, dans les systèmes PDI modernes, il existe des dispositifs spéciaux qui bloquent le récepteur et son système de synchronisation lorsque le niveau du signal descend en dessous d'une valeur donnée - P. Pour cette raison, abaisser le niveau d'une valeur supérieure ou égale à P est appelé une pause. . Lors de la transmission de données selon les recommandations de l'EASC, une coupure est considérée comme P = 17,4 dB. Les pauses sont divisées en courtes et longues

Pour les canaux TC commutés, il existe la norme suivante : t KR.PER ZOO ms. Ce temps a été choisi parmi les solutions de circuits adoptées dans les équipements de commutation téléphonique qui, en cas d'interruption de plus de 300 ms, assurent la déconnexion d'une connexion préalablement établie, c'est-à-dire conduisent à une panne de communication. La valeur spécifiée est recommandée par l'UIT comme critère de défaillance pour la transmission sur les canaux PM commutés. La proportion recommandée de pauses de courte durée sur un site de réaccueil ne doit pas dépasser 1,5 * 10-5 pour 90 % des périodes horaires.

Les changements de niveau progressifs sont dans une certaine mesure caractérisés par le degré de stabilité de l'affaiblissement résiduel. Selon les recommandations de l'UIT, l'atténuation résiduelle pour un canal PM à deux fils devrait être de 7,0, pour un canal à quatre fils - 17,4 dB, et son instabilité dans le temps dans une section de reréception ne devrait pas dépasser 1,75 dB.

Dans les canaux de communication, des interférences multiplicatives uniques se produisent également en raison de l'instabilité des générateurs de fréquence sous-porteuse de l'équipement de transmission. En conséquence, il devient difficile d'isoler une oscillation cohérente pendant la réception FM ou une distorsion du signal FM se produit. Selon les normes existantes, la divergence des fréquences des sous-porteuses dans la section de réréception est limitée à 1 Hz. De plus, parallèlement aux changements brusques du niveau du signal dans les canaux de communication, des sauts de phase se produisent, mais ces derniers n'ont pas encore été standardisés.

25.Principes de construction de SP (systèmes de transmission) avec répartition temporelle des canaux (TDC). Les principales étapes de conversion des signaux analogiques en signaux numériques (échantillonnage temporel, quantification de niveau, codage).

Dans les systèmes de transmission avec TRC, des signaux numériques sont utilisés, qui sont l'une ou l'autre séquence de codes d'impulsions, c'est-à-dire est un système de transmission de données numériques. Rappelons que pour convertir un signal analogique en signal numérique, on utilise les opérations DISCRETION, QUANTISATION et CODAGE. La discrétisation est effectuée sur la base du théorème de Kotelnikov. Pour les signaux PM avec une bande passante de 0,3 à 3,4 kHz + 0,9 kHz (intervalle de garde), c'est-à-dire fв = 4 kHz. Fréquence d'horloge d'échantillonnage fт = 2fв = 8 kHz. Chaque échantillon est transmis sur 8 bits, ce qui signifie que le signal PM peut être transmis à une vitesse de ft × 8 bits = 8 × 103 × 8 = 64 kbit/s. Il s'agit de la vitesse de transmission d'un canal PM. Les échantillons sont transmis sous forme de nombres binaires de huit bits obtenus par quantification des échantillons. Parce que la quantification a un nombre fini de niveaux, et même des restrictions sur max et min, il est évident que le signal quantifié n'est pas précis. La différence entre la vraie valeur de l'échantillon et sa valeur quantifiée est le bruit de quantification. La valeur du bruit de quantification dépend du nombre de niveaux de quantification, de la vitesse à laquelle le signal change et de la manière dont le pas de quantification est choisi.