Συστήματα επικοινωνίας. Γενικές πληροφορίες για τα συστήματα επικοινωνίας

Ταξινόμηση τηλεπικοινωνιακών συστημάτων κατά σκοπό (τύποι μεταδιδόμενων μηνυμάτων) και τύπο μέσου διάδοσης σήματος

Επικοινωνία, επικοινωνία, ραδιοηλεκτρονικά και ψηφιακές συσκευές

Η ταξινόμηση των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων είναι πολύ διαφορετική, αλλά καθορίζεται κυρίως από τους τύπους των μεταδιδόμενων μηνυμάτων από το μέσο διάδοσης των τηλεπικοινωνιακών σημάτων και τις μεθόδους διανομής της μεταγωγής μηνυμάτων στο δίκτυο. μέσο Ανάλογα με τον τύπο των μηνυμάτων που μεταδίδονται, τα ακόλουθα συστήματαεπικοινωνίες: τηλεφωνικές μεταδόσεις ομιλίας τηλεγραφικές μεταδόσεις κειμένου μεταδόσεις φαξ μεταδόσεις στατικών εικόνων τηλεόραση και μετάδοση ήχουμετάδοση κινούμενων εικόνων και...

Ταξινόμηση τηλεπικοινωνιακών συστημάτων ανά σκοπό (τύποι μεταδιδόμενων μηνυμάτων) και είδος μέσου διάδοσης σήματος.

Η ταξινόμηση των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων είναι πολύ ποικιλόμορφη, αλλά καθορίζεται κυρίως από τους τύπους των μηνυμάτων που μεταδίδονται, το περιβάλλον διάδοσης των τηλεπικοινωνιακών σημάτων και τις μεθόδους διανομής (μεταγωγής) μηνυμάτων στο δίκτυο (Εικ. 1.2.2).

Εικόνα 1.2.2 Ταξινόμηση τηλεπικοινωνιακών συστημάτων ανά τύπο

μεταδιδόμενα μηνύματα και περιβάλλον διανομής

Ανάλογα με τον τύπο των μηνυμάτων που μεταδίδονται, διακρίνονται τα ακόλουθα συστήματα επικοινωνίας: τηλέφωνο (μετάδοση ομιλίας), τηλέγραφος (μετάδοση κειμένου), φαξ (μετάδοση στατικών εικόνων), τηλεοπτική και ηχητική μετάδοση (μετάδοση κινούμενων εικόνων και ήχου), τηλεμέτρηση, τηλεέλεγχο και μετάδοση δεδομένων.

Με βάση τον σκοπό τους, τα τηλεφωνικά και τηλεοπτικά συστήματα χωρίζονται σε συστήματα εκπομπής, τα οποία διαφέρουν υψηλού βαθμούκαλλιτεχνική αναπαραγωγή μηνυμάτων, και επαγγελματική, έχοντας ειδική εφαρμογή(επίσημες επικοινωνίες, βιομηχανική τηλεόραση κ.λπ.). Σε ένα σύστημα τηλεμετρίας, το μετρούμενο φυσική ποσότητα(θερμοκρασία, πίεση, ταχύτητα κ.λπ.) μετατρέπεται χρησιμοποιώντας αισθητήρες σε πρωτεύον ηλεκτρικό σήμα που εισέρχεται στον πομπό. Στο άκρο λήψης, το εκπεμπόμενο φυσικό μέγεθος ή οι αλλαγές του απομονώνονται από το σήμα και παρατηρούνται ή καταγράφονται με τη χρήση οργάνων εγγραφής. Το σύστημα τηλεχειρισμού μεταδίδει εντολές για αυτόματη εκτέλεση συγκεκριμένων ενεργειών.

Συστήματα μετάδοσης δεδομένων, παροχή ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ υπολογιστικών εργαλείων και αντικειμένων αυτοματοποιημένα συστήματαχειριστήρια, διαφέρουν από τα τηλεγραφικά κατά υψηλότεραταχύτητα και ακρίβεια μεταφοράς πληροφοριών.

Ανάλογα με το μέσο διάδοσης του σήματος, διακρίνονται τα συστήματα (γραμμές). ενσύρματη επικοινωνία(εναέρια, καλωδιακά, οπτικές ίνες κ.λπ.) και ραδιοεπικοινωνίες. Τα καλωδιακά συστήματα επικοινωνίας αποτελούν τη βάση των δικτύων κορμού μεγάλων αποστάσεων και μεταδίδουν σήματα στην περιοχή συχνοτήτων από δεκάδες kHz έως εκατοντάδες MHz. Οι γραμμές επικοινωνίας οπτικών ινών (FOCL) είναι πολλά υποσχόμενες. Καθιστούν δυνατή την παροχή πολύ υψηλών διακίνησης(εκατοντάδες τηλεοράσεις ή εκατοντάδες χιλιάδες τηλεφωνικά κανάλια). Μαζί με τις ενσύρματες γραμμές επικοινωνίας, χρησιμοποιούνται ευρέως ραδιοφωνικές γραμμές διαφόρων εύρους (από εκατοντάδες kHz έως δεκάδες GHz). Αυτές οι γραμμές είναι πιο οικονομικές και απαραίτητες για επικοινωνία με κινούμενα αντικείμενα. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα για πολυκαναλική ραδιοεπικοινωνία είναι γραμμές ρελέ ραδιοφώνου(RRL) κυμαίνεται μετρητή, δεκατόμετρο και εκατοστό σε συχνότητες από 60 MHz έως 40 GHz. Ένας τύπος RRL είναι τροποσφαιρικές γραμμέςχρησιμοποιώντας αντανακλάσεις από τροποσφαιρικές ανομοιογένειες. Βρίσκοντας αυξανόμενη χρήση δορυφορικές συνδέσειςεπικοινωνιών (SLS) RRL με επαναλήπτη στο δορυφόρο. Για αυτές τις γραμμές επικοινωνίας (συστήματα) εκχωρούνται συχνότητες από 4 έως 6 και από 11 έως 27,5 GHz. Μεγάλη εμβέλεια με έναν επαναλήπτη στον δορυφόρο, ευελιξία και δυνατότητα οργάνωσης παγκόσμιες επικοινωνίες σημαντικά πλεονεκτήματα SLS.

Εύρος συχνοτήτων ηλεκτρομαγνητικές δονήσεις, που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ραδιοεπικοινωνίας, παρουσιάζονται στον πίνακα. 1.2.1.

Πίνακας 1.2.1 Εύρος συχνοτήτων ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων,

χρησιμοποιείται σε συστήματα ραδιοεπικοινωνίας

Τα συστήματα επικοινωνίας μπορούν να λειτουργήσουν σε ένα από τα τρεις λειτουργίες:

Simplex Η μετάδοση του μηνύματος πραγματοποιείται προς μία κατεύθυνση από την πηγή στον παραλήπτη.

Διπλός παρέχει τη δυνατότητα ταυτόχρονης μετάδοσης μηνυμάτων προς την εμπρός και την αντίστροφη κατεύθυνση.

Half duplex τα μηνύματα ανταλλάσσονται ένα προς ένα.

Καθώς και άλλα έργα που μπορεί να σας ενδιαφέρουν
51285.		Μελέτη του φαινομένου της παρεμβολής φωτός με χρήση διπρισμού Fresnel	82 KB
	Σκοπός εργασίας: Μελέτη φαινομένων πολωμένου φωτός περιστροφής του επιπέδου πόλωσης σε οπτικά ενεργά διαλύματα και μαγνητικά πεδίαπροσδιορισμός της σταθεράς περιστροφής της σταθεράς Verdet και της συγκέντρωσης των οπτικά ενεργών διαλυμάτων. Όργανα και εξαρτήματα: κυκλικοί σωλήνες πολωσίμετρων με οπτικά ενεργό σωληνοειδές ανορθωτή χαρτί γραφήματος Προσδιορισμός της σταθεράς περιστροφής των διαλυμάτων ζάχαρης.5 Χρησιμοποιώντας τον τύπο, υπολογίζουμε τη συγκέντρωση: Συμπέρασμα: κατά τη διάρκεια της εργασίας που μελετήσαμε: η εκπομπή πολωμένου φωτός, το φαινόμενο περιστροφή του επιπέδου πόλωσης σε...
51286.		μελέτη διασποράς πρίσματος γυαλιού	74 KB
	Σκοπός εργασίας: Παρατήρηση γραμμικών φασμάτων εκπομπής, προσδιορισμός του δείκτη διάθλασης οπτικού γυαλιού για διάφορα μήκη κύματος και κατασκευή καμπύλης διασποράς για αυτό το γυαλί, προσδιορισμός των χαρακτηριστικών διασποράς του πρίσματος. Προσδιορισμός της εξάρτησης Διαθλαστική γωνία...
51287.		Μελέτη του φαινομένου της παρεμβολής φωτός σε λεπτές μεμβράνες χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των δακτυλίων του Νεύτωνα	131,5 KB
	Σκοπός της εργασίας: να μελετήσει το φαινόμενο της παρεμβολής φωτός, να προσδιορίσει την ακτίνα καμπυλότητας του φακού χρησιμοποιώντας δακτυλίους του Νεύτωνα, να καθορίσει το μήκος κύματος μετάδοσης των φίλτρων φωτός
51289.			42,5 KB
	Σκοπός της εργασίας: να μελετήσει μεθόδους για την απόκτηση συνεκτικών πηγών φωτός με τεχνητή διαίρεση του μπροστινού μέρους ενός φωτεινού κύματος χρησιμοποιώντας ένα διπρισμό Fresnel. μελέτη του φαινομένου της παρεμβολής φωτός. προσδιορισμός του μήκους κύματος της φωτεινής πηγής και των αποστάσεων μεταξύ συνεκτικών πηγών φωτός. Συσκευές και αξεσουάρ: πηγή φωτός, φίλτρα φωτός, συρόμενη σχισμή, διπρισμός Fresnel, μικροσκόπιο με κλίμακα ανάγνωσης, οπτικοί μετρητές μήκους κύματος της φωτεινής πηγής. Συμπέρασμα: μελετήσαμε μεθόδους για τη λήψη συνεκτικών πηγών φωτός με τεχνητή σχάση...
51290.		Μελέτη του φαινομένου της παρεμβολής φωτός με χρήση διπρισμού Fresnel	52,5 KB
	Σκοπός της εργασίας: Μελέτη μεθόδων για την απόκτηση συνεκτικών πηγών φωτός με τεχνητή διαίρεση του μπροστινού μέρους ενός φωτεινού κύματος χρησιμοποιώντας ένα διπρισμό Fresnel. μελέτη του φαινομένου της παρεμβολής φωτός. Συσκευές και αξεσουάρ: πηγή φωτός, φίλτρα φωτός, συρόμενα...
51291.		Περίθλαση φωτός σε ακτίνες λέιζερ	55 KB
	Συνεχές λέιζερ αερίου LG-75 ή LPM-11, βαθμολογητής με αντικείμενα περίθλασης (συρόμενη σχισμή, λεπτό νήμα, δύο αμοιβαία κάθετα σπειρώματα), οθόνη με χάρακες ανάγνωσης.
51292.		Χρηματοοικονομικές και οικονομικές δραστηριότητες	178,88 KB
	Χρηματοδότηση είναι οικονομικές νομισματικές σχέσεις σχετικά με το σχηματισμό, τη διανομή και τη χρήση κεφαλαίων μετρητάτο κράτος, τα εδαφικά του τμήματα, καθώς και επιχειρήσεις, οργανώσεις και θεσμούς που είναι απαραίτητοι για την εξασφάλιση διευρυμένης αναπαραγωγής και κοινωνικών αναγκών, στη διαδικασία των οποίων γίνεται η διανομή και αναδιανομή του κοινωνικού προϊόντος και ο έλεγχος της ικανοποίησης των αναγκών της κοινωνίας.

