Основные характеристики каналов связи и требования к ним

 

Различают относительный, абсолютный и измерительный уровни сигнала. Их выражают в логарифмических единицах децибелах (дБ) или неперах (Нп). Относительный уровень сигнала в некоторой точке канала связи определяется соотношением

где - напряжение и мощность сигнала, принятые за исходные;

- напряжение и мощность в точке измерения уровня. При определении абсолютного уровня исходную мощность принимают равной . Измерительным уровнем называется абсолютный уровень в данной точке, когда уровень на входе цепи равен 0 дБ.

Величина называется затуханием участка канала связи. Очевидно, что . Общее затухание канала связи длиной равно , где - погонное затухание.

 

Таблица 2.1 Характеристики канала

Характеристика	Выражение	Условия измерения	Требования к характеристике
Относитель-ный уровень сигнала	- напряжение и мощность сигнала, принятые за исходные; - напряжение и мощность в точке измерения уровня
Абсолютный уровень
Затухание участка канала
Общее затухание канала связи длиной	, где - погонное затухание
Остаточное затухание		Ом 800 Гц	7 0,43 дБ
Амплитудная характеристика		800 Гц	0,3 дБ при изменении -17,5…3,5 дБ
Коэффициент нелинейных искажений	%	800 Гц	1,5%
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
Полоса пропускания канала связи
Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) канала

 

Затухание пассивного участка канала связи определяется как разность уровней в логарифмических единицах на входе и выходе этого участка. Остаточное затухание определяется с учетом актив­ных усилительных элементов и представляет собой разность между уровнями сигнала на входе и выходе канала, измеренную на стан­дартной нагрузке 600 Ом. Стабильность остаточного затухания – важная характеристика канала связи, влияющая на устойчивость приема информации. Допустимое значение остаточного затухания канала при частоте сигнала 800 Гц, должно быть равно 7 0,43 дБ.

Амплитудная характеристика представляет собой зависимость величины остаточного затухания от уровня сигнала на входе при постоянной частоте измерительного сигнала, равной 800 Гц. Во избежание больших нелинейных искажений остаточное затухание канала должно оставаться постоянным с точностью до 0,3 дБ при изменении уровня сигнала на входе в пределах от -17,5 до 3,5 дБ.

Коэффициент нелинейных искажений представляет собой отношение эффективного напряжения гармоник, измеренных на выходе канала связи при подаче на его вход гармонического колебания с частотой 800 Гц, к эффективному значению выходного напряжения. Коэффициент нелинейных искажений канала связи на одном переприемном участке по низкой частоте должен быть не более 1,5% при номинальном уровне передачи на частоте 800 Гц. При наличии нескольких переприемных участков допускается увеличение этого коэффициента пропорционально числу таких участков.

Амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) канала называется зависимость его остаточного затухания от частоты.

Полосой пропускания канала связи называется область частот, в пределах которой остаточное затухание не превосходит 8,7 дБ остаточного затухания на частоте 800 Гц. Для канала тональной частоты (ТЧ) эта область частот находится в пределах 300...3400 Гц.

Фазо-частотной характеристикой (ФЧХ) канала называется зависимость сдвига фаз между колебаниями на входе и выходе канала от частоты несущего колебания. Если ФЧХ линейна во всем диапазоне частот спектра сигнала, то сигнал будет передаваться без искажений.

Требование на линейность ФЧХ канала ТЧ обусловливается неравномерностью группового времени распространения , равного отклонению группового времени распространения от его минимального значения , т.е. , где .

За допустимое значение величины при передаче данных принимается , где В – скорость модуляции. При передаче речевых сигналов нелинейность фазочастотной характеристики несущественна.

Основными характеристиками каналов связи, определяющих качество обмена информацией (Q_oS) являются достоверность и скорость передачи сообщений.

Количественной характеристикой оценки достоверности передачи в цифровых каналах является вероятность искажения одного бита (Р_о). Требования к этой характеристике определяется системой управления, в которой используется этот канал и может изменяться в пределах 10^-2 – 10^-9.

Количественной характеристикой оценки достоверности передачи в цифровых каналах является относительное количество ошибочно принятых знаков (символов) сообщения а_пр получившее название – коэффициент ошибок:

где N_ОШ – число ошибочно принятых знаков (символов); N – общее число переданных знаков (символов) за время наблюдения t_Н.

Поскольку ошибки в канале возникают случайно, то коэффициент ошибок зависит от времени наблюдения. Поэтому в расчетах пользуются предельным значением

при достаточно большом времени наблюдения. В этом случае (практически уже при N_ОШ>20) предельное значение совпадает с вероятностью ошибки Р_ОШ :

где m – число опытов, в которых появилась ошибка; n – общее число опытов.

При передаче непрерывных сообщений достоверность характеризуется степенью соответствия принятого сообщения (U_пр(t ) переданному (U_пер (t)). Количественной характеристикой является среднеквадратичная ошибка

Для цифровых каналов важной характеристикой является скорость передачи информации, которая определяется основанием кода (m_c) и длительностью посылки (Т)

,

где Т – длительность посылки; m – основание кода.

Универсальным показателем эффективности системы связи является коэффициент η, характеризующий использование системой пропускной способности канала η= V_и/С^{`</sup> - информационная эффективность (С<sup>`} - пропускная способность канала).

Для определенной скорости передачи в основном цифровом канале аналоговые телефонные сигналы квантуются по времени с частотой следования отсчетов, равной . Каждый отсчет кодируется 8 разрядами. В результате скорость передачи в цифровом телефонном канале составляет 64 кбит/с. Согласно рекомендаций МККТТ применяют стандартную скорость модуляции равную 144 кбит/с, что составляет два канала по 64 кбит и один канал телесигнализации 16 кбит/с. Использование дифференциальной ДИКМ позволяет снизить скорость в каждом канале до 32 кбит/с.