Модель взаимодействия открытых систем. Асинхронный метод формирования каналов. Нелинейное умножение частоты. Анализ бигармонических колебаний на выходе нелинейных устройств

ЛЕКЦИЯ №1

Модель взаимодействия открытых систем (ВОС).

Уровни:

- приложений (службы электросвязи);

- представления (передача сигнала);

- сеансовый (определение точек входа и время входа);

- транспортный (адресация, идентификация);

- сетевой (определение маршрута в сети);

- канальный (методы формирования каналов, принципы организации);

- физический (уровни сигналов в конкретной физической среде).

Между уровнями находятся протоколы, которые определяют параметры и свойства передачи/приёма информации. Модель ВОС принята международным сообществом, является стандартом телекоммуникации. Программно-аппаратная реализация устройств каждого уровня осуществляет взаимодействие между протоколами данного уровня.

Курс ТЭС – канальный уровень (изучает какие методы используются для реализации каналов).

Каналы могут быть организованы методами:

1)  частотное уплотнение;

2)  временное уплотнение;

3)  по форме сигнала;

4)  комбинации вышеперечисленных методов (частотно-временное и т.д.).

Принцип временного уплотнения (формирования каналов).

На каждый промежуток времени ∆t предоставляется физическая среда. Чем меньше ∆t, тем больше каналов можно организовать за время Т.

В данном методе очень жесткие условия, требования предъявляются коммутационным элементам (КЭ):

1) поканальная синхронизация;

2) высокое быстродействие (∆t → 0).

Данный метод временного уплотнения получил название синхронный метод (STM).

Пример практической реализации:

ИКМ 30/32: импульсно-кодовая модуляция, 32 канала, из них 30 отводится пользователю, а 2 служебных.

Недостаток STM: низкая эффективность использования канальных ресурсов из-за особенностей различных приложений электросвязи.

ЛЕКЦИЯ №2

Асинхронный метод формирования каналов (АТМ).

Т отсутствует, т.е. отсутствует синхронизация по каналам.

ВКС – виртуальный канал связи.

ВТПС – виртуальный тракт передачи сообщений.

N_ВТПС = 2¹²  (количество виртуальных трактов)

N_{ВКС в 1 ВТПС} = 2¹⁶ (современные технологии)

N_ВКС = 2¹² × 2¹⁶ = 2²⁸ ≈ 600 ∙ 10⁶

1 стандартный КС = 64 кбит/с (телефония).

Частотное формирование каналов.

Стандартный канал для различения голоса:  300 Гц – 3400 Гц.

М – модулятор

DM – демодулятор

fн - несущая частота модулятора.  

Частотное уплотнение выполняется за счёт:

1)  ограничение спектра информационного сигнала (полосовой фильтр, фильтр НЧ);

2)  за счёт переноса данного спектра в область высоких частот.

Основные определения: модуляция, демодуляция,

кодирование, декодирование.

Модуляция в электросвязи – изменение одного из параметров (амплитуды, частоты, фазы) высокочастотного колебания (несущей частоты) по закону изменения низкочастотного информационного сигнала.

U_Ω (t) = U_mΩ cosΩt + Φ_Ω(t)   - информационный (НЧ) сигнал

U_ω0(t) = U_mω0cos ω₀t + Φ_ω0 (t) – несущий (ВЧ) сигнал      

ЛЕКЦИЯ №3

Кодирование – преобразование из одной системы счисления в другую

А(х) = а_i хⁱ + . . . + а₃ х³ + а₂ х² + а₁ х¹ + а₀ х⁰

101001 – двоичная система исчисления; 0123456789 – десятичная система исчисления.

                               Структурная схема канала связи

Основное требование к телекоммуникационным системам, чтобы Δ была в доступных     нормах, соответствующих служб электросвязи.

Информация – это сведения о чём-либо, представленные в определённом формате.

Количество информации в сообщении прямо пропорционально степени неопределённости.

– количество информации переданной и принятой.

S(t), S(ω) – само сообщение, передаваемое и принятое, представленное в виде электрического сигнала.

1 – 11  аналоговый сигнал, аналоговый канал связи.

5 – 9 цифровой (дискретный) сигнал, дискретный канал связи.

Различают (классифицируют) следующие каналы связи:

1)  аналоговый;

2)  дискретный (цифровой);

3)  постоянный и коммутируемый канал связи;

4)  защищённый и незащищённый (шифрование и дешифрование может выполнятся на любом уровне модели ВОС);

5)  виртуальные канала связи, невиртуальные (асинхронное и несинхронное уплотнение).

w_ифнч = w_в

t_g         t_g=2π/w_g  w_g≥w_в(t)                                             w_в                 w_g = 2 w_в

t_g         t_g=2π/w_g  w_g≥w_в(t)                                             w_в                 w_g = 2 w_в

Рисунки 1 – 11 показывают преобразование исходного сигнала.

Передаётся не весь сигнал, а лишь его часть. Это будет дальше продемонстрировано теоремой Котельникова.

ЛЕКЦИЯ №4

Количество квантов (множество мгновенных фиксированных значений)

Ограничено и кратно 2. Если n=2, то количество квантов 256.

Δкв = (1/T)* ∫₀^T (S(t) – Sкв(t))² dt  -  шум квантования.

Помехоустойчивое кодирование позволяет избавиться от помех при кодировании. Перед демодулятором ставят для этого усилитель – ограничитель с пороговым решающим устройством.

                                            Теорема Котельникова.

Любой аналоговый сигнал, ограниченный в спектре по w_в, можно