Οποιοδήποτε μήνυμα είναι μια συγκεκριμένη συλλογή πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση οποιουδήποτε υλικού συστήματος, η οποία μεταδίδεται από ένα άτομο (ή συσκευή) που παρατηρεί αυτό το σύστημα σε άλλο άτομο (ή συσκευή), το οποίο συνήθως δεν έχει την ευκαιρία να λάβει αυτές τις πληροφορίες από απευθείας παρατηρήσεις. Αυτό το υλικό σύστημα, μαζί με τον παρατηρητή, αντιπροσωπεύει την πηγή του μηνύματος. Για να μεταδοθεί ένα μήνυμα στον παραλήπτη, πρέπει να χρησιμοποιηθεί κάποια φυσική διαδικασία. Ένα μεταβαλλόμενο φυσικό μέγεθος (για παράδειγμα, ρεύμα σε ένα σύρμα, ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ηχητικά κύματακ.λπ.) η εμφάνιση ενός μηνύματος ονομάζεται σήμα. Το σύνολο των μέσων που προορίζονται για τη μετάδοση ενός σήματος ονομάζεται κανάλι επικοινωνίας. Εδώ, το "μέσο" μπορεί να γίνει κατανοητό τόσο ως συσκευή όσο και ως φυσικό περιβάλλον στο οποίο διαδίδεται το σήμα. Το σήμα λαμβάνεται από τον παραλήπτη. Γνωρίζοντας τη νομοθεσία που συνδέει το μήνυμα και το σήμα, ο παραλήπτης μπορεί να αναγνωρίσει τις πληροφορίες που περιέχονται στο μήνυμα. Για τον παραλήπτη του μηνύματος, το σήμα δεν είναι γνωστό εκ των προτέρων, και ως εκ τούτου είναι μια τυχαία διαδικασία.

Εκτός μεταδιδόμενο σήματο κανάλι περιέχει πάντα άλλες τυχαίες διεργασίες διαφόρων προελεύσεων, που ονομάζονται παρεμβολές ή θόρυβος. Η παρουσία παρεμβολών προκαλεί θεμελιώδη ασάφεια στην ανάκτηση μηνυμάτων.

Το κανάλι επικοινωνίας, μαζί με την πηγή του μηνύματος και τον παραλήπτη του, με δεδομένες μεθόδους μετατροπής του μηνύματος σε σήμα και επαναφοράς του μηνύματος από το ληφθέν σήμα, ονομάζεται σύστημα επικοινωνίας.

Μερικές φορές ένα κανάλι χρησιμοποιείται για τη μετάδοση μηνυμάτων από πολλές πηγές σε πολλούς παραλήπτες. Ένα τέτοιο κανάλι ονομάζεται συμπιεσμένο και θα συζητηθεί στο Κεφάλαιο. 9.

Ρύζι. 1.1. Διάγραμμα συστήματος επικοινωνίας.

Στο Σχ. 1.1 παρουσιάζεται στο γενική άποψηδιάγραμμα συστήματος επικοινωνίας. Εδώ, η συσκευή μετάδοσης αναφέρεται σε όλο τον εξοπλισμό που μετατρέπει το μήνυμα σε σήμα και η συσκευή λήψης αναφέρεται στον εξοπλισμό που ανακατασκευάζει το μήνυμα. Το κανάλι μπορεί επίσης να περιλαμβάνει εξοπλισμό, όπως ενισχυτές ρελέ.

Ρύζι. 1.2. Προς τον ορισμό του καναλιού.

Σημειώστε ότι η έννοια του "καναλιού" δεν είναι αυστηρά καθορισμένη. Αφήστε, για παράδειγμα, ένα σήμα που μεταδίδεται από σημείο σε σημείο (Εικ. 1.2) να διέρχεται διαδοχικά μέσα από ορισμένους συνδέσμους που μπορεί να είναι, για παράδειγμα, ενισχυτές, τμήματα καλωδίου, ένα μέσο στο οποίο διαδίδονται ηλεκτρομαγνητικές ή ακουστικές δονήσεις κ.λπ. Ολόκληρο το σύνολο αυτών των συνδέσμων μπορεί να ονομαστεί κανάλι. Μπορούμε να θεωρήσουμε μέρος των συνδέσμων ως κανάλι, για παράδειγμα από προς , εκχωρώντας τους συνδέσμους στη συσκευή εκπομπής και τη σύνδεση στη συσκευή λήψης. ΣΕ γενική θεωρίαΣτην επικοινωνία, είναι βολικό να καλέσετε ένα κανάλι οποιοδήποτε μέρος του συστήματος επικοινωνίας που, σύμφωνα με τις συνθήκες του προβλήματος που επιλύεται, είναι αδύνατο ή ανεπιθύμητο να αλλάξει. Με αυτή την έννοια θα κατανοήσουμε τον όρο «κανάλι».

Από μαθηματική άποψη, ο ορισμός ενός καναλιού σημαίνει ότι υποδεικνύει ποια σήματα μπορούν να δοθούν στην είσοδό του και ποια είναι η κατανομή πιθανότητας του σήματος στην έξοδό του με δεδομένο ένα γνωστό σήμα στην είσοδο. Το κοινό καθήκονΗ θεωρία της επικοινωνίας είναι η εύρεση μεθόδων για τη μετατροπή ενός μηνύματος σε σήματα ενός δεδομένου καναλιού και η αντίστροφη μετατροπή ενός λαμβανόμενου σήματος σε μήνυμα, το οποίο διασφαλίζει, με μια ορισμένη έννοια, καλύτερη μετάδοσημηνύματα.

Οποιοδήποτε πραγματικό υλικό σύστημα περιλαμβάνεται στην πηγή μηνυμάτων μπορεί να έχει μια συνεχή σειρά καταστάσεων. Ωστόσο, οι πληροφορίες που μεταδίδονται σχετικά δεν εξαντλούν ποτέ όλα τα χαρακτηριστικά της κατάστασης και μπορούν σε πολλές περιπτώσεις να σχηματίσουν ένα διακριτό (δηλαδή πεπερασμένο ή μετρήσιμο) σύνολο. Σε αυτήν την περίπτωση, η πηγή του μηνύματος λέγεται ότι είναι διακριτή.

Προκειμένου να κρίνουμε εάν μια συγκεκριμένη πηγή μηνυμάτων είναι διακριτή ή συνεχής, είναι απαραίτητο, έχοντας επιλέξει ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα διάρκειας, να εξετάσουμε ολόκληρο το σύνολο των μηνυμάτων που θα μπορούσε να δημιουργήσει αυτή η πηγή κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Εάν αυτό το σύνολο είναι πεπερασμένο, τότε η πηγή των μηνυμάτων είναι διακριτή, διαφορετικά είναι συνεχής.

