Radijo ryšys - teorija

1. Informacija, pranešimas, signalas Žinių apie kokį nors įvykį, objektą ar reiškinį, visuma yra vadinama informacija. Informacijos saugojimui, apdorojimui ir keitimui naudojami sąlyginiai simboliai: raidės, matematiniai ženklai, virpesių formos, žodžiai… kurie leidžia atvaizduoti informaciją vienoje ar kitoje formoje. Tam tikroje formoje išreikšta ir perdavimui skirta informacija vadinama pranešimu. PVZ: siunčiant telegramą informacija atvaizduojama raidėmis ir skaičiai,… Telefono sistemoje pranešimu yra kalba. (netrūkus garso slėgio kitimas). Praktikoje informacija dažniausiai pateikiama dvejetainėje formoje (1,0). Pranešimu šiuo atveju yra baigtinio dvejetainių simbolių skaičiaus seka. Vieni pranešimai yra laiko funkcijos: kalba, temperatūra, slėgis. Kiti nėra laiko funkcijos: telegramos tekstas. Pranešimų prigimtis gali būti tiek elektrinė tiek neelektrinė. Fizikinis procesas kuris atvaizduoja pranešimą vadinama signalu. Jei gali būti pagal savo prigimtį elektriniai, šviesos, garso ir t.t. Radiotechninėje informacijos perdavimo sistemoje (RIPS) naudojami elektriniai signalai. Todėl perduodant neelektrinius pranešimus tenka juos keisti elektriniais, panaudojant fizikinius elektrinius keitiklius( mikrofonas, televizinis vamzdelis). Gauti elektriniai signalai vadinami pirminiais signalais. Bet kuris pirminis signalas yra laiko funkcija. Signalai pagal jų apibrėžimą ir galimų verčių sritį gali būti: netrūkūs, pagal lygį ir laiką, netrūkūs, pagal lygį ir diskretūs laike, diskretūs pagal lygį ir netrūkūs laike, diskretūs pagal lygį laike. Diskretinius signalus nesunku atvaizduoti skaitmeninėje formoje, tai yra skaičiai su baigtiniu skilčių skaičiumi. Pranešimai yra visuomet arba atsitiktiniai dydžiai arba atsitiktinės funkcijos. Determinuoti pranešimai savyje neturi jokios informacijos. Galimų pranešimų aibė su duotų tikimybių pasiskirstymu vadinama pranešimu arba pirminiu signalų ansambliu. 2 Bendroji ryšio sistemos struktūrinė schema Ryšio sistema yra suprantama, kaip techninių priemonių skirtų informacijos perdavimui, pranešimo šaltinio ir vartotojo visuma. Netrūkius pranešimus perduodant skaitmeniniai metodai siuntimo įrenginys atlieka taip pat diskretizavimo laike ir kvantavimo pagal lygį operacijas. Siaurąja prasme kodavimą suprantame kaip diskretinio pranešimo keitimą, kodo simbolių seka pagal tam tikrą taisyklę. Pagal vykdomus kodavimo uždavinius yra išskiriami šaltinio kodavimo įrenginys ir kanalo kodavimo įrenginys. Šaltinio koderio paskirtis ekonomiškai atvaizduoti pranešimus. Kanalo koderio paskirtis laiduoti pranešimo perdavimo patikimumą. Pirminiai signalai x(t), paprastai yra žemadažniai, juos galima perduoti tik laidinio ryšio linijomis. Norint pranešimus perduoti radijo linijomis naudojami specialūs virpesiai vadinami nešančiaisiais. Patys nešamieji virpesiai jokios informacijos apie perduodamą pranešimą neturi. Norint juose atvaizduoti informaciją, panaudojama moduliacija. Keičiamas vienas iš nešamojo virpesio parametrų pranešimo dėsniu. Bendruoju atveju visi keitimai kuriuos atlieka siuntimo įrenginys gali būti aprašyti tam tikru operatoriumi: s(t)=U[x(t),f(t)]. čia f(t)- nešantysis virpesys. Ryšio linija yra suprantama signalo perdavimui naudojama aplinka. Radijo linijos atveju tai erdvės tarp siųstuvo imtuvo dalis, kurioje sklinda EM bangos. Realioje sistemoje signalai perduodami veikiant trukdžiams. Trukdžiais vadina bet kuriuos atsitiktinius poveikius kurie sąveikaudami su signalu apsunkina jų priėmimą. Trūkdį n(t) galima aprašyti operatoriumi:U(t)=V[s(t),n(t)] Paprasčiausiu atveju U(t)=s(t)+n(t). Kai trūkdis yra ne adityvinis, tai tas trūkdis: Tuo atveju kai operatorius V, u(t)= (t)s(t), (t) – atsitiktyvinė funkcija. Tai trukdžiai multiplikatyviniai. Realiose ryšio linijose veikia tiek adityviniai tiek multiplikatyviniai trukdžiai U(t)=(t)s(t)+n(t). Priklausomai nuo kitimo pobūdžio laiko srityje yra išskiriami fliuktuaciniai, impulsiniai, siaurajuosčiai trukdžiai. Priėmimo įrenginio uždaviniu yra išskirti perduodamą pranešimą iš priimto signalo U(t). Bendruoju atveju, tai pasiekiama demoduliuojant ir dekoduojant priimtą signalą. Demoduliuojant trukdžių iškraipytos priimtos signalas pakeičiamas moduliuojančiu signalu. Kai perduodami netrūkūs pranešimai ir naudojama analoginės moduliacijos rūšys demoduliacijos iš gaunamos signalas sutampa su pirminiu pranešimu atvaizduojamu signalu ir gali būti perduodami diskretiniai pranešimai dviem metodais: 1. nuosekliai priimant elementus. 2. elementus priimant visumoje. 1) demoduliatoriaus IŠ gaunama kodinių simbolių seka kuri dekoduota atkuria diskretinį pranešimą. 2) Analizuojama kodinė kombinacija atitinkanti signalo atkarpą kuri naudojasi atitinkamu kriterijumi. Šiuo atveju demoduliatoriaus detektoriaus operacijos sutapdintos ir vykdomos vienu įrenginiu. Priėmimo įrenginio dalis, kurioje analizuojamas priimtas signalas ir priimamas sprendimas apie pranešimą vadinamas sprendimo schema. Perduodant netrukius pranešimus (analoginiais būdais moduliuotus pranešimus) sprendimo schemos vaidmenį atlieka demoduliatorius. Sistemoje su diskretinių pranešimu nuoseklia analize galimos dvi sprendimo schemos: demoduliatorius ir dekoderis. Kai signalai pranešami ištysai sekomis sprendimo schema ir demoduliuoja, ir dekoduoja. Bendruoju atveju sprendimo schemą galima aprašyti operatoriumi: Pranešimų gavėjas – įrenginys (kompiuteris, skaičiavimo mašina ir t. t.) arba operatorius, kuriam skirtas pranešimas. Koduojantis ir dekoduojantis įrenginiai kartu sudaro posistėmę ir vadinama kodeku. Moduliatorius ir demoduliatorius kartu sudaro positemę ir vadinama modemu. Techninių informacijos priemonių visuma kartu su sklidimo aplinka sudaro ryšio kanalą. Konkretaus kanalo sudėtį lemia sprendžiami uždaviniai, ryšio linija – moduliatorius – ryšio linija – demoduliatorius. Atgaliniu kanalu perduodama informacija gali būti panaudota tiesiogine kryptimi perduodamos informacijos patikimumui padidinti, leidžia įsitikinti apie priimtų pranešimų perduodantiems. Tuo atveju kai atgalinis kanalas naudojamas perduodamos informacijos patikimumui padidinti sistema vadinama su grįžtamuoju ryšiu. Pagal tai kokio pobūdžio informacija perduodama sistemos gali būti su valdančiu (1 ) ir informaciniu (2) grįžtamuoju ryšiu. Valdančio tipo sistemose imtuvo sprendimo schema arba priima sprendimą apie perduota pranešimą ir jį nukreipia gavėjui, arba sprendimo schema suabejoja apie pranešimo teisingumą ir priima sprendimą apie pakartojimą ir informuoja siunčiančią pusę. 2 tipo sistemose priimančioji pusė informuoja siunčiančiąją atgaliniu kanalu apie tai koks pranešimas priimtas. Viena linija vienu metu galima perduoti keletą pranešimų. Tokios sistemos vadinamos daugiakanalėmis. Kad kanalų signalus būtų galima atskirti jie turi skirtis tam tikrais požymiais. Praktikoje naudojamos daugiakanalės sistemos su dažniniu, laikiniu, kodiniu ir kitais kanalų išskyrimo būdais. 