Под системой связи (СС) понимают совокупность технических средств и среды распространения сигнала, служащих для передачи со­общений от источника к получателю

Любая система связи начинается с источника, сообщения которого требуется доставить получателю сообщений. В зависимости от вида источника и канала возможны три основных варианта построения сис­тем связи.

Вариант 1. В центральной части рис. изображена структура системы передачи дискретных сообщений (СПДС). В нее входят сле­дующие основные ФУ:

1) Кодер источника, служащий, прежде всего, для согласования объемов алфавитов дискретного источника {т» 2) и дискретного ка­нала (т = 2). В результате каждый символ источника преобразуется в к -разрядную двоичную комбинацию из 0 и 1. Очевидно, что к > log m.

2) Кодер канала, используемый для повышения помехоустойчиво­сти связи. В нем к входным (информационным) кодовым комбинациям добавляются дополнительные символы, называемые проверочными, которые вместе с правилом их формирования позволяют на приемной стороне обнаруживать и (или) исправлять некоторые из возможных ошибок передачи.

3) Модулятор, служащий для согласования первичного сигнала на выходе кодирующего устройства с характеристиками линии связи. Как правило, это преобразование сводится к преобразованию НЧ сигнала в ВЧ сигнал.

4) Линия связи (ЛС), представляющая собой среду распростране­ния сигнала в части пространства, разделяющего передающую и прием­ную стороны СС. В ЛС сигнал подвергается искажениям и действию помех.

Под помехами понимаются любые возмущения в канале передачи информации, вызывающие случайные отклонения принятого сообще­ния от переданного. Помехи обычно классифицируются по месту их возникновения, по статистическим свойствам и по характеру воз­действия на полезный сигнал.

По месту возникновения помехи можно разделить на внешние и внутренние. К внешним помехам относятся помехи, источники кото­рых находятся вне системы передачи информации. Сюда можно от­нести:

1) атмосферные помехи (вызванные грозовыми разрядами);

2) космические помехи, вызванные радиоизлучением Солнца и других небесных тел;

3) промышленные помехи, обусловленные работой различных электрических устройств и агрегатов.

Внутренние помехи возникают в самой аппаратуре системы пе­редачи информации. К ним можно отнести помехи в виде тепловых шумов электронных ламп, полупроводниковых приборов, сопро­тивлений и других элементов; помехи, вызванные изменением пара­метров линий связи, влиянием линий друг на друга, а также за счет кратковременных разрывов связи; помехи, возникающие при преоб­разовании сигналов в отдельных элементах системы (шумы кванто­вания, искажения сигналов за счет ограниченного значения полосы пропускания элементов, за счет нелинейности характеристик пре­образования); помехи, обусловленные нестабильностью элементов аппаратуры, а также аппаратурные искажения, вызванные техничес­кой неисправностью или недостаточно точной настройкой аппаратуры.

По своим свойствам помехи могут быть детерминированными и случайными. Защита против детерминированных помех не вызывает особых затруднений. В дальнейшем рассмотрим только случайные помехи.

Все случайные помехи можно объединить в три группы:

1) импульсные (сосредоточенные по времени);

2) флуктуационные;

3) синусоидальные (сосредоточенные по спектру).

Импульсные помехи представляют в общем случае последователь­ность импульсов произвольной формы со случайными амплитудой, длительностью и моментом появления. Характерной особенностью импульсных помех является то, что переходные процессы, вызванные в аппаратуре каким-либо импульсом, успевают практически затухнуть до появления следующего импульса.

Характерными примерами импульсных помех являются помехи от грозовых разрядов, от системы зажигания двигателей внутреннего сгорания, помехи, связанные с коммутационными процессами и т. п.

Флуктуационные помехи представляют собой совокупность боль­шого числа кратковременных нерегулярных импульсов со случай­ными параметрами. Переходные процессы от воздействия отдельных импульсов, накладываясь, друг на друга, образуют непрерывный слу­чайный процесс. Характерной особенностью этих помех является отсутствие выбросов, превышающих средний уровень более чем в три-четыре раза.