Φυσικά, με την ανάπτυξη, αυξάνεται και ο αριθμός των διαφορετικών μηνυμάτων που μπορεί να δημιουργήσει μια διακριτή πηγή, και αυτός ο αριθμός για οποιεσδήποτε πηγές αυξάνεται κατά προσέγγιση σύμφωνα με έναν εκθετικό νόμο. Επομένως, εάν δεν περιορίσετε το χρονικό διάστημα, τότε το σύνολο θα είναι πάντα άπειρο. Ωστόσο, για μια διακριτή πηγή μηνύματος θα είναι πάντα μετρήσιμη. Αυτό σημαίνει ότι όλα τα πιθανά μηνύματα μπορούν να τακτοποιηθούν σύμφωνα με κάποιο νόμο στη σειρά και να επαναριθμηθούν. Έτσι, για παράδειγμα, για μια πηγή που δημιουργεί μηνύματα με τη μορφή κειμένου γραμμένου, ας πούμε, στο ρωσικό αλφάβητο, μπορείτε να διαχωρίσετε όλα πιθανά μηνύματασε ομάδες που διαφέρουν ως προς τον αριθμό των γραμμάτων στο μήνυμα, τακτοποιήστε αυτές τις ομάδες με αύξουσα σειρά του αριθμού των γραμμάτων και μέσα σε κάθε ομάδα τακτοποιήστε τα μηνύματα σε αλφαβητική σειράκαι αριθμήστε την προκύπτουσα ακολουθία μηνυμάτων. Επομένως, μια τέτοια πηγή μηνύματος είναι διακριτή. Οποιαδήποτε δύο μηνύματα από αυτήν την πηγή, εάν δεν είναι πανομοιότυπα, διαφέρουν τουλάχιστον σε ένα γράμμα.

Ένα παράδειγμα συνεχούς πηγής είναι μια συσκευή που μεταδίδει το αποτέλεσμα μιας μέτρησης κάποιας συνεχούς ποσότητας, ας πούμε ατμοσφαιρικής πίεσης σε κάποια τοποθεσία. Εάν δύο μηνύματα από μια τέτοια πηγή δεν είναι πανομοιότυπα, τότε μπορεί να διαφέρουν μεταξύ τους όσο λίγο επιθυμείτε. Ταυτόχρονα, ανεξάρτητα από το πόσο λίγο διαφέρει το μήνυμα από το μήνυμα , είναι πάντα πιθανό κάποιο μήνυμα να διαφέρει ακόμη και από λιγότερα από . Ένα τέτοιο πλήθος μηνυμάτων σχηματίζει μια συνέχεια και δεν μπορεί να αριθμηθεί.

Ωστόσο, αυτή η συνεχής πηγή θα μετατραπεί σε διακριτή εάν της επιβληθούν δύο περιορισμοί. Πρώτον, πρέπει να παράγει ένα μήνυμα σχετικά με την τιμή της ατμοσφαιρικής πίεσης σε συγκεκριμένες, προκαθορισμένες χρονικές στιγμές. Δεύτερον, πρέπει να στρογγυλοποιεί τις μετρούμενες τιμές σε μια συγκεκριμένη ακρίβεια (ας πούμε, σε 0,01 mmHg). Είναι εύκολο να επαληθευτεί ότι μια τέτοια τροποποιημένη πηγή αποδεικνύεται διακριτή. Ταυτόχρονα, εάν οι υποδεικνυόμενες χρονικές στιγμές βρίσκονται αρκετά συχνά και η ακρίβεια της κατά προσέγγιση αναπαράστασης είναι αρκετά υψηλή, τότε από πρακτική άποψη μια τέτοια διακριτή πηγή δεν είναι σε καμία περίπτωση κατώτερη από τις συνεχείς. Ωστόσο, η δειγματοληψία μηνυμάτων ή η κβαντοποίηση δεν χρησιμοποιείται πάντα. Έτσι, για παράδειγμα, η πηγή που μεταδίδει την τιμή ηχητικής πίεσης μπροστά από το μικρόφωνο (στην τηλεφωνία ή τη ραδιοφωνική εκπομπή) παραμένει στις περισσότερες περιπτώσεις συνεχής.

Αυτό το άρθρο εξετάζει μόνο μηνύματα που παράγονται από διακριτές πηγές, οι οποίες για συντομία ονομάζονται διακριτά μηνύματα.

Τόσο οι διακριτές όσο και οι συνεχείς πηγές μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους: πηγές ελεγχόμενης ταχύτητας και πηγές σταθερής ταχύτητας. Στις πηγές του πρώτου τύπου, τα μηνύματα αποθηκεύονται σε ηχογραφημένη μορφή και εκδίδονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις της συσκευής μετάδοσης (κωδικοποίησης). Στις πηγές του δεύτερου τύπου, τα μηνύματα εκδίδονται σε ορισμένα χρονικά σημεία, που καθορίζονται από την ίδια την πηγή και ανεξάρτητα από τη λειτουργία της συσκευής εκπομπής.

Παραδείγματα πηγών ελεγχόμενου ρυθμού είναι το κείμενο ενός τηλεγραφήματος που πρόκειται να μεταδοθεί μέσω τηλεγραφικής γραμμής, ένα κενό τηλεγράφημα φωτογραφίας, μια διάτρητη ταινία κ.λπ. Παραδείγματα πηγής σταθερού ρυθμού είναι πολλοί αισθητήρες σε συστήματα τηλεμετρίας, ηλεκτρονικοί υπολογιστές, ένα άτομο που μιλάει μπροστά μικροφώνου, σκηνής, μετάδοσης στην τηλεόραση κ.λπ.

Συχνά ένα στοιχείο μνήμης προσωρινής μνήμης περιλαμβάνεται μεταξύ της πηγής σταθερού ρυθμού και της συσκευής εκπομπής. Εάν η χωρητικότητα της προσωρινής μνήμης αυξάνεται επ' αόριστον, τότε οι συνθήκες μετάδοσης μηνυμάτων πλησιάζουν αυτές που συμβαίνουν με πηγές με ελεγχόμενη ταχύτητα.

Σχέδιο:

1 Ταξινόμηση τηλεπικοινωνιών
2 Τύποι επικοινωνίας
3 Σήμα
4 Γραμμή επικοινωνίας
5 Κανάλι επικοινωνίας
6 Διαχωρισμός (συμπίεση) καναλιών
7 Δίκτυο επικοινωνίας
8 Τυποποίηση

Εισαγωγή

Τηλεπικοινωνίες- μέθοδος μετάδοσης πληροφοριών χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά σήματα, για παράδειγμα, μέσω καλωδίων, καλωδίου οπτικών ινών ή ραδιοφώνου.

Η αρχή της τηλεπικοινωνίας βασίζεται στη μετατροπή σημάτων μηνυμάτων (ήχος, κείμενο, οπτικές πληροφορίες) V πρωταρχικόςηλεκτρικά σήματα. Με τη σειρά τους, τα πρωτεύοντα ηλεκτρικά σήματα μετατρέπονται σε δευτερεύωνηλεκτρικά σήματα των οποίων τα χαρακτηριστικά είναι σε καλή συμφωνία με τα χαρακτηριστικά γραμμές επικοινωνίας. Στη συνέχεια, μέσω της γραμμής επικοινωνίας, δευτερεύοντα σήματα φτάνουν στην είσοδο του δέκτη. Στη συσκευή λήψης, τα δευτερεύοντα σήματα μετατρέπονται ξανά σε σήματα μηνυμάτων με τη μορφή πληροφοριών ήχου, οπτικού ή κειμένου.

1. Ταξινόμηση τηλεπικοινωνιών

Ανά είδος μεταφοράς πληροφοριών, τα πάντα σύγχρονα συστήματαΟι τηλεπικοινωνίες ταξινομούνται συμβατικά σε αυτές που προορίζονται για τη μετάδοση ήχου, βίντεο και κειμένου.

Ανάλογα με το μέσο μετάδοσης, διακρίνονται οι ηλεκτρικές, οι οπτικές και οι ραδιοεπικοινωνίες.

Ανάλογα με τον σκοπό των μηνυμάτων, οι τύποι τηλεπικοινωνιών μπορούν να ταξινομηθούν ως προοριζόμενοι για τη μετάδοση πληροφοριών ατομικής και μαζικής φύσης. Σύμφωνα με τις χρονικές παραμέτρους, μπορούν να λειτουργούν τύποι τηλεπικοινωνιών πραγματικός χρόνοςή την εκτέλεση αναβολή παράδοσηςμηνύματα.

Τα κύρια κύρια τηλεπικοινωνιακά σήματα είναι: τηλέφωνο, ηχητική μετάδοση, φαξ, τηλεόραση, τηλέγραφος, μετάδοση δεδομένων.

2. Είδη επικοινωνίας

Ανάλογα με το μέσο μετάδοσης δεδομένων, οι γραμμές επικοινωνίας χωρίζονται σε:

δορυφόρος
αέρας
έδαφος
υποβρύχιος
υπόγειος

Ανάλογα με το αν οι πηγές/δέκτες πληροφοριών είναι κινητές ή όχι, διακρίνονται ακίνητος (σταθερός) Και κινητόςεπικοινωνίες (κινητά, επικοινωνία με κινούμενα αντικείμενα- SPO).

Ανάλογα με τον τύπο του μεταδιδόμενου σήματος, διακρίνονται οι αναλογικές και οι ψηφιακές επικοινωνίες. Αναλογική επικοινωνία- πρόκειται για μεταγραφή συνεχές σήμα(όπως ήχος ή ομιλία). Ψηφιακή επικοινωνία είναι η μετάδοση πληροφοριών σε διακριτή μορφή ( ψηφιακή μορφή). Ψηφιακό σήμααπό τη φυσική του φύση είναι "αναλογικό", αλλά αυτό το αναλογικό σήμα (παλμικό και διακριτό) είναι προικισμένο με τις ιδιότητες ενός αριθμού, ως αποτέλεσμα των οποίων καθίσταται δυνατή η χρήση αριθμητικών μεθόδων για την επεξεργασία του.