3. Kodai ir kodavimas Šiuolaikinių telekomunikacijų sistemose perduodama informacija koduojama. Informacijos šaltinių sukuriami srautai koduojami taip vadinamais pirminiais kodais. Kiekvieną koduojamą simbolį atitinkantis dvejetainių ženklų rinkinys vadinamas kodo žodžiu. Simbolių ir kodo žodžių sąryšis nustatomas sudarant kodų lenteles. Lyginant savitarpiu kodo žodžius vartojama speciali metrika – dažniausiai taip vadinamas Hemingo nuotolis d, kuris yra apibendrinamas kaip palyginam kodo žodžių skirtingų skilčių kiekis. Kai norima apibendrinti visą parinktų kodo žodžių rinkinį, tai tenka lyginti kiekvieną žodį su visais kitais. Tarp nustatytų Hemingo nuotolių mažiausias – minimalus Hemingo nuotolis d0 yra svarbi parinkto kodo charakteristika. Kodo žodžio klaidos tikimybė šiuo atveju apytikriai išreiškiama formule . Čia p0 – vieno ženklo klaidos tikimybė. Sumažinti klaidų tikimybes galima dviem būdais: • didinant signalo ir trukdžio galių santykį ( taip sumažinama tikimybė p0 ) ir • naudojant korekcinius – klaidas aptinkančius bei klaidas ištaisančius kodus. Paplitusios dvi korekcinių kodų grupės: blokiniai ir tolydiniai. Blokiniai vadinami kodai, kai koduojamas pranešimas suskirstomas į tam tikro kiekio ženklų blokus. Tolydinai kodai sudaromi nepertraukiami tarp informacinių bitų įterpiant kontrolinius bitus. Aptikti bei ištaisyti klaidas galima tik turint kodą, kurio ne visi galimi žodžiai yra išnaudoti arba, kaip įprasta sakyti, ne visi žodžiai yra leistini. Leistinai vadinami žodžiai, kuriuos gali vartoti siuntėjas. Kita kodo žodžių grupė, kuriuos siuntėjas nevartoja, vadinama uždraustais. Bendra klaidų aptikimo logika gana paprasta. Kai siuntėjas siunčia tik tuos žodžius, kurie priskirti leistinų grupei, tai priėmus uždraustą žodį, aišku, kad perduodant įvyko klaida. Taip aptinkami klaidingi kodo žodžiai. Kuo daugiau yra uždraustų kodo žodžių tuo daugiau klaidų aptinkama. Tačiau, jeigu dėl trukdžių poveikio vienas leistinas kodo žodis pavirsta kitu leistinu žodžiu, tai tokios klaidos aptikti neįmanoma. Todėl taikant klaidas aptinkančius kodus negalima garantuoti, kad perduota be klaidų. Korekciniai kodai įgalina tik sumažinti klaidų tikimybes. Korekciniai kodai sudaromi, pavyzdžiui, prie priminio kodo k ženklų kažkokiu būdu pridedant r papildomų – perteklinių ženklų, kurie vadinami korekciniais. Kuo daugiau kontrolinių ženklų pridedama ir kuo daugiau sukuriama uždraustų kodo žodžių, tuo didesnės kodo korekcinės galimybės. Korekcinių kodų savybės gerėja didėjant kodo žodžio ženklų kiekiui. Cikliniai kodai priskiriami sisteminių tiesinių kodų klasei ( n,k ), kur n – kodo žodžio ženklų kiekis, k –informacinių ženklų kiekis. Kontrolinių ženklų kiekis lygus skirtumui n-k= r. Esminė šių kodų ypatybė yra ta, kad cikliškai perstatant leistino kodo žodžio simbolius gaunamas kitas leistinas kodo žodis. Teoriškai nagrinėjant ciklinius kodus taikomi Galua algebros elementai. BCH kodai, tai speciali kodų klasė, kuriuos pasiūlė Bose ir Chaudhuri bei nepriklausomai Hocquenghem. Konvoliuciniai kodai, kurios susiejame su sąlygotos temos sąsaja su konvoliuciniu integralu. 4. Ryšio sistemų klasifikavimas Šiuolaikinėmis ryšio sistemomis perduodami įvairiausi pranešimai, naudojama įvairiausios moduliacijos rūšys, sudarymo principai, darbo režimai. Klasifikacija gali būti įvairi: Pagal perdavimo terpės tipą: kodinės ir radijo ryšio sistemos. Pagal kanalų skaičių: viena ir daugiakanalės. Pagal tai ar yra atgalinis kanalas: be ir su grįžtamuoju ryčiu. Pagal kanalo panaudojimo režimą: vienpusio, dvipusio pakaitini ir dvipusio ryšio sistemos. Pagal perduodamų pranešimų pobūdį: diskretinių ir netrukių pranešimų perdavimą. Pagal pranešimų paskirtį: telefono kalbos, telegrafo teksto, fototelegrafo, nejudrių vaizdų perdavimui, televizijos, telemetrijos, duomenų perdavimo sistemos ir t. t. Radijo ryšio sistemos pagal pranešimui perduoti naudojama radijo bangų sklidimą: jonosferinės, troposferinės, kosminės ir t. t. 5. Pagrindinės ryšio sistemų charakteristikos Bet kuri sistema yra charakterizuojama eile rodiklių, kurie skirstomi į (1) : informaciniai – techniniai (2). ir konstrukciniai – eksploataciniai 1. priklauso: patikimumas, atsparumas trukdžiams, informacijos perdavimo greitis, vėlinimas, dažnių diapazonas ir t. t. 2.priklauso: aparatūros masė ir tūris, energetinis naudingo veiksmo koeficientas, judrumas, lankstumas, eksploatacinis patikimumas, kaina ir t. t. Patikimumas charakterizuoja priimtų pranešimo atitikimo perduotiems laipsnį. Jis priklauso nuo sistemos parametrų, techninio tobulumo laipsnio ir darbo sąlygų. Darbo sąlygos priklauso nuo ryšio linijos tipo ir būsenos, trukdžio tipo ir jų intensyvumo, taip pat organizacinio pobūdžio priemonių. Įvairių ryšio sistemų priimtų signalų atitikimo perduotiems kriterijai gali labai skirtis. Perduodant diskretinius pranešimus trukdžių poveikis pasireiškia tuo, kad vietoj perduodamo simbolio priimtas kitas simbolis. Tuo atveju pranešimų perdavimo patikimumas charakterizuojamas teisingo simbolio priėmimo tikimybe arba klaidos tikimybe: pk=1-pt . Perduodant analoginius pranešimus ir x(t) skirtumas yra netrukaus pobūdžio: Siekiant įvertinti pranešimo perdavimo patikimumą naudojama vidutinės klaidos kvadrato sąvoka: . (1) Arba santykinio klaidos vidutinio kvadrato sąvoka: ; (2) Px – suvidurkinamos visos pranešimo x(t) ir relaksacijos. Ts – relaksacijos pranešimo trukmė; P - trukdžių galia imtuvo išėjime. Pateikti rodikliai (1) ir (2) yra patogūs praktikoje dėl jiems būdingos adityvinės savybės. Tiesinės sistemos atveju veikiant keliems nepriklausomiems veiksniams suminės 2 ir 2 vertės gali būti išreiškiamos: - i-jo veiksnio sąlygotos dedamosios. Dažnai kaip patikimumo rodiklis naudojama tikimybė fakto, kad apskaitinė klaidos vertė neviršys tam tikros iš anksto nurodytos vertės. ; w(t) – klaidos (t) vienmatis tikimybės pasiskirstymo tankis. Patikimumo kriterijumi gali būti didžiausias absoliutinis klaidos rodiklis: max=max|(t)|; Atsparumu trukdžiams suprantamos sistemos sugebėjimas priešintis žalingam trukdžių poveikiui perduodant pranešimus. Atsparumas trukdžiams priklauso nuo kodavimo, moduliavimo, priėmimo metodų ir t. t. Diskretinių pranešimų perdavimų sistemos atsparumas trukdžiams kiekybiškai gali būti charakterizuojamas klaidos tikimybe Pk, kai duotas vidutinis signalų ir trukdžių galių santykis signalo užimamoje dažnių juostoje. Atsparumas trukdžiams perduodant netrukius pranešimus gali būti įvertinamas (1) ir (2) išraiškomis. Lyginant sistemas tarpusavyje dažniau naudojamasi rodikliu: Perduodant diskretinius pranešimus informacinių simbolių formavimo spartumui charakterizuoti naudojama techninio greičio sąvoka. Jis apibrėžiamas diskretinio pranešimo simbolio skaičiumi, kuris perduodamas per laiko vienetą ir matuojamas bodais. Labai svarbi charakteristika yra vėlinimas, kuris suprantamas kaip laiko tarpas nuo pranešimo perdavimo į siuntimo įrenginio išėjimą momentu iki to momento kai įrenginys atkūrė. Vėlinimas priklauso nuo ryšio linijos ilgio ir signalo apdorojimo siuntimo ir priėmimo įrenginiuose trukmės. 