По виду передаваемых сообщений различают:
1) телеграфию (передача текста),
2) телефонию (передача речи),
3) фототелеграфию (передача неподвижных изображений),
4) телевидение (передача подвижных изображений),
5) телеметрию (передача результатов измерений),
6) телеуправление (передача управляющих команд),
7) передачу данных (в вычислительных системах и АСУ).
По диапазону частот – в соответствии с декадным делением диапазонов электромагнитных волн от мириаметровых (3÷30) кГц до децимиллиметровых (300÷3000) ГГц.
По назначению – вещательные (высококачественная передача речи, музыки, видео от малого числа источников сообщений большому количеству их получателей) и профессиональные (связные), в которых число источников и получателей сообщений одного порядка.
Различают следующие режимы работы СС:
1) симплексный (передача сигналов в одном направлении),
2) дуплексный (одновременная передача сигналов в прямом и обратном направлениях),
3) полудуплексный (поочередная передача сигналов в прямом и обратном направлениях).
Каналом связи называется комплекс радиотехнических устройств, при помощи которых передается и принимается информация, плюс среда между ними. В зависимости от вида сигналов на входе и выходе различают каналы: непрерывные; дискретные; дискретно-непрерывные; непрерывно-дискретные.
Каналы связи можно характеризовать по аналогии с сигналами следующими тремя параметрами:
– временем доступа Тк,
– шириной полосы пропускания ΔFк,
– динамическим диапазоном [дБ],
где Pк.доп. – максимально допустимая мощность сигнала в канале,
Pш – мощность собственных шумов канала.
Обобщенным параметром канала является его емкость
Очевидным необходимым условием согласования сигнала и канала является выполнение неравенства Vc
Вы также можете найти интересующую информацию в научном поисковике Otvety.Online. Воспользуйтесь формой поиска:
Еще по теме 1.3. Классификация систем связи:
- Белоус И.А.. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ СВЯЗИ. Практикум, 2016
- 22.7. Пропускная способность каналов радиотехнической системы связи
- 22.1. Тактико-технические параметры радиотехнической системы связи
- Исследование связи синусового узла с вегетативной нервной системой
- 22.4. Количество информации при приёме дискретных сигналов радиотехнической системы связи
- Правовые системы и теоретические проблемы их классификации § 1. Правовая система общества: понятие, элементы, функции
По своему характеру сообщения могут быть дискретно-значными (или дискретными) и непрерывнозначными (или непрерывными).
Дискретно-значными называются сообщения, принимающие конечное или счетное число значений . Типичным примером таких сообщений является буквенно-цифровой текст, состоящий из букв, цифр и знаков препинания.
Если множество сообщений является континуальным, то такие сообщения называются непрерывными. К подобным сообщениям относятся речь, подвижное изображение и т. д.
Для передачи различных по физической природе сообщений (речь, изображение, цифровые данные) по радиоканалам необходимо их преобразовать в электрические колебания, называемые первичными сигналами. Между сообщением и сигналом должно быть однозначное соответствие, что обеспечивает возможность получить в пункте приема
переданное сообщение. Например, звуковое давление при передаче речевых сообщений преобразуется микрофоном в электрическое напряжение.
Электрические сигналы, являющиеся аналогами непрерывнозначных сообщений называются аналоговыми. Первичные электрические сигналы, соответствующие дискретно-значным сообщениям, называют цифровыми. Процесс преобразования дискретно-значных сообщений в цифровые сигналы называется кодированием. При кодировании каждому сообщению из ансамбля ставится в однозначное соответствие кодовая комбинация единичных элементов цифрового сигнала, которую называют первичным кодом . В качестве единичных элементов кодовых комбинаций обычно используются электрические импульсы, которые имеют вполне определенные значения амплитуды - представляющего (информационного) параметра цифрового сигнала. Число различных значений представляющего параметра, используемого для построения кодовых комбинаций, определяет основание кода. В зависимости от значения основания кода т различают двоичные т = 2, троичные т = 3 и, в общем случае, m -ичные коды . В системах передачи цифровых сообщений обычно используют двоичные коды, в которых значения амплитуды единичных импульсов принято отождествлять с символами 1 и 0. Символы элементов кодовых комбинаций 1 и 0 называют битами. Применение двоичных кодов позволяет использовать
в аппаратуре связи стандартные элементы цифровой техники. Аналоговые сигналы можно преобразовать в импульсные и цифровые сигналы. Преобразование аналогового сигнала в импульсный достигается его дискретизацией по времени в соответствии с теоремой отсчетов. Преобразование аналогового сигнала в цифровой достигается его дискретизацией по времени и квантованием по уровню. Уровни квантованных отсчетов могут быть преобразованы в кодовые комбинации цифрового сигнала.
Для передачи сообщения в тракте передачи первичный сигнал с помощью модуляции или манипуляции преобразуется в радиосигнал.
Модуляцией называется процесс изменения параметров радиочастотного колебания в соответствии с изменением информационного параметра первичного сигнала (сообщения).