Μπορούν να μεταδοθούν διακριτά μηνύματα αναλογικά κανάλιακαι το αντίστροφο. Τη στιγμή ψηφιακή επικοινωνίαεκτοπίζει την αναλογική (συμβαίνει ψηφιοποίηση), αφού αναλογικά σήματαπριν την αποστολή μπορούν να μετατραπούν σε διακριτά και μετά την παραλαβή τους μπορούν να αποκατασταθούν χωρίς σημαντικές απώλειες. Οι συνθήκες που εξασφαλίζουν τη δυνατότητα ενός τέτοιου μετασχηματισμού δίνονται από το θεώρημα του Kotelnikov.

3. Σήμα

Αναλογικό σήμα είναι ένα φυσικό μέγεθος, του οποίου η αλλαγή (διαμόρφωση) στο χώρο και στο χρόνο αντανακλά μεταδιδόμενο μήνυμα. Για παράδειγμα, οι αλλαγές στην τάση (ή ρεύμα, συχνότητα, φάση κ.λπ.) αντικατοπτρίζουν τη διαδικασία ομιλίας. Το σήμα έχει τις ακόλουθες μετρήσεις: ύψος H ( δυναμικό εύρος), "πλάτος" F (πλάτος φάσματος), μήκος T (διάρκεια σήματος σε χρόνο).

Η ένταση του σήματος είναι το γινόμενο V = FHT. Κατά τη μετάδοση του σήματος, μπορεί να συμβούν αλλαγές στις μετρήσεις, τόσο με όσο και χωρίς διατήρηση όγκου. Αυτό συμβαίνει λόγω των ακόλουθων μετασχηματισμών σήματος:

Περιορισμός είναι η αφαίρεση ενός ή περισσότερων τμημάτων ενός σήματος από τη μετάδοση χωρίς να διατηρούνται οι πληροφορίες που περιέχονται στα αφαιρεθέντα μέρη. Για παράδειγμα, ο περιορισμός του καναλιού ομιλίας στο εύρος των 300-3400 Hz (κανάλι συχνότητας φωνής).
Μετασχηματισμός - αλλαγές σε μία ή περισσότερες διαστάσεις λόγω αλλαγών σε άλλη ή άλλες διαστάσεις διατηρώντας σταθερό όγκο (όπως ένας κύβος πλαστελίνης). Για παράδειγμα, ο χρόνος μετάδοσης μπορεί να μειωθεί αυξάνοντας το εύρος του φάσματος σήματος ή το δυναμικό εύρος ή και τα δύο.
Το Companding περιλαμβάνει δύο διαδικασίες από τις οποίες προέρχεται το όνομα: συμπίεση (συμπίεση) και επέκταση (έκταση). Στην πλευρά εκπομπής, το σήμα συμπιέζεται σε μία ή περισσότερες διαστάσεις, και στην πλευρά λήψης, λαμβάνει χώρα ανακατασκευή. Για παράδειγμα, η «δάγκωμα» παύει στην ομιλία στην πλευρά εκπομπής και η επαναφορά τους στην πλευρά λήψης.

4. Γραμμή επικοινωνίας

Κύκλωμα επικοινωνίας- αγωγοί/ίνα που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση ενός μόνο σήματος. Στις ραδιοεπικοινωνίες η ίδια έννοια έχει το όνομα κορμός. Διακρίνω αλυσίδα καλωδίων- αλυσίδα στο καλώδιο και αλυσίδα αέρα- αναρτάται σε στηρίγματα.

Σύνδεσμος(LS) με τη στενή έννοια - φυσικό περιβάλλον, μέσω του οποίου μεταδίδονται πληροφοριακά σήματαεξοπλισμός μετάδοσης δεδομένων και ενδιάμεσος εξοπλισμός. Με την ευρεία έννοια - ένα σύνολο φυσικών κυκλωμάτων και (ή) γραμμικών διαδρομών συστημάτων μετάδοσης που έχουν κοινές γραμμικές δομές, συσκευές για τη συντήρησή τους και το ίδιο μέσο διάδοσης (GOST 22348). Εκταση- ένα σύνολο εξοπλισμού και περιβάλλοντος που διαμορφώνονται εξειδικευμένα καναλιών, έχοντας ορισμένους τυπικούς δείκτες: ζώνη συχνοτήτων, ταχύτητα μετάδοσης κ.λπ.

Μια γραμμή περιέχει ένα ή περισσότερα κυκλώματα επικοινωνίας (κορμό). Το σήμα που ενεργεί στη γραμμή ονομάζεται γραμμικός.

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι φαρμάκων:

γραμμές στην ατμόσφαιρα (ραδιοφωνικές γραμμές, ραντάρ).
κατευθυντήριες γραμμές μεταφοράς (γραμμές επικοινωνίας).

5. Δίαυλος επικοινωνίας

Για να εξασφαλιστεί αποτελεσματική χρήσηΟργανώνονται κυκλώματα επικοινωνίας σε αυτά χρησιμοποιώντας εξοπλισμό σχηματισμού καναλιών (COO). κανάλια επικοινωνίας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η γραμμή, το κύκλωμα επικοινωνίας και το κανάλι επικοινωνίας είναι τα ίδια (μία γραμμή, ένα κύκλωμα και ένα κανάλι), σε ορισμένες περιπτώσεις το κανάλι αποτελείται από πολλές γραμμές/κυκλώματα (τόσο σε σειρά όσο και παράλληλα). Τα κανάλια μπορούν να είναι ένθετα μεταξύ τους (κανάλι ομάδας). Καλείται ένα σήμα που «περιέχει» πολλά μεμονωμένα κανάλια ομαδικό σήμα. Τα κανάλια μπορούν να χωριστούν σε συνεχή (αναλογικά) και διακριτά (ψηφιακά).

Τα κανάλια επικοινωνίας ανάλογα με την κατεύθυνση μετάδοσης χωρίζονται σε:

απλός- δηλαδή, να επιτρέπεται η μετάδοση δεδομένων μόνο προς μία κατεύθυνση, για παράδειγμα - ραδιοφωνική μετάδοση, τηλεόραση.
μισό duplex ένα προς ένα, παράδειγμα - walkie-talkies?
διπλός- δηλαδή επιτρέπει τη μετάδοση δεδομένων και προς τις δύο κατευθύνσεις ταυτοχρόνως, παράδειγμα - τηλέφωνο.

6. Διαχωρισμός (συμπίεση) καναλιών

και Διαμόρφωση.

Η δημιουργία πολλών καναλιών σε μία γραμμή επικοινωνίας διασφαλίζεται με το διαχωρισμό τους κατά συχνότητα, χρόνο, κωδικούς, διεύθυνση και μήκος κύματος.

διαίρεση συχνότητας καναλιών (FDM, FDM) - διαίρεση καναλιών κατά συχνότητα. Κάθε κανάλι εκχωρείται ορισμένο εύροςσυχνότητα
χρονική διαίρεση καναλιών (VRK, TDM) - διαίρεση καναλιών σε χρόνο. Σε κάθε κανάλι εκχωρείται ένα χρονικό διάστημα (timeslot).
διαίρεση κωδικών καναλιών (KKR, CDMA) - διαίρεση καναλιών κατά κωδικούς. Κάθε κανάλι έχει τον δικό του κωδικό, η επιβολή του οποίου στο σήμα ομάδας σας επιτρέπει να επισημάνετε τις πληροφορίες ενός συγκεκριμένου καναλιού.
διαίρεση φασματικών καναλιών (SRK, WDM) - διαχωρισμός καναλιών κατά μήκος κύματος.

Είναι δυνατός ο συνδυασμός μεθόδων, για παράδειγμα, PRK+VRK κ.λπ.

7. Δίκτυο επικοινωνίας

Δίκτυο δεδομένων

Ένα τηλεπικοινωνιακό δίκτυο (σύστημα) είναι ένα σύνολο τερματικών συσκευών, γραμμών επικοινωνίας και κόμβων επικοινωνίας που λειτουργούν υπό ενοποιημένο έλεγχο. Για παράδειγμα: δίκτυο υπολογιστών, τηλεφωνικό δίκτυο.

Γενικά, το σύστημα επικοινωνίας αποτελείται από:

τερματικός εξοπλισμός(OO, τερματική συσκευή, τερματική συσκευή) την πηγή και τον παραλήπτη του μηνύματος και
συσκευές μετατροπής σήματος(UPS) και από τα δύο άκρα της γραμμής.

Ο τερματικός εξοπλισμός παρέχει πρωτογενή επεξεργασία του μηνύματος και του σήματος, μετατροπή των μηνυμάτων από τη μορφή με την οποία παρέχονται από την πηγή (ομιλία, εικόνα κ.λπ.) σε σήμα (στην πηγή, πλευρά του αποστολέα) και πίσω (στην πλευρά παραλήπτη), ενίσχυση, κ.λπ. σελ.

Οι συσκευές μετατροπής σήματος μπορούν να παρέχουν προστασία σήματος από παραμόρφωση, σχηματισμό καναλιών, αντιστοίχιση ομαδικό σήμα(σήμα πολλών καναλιών) με γραμμή στην πλευρά της πηγής, επαναφορά του σήματος ομάδας από ένα μείγμα χρήσιμου σήματος και παρεμβολών, διαίρεση σε μεμονωμένα κανάλια, ανίχνευση και διόρθωση σφαλμάτων στην πλευρά του παραλήπτη. Η διαμόρφωση χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός σήματος ομάδας και την αντιστοίχιση του με τη γραμμή.