6. Telefoninio ryšio elementai Telefoninio ryšio sistemos elementai yra mikrofonas, telefono aparatai, RL ir telefonas (M, TA1, TA2, RL, T). M pakeičia garso virpesius elektriniais signalais; TA1 suderina elektrinius signalus su RL; TA2 kartu su T pakeičia elektrinius signalus garso virpesiais (taigi ryšiui naudoja keitiklius ir sąsajas). Kalbos dažnių spektras užima juostą nuo 300…3400 Hz (ITU-T rekomendacija). Garso bangos ilgių diapazonas yra λ = 1,13…0,1m. Žmogaus ausis sugeba priimti dažnį iki 18-20 kH. Ultragarsas negirdimas, bet sukelia skausmo pojūtį. Garso bangos energijos kiekis, kuris per vieną sekundę pereina per statmeną bangos sklydimo krypčiai 1 m2 paviršių, vadinama garso intensyvumu, jis matuojamas W/m2. σ =p2/c Norint palyginti garsų stiprumą naudojamasi garso lygiu, kuris išreiškiamas: L=lg(pef/po) [dB]. Čia: pef – efektyvusis garso slėgis standartinio dažnio (tai yra 1 kHz) garsui; p0 - standartinis girdimumo slenkstis vertinamas μPa 1 kHz dažnio garsui. Žmogaus kalbos garso galia nėra didelė ir vidutiniškai lygi apie 10 μW, Paskaliais būtų 0,5…1 Pa. Skirtingų šaltinių garso jėgos palyginimui galime naudotis išraiška: D=10lg(J/J0) [dB]. Kur D – santykinis garso intensyvumo lygis dB-elais. J0 – garso intensyvumas atitinkantis girdimumo slenkstis W/m2. J – palyginamojo garso intensyvumas. Apibūdinant signalą, naudojame tokias sąvokas: ΔF, jėga H, trukmė T. Tada, bendrai, signalo gabaritus galime aprašyti, kaip sandaugą (analogija su daikto geometriniais matmenimis) V=ΔFHT. Panašiai, galime apibūdinti kanalą – Vk=ΔFkHkTk. Ir ryšis tarp jų turi tenkinti nelygybę Vk>V. Anglinio mikrofono veikimo principą galime paaiškinti miltelių tarp judriojo ir nejudriojo elektrodų varžos kitimu. M charakterizuojamas jautriu arba perdavimo koeficientu: kM=EM/pM – kiek pakeitus pM, keičiasi transformatoriuje EM. Tačiau įvairiems dažniams kM skirtingas. Vidutinis jautris kMvid, dažnių juostoje, gali būti įvertintas: Grafiškai tai tai atrodo, kaip vidurkinimas: Vidutinis M jautris, dažnių ruože nuo 300…3400 Hz, yra skirtingas, ir yra X0 mV/Pa – dešimtys mV paskaliui. Jautresnį turi ir mažesnes vertes. M varžos taip pat būna skirtingos: žemaomių – 30…65Ω, vidutinės varžos – 65…145Ω, aukštaomių – 145…300Ω (čia svarbūs ekonominiai rodikliai, pavyzdžiui srovės dydis). 7. Telefono veikimas Pastovus magnetas sukuria pastovų srautą Ф0. Prijungus dar ir kintamąją srovę (signalas) papildomai susidaro kintamoji dedamoji Ф~. Taigi gaunamas suminis srautas ФΣ. Todėl veikimo principas remiasi dviejų magnetinių srautų sąveika. Kai telefono (T) apvijose kintamos srovės nėra, membraną veikiančia jėgą galime aprašyti išraiška: F0=kФ02, kur k – proporcingumo koeficientas, kuris priklauso nuo magnetinės grandinės parametrų (M konstrukcijos). Telefono apviją pratekant kintamai srovei, membraną veikia suminė jėga: FΣ=kФΣ2, ФΣ=Ф0+Ф~. Pastovus magnetas skirtas membranai judinančios jėgos sustiprinimui (reikia iš pradžių įtempti metalą). T charakterizuojamas jautriu, kuris išreiškiamas T sukuriamo garso slėgio ir įtampos tarp T gnybtų santykiu: kT=p/U. Vidutinis T jautris priklauso nuo dažnio: 8. Telefoninio ryšio schemos Norint realizuoti telefoninį ryšį, būtina pamaitinti telefono aparatų mikrofonus. M gali būti maitinami dvejopai, panaudojant vietinę bateriją ir panaudojant centrinę bateriją (CB). 1 schemoje kiekvienas M maitinamas iš savo vietinės baterijos (VB). Maitinimo srovės stipris nepriklauso nuo RL ilgio ir jos varžos. Vietinių baterijų įtampa gali būti X V eilės (1,5…3 V). Transformatoriai Tr1 ir Tr2 leidžia suderinti mikrofonų varžas su RL varžą ir tokiu būdu perduoti maksimalią galią. Transformacijos koeficientas – n=w1/w2, jį galima nustatyti iš RM=n2|ZRL|, tada ryšį galime paskaičiuoti taip: Tačiau ryšio schemos su VB reikalauja didesnių eksploatacinių sąnaudų (reikia prižiūrėti abi baterijas). Maitinant abonentinį aparatą iš CB (2 schema), maitinimas perduodamas per didelį induktyvumą turinčias rites RR1, RR2, RR – reaktyvinių ričių varža garsinio dažnio kintamai srovei yra didelė, o varža M maitinimui skirtai srovei (nuolatinei) yra maža. Telefoninio ryšio 1 ir 2 schemos nenaudojamos dėl vietinio efekto, kuris pasireiškia tuo, kad kiekviename telefone yra girdimas tiek abonento, tiek savas balsas. Norint jį pašalinti, aparatuose yra naudojamos specialios schemos. Apžvelgsime kelias. Šioje schemoje Tr antrinės apvijos - I ir II sekcijos, RL varža – ZRL ir balastinė varža - ZB sudaro išbalansuotą tiltelį, kuriame srovės i1 ir i2 tarpusavyje kompensuojasi. Kad per T netekėtų srovė reikia Z1ZRL=Z2ZB. Žymiai plačiau naudojamos kompensacinio tipo telefono aparatų schemos. Šioje schemoje kompensatoriaus vaidmenį atlieka bifiliarinio autotransformatoriaus IV apvija (tokios apvijos ypatumas tas, kad ji neturi induktyvinės varžos, o tik aktyvinę – du laidai sulenkti ir suvinioti). III-čios apvijos vijų kryptis yra priešinga I ir II apvijų kryptims. T įjungtas į grandinę, kurioje neteka pokalbio kintamoji srovė, todėl nuslopinamas vietinis efektas. Informacijos priėmimo metu srovė I ir II apvijose teka ta pačia kryptimi. Srovės sukurtas suminis magnetinis srautas III-iojoje apvijoje indukuoja didelę EVJ, kuri pravaro pokalbio srovę per T ir rezistorių Zk (IV). 8.1 Automatinis telefoninis ryšys Telefoninį ryšį galima realizuoti rankiniu, pusiau automatiniu ir automatiniu būdais. Naudojant rankinį, abonentai sujungiami komutatoriumi. Telefoninis komutatorius susideda iš linijinių komplektų, jungčių porų ir telefonistės darbo vietos. 9 Telefoniniai ryšiai Linijinių komplektų skaičius atitinka prie komutatoriaus prijungtų linijų skaičius, jungčių porų skaičiaus,vidutinį vienu metu leidžiamų arba vykstančių pokalbių skaičius. Rankinio komutatoriaus struktūrinė schema: Rankinio komutatoriaus struktūrinė schema: AK-abonentinis komplektas, APR-apklausos raktas, SL-sujungimo lizdas, IŠL-iškvietimo lemputė, 1-apklausos iškvietimo kištukas. Abonentinių komplektų skaičius atitinka stoties talpą, paprastai tai būdavo prijungiama iki 100 linijų. Kiekviena jungčių pora turi apklausos ir iškvietimo kištukus, APR su apklausos ir iškvietimo pozicija bei dvi lemputes sujungtas su apklausos ir iškvietimo poromis. Jungčių skaičius paprastai neviršyje 18 (tai statistinis vidurkis atsižvelgiant į operatorės pajėgumą). Telefonistės darbo vietos prietaisai skirti iškvietimams ir pokalbiams, jais telefonistė naudojasi ryšiui su abonentais. Prie bet kurios jungčių poros ji prisijungia atitinkamu APR raktu. Akivaizdu, kad šiuo atveju stoties valdymo įrenginį atlieka operatorius, kuris priima abonentų iškvietimus ir perduoda jiems būtiną informaciją. Pusiau automatiniam ir automatiniam ryšiui naudojamos ATS, kurios pagal komutacinių įrenginių rūšį skirstomos į: mašinines; dekadines-žingsnines; koordinatines; kvazi elektronines; elektronines. Automatinėse TS visus prietaisus realizuojančius linijų paiešką ir jų sujungimą valdo pats abonentas. Supratimą apie ATS veikimą galima įgyti nagrinėjant supaprastintą trijų numerių schemą. Žingsninė ATS: Kiekvienas abonentas turi prie dvilaidės linijos prijungtą TA. Dvilaidėje linijoje nuosekliai įjungtas maitinimo šaltinis ir trijų numerių rėlinis ieškiklis: jis turi elektromagnetus EM, judriuosius šepetėlius ir kontaktinius gnybtus bei reketą (riestinį kirtį). Pakėlus TA ragelį, numerio surinkėjas prijungiamas prie ATS linijų laidų ir sudaro grandinę: TA, abonentinės linijos laidas a, EM, maitinimo šaltinis ir laidas b. Trumpas