Немодулированный гармонический сигнал называется несущей. Энергия первичных сигналов сосредоточена, в основном, в низкочастотной области, поэтому спектры первичных сигналов переносятся в область высоких частот путем модуляции в передатчике высокочастотной несущей (переносчика) первичным сигналом. Средняя частота несущей значительно превышает ширину спектра сообщения.
В системах радиосвязи передаваемым сообщением модулируется один или совокупность параметров высокочастотного переносчика. Изменяемые при модуляции параметры несущей называют информативными параметрами. Информативный параметр высокочастотной несущей определяет название вида модуляции. Число возможных видов модуляции при заданном виде переносчика определяется числом его параметров.
В качестве переносчика используются гармонические колебания высокой частоты, последовательности импульсов, сложные составные последовательности и т. д.
В одноканальных системах радиосвязи чаще всего осуществляется непосредственная модуляция гармонической несущей передаваемым сообщением . Сигнал в таких системах имеет одну ступень модуляции. При этом возможны три основных вида модуляции гармонической несущей: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ). Разновидностями амплитудной модуляции являются двухполосная модуляция с подавленной несущей (ДМ) и однополосная модуляция (ОМ).
Частотную и фазовую модуляции обычно рассматривают как две разновидности угловой модуляции.
Модуляцию радиочастотного сигнала первичным импульсным сигналом (последовательностью импульсов) называютимпульсной модуляцией. При использовании в качестве переносчика периодической последовательности импульсов определенной формы выделяют четыре основных вида импульсной модуляции: амплитудно-импульсную, широтно-импульсную, фазоимпульсную и частотно-импульсную. При импульсной модуляции в передатчиках систем радиосвязи необходима вторая ступень, в которой осуществляется модуляция высокочастотного колебания последовательностью импульсов. В результате получается целый ряд двухступенчатых видов модуляции: амплитудно-импульсная-амплитудная модуляция, фазоимпульсная-амплитудная модуляция и т. д.
В многоканальных системах передаваемым сообщением модулируется промежуточный переносчик - поднесущая, которой в свою очередь модулируется несущая. В этом случае сигнал формируется с использованием двух ступеней модуляции: первая определяется способом модуляции поднесущей, а вторая - способом модуляции несущей. В системах с частотным и фазовым разделением каналов в качестве поднесущей используется гармоническое колебание, в системах с временным разделением - последовательность импульсов, в системах с кодовым разделением каналов - кодированная последовательность импульсов.
Если первичные сигналы непрерывных сообщений представлены в
аналоговом виде, то они непосредственно подаются на модулятор. При цифровом представлении непрерывных сообщений совокупность операций кодирования и модуляции, аналогичных таким же операциям при передаче дискретных сообщений, называетсяимпульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).
В процессе модуляции спектр первичного сигнала переносится в заданную частотную область, что позволяет в каждом диапазоне частот, выделенных для радиосвязи, упорядочение разместить спектры сигналов различных систем радиосвязи.
Модуляцию радиочастотного колебания первичным цифровым сигналом называютманипуляцией.
Таким образом, на вход канала связи передаваемое сообщение может поступать в виде аналогового, импульсного или цифрового первичного сигнала. В передающем устройстве с помощью модуляции или манипуляции первичный сигнал преобразуется в радиосигнал, используемый для передачи сообщения по линии связи. Классификация сообщений и сигналов приведена на рис. 2.2.
По виду радиосигналов все системы радиосвязи делятся на три группы: системы передачи аналоговых сигналов (аналоговые системы радиосвязи); системы передачи цифровых сигналов (цифровые системы радиосвязи); системы передачи импульсных сигналов (импульсные системы радиосвязи). Авиационные радиостанции обеспечивают возможность передачи и приема нескольких видов сообщений: речевых, телеграфных и различных данных.
А.П. Сальников
ТЕОРИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
Конспект лекций
Часть 1
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
УДК 621.391.1
Сальников А.П. Теория электрической связи: Конспект лекций, часть 1/ СПбГУТ. –СПб., 2002. –93 с.: ил.
Предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Теория электрической связи».
Содержит общие сведения о системах связи, описание моделей детерминированных сигналов. Рассмотрены преобразования сигналов в типовых функциональных узлах систем связи (модуляторах и детекторах разных видов, перемножителях и преобразователях частоты сигналов).
Приведены контрольные вопросы по всем разделам для самопроверки их усвоения и рекомендации по проведению сопутствующих экспериментальных исследований в виртуальной учебной лаборатории по курсу ТЭС.
Материал соответствует действующей учебной программе по курсу ТЭС.
Ответственный редактор М.Н. Чесноков
© Сальников А.П., 2002
© Издание Санкт-Петербургского государственного университета
телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2002
Редактор И.И. Щенсняк
ЛР № от.02. Подписано к печати.02
Объем 8,125 уч.-изд. л. Тир. 200 экз. Зак.