Η γραμμή επικοινωνίας μπορεί να περιέχει συσκευές ρύθμισης σήματος όπως ενισχυτές και αναγεννητές. Ο ενισχυτής απλώς ενισχύει το σήμα μαζί με τις παρεμβολές και το μεταδίδει περαιτέρω αναλογικά συστήματαμεταγραφές(ΑΣΠΙΔΑ). Αναγεννητής ("δέκτης") - επαναφέρει το σήμα χωρίς παρεμβολές και επαναδιαμορφώνει σήμα γραμμής, χρησιμοποιείται σε ψηφιακά συστήματα μετάδοσης(DSP). Τα σημεία ενίσχυσης/αναγέννησης μπορούν να εξυπηρετηθούν ή χωρίς επίβλεψη (OUP, NUP, ORP και NRP, αντίστοιχα).

Στο DSP, ο τερματικός εξοπλισμός ονομάζεται DTE (Data Terminal Equipment, DTE), UPS - DTE ( εξοπλισμός τερματισμού ζεύξης δεδομένωνή τερματικός εξοπλισμός σύνδεσης, DCE). Για παράδειγμα, σε δίκτυα υπολογιστώνΟ ρόλος του OOD εκτελείται από τον υπολογιστή και το AKD εκτελείται από το μόντεμ.

8. Τυποποίηση

Τα πρότυπα στον κόσμο των επικοινωνιών είναι εξαιρετικά σημαντικά επειδή ο εξοπλισμός επικοινωνιών πρέπει να μπορεί να επικοινωνεί μεταξύ τους. Υπάρχουν αρκετοί διεθνείς οργανισμοί που δημοσιεύουν πρότυπα επικοινωνίας. Μεταξύ αυτών:

Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών , ITU) είναι μια από τις υπηρεσίες του ΟΗΕ.
Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών ,IEEE).
Ειδική Επιτροπή Ανάπτυξης Διαδικτύου Ειδική Ομάδα Μηχανικής Διαδικτύου , IETF).

Επιπλέον, τα πρότυπα συχνά (συνήθως de facto) καθορίζονται από τους ηγέτες της βιομηχανίας τηλεπικοινωνιακού εξοπλισμού.

Την τελευταία δεκαετία, το επίπεδο ανάπτυξης των εδαφικών συστημάτων επικοινωνίας έχει καθορίσει σημαντικά κάθε άλλο τομέα των τηλεπικοινωνιών, αλλάζοντας σημαντικά το στυλ ολόκληρης της ζωής μας.

Τα μέσα επικοινωνίας είναι ένα σύνολο εξοπλισμού που διασφαλίζει την αμοιβαία σύνδεση και μεταφορά πληροφοριών μεταξύ των συνδρομητών. Τα μέσα επικοινωνίας μπορεί να είναι διαφορετικά. Τα είδη των επικοινωνιών εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το πώς και πού βρίσκονται τα στοιχεία του συστήματος που εξυπηρετούν.

Υπάρχουν συστήματα που βρίσκονται σε μια συγκεκριμένη περιορισμένη περιοχή (συνήθως σε ένα δωμάτιο ή πολλά δωμάτια που βρίσκονται κοντά το ένα στο άλλο). τοπικά μέσαΟι επικοινωνίες δημιουργούνται ειδικά για κάθε περίπτωση και υλοποιούνται με τέτοιο τρόπο ώστε να διασφαλίζεται τεχνικά η αλληλεπίδραση των στοιχείων του συστήματος. Υπάρχουν συστήματα των οποίων τα στοιχεία βρίσκονται σε σημαντικές αποστάσεις. Αυτά περιλαμβάνουν όλα τα συστήματα επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται παραδοσιακά στην καθημερινή ζωή και στη βιομηχανία. Σε τέτοιες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται κανάλια επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται στη δεδομένη περιοχή. Τέτοιοι τύποι επικοινωνιών θεωρούνται συνήθως εδαφικές, που προορίζονται για ορισμένες περιοχές ή παγκόσμιοι - για διακρατικές επαφές.

Τα σύγχρονα εδαφικά συστήματα επικοινωνίας μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες:

Τηλεγράφος;

Τηλεφωνική επικοινωνία;

Ραδιοεπικοινωνίες διαφόρων τύπων.

Μεμονωμένες γραμμές σύνδεσης. Οι μεμονωμένες γραμμές δημιουργούνται ειδικά για συστήματα που χρησιμοποιούνται σε μια δεδομένη περιοχή ή σε οποιοδήποτε δωμάτιο, αλλά τεχνικά εκτελούνται ως τύπος ενός από τα αναφερόμενα εδαφικά ή τοπικά κανάλια επικοινωνίας.

Για να αξιολογήσουμε τις δυνατότητες μεταφοράς πληροφοριών, θα εξετάσουμε συγκεκριμένα κάθε τύπο επικοινωνίας.

8.2. Τοπικό σύστημα επικοινωνίας

Αυτό το σύστημα επικοινωνίας υλοποιείται ως δίκτυο που συνδέει ειδικά προετοιμασμένο εξοπλισμό. Ένα τέτοιο σύστημα επικοινωνίας είναι ικανό να μεταδίδει απευθείας τις πληροφορίες που δημιουργούνται από όλο τον εξοπλισμό που σχετίζεται με αυτό. Το απλούστερο δίκτυοδύο υπολογιστών μπορούν να οργανωθούν από άμεση σύνδεσημεταξύ των προσαρμογέων που είναι εγκατεστημένοι σε αυτούς τους υπολογιστές. Η απόσταση μεταξύ των υπολογιστών μπορεί να φτάσει τα 300-800 m Για τη σύνδεση των υπολογιστών σε ένα δίκτυο υπολογιστών, χρησιμοποιείται η τεχνολογία "διακλαδισμένου αστεριού".

Για τη δημιουργία ενός πιο σύνθετου δικτύου χρησιμοποιούνται παθητικά και ενεργά splitters, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους σε διάφορους συνδυασμούς.

Η απόσταση από τον παθητικό διαχωριστή έως τον υπολογιστή ή τον ενεργό διαχωριστή είναι έως και 60 m Εάν οι παθητικός διαχωριστής εκτελούν μόνο τις λειτουργίες διακλάδωσης συνδέσεων δικτύου, τότε οι ενεργοί διαχωριστές περιέχουν ενισχυτές του μεταδιδόμενου σήματος. Οι αποστάσεις από έναν υπολογιστή σε έναν ενεργό διαχωριστή ή από έναν ενεργό διαχωριστή σε άλλο μπορεί να φτάσουν τα 600-800 m.

Συνολικά, έως και 255 υπολογιστές μπορούν να λειτουργήσουν σε ένα τοπικό δίκτυο. Λαμβάνοντας υπόψη τη δυνατότητα σύνδεσης έως και 10 ενεργών διαχωριστών σε σειρά, το μήκος μιας τέτοιας αλυσίδας μπορεί να είναι έως και 6-8 km (Εικ. 50).

Σε περιπτώσεις όπου χρησιμοποιούνται εδαφικοί τύποι επικοινωνίας, η απευθείας μετάδοση πληροφοριών που δημιουργούνται από συστήματα υπολογιστών είναι αδύνατη, καθώς τέτοια συστήματα επικοινωνίας, λόγω των τεχνικών χαρακτηριστικών τους, δεν είναι ικανά να μεταδίδουν πληροφορίες από υπολογιστή.

Για τη σύνδεση υπολογιστών σε ένα τέτοιο δίκτυο, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος ειδικός εξοπλισμός:

1. Το μόντεμ είναι μια συσκευή που επιτρέπει σε έναν υπολογιστή να επικοινωνεί με άλλον υπολογιστή μέσω τηλεφωνικές γραμμές, δηλαδή το μόντεμ μπορεί να διαμορφώσει και να αποδιαμορφώσει το μεταδιδόμενο μήνυμα. Η χρήση μόντεμ είναι ο ταχύτερος τρόπος λήψης υλικού τεκμηρίωσης από τον έναν υπολογιστή στον άλλο χωρίς να το εκτυπώσετε. Η μεταφορά ενός αρχείου μέσω μόντεμ είναι δυνατή μέσα σε λίγα λεπτά. Εάν το εκτυπώσετε, η αποστολή του θα διαρκέσει πολύ περισσότερο.

2. Το μόντεμ φαξ είναι μια συσκευή που σας επιτρέπει να λαμβάνετε μηνύματα φαξ με την εμφάνιση τους σε οθόνη υπολογιστή ή τυπωμένα σε εκτυπωτή και να μεταδίδετε έγγραφα που έχουν ετοιμαστεί σε υπολογιστή χωρίς να τα εκτυπώνετε, καθώς και να χρησιμοποιείτε άλλες δυνατότητες τηλεφαξ.

Ρύζι. 50. Παράδειγμα οργάνωσης δικτύου υπολογιστών

Α.Π. Σάλνικοφ

ΘΕΩΡΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Σημειώσεις διάλεξης

Μέρος 1

ΑΓΙΑ ΠΕΤΡΟΥΠΟΛΗ

UDC 621.391.1

Salnikov A.P. Θεωρία της ηλεκτρικής επικοινωνίας: Σημειώσεις διάλεξης, μέρος 1/ SPbSUT. – Αγία Πετρούπολη, 2002. –93 σελ.: ill.

Προορίζεται για φοιτητές που σπουδάζουν το γνωστικό αντικείμενο «Θεωρία Ηλεκτρικών Επικοινωνιών».

Περιέχει γενικές πληροφορίες για συστήματα επικοινωνίας, περιγραφές μοντέλων ντετερμινιστικά σήματα. Λαμβάνονται υπόψη οι μετατροπές σήματος στο τυπικό λειτουργικές μονάδεςσυστήματα επικοινωνίας (διαμορφωτές και ανιχνευτές διαφορετικών τύπων, πολλαπλασιαστές και μετατροπείς συχνότητας σήματος).