veikimo aptarimas: TA1 pakelia ragelį, sujungiama grandinė ir pradeda tekėti srovė, surenkamas numeris 3. Numerio surinkėjo kontaktai užsitrumpina 3 kartus: pirmas užtrumpinimas – elektromagnetas pritraukia inkarą ir šepetėliai perstumiami vienu žingsniu; antras užtrumpinimas – šepetėliai perstumiami dar kartą; trečias užtrumpinimas – šepetėlius perstumiame taip, kad jie būtų prijungti prie trečio abonento linijos laidų. Pokalbiui nutrūkus nutraukiama grandinė ir jungiklis grįžta į pradinę padėtį. ATS su tiesioginiu abonentinių linijų prijungimu prie linijinių ieškiklių nėra ekonomiškas, nes reikia daug brangių ieškiklių (kiek abonentų tiek ieškiklių). Todėl praktikoje naudojami kolektyvinio naudojimo linijiniai ieškikliai, kurie suteikiami abonentui tik sujungimo metu. Kad bet kurią abonentinę liniją būtų galima prijungti prie bet kurio laisvo ieškiklio į ATS įvedamas parengiamosios paieškos laipsnis t. y. mažos talpos žingsninis ieškiklis, prijungiamas prie kiekvienos abonentinės linijos. ATS talpa padidinama naudojant grupavimą t. y. bendrą ATS talpą dalinant į grupes, kurios kiekviena talpa lygi ieškiklio kontaktų lauko talpai. Tarp parengiamų paieškų PPI ir linijinių ieškiklių LI įvedamas papildomas laipsnis: Grupinio ieškiklio GI paskirtis išrinkti grupę, kurioje yra kviečiamo abonento linija. GI vaidmenį atlieka tokie patys komutaciniai įrenginiai kaip ir linijinių ieškiklių LI laipsniuose. 1000 numerių ATS funkcinė schema gali būti parodyta taip: 1000 numerių ATS funkcinė schema. Čia GI ir LI laipsniuose naudojami dekadiniai – žingsniniai ieškikliai. Ieškiklių grupių skaičius q=10, g=N/M, čia M-linijinių kontaktų talpa. Kiekvienos LI grupės ribose vienvardžiai kontaktiniai lauko išėjimai yra sujungti lygiagrečiai, tokiu būdu gaunama 100 išėjimų prie kurių prijungiama 100 abonentinių linijų. Abonentinės linijos prijungiamos tiek prie LI lauko tiek prie PPI šepetėlių. Iš abonento punkto į PPI laipsnį patekus abonento kvietimui, jame vykdoma laisvoji paieška ir suradus laisvą GI prie jo prijungiama kviečiančiojo abonento linija. Visų GI to paties pavadinimo dekadų ir to paties pavadinimo kontaktai sujungti lygiagrečiai ir išvesti nuo kiekvienos GI bei sujungti su LI grupe. Dekadinės-žingsninės ATS buvo naudojamos kaip miesto arba įmonės stotys. Didesniu patikimumu ir greitaeigiškumu pasižymi koordinatinės ATS. Šiose stotyse vietoje žingsninių ieškiklių naudojami daugkartinės koordinacijos jungikliai DKJ. Pagrindiniu DKJ konstrukcijos mazgu yra vertikalės, kurių skaičius paprastai yra lygus išėjimų skaičių numeriui. Kiekvienos vertikalės kontaktinis laukas turi a, b, …, l nejudrių stygų ir m plokščių kontaktinių spyruoklių su l spyruoklių grupėje. Kai dviejų pozicijų DKJ dešimties ATS išėjimų schemą galima parodyti taip: Tokia konstrukcija leidžia sujungti bet kurį vertikalės įėjimą su bet kuriuo išėjimu. Pirmiausia išrenkama horizontali kontaktinių spyruoklių eilė prie kurios prijungtas komutuojamas išėjimas, o po to vertikalė prie kurios prijungtas komutuojamas įėjimas. Vienoje vertikalėje gali būti sujungtas tik vienas komunikacinis taškas. Didžiausiais sujungimų skaičius apribotas vertikalių skaičiumi. Vieno sujungimo trukmė priklauso nuo elektromagneto suveikimo trukmės kuri apytiksliai lygi 50 ms. Stotys su centralizuotu elektroniniu valdymu, kurių komutuojančiose sistemose panaudotos sparčios rėlės (herkoninės) vadinamos kvazielektroninėmis ATS. Elektroninėse ATS panaudoti elektroniniai komutavimo įtaisai. Tiek komutuojančių sistemų, tiek valdančių įrenginių sudarymo principai paminėtuose ATS iš esmės yra vienodi. Elektroninis sujungimas turi n įėjimų ir m išėjimų, kurie išdėstyti koordinačių tinklelyje, kad bet kuris įėjimas būtų sujungiamas su bet kuriuo išėjimu. Elektroninėse ATS su laikiniu kanalų sutankinimu komutuojančių sistemų elementai dirba skirtingu laikiniu kanalų režimu ir todėl tuo pat metu gali užtikrinti keletą sujungimų per tuos pačius komutuojančius elementus. Elektroninės ATS yra efektyvios, ekonomiškos ir perspektyvios, tačiau sunkiai suderinamos su ankstesnių kartų ATS. Kvazielektroninėse ATS komutavimo elementų vaidmenį atlieka herkoninės rėlės arba feridai turintys du stabilius būvius. Kaip valdantys įrenginiai naudojamos pagal atitinkamas programas dirbančios ESM. Komutuojant automatiškai, ištisinio kanalo maršrutas kiekvieną kartą gali būti vis kitas priklausomai nuo kanalų apkrovimo laipsnių. Todėl kanalo ištisinė ch-ka yra ištisinė ir neadaptyvūs metodai koreguoti jos neleidžia. Tuo atveju kai komutuojami pranešimai, abonentai pastoviai sujungti su artimiausiu ryšio mazgu. Pranešimai kartu su adresu perduodami į pranešimų komutavimo mazgą, kur atminties įrenginyje užrašomi (tuo pat metu pastatomi į eilę) ir atsilaisvinus kanalui, eilės tvarka siunčiami į gretimą mazgą. Toks pranešimo užrašymo ir siuntimo procesas tęsiasi kol jis pasiekia paskyrimo mazgą. Kiekviename mazge tikrinamas pranešimų teisingumas. Aptikus klaidą siuntimo punktui perduodamas nurodymas pranešimą pakartoti. Tokioje sistemoje gali būti numatomi prioritetai, daugiaadresiškumas ir t.t. labai svarbu, kad tokioje sistemoje galiniai įrenginiai gali būti sujungiami tarpusavyje skirtingais laikais,skirtingais greičiais,skirtingais kodais. Akivaizdu, kad tokia tinklo f-jų įvairovė gali būti realizuojama tik naudojant skaičiavimo techniką ir atitinkamą matematinį aprūpinimą. Pranešimų komutavimo atmaina – paketų kon-vimas. Pradinis pranešimas dalijamas 1-jame pranešimų komutavimo centre į vienodos apimties (bitais,baitais) informacijos paketus. Jais užpildomas į vieną iš mazgų nukreiptais kanalais. Galinį mazgą,vieno pranešimo paketai gali pasiekti skirtingais kanalais ir skirtingu laiku. Iš tokių paketų formuojamas pradinis pranešimas ir paduodamas abonentui . Paketų parengimas siuntimui ir jų apjungimas gali būti atliekamas ir abonentiniuose punktuose, turinčiuose atitinkamus skaičiavimo kompleksus. Akivaizdu, kad pranešimų ir paketų komplektavimas skirtas diskretinių duomenų perdavimui. Tačiau naujausios technologijos, pagrįstos kalbos analize ir sinteze leidžia perduoti paketiniu metodu ir kalbą. 10 Tinklų ir linijų hierarchija Pranešimai perduodami taip istoriškai susiformavusiu informacijos vartotojų grupių, bendruomenių, sudarančių tam tikrą hierarchiją stambiais apibendrintais tinklų vartotojais yra: • Ūkio sektorius ir jo objektai • Gyvenamieji punktai, gyv. Rajonai, apskritys, respublikos Kiekviena i išvardytų vartotojų grupių reikalauja apsikeitimo pranešimais tiek savo lygyje tiek su kitų lygių vartotojais. Supaprastinta pateiktos situacijos schema: Atskiri abonentai sujungti su galinio punkto(GP) mazgais sudaro vietinį tinklą(VT). Rajonų centr. sujungti su apskričių regionų centrais sudaro regioninį tinklą(RT). Apskričių centrai sujungti su resp.centrais sudaro magistralinį tinklą(MT). Parodyta situacija l supaprastinta. Iš tikro tenka perduoti įvairiausių rūšių pranešimus – telefono,TV-jos,diskretinius duomenis, radijo transliacijos programas ir pan. Tuo atveju perdavimo sistemoms keliami iš esmės skirtingi reikalavimai. Esant tokiai pranešimų įvairovei tinklai skirstomi į : • pirminius • antrinius; 1) sudaro palyginti plačiajuostės perdavimo linijos ir dviejų tipų komutavimo mazgai, t.y. tinklo mazgai ir tinklo stotys kurie leidžia bet kokio tipo pranešimus. TM-tarpinis mazgas leidžia perduoti skirtingų perdavimo linijų tipinius signalus grupes kaip tranzitą Taip pat būtiną kanalų skaičių perduoda 2-riniam tinklui. TS (tinklo stotis) iš esmės yra galinis tinklo mazgas. Jame atliekamas tos pačios funkcijos kaip ir TM-e, tačiau neperduodant tipinių signalų ir jų grupių tranzitą. 