РИО СПбГУТ. 191186, СПб., наб. р. Мойки, 61
Общие сведения о системах связи
Информация, сообщения, сигналы
Под информацией понимают совокупность каких-либо сведений о явлениях, объектах и т.п. Сообщения представляют собой материальную форму существования информации и могут иметь различную физическую природу. Сигналами в электрической связи служат процессы (функции времени) электрической природы, посредством которых осуществляется передача сообщений на расстояние. Общее и различное в этих основополагающих понятиях теории связи поясняется таблицей 1.1. В ней также указаны возможные преобразователи сообщений в сигналы, которые называют датчиками сигналов .
Таблица 1.1.
Текстовые сообщения представляют собой последовательности символов из некоторого конечного множества {a i } (языка) с известным объемом алфавита m . Преобразование такого рода сообщений в сигнал может осуществляться, например, клавиатурой ЭВМ путем поочередного кодирования отдельных символов сообщения k -разрядными комбинациями из 0 и 1, которым соответствуют два разных уровня напряжения.
Звуковые сообщения представляют собой изменения давления воздушной среды в заданной точке пространства во времени p (t ). С помощью микрофона они преобразуются в переменный электрический сигнал u (t ), который в определенном смысле является копией сообщения и отличается от него лишь физической размерностью.
Видеосообщения можно рассматривать как распределение яркости на поверхности объекта b (x,y ), неподвижное изображение которого требуется передать на расстояние (фототелеграф), или более сложный процесс b (x,y,t ) (черно-белое телевидение). Характерной особенностью при передаче видеосообщений является необходимость преобразования описывающих их многомерных функций в одномерный сигнал u (t ). Это достигается использованием в датчиках видеосигналов устройств развертки (УР) для поэлементного преобразования яркости отдельных точек объектов в уровень электрического сигнала с помощью фотоэлементов (ФЭ) или иных фотоэлектрических преобразователей.
Классификация сигналов
По относительной ширине спектра сигналы делят на низкочастотные (называемые также НЧ, видео, широкополосные сигналы) и высокочастотные (ВЧ, радио, узкополосные, полосовые сигналы).
Для НЧ сигналов ΔF /F ср> 1, где
ΔF = F max– F min– абсолютная ширина спектра сигнала,
F ср= (F max+ F min)/2 – средняя частота спектра сигнала,
F max– максимальная частота в спектре сигнала,
F min– минимальная частота в спектре сигнала.
Для ВЧ сигналов ΔF /F ср << 1.
Как правило, первичные сигналы на выходе датчиков являются низкочастотными. Полезно помнить диапазоны частот, в которых располагаются спектры типичных сигналов в системах связи и вещания:
1) телефонный – 300 ÷ 3400 Гц (стандартный канал тональной частоты),
2) радиовещательный – от 30–50 Гц до 6–15 кГц,
3) телевизионный – 0 ÷ 6 МГц (для вещательного стандарта разложения изображения, принятого в России).
По своей природе различают сигналы детерминированные и случайные. Детерминированные сигналы считаются известными в каждой точке временной оси. В отличие от них значения случайных (стохастических) сигналов в каждый момент времени являются случайной величиной с той или иной вероятностью. Очевидно, что детерминированные сигналы в силу своей полной определенности не могут нести никакой информации. Их удобно использовать в теории для анализа различных функциональных узлов (ФУ ), а на практике в качестве испытательных сигналов для измерения неизвестных параметров и характеристик отдельных звеньев трактов систем связи.
По форме сигналы можно разделить на четыре вида, приведенные в таблице 1.2.
Таблица 1.2.
| Время t | |||
| непрерывное | дискретное | ||
  Значения u
(t
)
| Непрерывные | u (t ) аналоговый 1 t | u (t ) t |
| Дискретные | u
(t
)
 t
| u
(t
)
цифровой 4
 t
|
 |
Сигнал (1 ), непрерывный по времени и состояниям, называют аналоговым . Сигнал (4 ), дискретный по времени и состояниям, – цифровым . Эти сигналы чаще всего используются в различных узлах систем связи. Соответственно различают аналоговые и цифровые ФУ по форме сигналов на их входах и выходах. Возможны преобразования аналогового сигнала в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и, наоборот, – с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) . Условные графические обозначения (УГО) этих типовых ФУ приведены на рис. 1.1.
Сигналы можно рассматривать в качестве объектов транспортировки по каналам связи и характеризовать основными параметрами, такими как
- длительность сигнала Т с,
- ширина его спектра F c ,
- динамический диапазон
, где
и – максимальная и минимальная
мгновенные мощности сигнала.
Пользуются также более общей характеристикой – объемом сигнала .На интуитивном уровне очевидно, чем больше объем сигнала, тем он информативнее, но тем и выше требования к качеству канала для его передачи.
Классификация систем связи
По виду передаваемых сообщений различают:
1) телеграфию (передача текста),
2) телефонию (передача речи),
3) фототелеграфию (передача неподвижных изображений),
4) телевидение (передача подвижных изображений),
5) телеметрию (передача результатов измерений),
6) телеуправление (передача управляющих команд),
7) передачу данных (в вычислительных системах и АСУ).