Δεδομένος ερωτήσεις δοκιμήςσε όλες τις ενότητες για αυτοέλεγχο της κατοχής τους και συστάσεις για διεξαγωγή σχετικών πειραματικών μελετών σε εικονικό εκπαιδευτικό εργαστήριο για το μάθημα TES.

Το υλικό συμμορφώνεται με το ρεύμα διδακτέα ύλησύμφωνα με το μάθημα TPP.

Εκτελεστικός συντάκτης Μ.Ν. Τσεσνόκοφ

τηλεπικοινωνιών που πήρε το όνομά του. καθ. Μ.Α. Bonch-Bruevich, 2002

Συντάκτης Ι.Ι. Szczęsniak

LR Αρ. με ημερομηνία 02. Υπεγράφη προς δημοσίευση.02

Τόμος 8.125 ακαδημαϊκές εκδόσεις μεγάλο. Γκαλερί σκοποβολής 200 αντίτυπα Zach.

RIO SPbSUT. 191186, Αγία Πετρούπολη, εμβ. r. Μόικι, 61

Γενικές πληροφορίεςσχετικά με τα συστήματα επικοινωνίας

Πληροφορίες, μηνύματα, σήματα

Υπό πληροφορίεςκατανοούν το σύνολο οποιασδήποτε πληροφορίας για φαινόμενα, αντικείμενα κ.λπ. Μηνύματααντιπροσωπεύουν μια υλική μορφή ύπαρξης πληροφοριών και μπορεί να έχουν διαφορετική φυσική φύση. σήματαδιεργασίες (συναρτήσεις του χρόνου) χρησιμεύουν στην ηλεκτρική επικοινωνία ηλεκτρική φύση, μέσω του οποίου τα μηνύματα μεταδίδονται εξ αποστάσεως. Τι είναι κοινό και διαφορετικό σε αυτές τις θεμελιώδεις έννοιες της θεωρίας της επικοινωνίας απεικονίζεται στον Πίνακα 1.1. Υποδεικνύει επίσης πιθανούς μετατροπείς μηνυμάτων σε σήματα, τα οποία καλούνται αισθητήρες σήματος.

Πίνακας 1.1.

Μηνύματα κειμένου αντιπροσωπεύουν ακολουθίες συμβόλων από κάποιο πεπερασμένο σύνολο ( ένα εγώ ) (γλώσσα) με γνωστό όγκο αλφαβήτου m. Η μετατροπή αυτού του είδους των μηνυμάτων σε σήμα μπορεί να πραγματοποιηθεί, για παράδειγμα, από ένα πληκτρολόγιο υπολογιστή με εναλλακτική κωδικοποίηση μεμονωμένων χαρακτήρων μηνυμάτων κ-συνδυασμοί bit του 0 και του 1, που αντιστοιχούν σε δύο διαφορετικά επίπεδαδυναμικό.

Ηχητικά μηνύματα αντιπροσωπεύουν αλλαγές στην πίεση του αέρα σε ένα δεδομένο σημείο του χώρου στο χρόνο σελ(t). Με τη χρήση μικροφώνου μετατρέπονται σε εναλλασσόμενο ηλεκτρικό σήμα u(t), το οποίο κατά μία έννοια είναι αντίγραφο του μηνύματος και διαφέρει από αυτό μόνο στη φυσική διάσταση.

Μηνύματα βίντεομπορεί να θεωρηθεί ως η κατανομή της φωτεινότητας στην επιφάνεια ενός αντικειμένου σι(x,y), μια ακίνητη εικόνα της οποίας πρέπει να μεταδοθεί σε απόσταση (φωτοτηλέγραφος) ή περισσότερο πολύπλοκη διαδικασία σι(x,y,t) (ασπρόμαυρη τηλεόραση). Χαρακτηριστικό γνώρισμαΚατά τη μετάδοση μηνυμάτων βίντεο, είναι απαραίτητο να μετατρέψετε τις πολυδιάστατες λειτουργίες που τις περιγράφουν σε μονοδιάστατο σήμα u(t). Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση συσκευών σάρωσης (SD) σε αισθητήρες σήματος βίντεο για μετατροπή φωτεινότητας στοιχείο προς στοιχείο επιμέρους πόντουςαντικείμενα στο επίπεδο του ηλεκτρικού σήματος χρησιμοποιώντας φωτοκύτταρα (PV) ή άλλους φωτοηλεκτρικούς μετατροπείς.

Ταξινόμηση σημάτων

Με βάση το σχετικό πλάτος του φάσματος, τα σήματα χωρίζονται σε χαμηλής συχνότητας (ονομάζονται επίσης LF, βίντεο, ευρυζωνικά σήματα) και υψηλής συχνότητας (HF, ραδιόφωνο, στενής ζώνης, σήματα bandpass).

Για Σήματα LF Δ φά/φά av> 1, όπου

Δ φά = φάμέγ. φά min – απόλυτο εύρος φάσματος σήματος,

φά av= ( φάμέγ.+ φά min)/2 – μέση συχνότητα του φάσματος σήματος,

φάμέγ. μέγιστη συχνότητα V φάσμα σήματος,

φά min – ελάχιστη συχνότητα στο φάσμα σήματος.

Για Σήματα ραδιοσυχνοτήτων Δ φά/φάΝυμφεύομαι<< 1.

Κατά κανόνα, τα κύρια σήματα στην έξοδο των αισθητήρων είναι χαμηλής συχνότητας. Είναι χρήσιμο να θυμόμαστε τις περιοχές συχνοτήτων στις οποίες βρίσκονται τα φάσματα των τυπικών σημάτων στα συστήματα επικοινωνίας και εκπομπής:

1) τηλέφωνο – 300 ÷ 3400 Hz (τυπικό κανάλι συχνότητας φωνής),

2) εκπομπή – από 30–50 Hz έως 6–15 kHz,

3) τηλεόραση – 0 ÷ 6 MHz (για το πρότυπο εκπομπής αποσύνθεσης εικόνας που υιοθετήθηκε στη Ρωσία).

Από τη φύση τους, τα σήματα διακρίνονται μεταξύ ντετερμινιστικών και τυχαίων. ΝτετερμινιστικήΤα σήματα θεωρούνται γνωστά σε κάθε σημείο του άξονα του χρόνου. Αντίθετα οι αξίες τυχαίο (στοχαστικό)Τα σήματα σε κάθε χρονική στιγμή είναι μια τυχαία μεταβλητή με τη μία ή την άλλη πιθανότητα. Είναι προφανές ότι τα ντετερμινιστικά σήματα, λόγω της πλήρους βεβαιότητάς τους, δεν μπορούν να φέρουν καμία πληροφορία. Είναι βολικό να χρησιμοποιηθούν στη θεωρία για την ανάλυση διαφόρων λειτουργικών μονάδων ( UGH), και στην πράξη ως δοκιμαστικά σήματα για τη μέτρηση άγνωστων παραμέτρων και χαρακτηριστικών επιμέρους ζεύξεων διαδρομών συστημάτων επικοινωνίας.

Με βάση το σχήμα τους, τα σήματα μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις τύπους, που φαίνονται στον Πίνακα 1.2.

Πίνακας 1.2.

	Φορά t
συνεχής	διακεκριμένος
Αξίες u(t)	Συνεχής	u(t) αναλογικό 1 t	u(t) t
Διακεκριμένος	u(t) t	u(t) ψηφιακό 4 t

σήμα ( 1 ), συνεχής σε χρόνο και καταστάσεις, λέγεται αναλογικό. σήμα ( 4 ), διακριτές σε χρόνο και καταστάσεις, – ψηφιακό. Αυτά τα σήματα χρησιμοποιούνται συχνότερα σε διάφορους κόμβους συστημάτων επικοινωνίας. Ανάλογα διακρίνουν αναλογικό και ψηφιακό FUανάλογα με το σχήμα των σημάτων στις εισόδους και εξόδους τους. Η μετατροπή ενός αναλογικού σήματος σε ψηφιακό σήμα είναι δυνατή χρησιμοποιώντας μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ADC)και, αντιστρόφως, με τη βοήθεια μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό (DAC). Τα σύμβολα αυτών των τυπικών FU φαίνονται στο Σχ. 1.1.

Τα σήματα μπορούν να θεωρηθούν ως αντικείμενα μεταφοράς μέσω καναλιών επικοινωνίας και να χαρακτηριστούν από βασικές παραμέτρους, όπως π.χ

- διάρκεια σήματος ΤΜε,

- το πλάτος του φάσματος του φάγ ,

- δυναμικό εύρος , Πού

Και – μέγιστο και ελάχιστο

στιγμιαία ισχύς σήματος.

Χρησιμοποιούν επίσης ένα γενικότερο χαρακτηριστικό - ένταση του σήματος.Σε διαισθητικό επίπεδο, είναι προφανές ότι όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του σήματος, τόσο πιο ενημερωτικό είναι, αλλά τόσο υψηλότερες είναι οι απαιτήσεις για την ποιότητα του καναλιού για τη μετάδοσή του.

Ταξινόμηση συστημάτων επικοινωνίας

Ανάλογα με τον τύπο των μηνυμάτων που μεταδίδονται, διακρίνονται:

1) τηλεγραφία(μετάδοση κειμένου),

2) τηλεφωνία(μετάδοση ομιλίας),

3) φωτοτηλεγραφία(μεταφορά στατικών εικόνων),

4) τηλεόραση(μετάδοση κινούμενων εικόνων),

5) τηλεμετρία(μεταφορά αποτελεσμάτων μετρήσεων),

6) τηλεέλεγχο(μεταφορά εντολών ελέγχου),

7) μεταφορά δεδομένων(σε υπολογιστικά συστήματα και αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου).