2) 2-riniai T prijungiami prie 1-minio T kanalų ir grupinio trakto per tinklo stotis. Antriniai tinklai skirstomi pagal perduodamų pranešimų rūšį: • telegrafo • telefono • duomenų perdavimo ir t.t. Nacionaliniai 2-riniai T-klai arba 2-riniai bendrojo naudojimo tinklai vienas nuo kito nepriklauso.pvz: telefono ir telegrafo tinklai turėjo savo vietines linijas, abonentinius įrenginius ir komutacinę įrangą. Savaip funkcionuoja transliacijos, TV-jos ir kt. Antriniai tinklai. Tinkluose naudojamos skirtingos pagal savo prigimtį ryšio linijos. Labai dažnai vieno abonento pranešimai perduodami kitam sudėtiniais kanalais, kuriuos sudaro laidinės linijos, kabeliai ar kt ryšio linijos, pvz.: radijo rėlinės, palydovinės ir t.t.. Signalus perduodant r/kanalais naudojamos elektromagnetinės bangos, kurias sukuria siuntimo antena ir kurios imtuvo antrinėje pakeičiamos.... Antena šiuo atveju atlieka siųstuvo ir imtuvo suderinamumo su sklidimo terpe ... įrenginį. T.y labai svarbūs inžinieriniai įrenginiai, lemiantys lauko stiprumą įvairiuose erdvės taškuose. Antenų kryptines savybes ir r/bangų sklidimo savybes lemia naudojamas virpesių dažnis. Todėl įvairių bangų diapazonų r/linijų savybės gali iš esmės skirtis. Praktikoje savitais ypatumais išsiskiria linijos su ilgosiomis ir super ilgosiomis bangomis: Super 100 000 – 10 000m Ilgos 10 000 – 1 000m Vid. 1 000 – 100m Trump. 100 – 10m UTB 10-1m Cm, mm, ir trumpesnės Šios linijos priklauso taip vadinamai atvirųjų linijų grupei. Jos gali būti naudojamos ryšiui su judriais elementais. Kai objektai randasi fiksuotose vietose, sudarant ryšio tinklą, linijos parenkamos atsižvelgiant į visą eilę rodiklių. Tačiau pagrindiniais iš jų: 1) standartinio kanalo eksploatacijos kaina per laiko vnt. 2) Linijos perskaičiuotos senam kanalui, įrengimo kaina Kartais lemiama reikšme, pvz. perduodant TV-jos signalus turi linijos ribinis plačiajuostiškumas, nepažeidžiamumas ar kt rodikliai. Be paminėtų radijo linijų tinkluose gali būti naudojami: oriniai (laidiniai) miesto telefono kabeliai bendraašiai ir simetriniai radijo dažniniai bendraašiai bangolaidžiai šviesolaidžiai oro linijos naudojamos organizuojant vietinius ryšius. Jų didžiausia pralaidumo juosta siekia iki 100Khz. Miesto telefoniniai kabeliai gaminami naudojant skirtingą izoliaciją ir skirtingą išorinį apvalkalą. Miesto telefoniniuose kabeliuose yra erdvinis išskyrimas. Laidų porų skaičius gali būti labai skirtingas ir siekia nuo: 5 – 1200 porų. Gaminami bendraašiai (koaks) kabeliai suskirstyti į 5 pagr. grupes: 1) /gabaritiniai 2) mm 3) vidut. 4) Dideli 5) Povandeniniai kabeliai Kabeliai skiriasi laidininkų diametru, pral.juosta ir paskirtimi (vietinis, regioninis, magistralinis, povandeninis ryšys). R/dažniniai kabeliai naudojami plačiame ruože: nuo IB iki UTB Yra : • r/dažninis bendraašis • r/dažninis spiraliniais laidininkais • r/dažninis simetrinis 2–jų gyslų • 2-jų bendraašių porų kabelis • kabelių banginių varžų vertės: 50 • 75, 10, 150, 200. Cm bangų diapazone kaip uždaros kreipiančios sistemos panaudojami stačiakampiai arba apvalūs tuščiaviduriai bangolaidžiai su metalinėmis srovei laidžiomis sienelėmis. Gali būti naudojami dielektriniai ir metalo dielektriniai bangolaidžiai. Bangolaidžių ypatumas – kad jiems gali sklisti tik tam tikro ilgio bangos. (Tam tikro ilgio bangos žemesnės už kritinę – bangolaidis veikia kaip ADF) Šviesolaidis: • su diskretiniu fokusavimu (lęšinės ir veidrodinės) • netrūkiu (veidrodiniai vamzdžiai, pluoštinės skaidulos) pluoštinis šviesolaidis – viena iš perspektyviausių pranešimų perdavimo linijų. šviesolaidžiai gaminami iš kvarco. Kabelį sudaro stiklo skaidulų pluoštas su išoriniu apsauginiu apvalkalu. Teorinis kvarcinio šviesolaidžio kabelio nuostolių lygis sudaro mažiau nei 1 dB/km. Vienos modos optiniu kabeliu teoriškai galima panaudoti iki 1 mln. telefoninių pokalbių. Praktiškai dėl neidealaus šaltinių koherentiškumo ir dispersijos kanalų skaidulose neviršija kelių dešimčių tūkstančių. Uždarų linijų galimybės : Bendro naudojimo tinklai skirti telefono ryšio paslaugų teikimui visiems vartotojams, t.y. fiziniams ir juridiniams asmenims. Tokie vartotojai vadinami abonentais. Anksčiau galimu tinklo galiniu įrenginiu buvo telefono aparatas. Tačiau siekiant perduoti ESM signalus bendrojo naudojimo telefoniniais tinklais, jie buvo modifikuoti, modernizuoti ir galiausiai tapo bendrojo naudojimo telekomunikacijų tinklais, apjungiančiais elektros ryšio priemonės informacijos perdavimui nutolusiems abonentams. Taip pat apjungia informacijos apdorojimą ir saugojimo bei programines priemones. Tokie tinklai leidžia apsikeisti : • balso pranešimais • duomenimis • failais • faksimilėmis • video signalais • pasiekti duomenų bazes ir t.t. telekomunikacijų tinklas, kuris sudarytas naudojant vieningus skaitmeninius komutacinius ir perdavimo principu vadinamas vieningu paslaugų skaitmeniniu tinklu (ISDN) 11. Signalų formavimo principai diskretinių pranešimų perdavimo sistemose Diskretinių pranešimų elementai xi perduodami, naudojant signalus s(t, xi). vienareikšmiškai atitinkančius perduodamą elementą xi. Indeksas i-tasis gali įgyti bet kokio sveiko skaičiaus vertę intervale nuo 1…M. Tokį atitikimą iš esmės laiduoja, kodavimą plačiąja prasme. Elementas xi atitikimą signalo s( t, xi), galima pasiekti įvairiais kodavimo būdais priklauso nuo kodavimo paskirties, techninės realizacijos paprastumui keliamų reikalavimų. Naudojant natūralųjį kodavimą pagrindiniu reikalavimu yra elementas xi perdavimo vienareikšmiškumas. Koduojant tiesiogiai sudaromi elementų ir signalų atitikmenys. Naudojamų signalų skaičius lemią įmanomą kodavimo įvairovę. Kraštutinis atvejis yra M- matis, binarinis kodavimas. Naudojant M- matį kodavimą kiekvieną elementą xi atitinka tam tikros trukmės Ts, savasis signalas s( t, xi) Šiuo atveju reikalingų signalų skaičius yra lygus abėcėlės dydžiui M. Naudojant binarinį kodavimą elementai xi pirmiausiai numeruojami dvejetainėje skaičių sistemos ir atvaizduojami skaičių 1, 0 seka. Minimalus dvejetainių ženklų reikalingu visų elementų xi numeravimui skaičius m vadinamas pozicijų skaičiumi arba dvejetainio kodo pagrindu Kiekvieną dvejetainio kodo elementą atitinka signalas s( t, xi). Šiuo atveju būtinų signalų skaičius yra minimalus, lygus Ms=2. Tai esminis binarinis perdavimo sistemos privalumas. Didinant kodo elementų skaičių galima gauti dvejetainį ketvirtainį ir daugiapagrindį kodą. Naudojant efektyvųjį kodą pagrindiniu reikalavimu galima laikyti ekonomišką elementą xi atvaizdavimą. Vidutinio koduoto elemento skilčių skaičiaus atžvilgiu.Egzistuojantys efektyvieji kodai priklauso dvejetainiams kodams, nes naudojami tik k0, k1 ir jų