По диапазону частот – в соответствии с декадным делением диапазонов электромагнитных волн от мириаметровых (3÷30) кГц до децимиллиметровых (300÷3000) ГГц.
По назначению – вещательные (высококачественная передача речи, музыки, видео от малого числа источников сообщений большому количеству их получателей) и профессиональные (связные), в которых число источников и получателей сообщений одного порядка.
Различают следующие режимы работы СС:
1) симплексный (передача сигналов в одном направлении),
2) дуплексный (одновременная передача сигналов в прямом и обратном направлениях),
3) полудуплексный (поочередная передача сигналов в прямом и обратном направлениях).
Уточним уже использованный нами термин канал связи. Под ним принято понимать часть СС между точками А на передающей и Б на приемной сторонах. В зависимости от выбора этих точек, иначе говоря, по виду сигналов на входе и выходе различают каналы:
1) непрерывные ,
2) дискретные ,
3) дискретно-непрерывные ,
4) непрерывно-дискретные .
Каналы связи можно характеризовать по аналогии с сигналами следующими тремя параметрами:
– временем доступа ,
– шириной полосы пропускания ,
– динамическим диапазоном
[дБ],
где – максимально допустимая мощность
сигнала в канале,
– мощность собственных шумов канала.
Обобщенным параметром канала является его емкость
Очевидным необходимым условием согласования сигнала и канала является выполнение неравенства V c < V к.
Менее очевидно то, что это условие является также достаточным и вовсе не обязательно добиваться аналогичного согласования по частным параметрам (длительности, спектру, динамическому диапазону), так как возможен «обмен» ширины спектра сигнала на его длительность или динамический диапазон.
Контрольные вопросы
1. Дайте определения понятиям информация, сообщение сигнал. Какие между ними связи и различия?
2. Приведите примеры сообщений разной физической природы и соответствующих им датчиков сигналов.
3. Каким образом сообщения, описываемые многомерными функциями, преобразуются в сигналы? Приведите примеры.
4. Классифицируйте сигналы по особенностям их формы и спектра.
5. По какому признаку различают НЧ и ВЧ сигналы?
6. По какому критерию различают аналоговые и цифровые сигналы и ФУ?
7. Укажите основные параметры сигналов.
8. Нарисуйте структурные схемы систем связи для:
· передачи дискретных сообщений,
· передачи непрерывных сообщений,
· передачи непрерывных сообщения по цифровым каналам.
9. Укажите назначение следующих ФУ систем связи:
· кодера источника и кодера канала,
· модулятора,
· демодулятора,
· декодера канала и декодера источника.
10. Что общего и различного в задачах, решаемых демодуляторами СПДС и СПНС?
11. Какие системы связи Вам известны:
· по виду передаваемых сообщений,
· по диапазону используемых частот,
· по назначению,
· по режимам работы?
12. Дайте определение термину «канал связи». Какая классификация каналов связи Вам известна?
13. Укажите основные параметры каналов связи.
14. Сформулируйте условия согласования сигналов и каналов связи.
Для закрепления полученных в разделах 1.1 и 1.2. знаний полезно выполнить лабораторную работу № 14 «Знакомство с системами ПДС» (из перечня тем виртуальной учебной лаборатории) в полном объёме. Эта работа носит ознакомительный характер и позволяет наблюдать все основные процессы получения, преобразования и приёма сигналов в системах передачи дискретных сообщений (рис. 1.3). Следует обратить внимание на осциллограммы и спектрограммы сигналов на выходах типовых ФУ (кодера источника при выборе разных типов интерфейса, кодера канала при выборе разных помехоустойчивых кодов, модулятора при разных видах модуляции, демодулятора и декодера), входящих в системы ПДС, и сопоставить с ними свои представления, полученные в ходе изучения раздела.
Рекомендуется по результатам наблюдения сигналов в разных точках тракта СПДС провести их классификацию, определить их основные параметры, а также выделить в СПДС разные типы каналов (непрерывный, дискретный, дискретно-непрерывный и непрерывно-дискретный). Полезно также получение наглядного представления о функции каждого ФУ СПДС.
Для закрепления полученных сведений о различии НЧ и ВЧ сигналов и наполнения их практическим содержанием целесообразно провести исследования в рамках лабораторной работы № 4 «Модулированные сигналы». Выбирая в качестве первичных НЧ сигналы разных форм, обратите внимание не только на различие осциллограмм и спектрограмм первичных (НЧ) и модулированных (ВЧ) сигналов, но и на объединяющие их признаки при использовании разных видов модуляции (рис. 1.4).
При выполнении указанных работ не обязательно строго придерживаться имеющихся в них заданий. Используйте возможности ресурсов ВЛ для проведения исследований по своему усмотрению и желанию.
Пространств
Сигналы – это, прежде всего, процессы, т.е. функции времени x (t ), существующие на ограниченном интервале Т (в теории возможно Т → ∞). Их можно изобразить графически (рис. 2.1) и описывать упорядоченной последовательностью значений в отдельные моменты времени t k
(вектор строка).