Με εύρος συχνοτήτων - σύμφωνα με τη δεκαήμερη διαίρεση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων κυμαίνεται από μυριόμετρο(3÷30) kHz έως δεκαχιλιοστά(300÷3000) GHz.

Με σκοπό - ραδιοφωνικός(μετάδοση λόγου, μουσικής, βίντεο υψηλής ποιότητας από μικρό αριθμό πηγών μηνυμάτων σε μεγάλο αριθμό παραληπτών) και επαγγελματίας(συνδεδεμένο), στο οποίο ο αριθμός των πηγών και των παραληπτών των μηνυμάτων είναι της ίδιας σειράς.

Διακρίνονται οι ακόλουθοι τρόποι λειτουργίας του CC:

1) απλός(μετάδοση σήματος προς μία κατεύθυνση),

2) διπλός(ταυτόχρονη μετάδοση σημάτων προς τα εμπρός και προς τα πίσω),

3) μισό duplex(εναλλακτική μετάδοση σημάτων προς τα εμπρός και προς τα πίσω).

Ας διευκρινίσουμε τον όρο που έχουμε ήδη χρησιμοποιήσει κανάλι επικοινωνίας.Συνήθως νοείται ως το τμήμα του CC μεταξύ των σημείων Α στην πλευρά εκπομπής και Β στην πλευρά λήψης. Ανάλογα με την επιλογή αυτών των σημείων, με άλλα λόγια, ανάλογα με τον τύπο των σημάτων στην είσοδο και στην έξοδο, διακρίνονται τα κανάλια:

1) συνεχής,

2) διακεκριμένος,

3) διακριτική-συνεχής,

4) συνεχής-διακριτής.

Τα κανάλια επικοινωνίας μπορούν να χαρακτηριστούν αναλογικά με τα σήματα από τις ακόλουθες τρεις παραμέτρους:

– χρόνος πρόσβασης ,

– εύρος ζώνης ,

– δυναμικό εύρος [dB],

πού είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς

σήμα στο κανάλι,

– δύναμη του θορύβου του ίδιου του καναλιού.

Η γενικευμένη παράμετρος ενός καναλιού είναι του ικανότητα

Μια προφανής απαραίτητη προϋπόθεση για την αντιστοίχιση σήματος και καναλιού είναι η εκπλήρωση της ανισότητας Vντο< VΝα.

Αυτό που είναι λιγότερο προφανές είναι ότι αυτή η συνθήκη είναι επίσης επαρκής και δεν είναι καθόλου απαραίτητο να επιτευχθεί παρόμοια συμφωνία σε συγκεκριμένες παραμέτρους (διάρκεια, φάσμα, δυναμική περιοχή), καθώς είναι δυνατή η «ανταλλαγή» του πλάτους του φάσματος σήματος για τη διάρκεια ή το δυναμικό εύρος του.

Ερωτήσεις ασφαλείας

1. Καθορίστε τις έννοιες πληροφορίες, μήνυμα, σήμα. Ποιες είναι οι συνδέσεις και οι διαφορές μεταξύ τους;

2. Δώστε παραδείγματα μηνυμάτων διαφορετικής φυσικής φύσης και αντίστοιχων αισθητήρων σήματος.

3. Πώς μετατρέπονται σε σήματα τα μηνύματα που περιγράφονται από πολυδιάστατες συναρτήσεις; Δώστε παραδείγματα.

4. Ταξινόμηση σημάτων σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του σχήματος και του φάσματος τους.

5. Σε ποια βάση διακρίνονται τα σήματα LF και HF;

6. Με ποιο κριτήριο διακρίνονται τα αναλογικά και τα ψηφιακά σήματα και οι FU;

7. Καθορίστε τις κύριες παραμέτρους των σημάτων.

8. Σχεδιάστε μπλοκ διαγράμματα συστημάτων επικοινωνίας για:

μετάδοση διακριτών μηνυμάτων,

· μετάδοση συνεχών μηνυμάτων,

· μετάδοση συνεχών μηνυμάτων μέσω ψηφιακών καναλιών.

9. Υποδείξτε τον σκοπό των ακόλουθων συστημάτων επικοινωνίας FU:

κωδικοποιητής πηγής και κωδικοποιητής καναλιού,

· διαμορφωτής,

· αποδιαμορφωτής,

· αποκωδικοποιητής καναλιών και αποκωδικοποιητής πηγής.

10. Τι είναι κοινά και διαφορετικά στα προβλήματα που επιλύουν οι αποδιαμορφωτές SPDS και SPNS;

11. Ποια συστήματα επικοινωνίας γνωρίζετε:

· από τον τύπο των μηνυμάτων που μεταδίδονται,

· σύμφωνα με το εύρος των χρησιμοποιούμενων συχνοτήτων,

σύμφωνα με τον επιδιωκόμενο σκοπό,

· με τρόπους λειτουργίας;

12. Ορίστε τον όρο «κανάλι επικοινωνίας». Ποια ταξινόμηση καναλιών επικοινωνίας γνωρίζετε;

13. Καθορίστε τις κύριες παραμέτρους των καναλιών επικοινωνίας.

14. Διατυπώστε τις προϋποθέσεις συντονισμού σημάτων και καναλιών επικοινωνίας.

Για να ενοποιηθούν αυτά που ελήφθησαν στις ενότητες 1.1 και 1.2. γνώσεις, είναι χρήσιμο να ολοκληρωθεί πλήρως η εργαστηριακή εργασία Νο. 14 «Εισαγωγή στα συστήματα PDS» (από τη λίστα θεμάτων στο εργαστήριο εικονικής εκπαίδευσης). Αυτή η εργασία είναι για ενημερωτικούς σκοπούς και σας επιτρέπει να παρατηρήσετε όλες τις βασικές διαδικασίες λήψης, μετατροπής και λήψης σημάτων σε διακριτά συστήματα μετάδοσης μηνυμάτων (Εικ. 1.3). Θα πρέπει να δώσετε προσοχή στα παλμογράμματα και τα φασματογράμματα των σημάτων στις εξόδους των τυπικών FU (κωδικοποιητής πηγής κατά την επιλογή διαφορετικών τύπων διεπαφής, κωδικοποιητής καναλιών κατά την επιλογή διαφορετικών κωδικών αντοχής στο θόρυβο, διαμορφωτής για διαφορετικούς τύπους διαμόρφωσης, αποδιαμορφωτής και αποκωδικοποιητής) που περιλαμβάνονται στο τα συστήματα PDS και συγκρίνετε τις ιδέες σας που αποκτήθηκαν κατά τη μελέτη της ενότητας.

Με βάση τα αποτελέσματα της παρατήρησης σημάτων σε διαφορετικά σημεία της διαδρομής SPDS, συνιστάται η ταξινόμηση τους, ο προσδιορισμός των κύριων παραμέτρων τους και επίσης ο εντοπισμός διαφορετικών τύπων καναλιών στο SPDS (συνεχές, διακριτό, διακριτό-συνεχές και συνεχές-διακεκριμένο) . Είναι επίσης χρήσιμο να αποκτήσετε μια οπτική αναπαράσταση της λειτουργίας κάθε SPDS FU.

Για να ενοποιηθούν οι πληροφορίες που ελήφθησαν σχετικά με τις διαφορές μεταξύ των σημάτων LF και HF και να γεμιστούν με πρακτικό περιεχόμενο, συνιστάται η διεξαγωγή έρευνας στο πλαίσιο της εργαστηριακής εργασίας Νο. 4 «Διαμορφωμένα σήματα». Όταν επιλέγετε πρωτεύοντα σήματα LF διαφορετικών μορφών, προσέξτε όχι μόνο τη διαφορά στα παλμογράμματα και τα φασματογράμματα των κύριων (LF) και των διαμορφωμένων (HF) σημάτων, αλλά και στα χαρακτηριστικά που τα ενώνουν όταν χρησιμοποιείτε διαφορετικούς τύπους διαμόρφωσης (Εικ. 1.4 ).

Κατά την εκτέλεση αυτών των εργασιών, δεν είναι απαραίτητο να τηρείτε αυστηρά τις εργασίες που περιέχονται σε αυτές. Χρησιμοποιήστε τις δυνατότητες των πόρων VL για να διεξάγετε έρευνα κατά την κρίση και την επιθυμία σας.

Χώροι

Τα σήματα είναι, πρώτα απ' όλα, διαδικασίες, δηλ. λειτουργίες του χρόνου x(t), υπάρχει σε ένα περιορισμένο διάστημα Τ(θεωρητικά είναι δυνατό Τ→ ∞). Μπορούν να απεικονιστούν γραφικά (Εικ. 2.1) και να περιγραφούν με μια διατεταγμένη ακολουθία τιμών σε ξεχωριστά χρονικά σημεία tk

(διάνυσμα συμβολοσειράς).

Διαφορετικά σήματα έχουν διαφορετικά σχήματα (σύνολο τιμών x(tk)). Αντί για ένα σύνθετο σύνολο σημείων σε μια καμπύλη x(t) σε μια απλή περιοχή - δισδιάστατο χώρο, μπορούμε να εισαγάγουμε υπόψη πιο σύνθετους χώρους (χώρους σήματος), στους οποίους κάθε σήμα αντιπροσωπεύεται από το απλούστερο στοιχείο - ένα σημείο (διάνυσμα).

