Канали електричного зв’язку
1. Загальні відомості
Раніше канал зв'язку був визначений як сукупність засобів, призначених для передачі повідомлень (під "засобом" розуміють і технічні засоби та лінії зв'язку - фізичне середовище, в якому поширюється сигнал між пунктами зв'язку). Канал можна уявити, як послідовне з'єднання пристроїв, що виконують різні функції загальної системи зв'язку.
Найбільш істотна класифікація каналів зв'язку діапазону використовуваних частот. Так, на сучасних симетричних кабельних лініях зв'язку застосовують сигнали, що займають смуги частот у діапазоні, обмеженому зверху частотою кілька сотень кілогерц. Коаксіальні кабелі, що є основою мереж магістрального телекомунікації, пропускають в даний час діапазон в кілька сотень мегагерц. На повітряних провідних лініях використовують частоти не вище 150 Гц.
Радіозв'язок здійснюється за допомогою електромагнітних хвиль, що поширюються у просторі. Нині радіозв'язку застосовують частоти від 3 кГц до 300 ГГц.
В даний час завдяки створенню та впровадженню в практику квантових генераторів (лазерів та мазерів) освоєно і діапазон світлових хвиль (оптичний діапазон).
2. Проходження сигналів через канали з детермінованими характеристиками
Передача сигналів реальними каналами зв'язку завжди супроводжується змінами цих сигналів, у результаті прийняті сигнали від переданих. З точки зору передачі інформації по каналу, важливим є підрозділ перетворень сигналу на оборотні та незворотні. Оборотні перетворення не спричиняють втрати інформації (спотворення). При незворотних перетвореннях втрати інформації неминучі (перешкоди).
Прикладом найпростішого детермінованого оборотного перетворення вхідного сигналу X(t),яке не змінює свою форму, служить (1)
В даному випадку вихідний сигнал Y(t) відрізняється від вхідного лише відомим масштабом k, який легко компенсується, та постійною затримкою у часі
У реальних каналах зв'язку перетворення сигналів мають складний характер і зазвичай призводять до відмінності форми вихідного сигналу від вхідного.
Як відомо, лінійний ланцюг із постійними параметрами характеризується своєю імпульсною характеристикою g(t) або її перетворенням Фур'є - передавальною функцією k(j). Якщо, наприклад, на вхід ланцюга надходить центрований процес X(t), процес Y(t) на виході визначаєтьсяінтегралом Дюамеля:
Функція кореляції центрованого вихідного процесу Y(t):
де – ФК вхідного сигналу.
Розмір - є ФК імпульсної властивості. З теорії перетворення Фур'є відомо, щоперетворенняФур'є від згортки двох функцій дорівнює добутку перетворень Фур'є від цих функцій. Отримуємо просте співвідношення між спектральними щільностями стаціонарних процесів на вході та на виході лінійного ланцюга з постійною функцією передачіk (iw):
GY(f) = GX(f)
Звідси випливає, що ФК та спектр процесу на виході ланцюга повністю визначаються або спектром процесу на вході та АЧХ ланцюга, тобто. не залежать ні від розподілу ймовірностей вхідного процесу, ні від фазочастотної характеристики ланцюга.
Все, що розглядається, відносилося до лінійних ланцюгів. Розглянемо питання проходження сигналів через нелінійні ланцюги.
Вхід і вихід пов'язані деякою нелінійною залежністю, яка називається характеристикою системи: . При нелінійних перетвореннях виникає зміна (трансформація) діапазону вхідного впливу. Так, якщо на вхід нелінійної системи впливає сумішрегулярного сигналу і адитивного шумуX(t) = U(t) + N(t)у вузькій смузі частот FC з середньою частотою f0, то в загальному випадку на виході будуть присутні складові комбінаційних частот трьох видів, що знаходяться біля частотnf0(n=0,1. ),продукти биття складових вхідного сигналу між собою, продукти биття складових вхідного шуму, продукти биття сигналу і шуму. Розділити їх у виході системи зазвичай неможливо.
Якщо відомі характеристика нелінійної системи та двовимірна функція розподілу вхідного впливуw (x1, x2; t1, t2),то основні статистичні характеристики вихідного процесу, в принципі, завжди можна визначити. Так, математичне очікування відгуку
, та його КФ