Разные сигналы отличаются формой (набором значений x
(t k
)). Вместо сложной совокупности точек кривой x
(t
) в простой области – двумерном пространстве можно ввести в рассмотрение более сложные пространства (пространства сигналов), в которых каждый сигнал изображается простейшим элементом – точкой (вектором).
В математике под пространством понимают множество объектов (любой физической природы), наделенных некоторым общим свойством. Свойства, которыми целесообразно наделять пространства сигналов, должны отражать наиболее существенные свойства реальных сигналов, такие как их длительность, энергия, мощность и т.п.
Метрические пространства
Первое свойство, которым мы наделим пространство сигналов, называют метрикой.
Метрическое пространство – это множество с подходящим образом определенным расстоянием между его элементами. Само это расстояние, как и способ его определения, называют метрикой и обозначают . Метрика должна представлять собой функционал, т.е. отображение любой пары элементов и множества на действительную ось, удовлетворяющее интуитивно понятным требованиям (аксиомам):
1) (равенство при ),
2) 
,
3) (аксиома треугольника).
Следует отметить, что метрики можно задать разными способами и в результате для одних и тех же элементов получить разные пространства.
Примеры метрик:
1) 
,
2) 
евклидова метрика,
3) 
евклидова метрика.
Линейные пространства
Усовершенствуем структуру пространства сигналов, наделив его простыми алгебраическими свойствами, присущими реальным сигналам, которые можно алгебраически складывать и умножать на числа.
Линейным
пространствомL
над полем F
называют множество элементов 
, называемых векторами, для которых заданы две операции –сложение элементов (векторов) и умножение векторов на элементы из поля F
(называемые скалярами
) . Не вдаваясь в математические детали, в дальнейшем, под полем скаляров будем понимать множества вещественных чисел R
(случай действительного пространства L
) или комплексных чисел С
(случай комплексного пространства L
). Эти операции должны удовлетворять системе аксиом линейного пространства.
1. Замкнутость операций сложения и умножения на скаляр:
2. Свойства сложения:
ассоциативность,
коммутативность.
3. Свойства умножения на скаляр:
Ассоциативность,
дистрибутивность суммы векторов,
дистрибутивность суммы скаляров.
4. существование нулевого вектора.
5. существование проти-
воположного вектора.
Вектор, образованный суммированием нескольких векторов со скалярными коэффициентами
называют линейной комбинацией (многообразием). Легко видеть, что множество всех линейных комбинаций векторов при разных a i (не затрагивая ) также образует линейное пространство, называемое линейной оболочкой для векторов .
Множество векторов называют линейно независимыми , если равенство
возможно лишь при всех a i = 0. Например, на плоскости любые два неколлинеарные вектора (не лежащие на одной прямой) являются линейно независимыми.
Система линейно независимых и ненулевых векторов образует в пространстве L базис , если
.
Этот единственный набор скаляров {a i }, соответствующий конкретному вектору , называют егокоординатами (проекциями ) по базису .
Благодаря введению базиса операции над векторами превращаются в операции над числами (координатами)
Если в линейном пространстве L можно отыскать n линейно независимых векторов, а любые n + 1 векторов зависимы, то n – размерность пространства L (dim L = n ).
Нормированные пространства
Следующий наш шаг в совершенствовании структуры пространства сигналов – объединение геометрических (характерных для метрических пространств) и алгебраических (для линейных пространств) свойств путем введения действительного числа, характеризующего «размер» элемента в пространстве. Такое число называют нормой вектора и обозначают .
В качестве нормы можно использовать любое отображение линейного пространства на действительную ось, удовлетворяющее следующим аксиомам:
3) 
.
Выводы
1. Математическим аппаратом спектрального анализа периодических сигналов являются ряды Фурье.
2. Спектры периодических сигналов дискретные (линейчатые), представляют собой совокупность амплитуд и фаз гармонических колебаний (составляющих) следующих по оси частот через интервалы Δf = f 1 = 1/T.
3. Ряд Фурье является частным случаем обобщенного ряда Фурье при использовании в качестве базиса
или .
Спектры Т-финитных сигналов
Т-финитными называют ограниченные по времени сигналы. По определению они не могут быть периодическими и, следовательно, к ним не применимо разложение в ряды Фурье.
Чтобы получить адекватное описание таких сигналов в частотной области используют следующий прием. На первом этапе от заданного сигнала x (t ), имеющего начало в точке t 1 и конец в точке t 2 переходят к сигналу x п (t ), являющемуся периодическим повторением x (t ) на бесконечной оси времени с периодом . Сигнал x п (t ) можно разложить в ряд Фурье
,
где 
.
Введём в рассмотрение текущую частоту и спектральную плотность амплитуд 
.
Тогда 
.
Исходный сигнал x (t ) можно получить из x п (t ) в результате предельного перехода Т® ¥ .
, , å ® ò , ,
Таким образом, для описания спектра финитного сигнала приходим к известному в математике интегральному преобразованию Фурье:
– прямое,
– обратное.
В данном случае (и в дальнейшем) комплексную функцию записали в виде , как это принято в научно-технической литературе.