Так как длительность переходного процесса определяется полосой пропускания канала передачи информации, то и характер помех за­висит от ширины полосы канала. Одна и та же помеха может быть импульсной для широкополосной и флуктуационной для узкополос­ной системы.

Флуктуационные помехи представляют собой обычно белый шум, гауссов шум или белый гауссов шум. Последний характерен как своей распространенностью, так и тем, что он принципиально не может быть устранен.

К таким помехам можно отнести:

1) тепловые шумы сопротивлений и полупроводниковых приборов, дробовый эффект электронных ламп;

2) космические помехи;

3) атмосферные помехи в диапазоне коротких волн и пр.

Синусоидальные помехи представляют собой синусоидальные ко­лебания со случайно изменяющимися амплитудой, фазой и частотой. Эти помехи характеризуются медленным изменением параметров, вследствие чего ширина спектра модулирующей функции синусои­дальной помехи оказывается практически малой по сравнению с по­лосой пропускания канала.

В качестве источников синусоидальных помех могут быть посто­ронние радиоустановки, генераторы переменного тока и пр.

По характеру воздействия на полезный сигнал помехи подразделяют на аддитивные и мультипликативные. Аддитивная помеха — это помеха, представляемая не зависящим от сигнала случайным слагаемым. Аддитивную помеху называют иногда «шумом». Мульти­пликативная помеха — это помеха, представляемая не зависящим от сигнала случайным множителем. Подавляющая часть встречающихся на практике помех принадлежит к группе аддитивных помех.

Характерным примером мультипликативной помехи является ис­кажение сигнала за счет случайных изменений характеристик ка­нала передачи информации.

Все случайные помехи представляют собой случайный процесс и описываются с помощью функций распределения вероятностей или числовых характеристик в виде моментов распределения.

Следует четко отличать помехи от искажений, так как последние обусловлены известными характеристиками канала и в принципе могут быть устранены путем надлежащей коррекции.

Частотные и временные характеристики канала определяют линейные искажения, а нелинейность тех или иных его звеньев вносят нелинейные искажения.

5) Демодулятор, осуществляющий анализ смеси сигнала с помехой на своем входе в течение времени его существования (временные пара­метры анализа обеспечиваются системой синхронизации, которая счи­тается идеально работающей и не показана на данной схеме) и на его основе принимающий решение (возможно ошибочное) о том, какой ва­риант сигнала (из известного множества на входе модулятора) переда­вался. В результате на выход выдается «чистая» копия этого сигнала, но уже на следующем тактовом интервале.

6) Декодер канала, обнаруживающий и (или) исправляющий неко­торые ошибки во входных кодовых комбинациях, вызванные действием помех в ЛС, по известному ему правилу формирования проверочных символов в кодере канала.

7) Декодер источника, преобразующий информационную часть кодовой комбинации в первичное сообщение (символ источника дис­кретных сообщений) при необнаружении ошибок передачи.

Совокупность кодера и декодера, выполненных в виде самостоя­тельного ФУ, называют кодеком, а пару модулятор и демодулятор — модемом.

В тех случаях, кода сообщения по своей природе являются непре­рывными (речь, музыка, видео и т. п.), а первичные сигналы соответст­венно аналоговыми, возможны два варианта их передачи.

Вариант 2. Передача аналогового сигнала непосредственно по ЛС, если она пропускает первичный сигнал с допустимым качеством (го­родская телефонная сеть), либо с использованием модулятора, реали­зующего прежнюю функцию согласования сигнала с ЛС. При этом не­сколько меняется функция демодулятора на приемной стороне, который в этой ситуации обычно называют детектором. Его задача теперь за­ключается в наиболее точном воспроизведении формы первичного сиг­нала в результате обработки принятого колебания.

Вариант 3. Передача аналогового сигнала по цифровому каналу связи. В этом случае на передающей стороне возникает необходимость преобразования аналогового первичного сигнала в цифровой с помо­щью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), ФНЧ предназначен для ограничения спектра сигнала на входе АЦП, для осуществления однозначного выбора частоты дискретизации. На приемной стороне полученные после декодирования числовые значения отсчетов с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) преобразуются в соответствующие уровни напряжения и после сглаживания в ФНЧ поступают к получателю в аналоговой форме.