Основные сведения о цифровой передаче непрерывных сообщений

Основная:

[1] Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учеб для вузов. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2004

[2] Мочалкина О.Р., Белова Г.Ф. Практикум по курсу «Технология интегральных микросхем».-М.:МИФИ, 1988

[3] Титце и Шенк

Методы цифровой передачи непрерывных сообщений

Основные сведения о цифровой передаче непрерывных сообщений

Аналоговые способы передачи сообщений и соответствующих им первичных сигналов, в частности речевых, звукового вещания, телевидения, в настоящее время достигли очень высокого уровня развития. Однако дальнейшее повышение качества передачи аналоговыми способами практически исчерпано. Именно это обстоятельство заставляет на современном этапе развития связи переходить к широкому использованию цифровой техники. При этом необходимо преобразовать непрерывное сообщение в цифровой сигнал, т.е. в последовательность символов, сохранив содержащуюся в сообщении основную часть информации.

Для организации цифровой системы передачи (ЦСП) (см. рис. 9.1) непрерывный (аналоговый) сигнал и (t) на передающей стороне преобразуются с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в цифровой сигнал u_i. На приёмной стороне цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) выполняется обратное преобразование цифрового сигнала в непрерывный.

Рис. 9.1. Структурная схема цифровой системы передачи непрерывных сообщений

Полученный на выходе АЦП цифровой сигнал u_i передаётся по дискретному каналу. Дискретный канал содержит кодер модулятор, линию связи, демодулятор, декодер. На приёмной стороне из принятого цифрового сигнала u_{i пр.} ЦАП восстанавливает с той или иной точностью непрерывный сигнал u_пр (t).

Основным преимуществом цифровых систем передачи по сравнению с системами передачи непрерывных сигналов является их высокая помехоустойчивость [1,2]. Наиболее сильно это преимущество проявляется в системах передачи с многоканальным переприёмом (ретрансляцией). Типичные системы подобного типа – кабельные, радиорелейные и волоконно-оптические линии связи большой протяжённости. В них сигналы передаются по цепи ретрансляторов, которые расположены через определённые расстояния. В таких системах помехи и искажения, возникающие в отдельных звеньях, накапливаются. Для ослабления эффекта накопления помех применяют регенерацию импульсов, т.е. демодуляцию с восстановлением переданных кодовых символов и повторную модуляцию на переприемном пункте.

Высокая помехоустойчивость ЦСП позволяет осуществить практически неограниченную по дальности связь при использовании каналов сравнительно невысокого качества.

Другим существенным преимуществом ЦСП является широкое использование в аппаратуре преобразования сигналов современной элементной базы цифровой вычислительной техники и микропроцессоров. Тенденция к освоению всё более сложных структур в виде микросхем приводит к тому, что аппаратура ЦСП в большинстве случаев является более простой, чем аппаратура аналоговых систем передачи, особенно в многоканальной электросвязи с частотным разделением каналов. Более того, на цифровой основе могут быть объединены в единой системе сигналы передачи данных с сигналами передачи речи и телевидения. Возможность приведения всех видов передаваемой информации к цифровой форме позволяет осуществить интеграцию систем передачи и систем коммутации.

Простота соединения цифрового канала с ЭВМ позволяет существенно расширить область использования вычислительной техники при создании аппаратуры связи и автоматизации управления сетями связи.

Основным недостатком ЦСП более широкая полоса частот, чем в большинстве аналоговых системах передачи. Однако именно эта особенность ЦСП позволяет использовать линейные тракты низкого качества (с малым переходным ослаблением, большим коэффициентом отражения), так как в этом случае полоса передаваемых частот выгодным образом обменивается на отношение сигнал-помеха.

Типичным примером ЦСП непрерывных сообщений являются системы с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), дельта-модуляцией (ДМ) и их модификации, которых в настоящее время насчитывается несколько десятков (особенно систем с ДМ).

В дальнейшем будем рассматривать ЦСП, в которых непрерывное сообщение преобразуется в последовательность кодовых комбинаций, составленных из двоичных символов.