Из полученных соотношений следует, что спектр Т-фи- нитного сигнала сплошной. Он представляет собой совокупность бесконечного числа спектральных составляющих с бесконечно малыми амплитудами , непрерывно следующих по оси часты. Вместо этих бесконечно малых амплитуд используют спектральную функцию (спектральную плотность амплитуд)
где – амплитудный спектр,
– фазовый спектр.
Выводы
1. Математическим аппаратом спектрального анализа Т-финитных сигналов является интегральное преобразование Фурье.
2. Спектры Т-финитных сигналов сплошные и описываются непрерывными функциями частоты в виде модуля спектральной плотности амплитуд (амплитудный спектр) и её аргумента (фазовый спектр).
Свойства преобразования Фурье
1. Прямое и обратное преобразование Фурье являются линейными операторами
, следовательно, действует принцип суперпозиции. Если , то 
.
2. Прямое и обратное преобразование Фурье являются взаимно однозначными .
3. Свойство запаздывания .
Если , то
(в данном случае использованы подстановки: ).
4. Спектральная функция δ-функции .
Используя общее выражение спектральной функции и фильтрующее свойство δ-функции, получим
.
5. Спектральная функция комплексного гармонического сигнала .
(2.5)
Используя одно из определений δ-функции 
и выполняя в нём взаимную замену t и w (или f ), получим
Совокупность всех средств, служащих для передачи информации, будем называть системой передачи информации. Источник и потребитель информации являются абонентами этой системы. Абонентами могут быть ЭВМ, системы хранения информации, различного рода датчики и исполнительные устройства, а также люди. В составе структуры системы передачи информации можно выделить: канал передачи (канал связи), передатчик информации, приемник информации. Передатчик служит для преобразования поступающего от абонента сообщения в сигнал, передаваемый по каналу связи; приемник -для обратного преобразования сигнала в сообщение, поступающее абоненту.
Основными качественными показателями системы передачи информации являются: пропускная способность, достоверность, надежность работы.
Пропускная способность системы передачи информации - наибольшее теоретически достижимое количество информации, которое может быть передано по системе за единицу времени. Пропускная способность системы обусловливается скоростью преобразования информации в передатчике и приемнике и допустимой скоростью передачи информации по каналу связи, определяемой физическими свойствами канала связи и сигнала.
Достоверность передачи информации - передача информации без ее искажения. В идеальном случае при передаче должно быть однозначное соответствие между передаваемым и получаемым сообщениями. Однако под действием помех, возникающих в канале связи, в приемнике и передатчике, это соответствие может быть нарушено, и тогда говорят о недостоверной передаче информации.
Надежность капала связи - полное и правильное выполнение системой всех своих функций.
Каналы связи являются общим звеном любой системы передачи информации. По физической природе каналы связи делятся следующим образом:
- механические - используются для передачи материальных носителей информации;
- акустические - передают звуковой сигнал;
- оптические - передают световой сигнал;
- электрические - передают электрический сигнал.
Электрические каналы связи могут быть проводные и беспроводные (или радиоканалы).
По форме представления передаваемой информации каналы связи делятся на аналоговые и дискретные. По аналоговым каналам передается информация, представленная в непрерывной форме, т. е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины. По дискретным каналам передается информация, представленная в виде дискретных (цифровых, импульсных) сигналов той или иной физической природы. Скорость передачи цифровой информации по каналу связи измеряется в бодах. Один бод - это такая скорость, когда передается один бит в секунду (1 бод= 1 бит/с). Объем цифровой информации, передаваемой по каналу связи за определенный период времени, называют трафиком (от англ, traffic - «движение, транспорт, торговля»).
Связь может быть односторонней (симплексной ), с попеременной передачей информации в обоих направлениях (полудуплексной ) или одновременной в обоих направлениях {дуплексной). С помощью всего одной линии связи можно обеспечить реализацию сразу нескольких каналов связи. Такая связь называется многоканальной.
В системах административно-управленческой связи каналы связи по пропускной способности классифицируют на следующие виды:
- низкоскоростные, скорость передачи информации в которых от 50 до 200 бод; это дискретные (телеграфные) каналы связи, как коммутируемые (абонентский телеграф), так и некоммутируемые;
- среднескоростные, использующие аналоговые (телефонные) линии связи; скорость передачи в них от 300 до 9 600 бод, а в новых стандартах до 33 600 бод (стандарт V.34 бис);
- высокоскоростные (широкополосные), обеспечивающие скорость передачи информации выше 36 000 бод; по этим каналам связи можно передавать и дискретную, и аналоговую информацию.
Физической средой передачи информации в низкоскоростных и среднескоростных проводных каналах связи обычно являются группы либо параллельных проводов, либо скрученных, называемых витой парой (скручивание проводов уменьшает влияние внешних помех).