realizavimui reikalingi 2 signalai. Pastarasis kodas grindžiamas tuo kad elementas xi pranešimo pasirodo su tam tikra tikimybe pi. Naudojant efektyvųjį kodavimą dvejetainiu kodiniu kombinacijų skilčių skaičius yra atvirkščiai proporcinga elemento xi tikimybėms, t. y. elementas xi Su didesne tikimybe yra koduojami trumpesnėm kodinėm kombinacijom. Kodo skilčių skaičius yra nepastovus dydis mi , tačiau vidutinė vertė mi gali būti gaunama mažesnė už būtiną skilčių skaičių natūraliojo binarinio kodavimo atveju. Efektyvusis kodavimas leidžia padidinti diskretinį informacijos perdavimo greitį. Sukurtas keletas praktinių efektyvaus kodavimo realizavimo būdų. Viena iš jų vertina tiktai elementų xi skirtumus tikimybių pi , o kiti būdai ir skirtingas sąlygines elementų p( xi | xi-1 ) tikimybes. Ryšių praktikoje efektinis kodavimas naudojamas retai. Jo pagrindiniai trūkumai galima laikyti tai, kad žymiai sudėtingesnė koderių ir dekoderių aparatūra ir be to mažesnis atsparumas trukdžiam. Atsparūs trukdžiams kodai turi leisti ištaisyti kodines kombinacijas, kuriuose neteisingai priimti elementai ki , arba surasti iškraipytos kodinės kombinacijos. Elementas ki , atitinkantys signalai s( t, xi) perduodami į ryšio liniją kurie signalus susilpnina, iškraipo jų formą ir prisumuoja trukdžius. Todėl imtuvo IN kiekviename Ts ilgio intervale gaunamas virpesys y(t)=SIN( t, ki )+n(t). Pagrindiniu imtuvo uždaviniu yra nustatyti iš perdavimo signalo s( t, ki) yra priimtas virpesyje y(t). t.y. kuris iš elementų ki buvo pasiustas siunčiamoje dalyje. Būtina pažymėti jog imtuvas neprivalo atkurti signalo s( t, ki) formą. Tačiau turi nustatyti jo numerį, t.y. priimti sprendimą kuris iš signalų s( t, ki), s( t, k1)s( t, k0). Atpažinus ki – tuosius elementus imtuve atliekamas dekodavimas, tai yra priimti kodiniai žodžiai sudaryti iš elementų ki yra prilyginami elementams xi. Tiksliai ir patikimai priėmus kodo elementus, bei juos teisingai dekodavus jokių klaidų priimant xi elementus nesusidaro. Tokiu būdu diskretinio elemento perdavimo struktūra: 12. Signalų rinkinio sudarymo metodai diskretinių pranešimų perdavimo sistemose Kai nėra jokių trukdžių ir ryšio aparatūra stabili, M signalu rinkiniu gali būti imami M virpesiai su be galo mažais skirtumais. Iš tikruju nurodytose sąlygose jie priėmimo vietose atkuriami be jokių klaidų. Optimalaus signalo parinkimo uždavinys iškyla tik veikiant trukdžiams ir naudojant nestabilią aparatūrą. Tokio uždavinio sprendžiant yra būtina žinoti signalą tarpusavio atskiriamumo matą ir signalų rinkinio optimalumo kriterijų. Pastaruoju galima laikyti signalų atskyrimo priėmimo vietoje atskyrimo klaidos tikimybę. Linijoje veikia tik atsitiktiniai trukdžiai, paimkime ortonormuotų virpesių (t) sistemą ( NM ) Tai yra virpesių sistema. Paimkime generatorių N rinkinį kurie generuotų funkcijų 1(t), 2(t),…, j(t),…, IN(t). Kiekvienam elementui X i galima sudaryti N skai,I; rinkinį ai1, ai2,…, aij,…, aiN. Čia i- tasis, elemento X i numeris, j-funkcijos j(t) numeris. Tokiu būdu galima sudaryti elementus Xi atitinkančius signalus s( t, xi) pagal taisyklę Tokio algoritmo realizavimo schema gali būti parodyta: Kadangi virpesiai i (t) vienareikšmiškai parinkti, tai kiekvieną signalą s( t, xi) atitinka vienareikšmiškai apibrėžia, skaičių rinkinys. Šiuos skaičius galima traktuoti kaip signalo S i vektoriaus koordinate. Si =( ai1, ai2,…, aij,…, aiN ) 13. Signalo atpažinimas neesant trukdžių Pagal duotą signalą s( t, xi) galima nustatyti jo vektorių Si t.y. nustatyti jo koordinates aij. (1) Įstatant visus virpesius l (t), kai l= 1,…, N galima gauti visas vektoriaus Si dedamąsias. (1) lygtimi parodyta operacija, galima realizuoti aparatūra pagal tokią funkcinę schemą: Priėmimo vietoje virpesiai j(t), turi būti generuojami sinchroniškai ir sinfaziškai, su analoginiais virpesiais siųstuve. Kadangi koordinatės aij vienareikšmiškai apibrėžia signalą s( t, xi) ir elementas X i tai koordinačių skaičius imtuve yra ekvivalentiškas elementų X i gavimui. 13.1 Ryšio linija nėra ideali Kai linija tik slopina signalą ir jo formas neiškraipo, linijos IŠ yra gaunama: Tai priėmimo vietoje nustatytas vektoriaus Si koordinatės skirsis nuo atitinkamų koordinačių siųstuve tik pastoviu elementu . Tuo tarpu signalo vektorių konfigūracija nepasikeis, ir jie gali būti atpažinti be klaidų. Jeigu linijos IŠ signalai skiriasi nuo IN signalo savo forma tai priėmimo vietoje atstatytas vektorius pakeis savo kryptį ir tai gali lemti atpažinimo paklaidas net neesant trukdžiams. 14. Signalo atpažinimas veikiant trukdžiams Atvejis, kai linija signalo formos neiškraipo, o tik prideda trukdį. (2) Čia SIŠ (t,xi ) – nuslopintas signalas linijos IŠ, n(t) – trukdžio realizacija. Norint atkurti signalo vektorių antras virpesys siunčiamas į ankstesnę schemą. (3) Dydžiai yra atsitiktiniai, nes n(t) yra atsitiktinis dydis. Iš (3) seka, kad atstatytas vektorius bendruoju atveju nesutampa nei su vienu laukiamu signalų vektorium. Signalo Si vektorius ir trukdžio n vektorių suma sudaro realizacijos yt vektorių. Akivaizdu, kad tuo atveju kai veikia trukdžiai, būtina signalu atpažinimo procedūra. Vektorius y, palyginimo su galimu Si vektorių procedūra. Be to akivaizdu, kad būtina parinkti M vektorių rinkinį kuris sumažintų klaidos tikimybę S (t,xi ) 15. Atsparių trukdžiams signalų tipiniai rinkiniai Tipiniai signalų rinkiniai yra tie, kurie sudaryti pagal pateiktą taisyklę ir vektorių galai yra labiausiai nutolę: Pagal ortonormuotų funkcijų skaičių N ir sudaromų signalų skaičių M galime išskirti tokias signalų vektorių konfigūracijas: • Binarinius priešingus • Binarinius ortoganolius • M-ačius ortoganolius • Bioortognolius signalus • Signalus su stačiakampe vektorių konfigūracija • Simpleksinius signalus. Binariniai priešingi signalai: Šios paprasčiausios konfigūracijos atveju N=1, M=2. Galėsime sudaryti S(t,x1) ir S(t,x2). Signalo vektoriai parenkami tokie: S1=(a11,a12)=(, 0); S2=(a21,a22)=(-, 0); Kaip laiko funkcijos signalai gali būti užrašyti tai: S(t,x1)=a111(t)= S(t, x2)=a211(t)=- . Binariniai ortogonalus signalai. Šiuo atveju naudojami N=2 ir sudaromi du signalai: S(t,x1) ir S(t, x2). S1=(a11,a12)=(, 0); S2=(a21,a22)=(0, ); Kaip laiko funkcijos signalai gali būti užrašyti: S(t,x1)=a111(t)= S(t, x2)=a212(t)= . Akivaizdu, kad signalai priklauso nuo pasirinktų ortonormuotų virpesių. Taip pat akivaizdu, kad binariniai priešingi signalai bus atpažįstami su mažesne klaidų tikimybe nei binariniai ortogonalus. Analogiškai galima aprašyti ir kitus signalų rinkinius. Geometrine konfigūraciją galime iliustruoti taip: Parenkant ryšio sistemai konkretų signalo tipą, be geometrinės konfigūracijos įvertinama visa eilė veiksnių: duotos perdavimo linijos savybės, vienų metu linija perduodamų signalų skaičius, būtinybe keleto sistemų darbą sutapdinti viename dažnių diapazone su minimaliais trukdžiais, generatoriaus techninės galimybės. Praktikoje formuojant signalus nebūtina atkartoti aukščiau nurodytą algoritmą. Reikiamomis savybėmis signalai gali būti gaunami tiesiogiai generuojant reikiamos formos virpesius. Plačiai naudojamų binarinių signalų rinkiniai yra harmoninių virpesių su skirtingais dažniais ar fazėmis: S(t)=Scos(t+0) 0tTS Išlaikant pastovų dažnį ir keičiant pradinę fazę: x10=0, x20=. Čia gaunami du priešingi signalai (faze manipuliuoti). Keičiant dažnį tokiu būdu x11, x22, kad 2-12/TS. Gaunama beveik ortogonali signalų pora, kuriai galioja ši lygybė: , gaunami dažniu manipuliuoti virpesiai. Binariniuose sistemose kartais panaudojama signalų pora su amplitudine manipuliacija: S(t, x1)=Scos(t+0) x1=1 S(t, x2)=0 x2=0, kai 0tTS . Technikoje toks atvejis vadinamas darbas su pasyve pauze. Perduodant simbolius x2=0 signalas nespinduliuojamas. Naudojant fazine arba dažnine manipuliacija energija naudojama perduodant tiek x1=1, tiek x2=0. Vertingais yra sudėtingi signalai, kurių spektro pločio ir trukmės sandauga yra žymiai didesnė už 1: fTS1. 