ПРЕДИСЛОВИЕ
Несмотря на значительные успехи техники многоканальной связи проблема дальнейшего увеличения пропускной способности линий связи продолжает оставаться одной из важнейших проблем современной техники электросвязи. При решении этой проблемы существенное значение имеет выбор способа разделения сигналов многоканальной связи.
В настоящее время техника многоканальной связи располагает различными способами разделения сигналов. Наибольшее распространение среди них получили частотный и временной способы. Теоретическому анализу этих способов посвящена данная лекция.
Особенности различных способов разделения и причины образования взаимных помех между каналами, приводящих к ограничению пропускной способности систем, излагаются с позиций современной общей теории связи (теории информации). Для иллюстрации основных положений линейной теории разделения сигналов в лекции широко используются геометрические представления.
Лекция рассчитана на инженерно-технических работников связи, интересующихся теорией и техникой многоканальной связи.
Замечания по лекции следует направлять в Техническое управление Министерства связи СССР или в Связьиздат (Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2).
Техническое управление Министерства связи СССР
ВВЕДЕНИЕ '
Процесс передачи сообщений от отправителя к получателю посредством электрической связи состоит по существу из трёх основных операций. Сначала каждое сообщение отправителя преобразуется передатчиком в электрический сигнал. Затем сигнал передаётся по л и н и и связи. Наконец, полученный на приёмном конце линии сигнал вновь преобразуется приёмником в сообщение, предназначенное получателю.
Совокупность технических устройств (приёмника и передатчика) и линии связи, обеспечивающая передачу сообщений от отправителя к получателю, образует систему связи. Наряду с воздушными или кабельными линиями для передачи сигналов от передатчика к приёмнику широко используются линии радиосвязи .
Передача сигналов сопровождается, как правило, мешающим действием разного рода помех.
Если система связи позволяет установить связь лишь между одной парой корреспондентов (между отправителем и получателем), то такая система называется о д н о к а н а л ь н о и (рис. 1),
Рис.
Система связи является многоканальной, если она обеспечивает взаимно независимую связь нескольких пар корреспондентов по одной общей линии связи (рис. 2); при этом для передачи сообщений каждой паре корреспондентов выделяется свой канал связи. Очевидно, что в случае одноканальной связи понятия си-
СРАВНЕНИЕ ЧАСТОТНОГО И ВРЕМЕННОГО СПОСОБОВ РАЗДЕЛЕНИЯ КАНАЛОВ
До последнего времени было распространено мнение, что в системах с разделением каналов по частоте спектр используется более эффективно, чем при временном разделении. Основным недостатком систем с временным разделением считалось наличие значительно более интенсивных взаимных помех между каналами по сравнению с системами частотного разделения. Больше того, задача устранения переходных помех при временном разделении сильно усложняется по мере увеличения числа каналов. Если рассмотреть существующие системы временного разделения, то действительно бросается в глаза расточительность в использовании полосы частот. Она становится заметной не. только на кабельных магистралях, но даже на радиорелейных линиях, где проблема широкого спектра ставится не так остро, как на кабельных линиях. Так, например, в одной из радиорелейных систем2), работающей в диапазоне 2000 Мгц, для организации 24 каналов с временным разделением потребовалась полоса до модулятора передатчика, т. е. видеоспектр шириной 2 Мгц (кроме рабочих каналов в линии имеются каналы синхронизации и контрольный канал). Практи-
') Вопросы определения мощности флкжтуационных помех и помех нелинейного происхождения детально рассмотрены в лекции А. А. Лещин-ского .Высокочастотная телефонная связь по коаксиальному кабелю". Связьиздат, 1955.
') Proceedings cf the institution of Electrical Engineers, № 3 „B", 1955.
чески это означает, что для каждого канала необходима минимальная полоса около 80 кг ц при эффективно передаваемой полосе звуковых частот от 300 гц до 3400 гц. При этом 60 кг ц занимает частотный спектр модулированных по фазе видеоимпульсов, а 20 кг ц отводится для подавления перекрёстных помех. Для организации 24-канальной системы при частотном разделении ширина спектра вместе с защитными промежутками составляет всего 96 кгц, т. е. по 4 кгц на каждый канал при том же спектре звуковых частот от 300 гц до 3400 гц. Здесь защитная полоса составляет ?00 гц.
Между тем, возможности повышения эффективности использования частотного спектра при временном разделении существуют. Решение этой задачи—дело ближайшего будущего. Уже в настоящее время ведутся разработки систем с временным разделением каналов, в которых степень использования частотного спектра приближается к той, которая имеется в системах с частотным разделением1). Взаимная интерференция сигналов устраняется путём компенсации переходных процессов.
Нужно помнить также, что в своё время несовершенство частотных фильтров тормозило внедрение частотного разделения. Это. затруднение было успешно преодолено. В настоящее время при частотном разделении полоса используется довольно эффективно—• на расфильтровку каналов затрачивается 20% полосы.
Спрашивается, нужно ли заниматься вопросами временного уплотнения, если имеется такой хороший способ разделения каналов, как частотный? Чтобы ответить на этот вопрос, заметим, что удельный вес стоимости фильтров при частотном разделении зависит от общей стоимости линии связи. Вряд ли целесообразно, например, использовать дорогостоящее оборудование частотного разделения на коротких и дешёвых линиях связи, особенно на линиях с малым числом каналов. Иначе говоря, при решении вопроса о способе разделения каналов всегда нужно иметь в виду экономические показатели.
Это же положение подтверждается и другим фактом, полученным из практики. В настоящее время становится общепризнанным, что гораздо проще и дешевле, например, разделить временный интервал в 1 мсек на 10 рапных интервалов, чем разделить полосу частот шириной 40 кгц на 10 одинаковых частотных полос.
При частотном разделении широко используются дорогостоящие кварцевые фильтры. При временном разделении можно использовать очень простые и дешёвые электронные распределители. Кроме того, нужно пошшть, что для разделения частотных полос различных каналов необходимо соответствующее количество различных полосовых частотных фильтров. Сложность таких фильтров значительно возрастает при уменьшении защитного частотного интервала между каналами. При временном же способе разделе-
•) Electronic Engineering, I—IV, 1953
ния в каждом канале используются идентичные детали и фильтры. Этим значительно снижается стоимость системы. Аппаратура уплотнения получается гораздо компактнее.
Существенным преимуществом систем с временным разделением является то, что благодаря разновременности передачи сигналов разных каналов отсутствуют взаимные помехи нелинейного происхождения (как, например перекрёстная модуляция при частотном разделении). К преимуществам систем временного разделения можно отнести также постоянство амплитуды передаваемых импульсов (кроме АИМ), что позволяет более эффективно использовать передатчик.
Всё это свидетельствует о безусловной перспективности широкого применения многоканальных систем с временным разделением, .обусловленной их значительной простотой по сравнению с системами частотного разделения, по крайней мере, в системах с небольшим числом каналов (например, 12 или 24-канальных).
Цена: 150руб.