В широкополосных проводных каналах связи используются коаксиальные кабели, оптоволоконные кабели, радиоволноводы. К широкополосным относятся и беспроводные радиоканалы связи. Возможности широкополосных каналов связи огромны. Например, по одному каналу-радиоволноводу для миллиметровых волн можно одновременно организовать несколько тысяч телефонных каналов, несколько тысяч видеотелефонных и около тысячи телевизионных, при этом скорость передачи может составлять несколько миллионов бод. Не меньше возможности и у волоконно-оптических каналов.
По виду передаваемой информации (способу ее представления) выделяют следующие виды связи.
- Телефонная связь, обеспечивающая прием и передачу речевой информации.
- Видеотелефонная связь, при которой абоненты не только слышат, но и видят друг друга.
- Факсимильная связь - процесс дистанционной передачи неподвижных изображений и текста (дистанционное копирование документов). Иногда ее рассматривают как подвид видеотелефонной связи.
- Телеграфная связь, обеспечивающая обмен буквенно-печатной информацией.
- Телекодовая связь, представляющая собой передачу и прием закодированной информации, предназначенной для обработки на ЭВМ или иными цифровыми устройствами.
В зависимости от того, подвижны источники/получатели информации или нет, различают стационарную (фиксированную) и подвижную связь (мобильную связь с подвижными объектами).
В ряде случаев связь осуществляется через промежуточные рет-расляторы - приемо-передатчики, принимающие и передающие далее сигнал в нужном направлении, чаще всего усилив его. При этом говорят о спутниковой связи (связь с применением космического ретранслятора), радиорелейной связи (связь с применением наземного ретранслятора) и сотовой связи (связи с использованием сети наземных базовых станций).
Прежде всего, электронная связь осуществляется с помощью сетей электросвязи - технологических систем, обеспечивающих передачу информации. Единое централизованное управление взаимоувязанной сетью связи Российской Федерации осуществляется Министерством связи России. Последняя представляет собой систему технологически сопряженных сетей связи общего пользования и ведомственных сетей электросвязи. Абонентами сетей связи общего пользования могут быть любые юридические или физические лица. В отличие от них ведомственные сети электросвязи предназначены исключительно для удовлетворения информационных потребностей соответствующих ведомств. На территории Российской Федерации любыми юридическими или физическими лицами могут создаваться выделенные сети связи, не имеющие выхода на сеть связи общего пользования.
Для административно-управленческой связи большое значение имеет ее деление на системы передачи документированной и недокументированной информации. К электронным системам передачи документированной информации относят телеграфную и факсимильную связь. Основной электронной системой передачи не документированной информации является телефонная связь. В отдельный вид выделяют системы с документированием информации при приеме.
Рис. 7.1.
электронной связи
Отдельного внимания и с точки зрения организации, и с точки зрения использования заслуживают цифровые сети, особенно такой информационный монстр, как Интернет со своими многочисленными службами и услугами. Именно ему и применяемым при этом технологиям мы обязаны появлением самых современных систем связи. Эти технологии требуют постоянного совершенствования каналов связи, что не обходится без растущих затрат на их организацию. На рис. 7.1 показана относительная взаимосвязь различных современных систем организации связи с требованиями по пропускной способности каналов и затратами.
В историческом плане различные виды электросвязи длительный период времени развивались независимо друг от друга. Все виды электросвязи имеют дело с различными по характеру и параметрам электрическими сигналами, поэтому каждый вид в своем развитии ориентировался на создание своих каналов, систем и даже своей сети. Структура сети выбиралась в соответствии с особенностями распределения потоков сообщений, характерных для конкретного вида электросвязи. В результате сформировалось несколько независимых сетей. Средства связи, из которых создавались сети, оказались разрозненными. Уже в начале 1960-х гг. стало ясно, что перспективным направлением развития электросвязи должно стать объединение сетей. В первую очередь требовалось объединить однородные сети внутри каждого вида электросвязи, а затем изолированные сети отдельных видов электросвязи.
Необходимость передачи электрических сигналов в совпадающих направлениях позволила поставить вопрос об объединении отдельных систем передачи в совпадающих направлениях в единую систему передачи. Система передачи - это совокупность технических средств, позволяющая образовать независимые электрические каналы, по которым передаются сигналы электросвязи.
Наконец, одна из важнейших предпосылок, ведущих к слиянию сетей, - сходство функций, выполняемых различными системами коммутации и заключающихся в организации путей передачи сообщений для их доставки от отправителя к получателю.
Все это и вызвало необходимость построения и развития различных сетей электросвязи с учетом перспективы слияния их в единую сеть связи.
Учитывая эти обстоятельства, в конце 1960-х гг. было принято решение о создании в стране Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС), которая бы объединила все сети электросвязи независимо от их ведомственной принадлежности.
Создание ЕАСС базировалось на объединении разрозненных и многочисленных мелких сетей в общегосударственные сети каждого вида электросвязи, а затем в единую сеть с целью совместного использования определенных технических средств, и в первую очередь систем передачи и коммутации.
Однако в конце XX века ход развития технического прогресса, в частности, широкое внедрение в сеть связи страны современных телекоммуникационных технологий, а также исторические изменения политической и экономической структуры России, предопределили создание новой концепции построения сети связи.