16. Optimalaus diskretinių pranešimų imtuvo sintezės uždavinis Tarkime, kad ryšio linija signalo formos neiškraipo ir tik jį nuslopina bei prideda trukdį. Tuomet linijos išėjime laiko intervale kTSt(k+1)TS veiks realizacija y(t)=S(t, xi)+n(t); S(t, xi) – vienas iš galimu priėmimo vietoje žinomu signalų, n(t) – trukdžio realizacija. Imtuvo uždavinys yra nustatyti signalo numerį i arba perduotą elementą xi. Signalus atpažinti iš principo galima įvairiais būdais. Tačiau imtuvų tarpe egzistuoja imtuvas, kuris garantuoja priėmimą su mažiausia klaidos tikimybe. Imtuvo sintezės uždavinys yra nustatyti optimalaus imtuvo darbo algoritmą ir struktūrą, bei paskaičiuoti galimas klaidas. Kadangi veikiant trukdžiams vienareikšmis teisingas atpažinimas neįmanomas, pirmame etape imtuvas turi paskaičiuoti kiekvieną iš galimų signalų buvimą duotoje realizacijoje tikimybę. Kitame etape būtina nustatyti vienareikšmio sprendimo priėmimo taisyklę. Akivaizdu, kad čia galimi įvairiausi kriterijai. Laikysime, kad priimamas didžiausia tikimybe apibūdinamas signalas. Optimalaus imtuvo sintezės pamatą sudaro Bajaso teorema, kuri susieja priežasties ir pasekmės tikimybes: Ši formulė leidžia pranešimo gavėjui nustatyti aposteorines tikimybes, po to imtuvas turi pasirinkti kriterijų pagal kurį priims galutinį sprendimą apie tai, kuris iš signalų perduotas nagrinėjamame intervale. Optimalaus imtuvo darbo principai: Padarius prielaidą, kad ryšio linija ideali panagrinėsime binarinės sistemos naudojančios ortogonalias virpesių atkarpas imtuvo veikimą. Tegul nagrinėjamame intervale perduotas signalas S(t, x1), tuomet imtuve veikia realizacija y(t)=S(t,xi)+n(t). Korelecija: E1 – naudingo signalo energija 17. Imtuvas su suderintais filtrais (SF) Su signalu suderintu yra vadinamas filtras toks, jeigu jo impulsinė charakteristika: gi(t) = αs(Ts-t, xi) (1) čia: α – koeficientas, Ts – signalo s(t, xi) trukmė. Operacija išraiškoje (1) gali būti traktuojama, kaip apgręžimas. Nesunku parodyti, kad SF išėjime, momentu t = Ts gaunamas virpesys, kuris pastoviosios tikslumu lygus koreliacijai su signalo pavyzdžiu: taip atrodo įėjimo signalas momentu t. Signalo bus daugiausia, kai jis jau pilnai priimtas. Nuo koreliacinio imtuvo ši formulė skiriasi tik α koeficientu. Harmoninio virpesio atkarpos perėjimą per SF galime parodyti taip: Iš paveikslo matyti, kad momentu Ts signalo įtampa filtro išėjime pasiekia didžiausią vertę. Trukdžiai pereidami per tokį filtrą piko nesuformuoja, todėl SF išėjime momentu t = Ts gaunamas didžiausias įmanomas signalo ir trukdžio santykis (galių santykis, nes apie trukdžio amplitudę nėra prasmės kalbėti). SF pilnai pakeičia koreliacinio imtuvo daugintuvą ir integratorių. Optimalaus imtuvo SF pagrindu struktūrinė atrodo taip: Perjungimai vyksta, kai t = kTs. Paveiksle parodyti raktai leidžia atskaityti Uiš momentų Ts dydžius, kurie po to patenka į didžiausiojo R rinkimo schemą. Tarkime signalo spektrinė kompleksinė spektro funkcija Ġs(w), tuomet: Įvertinant (1) galima užrašyti suderinto perdavimo koeficiento išraišką: Po integralu yra g(t) perrašytas per signalą. SF perdavimo charakteristika pagal formą gali skirtis masteliu, todėl ten rašome žvaigždutę. Iš išraiškos seka, kad perdavimo koeficientas exp(-jwTs) daugiklio tikslumu kompleksiškai surištas su signalo spektrine funkcija. Kompleksiškai, nes susiderinimas vyksta dėl filtro fazės suderinimo prie signalo fazės – tikriausiai tik viename taške, kur koreliacinė funkcija turi maksimumą): Akivaizdu, kad visos signalo harmoninės dedamosios filtre momentu t = Ts sumuojasi ta pačia faze (suderintai) ir suformuoja pikinę vertę. Kaip fiziškai realizuoti suderintą filtrą? Šio filtro impulsinė charakteristika yra: Filtras dažniu suderintas su signalu. Taigi taip galime suderinti filtrą su stačiakampiu radijo impulsu. Dažniausiai diskretinės informacijos perdavimo sistemos (jų filtrai) net ir su paprasčiausiais signalais derinami ne viename dažnyje, bet dažnių juostoje (suderinti su signalai pagal juostos plotį). Yra įrodoma, kad teorinis plotis, kuriam esant gaunamas didžiausias signalo triukšmo santykis yra: Taigi juostos plotis surištas su signalo trukme, ir ši juosta vadinama optimalia. Realių selektyvinių filtrų atveju šis dydis apitiksliai taip pat teisingas, bet geriau imti daugiau nei 1,4. Galima pastebėti, jog optimali juostos vertė nėra labai kritiška, juostą praplėtus arba susiaurinus net iki dviejų kartų, santykis sig/tr sumažės apie 20%, nors, žinoma praktikoje tai gali būti daug. Praktikoje taikome tokį diapazoną (1…1,5)/Ts. (jei vienetukas - tai apkarpome signalą, jei 1,5 – tai praplečiame triukšmą). 18. Diskretinių pranešimų perdavimo sistemų realizavimo (DPPS) principai Sudarant optimalias perdavimo sistemas naudojami kiekybiniai optimalumo kriterijai, tačiau, nors jie yra griežti matematiškai, jie negali įvertinti visų realių sąlygų. Pagal tarptautinio konsultacinio komiteto, kuris dabar vadinamas ITU-T (anksčiau CCITT) rekomendacijas, diskretinių pranešimų perdavimu yra laikomos du ryšių rūšys – tradicinė telegrafija ir duomenų perdavimas. Telegrafija skirta bet kokio teksto, sudaryto iš konkrečios abėcėlės bet kokios formos perdavimui. Duomenų perdavimu suprantamas diskretinių pranešimų perdavimai griežtai formalizuota forma, kuri pritaikyta jos automatiniam apdorojimui, pakartotiniam priėmimui ir t.t. Abiem ryšio rūšims dažnai naudojamos vienos ir tos pačios fizinės linijos, dažniausiai vienodi signalai, ir vienoda arba panaši aparatinė įranga. Iš esmės skiriasi duomenų perdavimo sistemos – didesnė veikimo sparta, griežtesni reikalavimai klaidų tikimybei ir automatizavimo laipsnis. Diskretinės informacijos perdavimo sistema gali būti parodyta taip: RŠ – pranešimų šaltinis SĮ – suderinimo įrenginys ĮA – informacijos apsaugos nuo klaidų įrenginys SKĮ – signalų keitimo įrenginys PŠ gali būti bet kokie automatiniai arba rankiniu būdu valdomi šaltiniai (ASK, ESM, Transmiliriai). SĮ suderina PŠ tolimesniais sistemos įrenginiais pagal elektrinius parametrus, perdavimo greitį, kodavimą. Apsaugai nuo klaidų tarnauja įrenginys, kuriame realizuojamas atsparus trukdžiams kodavimas. SKĮ-yje kodinės kombinacijos keičiamos binariniais signalais, kurie tinka tam tikriema perdavimo kanalams. Kitame RL gale išvardinti įrenginiai jungiami atvirkščia tvarka. Traktas nuo PŠ iki PG yra vadinamas pranešimų perdavimo kanalų. Bet kurį kanalą galime charakterizuoti arba užimam dažnių juosta arba laiko intervalu. Priklausomai nuo perdavimo pranešimų rūšies tas pats kanalas gali būti panaudojamas kaip analoginis ir kaip diskretinis. Diskretinio kanalo ir apsaugos nuo klaidų įrenginio visuma vadinama diskretinių pranešimų perdavimo kanalų. PŠ, SĮ, ĮA ir SKĮ sudaro abonentinį punktą. Iš pavienių kanalų gali būti sudarytas perdavimo tinklas, kuris leidžia keistis pranešimais daugeliui abonentų. Tuo atveju į tinklo sudėtį komutacijos įrenginiai. Pagal pranešimų perdavimo greitį DPPS skirstomos į lėtas (iki 200 binarinių sekų per sekundę – bodų), vidutinės spartos (iki 4800 bodų), sparčios (virš 4800 bodų). Elementų xi sekos keitimas binarinių diskretinių signalų seka, kurį sudaro pozicinis kodas, yra realizuojamas siuntimo GĮ-yje. Dažniausiai naudojami tolygūs kodai, kirių perdavimo, apdorojimo ir priėmimo inžinerinė realizacija yra paprastesnė. Tuomet gali būti naudojami du pagrindiniai pranešimų siuntimo režimai – sinchroninis ir asinchroninis (start stopinis). 