Στα μαθηματικά, ο χώρος νοείται ως ένα σύνολο αντικειμένων (οποιασδήποτε φυσικής φύσης) προικισμένα με κάποια κοινή ιδιότητα. Οι ιδιότητες που συνιστάται να αποδίδονται στους χώρους σημάτων πρέπει να αντικατοπτρίζουν τις πιο βασικές ιδιότητες των πραγματικών σημάτων, όπως η διάρκεια, η ενέργεια, η ισχύς τους κ.λπ.

Μετρικοί χώροι

Η πρώτη ιδιότητα με την οποία δίνουμε το χώρο σήματος ονομάζεται μέτρηση.

Μετρικός χώροςείναι ένα σύνολο με κατάλληλα καθορισμένη απόσταση μεταξύ των στοιχείων του. Αυτή η ίδια η απόσταση, καθώς και η μέθοδος για τον προσδιορισμό της, ονομάζεται μετρικόςκαι δηλώνουν . Η μέτρηση πρέπει να είναι λειτουργική, δηλ. αντιστοίχιση οποιουδήποτε ζεύγους στοιχείων και τοποθέτηση στον πραγματικό άξονα, ικανοποιώντας διαισθητικές απαιτήσεις (αξιώματα):

1) (ισότητα για ),

2) ,

3) (αξίωμα τριγώνου).

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι μετρήσεις μπορούν να καθοριστούν με διαφορετικούς τρόπους και, ως αποτέλεσμα, μπορούν να ληφθούν διαφορετικά κενά για τα ίδια στοιχεία.

Παραδείγματα μετρήσεων:

1) ,

2) Ευκλείδεια μετρική,

3) Ευκλείδεια μετρική.

Γραμμικοί χώροι

Ας βελτιώσουμε τη δομή του χώρου του σήματος δίνοντάς του απλές αλγεβρικές ιδιότητες που είναι εγγενείς στα πραγματικά σήματα, οι οποίες μπορούν να προστεθούν αλγεβρικά και να πολλαπλασιαστούν με αριθμούς.

Γραμμικόςχώρος μεγάλοπάνω από το γήπεδο φάονομάστε ένα σύνολο στοιχείων , που ονομάζονται διανύσματα, για τα οποία καθορίζονται δύο πράξεις: προσθήκη στοιχείων (διανύσματα) και πολλαπλασιασμός διανυσμάτων με στοιχεία από το πεδίο φά(κάλεσε σκαλοπάτια) . Χωρίς να μπούμε σε μαθηματικές λεπτομέρειες, σε αυτό που ακολουθεί, από το πεδίο των βαθμωτών θα κατανοήσουμε σύνολα πραγματικών αριθμών R(περίπτωση πραγματικού χώρου μεγάλο) ή μιγαδικούς αριθμούς ΜΕ(περίπτωση σύνθετου χώρου μεγάλο). Αυτές οι πράξεις πρέπει να ικανοποιούν το σύστημα αξιωμάτων του γραμμικού χώρου.

1. Κλείσιμο των πράξεων πρόσθεσης και πολλαπλασιασμού με βαθμωτό:

2. Πρόσθετες ιδιότητες:

συνειρμικότητα,

ανταλλαξιμότητα.

3. Ιδιότητες πολλαπλασιασμού με βαθμωτό:

Συνεταιρισμός,

κατανομή του αθροίσματος των διανυσμάτων,

κατανομή του αθροίσματος των βαθμωτών.

4. ύπαρξη μηδενικού διανύσματος.

5. ύπαρξη αντι-

αντίθετο διάνυσμα.

Ένα διάνυσμα που σχηματίζεται αθροίζοντας πολλά διανύσματα με βαθμωτούς συντελεστές

κάλεσε γραμμικός συνδυασμός(ποικιλία). Είναι εύκολο να δούμε ότι το σύνολο όλων των γραμμικών συνδυασμών διανυσμάτων για διαφορετικά α εγώ(χωρίς να επηρεάζει το ) σχηματίζει επίσης έναν γραμμικό χώρο που ονομάζεται γραμμικό κέλυφοςγια φορείς.

Το σύνολο των διανυσμάτων ονομάζεται γραμμικά ανεξάρτητη, εάν ισότητα

δυνατή μόνο για όλους α εγώ= 0. Για παράδειγμα, σε ένα επίπεδο, οποιαδήποτε δύο μη γραμμικά διανύσματα (δεν βρίσκονται στην ίδια ευθεία) είναι γραμμικά ανεξάρτητα.

Ένα σύστημα γραμμικά ανεξάρτητων και μη μηδενικών διανυσμάτων σχηματίζεται στο χώρο μεγάλο βάση, Αν

Αυτό το μοναδικό σύνολο βαθμωτών (α εγώ), που αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο διάνυσμα, ονομάζεται συντεταγμένες(προβολές) σύμφωνα με τη βάση.

Χάρη στην εισαγωγή μιας βάσης, οι πράξεις στα διανύσματα μετατρέπονται σε πράξεις σε αριθμούς (συντεταγμένες)

Αν βρίσκεται σε γραμμικό χώρο μεγάλομπορεί να βρεθεί nγραμμικά ανεξάρτητα διανύσματα και οποιαδήποτε n+ 1 διανύσματα εξαρτώνται, λοιπόν n – διάστασηχώρος μεγάλο(αμυδρό L = n).

Κανονισμένοι χώροι

Το επόμενο βήμα μας στη βελτίωση της δομής του χώρου σήματος είναι να συνδυάσουμε γεωμετρικές (χαρακτηριστικά μετρικών χώρων) και αλγεβρικές (για γραμμικούς χώρους) ιδιότητες εισάγοντας έναν πραγματικό αριθμό που χαρακτηρίζει το «μέγεθος» ενός στοιχείου στο χώρο. Αυτός ο αριθμός ονομάζεται ο κανόναςδιανύσματα και δηλώνουν .

Ως κανόνας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε αντιστοίχιση γραμμικού χώρου στον πραγματικό άξονα που ικανοποιεί τα ακόλουθα αξιώματα:

3) .

συμπεράσματα

1. Η μαθηματική συσκευή για τη φασματική ανάλυση περιοδικών σημάτων είναι η σειρά Fourier.

2. Τα φάσματα των περιοδικών σημάτων είναι διακριτά (γραμμή) και αντιπροσωπεύουν ένα σύνολο πλάτων και φάσεων αρμονικών ταλαντώσεων (συστατικών) που ακολουθούν τον άξονα συχνότητας σε διαστήματα Δ f = f 1 = 1/Τ.

3. Η σειρά Fourier είναι μια ειδική περίπτωση της γενικευμένης σειράς Fourier όταν χρησιμοποιείται ως βάση

ή .

Φάσματα Τ-πεπερασμένων σημάτων

Τα χρονικά περιορισμένα σήματα ονομάζονται Τ-πεπερασμένα. Εξ ορισμού, δεν μπορούν να είναι περιοδικές και, επομένως, η επέκταση της σειράς Fourier δεν είναι εφαρμόσιμη σε αυτές.

Για να ληφθεί μια επαρκής περιγραφή τέτοιων σημάτων στον τομέα συχνότητας, χρησιμοποιείται η ακόλουθη τεχνική. Στο πρώτο στάδιο από ένα δεδομένο σήμα x(t), ξεκινώντας από το σημείο t 1 και τελειώνουν στο σημείο t 2 μεταβείτε στο σήμα x p( t), που είναι μια περιοδική επανάληψη x(t) σε έναν άπειρο χρονικό άξονα με τελεία . Σύνθημα x p( t) μπορεί να επεκταθεί σε σειρά Fourier

Οπου .

Ας εισαγάγουμε την τρέχουσα συχνότητα και την φασματική πυκνότητα πλάτους υπόψη .

Τότε .

Αρχικό σήμα x(t) μπορεί να ληφθεί από x p( t) ως αποτέλεσμα της μετάβασης στο όριο Τ®¥ .

, , å ® ò , ,

Έτσι, για να περιγράψουμε το φάσμα ενός πεπερασμένου σήματος φτάνουμε στον ολοκληρωτικό μετασχηματισμό Fourier που είναι γνωστός στα μαθηματικά:

– απευθείας,

– το αντίθετο.

Σε αυτήν την περίπτωση (και στο μέλλον), η σύνθετη συνάρτηση γράφτηκε με τη μορφή , όπως συνηθίζεται στην επιστημονική και τεχνική βιβλιογραφία.

Από τις σχέσεις που προέκυψαν προκύπτει ότι το φάσμα του Τ-πεπερασμένου σήματος είναι συνεχές. Είναι μια συλλογή άπειρου αριθμού φασματικών συνιστωσών με απειροελάχιστα πλάτη, που ακολουθούν συνεχώς τον άξονα συχνότητας. Αντί για αυτά τα απειροελάχιστα πλάτη, χρησιμοποιείται μια φασματική συνάρτηση (φασματική πυκνότητα πλάτους).

πού είναι το φάσμα πλάτους,

– φάσμα φάσης.

συμπεράσματα

1. Η μαθηματική συσκευή για τη φασματική ανάλυση των Τ-πεπερασμένων σημάτων είναι ο ολοκληρωτικός μετασχηματισμός Fourier.

2. Τα φάσματα των Τ-πεπερασμένων σημάτων είναι συνεχή και περιγράφονται από συνεχείς συναρτήσεις συχνότητας με τη μορφή του συντελεστή της φασματικής πυκνότητας των πλατών (φάσμα πλάτους) και το όρισμά του (φάσμα φάσης).

Ιδιότητες του μετασχηματισμού Fourier

1. Οι άμεσοι και αντίστροφοι μετασχηματισμοί Fourier είναι γραμμικούς τελεστές, επομένως, ισχύει η αρχή της υπέρθεσης. Αν, τότε .