Взаимоувязанная сеть связи Российской Федерации (ВСС РФ) является частью инфраструктуры страны и представляет собой совокупность сетей, служб и оборудования связи, расположенных и функционирующих на территории страны. Она предназначена для удовлетворения потребностей населения, органов государственной власти и управления, обороны, безопасности, правопорядка, а также пользователей всех категорий в услугах электросвязи.
Все сети связи, входящие в единую сеть электросвязи (ЕСЭ) РФ, можно классифицировать по нескольким признакам (рис. 2.7):
Рис. 2.7 Классификация сетей связи РФ
В техническом плане функционирование ВСС РФ базируется на принципах и структурах, в соответствии с которыми вся сеть связи страны подразделяется на две взаимосвязанные составляющие: первичную сеть и вторичную сеть.
Первичная сеть - это совокупность всех каналов без подразделения их по назначению и видам связи. В состав ее входят линии и каналообразующая аппаратура.
Вторичная сеть состоит из каналов одного назначения (телефонных, телеграфных, вещания, передачи данных, телевидения и др.), образуемых на базе первичной сети. Вторичная сеть включает коммутационные узлы, оконечные пункты и каналы, выделенные на первичной сети.
Помимо принятого разделения сетей ЕСЭ на первичные и вторичные возможно другое двухуровневое разделение, по функциональному назначению: на транспортную сеть и сеть доступа.
Транспортная сеть связи состоит из междугородной и зоновых (региональных) сетей связи. Сеть доступа (абонентская сеть или сеть абонентского доступа) является местной сетью. Транспортная сеть предназначена для передачи высокоскоростных (широкополосных) потоков сообщения и их накопления.
Сеть доступа состоит из абонентских линий (на металлических или оптических кабелях или радиоканалах) с подключенными к ним абонентскими оконечными устройствами местных станций коммутаций, соединяющих их линии передачи и линии передачи к узлам транспортной сети.
Сеть управления электросвязью - специальная сеть, обеспечивающая управление сетями электросвязи и их услугами путем организации взаимосвязи с компонентами различных сетей электросвязи на основе единых интерфейсов и протоколов, стандартизированных Международным Союзом Электросвязи.
Сеть управления электросвязью обеспечивает единое управление цифровыми сетями, входящими в ВСС РФ.
По территориальному признаку и назначению первичные и вторичные сети подразделяются на магистральную (междугородную - для вторичных сетей), внутризоновые (зоновые) и местные сети, а также международные сети.
Магистральные сети связи - технологически сопряженные междугородные сети электросвязи, образуемые между центром Российской Федерации и центрами субъектов Федерации, а также центрами субъектов Федерации между собой.
Зоновые (региональные) сети связи - технологически сопряженные сети электросвязи, образуемые в пределах территории одного или нескольких субъектов Федерации.
Местные сети связи - технологически сопряженные сети электросвязи, образуемые в пределах административной или определенной по иному принципу территорий, не относящиеся к региональным сетям связи. Местные сети подразделяются на городские и сельские.
Магистральные, внутризоновые и часть местных цифровых наложенных первичных сетей являются основой транспортной цифровой сети связи России. Местные и первичные сети на участке «местный узел - оконечное устройство» в соответствии с новой терминологией являются сетью доступа (рис. 2.8).
Рис. 2.8 Принцип построения первичной сети ЕСЭ
Структура первичной сети учитывает административное разделение территории страны. Вся территория России поделена на зоны, совпадающие, как правило, с территорией областей, краев, а иногда - республик.
Каждый канал ЕСЭ обеспечивает передачу сигналов электросвязи.
Служба электросвязи представляет собой организационно-техническую структуру на базе сети связи (или совокупности сетей связи), обеспечивающую обслуживание связью пользователей с целью удовлетворения их потребностей в определенном наборе услуг электросвязи. Различают три вида служб электросвязи: службы речевого обмена, службы документальной электросвязи и службы мультимедиа.
Классификация служб электросвязи представлена на рисунке 2.9.
Рис. 2.9 Службы электросвязи
Традиционные сети связи (телефонные сети общего пользования - ТфОП, сети передачи данных (СПД) характеризуются узкой специализацией. Для каждого вида связи существует отдельная сеть, которая требует технического обслуживания, при этом свободные ресурсы одной сети не могут использоваться другой сетью. Мультисервисная сеть позволяет отказаться от многочисленных наложенных вторичных сетей, обеспечить внедрение новых услуг с различным требованием к объему передаваемой информации и качеству её передачи.
Мультисервисная сеть образует единую информационно-телекоммуникационную структуру, которая поддерживает все виды трафика (данные, голос, видео) и предоставляет все виды услуг (традиционные и новые, базовые и дополнительные) в любой точке, в любое время, в любом наборе и объеме.
К базовым услугам мультисервисной сети относятся традиционные услуги передачи и доступа:
К дополнительным услугам относятся следующие:
Потребность создания мультисервисных сетей диктуется сформировавшимся рынком телекоммуникационных услуг.