020204 Naudojant sinchroninį režimą, diskretinio pranešimo elementas xi turi būti suformuotas griežtai apibrėžtu laiko intervalu T. Kodines kombinacijas sudarantys signalai ir jų sekos turi būti siunčiami griežtai apibrėžtu laiko intervalu 0. Tiek siuntimo, tiek priėmimo įrenginiai turi dirbti sinchroniškai ir sinfaziškai, todėl priėmimo galia yra žinomi signalų pasirodymų intervalai. Naudojant start-stop, elementai xi gali būti suformuojami bet kuriame laiko momente ti. Kad priėmimo galia būtų žinomi signalo pasirodymo laiko momentai, kiekvienos kombinacijos pradžioje siunčiamas start impulsas, kuris įjungia priėmimo įrenginį. Kodinės kombinacijos galia siunčiamas stop impulsas, kurio trukmė viršyje priėmimo įrenginio pereinamojo proceso trukmę (jo trukmė yra 1,5 karto didesnė). Iš pavyzdžio akivaizdu, kad start-stop režime siuntimo greitis lyginant su sinchroniniu režimu yra mažesnis. Start-stop impulsai į kodinę moduliaciją įterpiami galiniame siuntimo įrenginyje (GSĮ). GSĮ sudaro: Kodavimo įrenginys, kurio niš suformuoja n kodinių elementų; Kaupimo įrenginys, kuris įsimena kodines kombinacijas iki jos pakeičiamos laikinėmis sekomis; Keitimo įrenginys, kuris pakeičia kodines kombinacijas elektrinių impulsų seka; Generatorius, kuris formuoja sinchro impulsus, tame tarpe ir start-stop impulsus; Valdymo įrenginys, kuris nustato kodinės kombinacijos sudarymo būdą ir greitį. Informacija į galinį siuntimo įrenginį perduodama rankiniu būdu ir automatiškai. Pirmu atveju: kiekvieną elementą xi atitinka standartinis klavišo paspaudimas, šiuo atveju galima kalbėti tik apie start-stop režimą. Antru atveju: realizacija betarpiškai vyksta iš šaltinio (ESM, AK, ASK ir t.t) arba tarpinės laikmenos. Abiem atvejais siunčiamas koduotas pranešimas ir todėl nebereikia galinio siuntimo įrenginio. Kaip tarpinės informacijos laikmenos gali būti naudojamos: perfojuostos, perfokortos, magnetinės juostos, diskai, CD ir t.t. Bet kuriuo atveju yra būtina informacijos užrašymo ir nuskaitymo įrenginiai. Šiuolaikiniuose sistemose GSĮ suformuoti kodinės kombinacijos impulsai tiesiog į liniją perduodami tik žemiausiuose ryšio lygmenyse. Tačiau jau po pirmo abonentinio komutavimo mazgo, pranešimai perduodami daugiakanalėmis linijomis. Toks sutankinimas įmanomas, nes praktiškai GSĮ ir priėmimo įrenginių signalų užimama dažnių juosta yra žymiai siauresnė už fizinės linijos pralaidumo juostą. Perduodant netrūkius pranešimus praktikoje naudojami dažniniai, laikiniai arba mišrūs sutankinimo būdai. Dažniniu sutankinimo atveju, linijos juosta Fl yra suskaidoma į atskirus ruožus fs. Kiekviename iš šių ruožų yra perduodami skirtingi pranešimą atitinkantys elementai. Kiekvienas atskiras ruožas sudaro perdavimo kanalą. Laikinio sutankinimo atveju, linija nuosekliai prijungiama prie visų signalų šaltinių tokiu būdu, kad tarp gretimų to paties šaltinio pranešimo elementai perduodami visų kitų pranešimų signalus. Kadangi pirmieji inžineriniai įrenginiai buvo skirti netrukių pranešimų perdavimui. Diskretiniai pranešimai buvo sutankinami viename iš dviejų diapazonų: toninio telegrafinio diapazone: 300…3400 Hz ir virš toniniam diapazone: 3400…10000 Hz. Abipusio pranešimo pasikeitimo požiūriu perdavimo sistema gali būti naudojama dvipusio pakaitinio ryšio (simpleksinio) ir dvipusio vienlaidžio (dupleksinio) ryšio režimuose. Dupleksinio ryšio sudarymo būdas remiasi dviejų linijų panaudojimu. Kai naudojama viena linija dvipusis ryšys užtikrinamas abiejų signalams išskiriant juos pagal dažnį. Tokia perdavimo sistema parodyta čia: KSS-kanalo sutankinimo įrenginys; ML-magistralinė linija; KIĮ- kanalo išskyrimo įrenginys; 19. Skirtingos spartos perdavimo sistemos reglamentavimas Pagal CCITT rekomendacijas: lėtos sistemos sudaromos remiantis toniniu telegrafiniu arba toniniu sutankinimo principu: 300…3400 Hz ir 3400…10000 Hz. Priimtini greičiai 50 100 200 bodų, skirtumai tarp vidutinių dažnių yra 120 240 480 Hz. Tokiomis sąlygomis standartiniame telefoniniame kanale galima sutalpinti 24 12 6 kanalus. Naudojant 50 bodų greitį signalai manipuliuojami tiek amplitude tiek dažniu. Lėtos sistemos gali būti sudarytos naudojant dvilaides arba keturlaides linijas. Naudojant dupleksinį ryšį su dvi laide linija naudojami skiriamieji filtrai: nuo 1 iki 6 kanalų dirba viena kryptim, o nuo 6 iki 12 – kita kryptim. Kanalai tarpusavyje atskiriami tiesioginiais ir atgaliniais filtrais. Keturlaidėse sistemose tiesiogine ir atgaline kryptimis siunčiama skirtingomis laidų poromis, esant vienodoms sąlygoms padvigubinamas kanalų skaičius. Spektro ruožai nuo 300 iki 2700 Hz panaudojami tarnybiniam ryšiui. Lėtose sistemose naudojamos rankiniu būdu arba automatiškai komutuojamos iš skirtingų linijos atkarpų sudarytos linijos. Tai lemia blogesnius komutacinius parametrus, slopinimą, triukšmus lyginant su nekomutuojama linija. Vidutinės spartos duomenų perdavimo linijose formalizuojamas dvejetainės informacijos perdavimas iki 0, pavienis palydovas matomas nuo 42 Žemės paviršiaus. Kai aukštis >5, matomas nuo 38. b) Žemės stočių antenoms nereikia sekti palydovo. c) nereikia perduoti vieno palydovo funkcijų kitam. d) 3 palydovai visiškai padengia Žemės rutulį, išskyrus poliarinius regionus >81 pietų platumos ir >73 šiaurės platumos. e) priimamas nešantysis virpesys nepatiria Doplerinio efekto (dažnio pasikeitimo). Naudojant GEO orbitą pasiekiama eilė privalumų:1) ryšio kanalai gali būti naudojami transliavimui bei fiksuotam ryšiui tarp dviejų punktų. 2)naujas telekomunikacijų tinklų sujungimas gali būti realizuotas nukreipiant antenas į palydovą.3) perdavimo kaštai nepriklauso nuo atstumo 4) gali būti naudojamos plačios juostos,kurias dabar apriboja elementinė bazė bei triukšmų lygis. Greta reikšmingų privalumų būdingi ir trūkumai: 1) nepadengiami poliariniai regionai 2)aukštos orbitos sąlygoja didelius nuostolius iki 200dB 3)aukštoms orbitoms būdingas didelis vėlinimas. 42 Naudojami dažnių ruožai L ruožas 1-2GHz antenos d. dažniai S ruožas 2-4GHz C ruožas 4-8GHz 10m 4/6 G ruožas 8-12GHz KU ruožas 12-18GHz 1,5m 11/14 K ruožas 18-27GHz KA ruož 27-40GH

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!