Структурная схема системы передачи информации

Глава 1. Радиорелейные линии связи

Структурная схема системы передачи информации

Под системой передачи информации понимают совокупность технических средств, обеспечивающих образование типовых каналов передачи и групповых трактов первичной сети Единой автоматической системы связи (ЕАСС), а также линейного тракта, по которому сигналы электросвязи передаются посредством радиоволн в открытом пространстве.

С помощью современных систем передачи информации можно передавать любые виды информации: телефонные, телеграфные и фототелеграфные сообщения, программы телевидения и звукового вещания, цифровую информацию и т.д.

При передаче речи, в микрофоне происходит изменение звукового давления в соответствующее изменение электрического напряжения. При передаче телеграмм каждый символ преобразуется телеграфным аппаратом в определенную последовательность импульсов.

Информация передается по каналам связи (рис.1.1).

Процесс передачи сообщений можно разделить на три этапа:

- преобразование сообщения в сигнал;

- передача сигнала по линии связи;

- преобразование полученного сигнала в сообщение.

Сообщение- это напряжение на выходе преобразователя.

Источник сообщения - это физический источник информации вместе с преобразователем.

Линией связи называется среда распространения электромагнитных волн, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику. Такой средой могут быть воздушная, кабельная, радиорелейная линии связи, волноводы и т.д. Передатчик, линия связи и приемник образуют канал связи. Источник сообщений, передатчик, линия связи, приемник и получатель сообщений образуют систему связи, иначе систему передачи информации (СПИ).

Рис.1.1. Структурная схема системы передачи

Сообщение u (t) в передатчике (ПРД) преобразуется в сигнал u _c(t), путем кодирования и модулирования. Модулирующий сигнал и сообщение тождественны. Модулирующий сигнал изменяет один из параметров несущей частоты передатчика: либо амплитуду, либо частоту, либо фазу. Такой высокочастотный промодулированный сигнал в системе радиосвязи называется радиосигналом.

В ПРД высокочастотный сигнал усиливается, преобразуется и фильтруется, затем поступает на антенну. Через антенну сигнал излучается в пространство, т.е. в линию передачи информации. В линии передачи электромагнитная волна используется для трансляции, т.е. переноса сигнала от передатчика к приемнику (ПРМ).

Из-за искажения сигнала помехами в канале передачи информации принятый ПРМ сигнал будет отличаться от излученного сигнала. В общем случае принятый сигнал представим выражением:

,

где: K (t) - комплексный коэффициент передачи канала связи; u _c(t) - переданный сигнал; τ - время запаздывания сигнала; j - фаза сигнала; u _c(t) - передаваемое сообщение; N (t)- аддитивные помехи и шум.

В приемнике по принятому сигналу восстанавливают переданное сообщение; для этого в приемнике осуществляются обратные преобразования: демодуляция, декодирование, разделение многоканального сигнала. Восстановленное исходное сообщение поступает к абоненту, т.е. получателю сообщения.

Рис.1.2. Функциональная схема РРЛ

По выше описанному принципу работают все системы передачи сообщений (СПИ). Мы будем рассматривать работу радиорелейных линий связи (РРЛ) (рис.1.2) и спутниковых систем связи (ССС).

Высокая стоимость линий связи обуславливает разработку систем и методов, позволяющих одновременно передавать по одной линии связи большое количество независимых сообщений, т.е. использовать линию многократно. Такие системы передачи называются многоканальными. Связь, осуществляемую с помощью этих систем, принято называть многоканальной.

Основной задачей, которая решается при создании многоканальной связи, является увеличение дальности связи и числа каналов.

Общие положения о РРЛ

РРЛ обычно работают в сантиметровом диапазоне волн. Сигналы на этих частотах распространяются в пределах прямой видимости.

Чтобы обеспечить радиорелейную связь на равнинной местности в пределах прямой видимости, необходимо поднять антенны над уровнем Земли на башнях или мачтах. Высоты антенных опор могут достигать 50 - 100 м, в зависимости от длины каждого пролета и его профиля между соседними ретрансляционными станциями РРЛ (рис.1.3). Когда станция расположена на естественной возвышенности, антенны могут быть установлены на крыше здания, в котором находится приемопередающая аппаратура.

Длина пролета между соседними ретрансляционными станциями РРЛ обычно равна 30 - 70 км. В диапазонах частот выше 8 ГГц это значение может уменьшаться с повышением частоты. В отдельных случаях длина пролета может быть уменьшена до 20 - 30 км из-за необходимости размещения ретранслятора (Ретр) РРЛ в заданном пункте, а также когда на трассе РРЛ имеется препятствие.

Для передачи сообщений на большие расстояния, и особенно в малообжитые районы, в качестве Ретр используют искусственные спутники земли (ИСЗ), иначе космические аппараты, а также тропосферные РРЛ (ТРРЛ) (рис.1.3).

В зависимости от назначения спутниковых систем связи, Ретр размещают на околоземных орбитах различной высоты. Широко используют геостационарную орбиту на высоте 36 тыс. км (рис.1.3). Для персональной мобильной связи в спутниковой системе «Глобал Стар» высота 1400 км, но для покрытия всей поверхности земли используются 48 спутников.

Рис.1.3. Системы связи: а - РРЛ прямой видимости; б - РРЛ тропосферная;

в - Спутниковая система передачи