Частотное разделение сигналов

Функциональная схема простейшей системы многоканальной связи с разделением каналов по частоте представлена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 – Функциональная схема системы многоканальной связи с частотным

разделением каналов

В зарубежных источниках для обозначения принципа частотного разделения каналов (ЧРК) используется термин Frequency Division Multiply Access (FDMA).

Сначала в соответствии с передаваемыми сообщениями первичные (индивидуальные) сигналы, имеющие энергетические спектры G₁(w), G₂(w), ..., G_N(w) модулируют поднесущие частоты w_K каждого канала. Эту операцию выполняют модуляторы М₁, М₂, ..., М_N канальных передатчиков. Полученные на выходе частотных фильтров Ф₁, Ф₂, ..., Ф_N спектры g_K(w) канальных сигналов занимают соответственно полосы частот Dw₁, Dw₂, ..., Dw_N, которые в общем случае могут отличаться по ширине от спектров сообщений W₁, W₂, ..., W_N.

Проследим основные этапы образования сигналов, а также изменение этих сигналов в процессе передачи (рисунок 6.9).

Спектры сигналов g₁(w), g₂(w),..., g_N(w) суммируются (S ) и их совокупность g(w) поступает на групповой модулятор (М). Здесь спектр g(w) с помощью колебания несущей частоты w₀ переносится в область частот, отведенную для передачи данной группы каналов, т.е. групповой сигнал s(t) преобразуется в линейный сигнал s_Л(t). При этом может использоваться любой вид модуляции.

На приемном конце линейный сигнал поступает на групповой демодулятор (приемник П), который преобразует спектр линейного сигнала в спектр группового сигнала g¢ (w). Спектр группового сигнала затем с помощью частотных фильтров Ф₁, Ф₂,...,Ф_N вновь разделяется на отдельные полосы Dw_K, соответствующие отдельным каналам. Наконец, канальные демодуляторы Д преобразуют спектры сигналов g_K(w) в спектры сообщений G¢ _K(w), предназначенные получателям.

Рисунок 6.3 – Преобразование спектров в системе с частотным разделением каналов

Смысл частотного способа разделения каналов состоит в следующем: реальная линия связи обладает ограниченной полосой пропускания, и при многоканальной передаче каждому отдельному каналу отводится определенная часть общей полосы пропускания.

На приемной стороне одновременно действуют сигналы всех каналов, различающиеся положением их частотных спектров на шкале частот. Чтобы без взаимных помех разделить такие сигналы, приемные устройства должны содержать частотные фильтры. Каждый из фильтров Ф_K должен пропустить без ослабления лишь те частоты wÎDw_K, которые принадлежат сигналу данного канала; частоты сигналов всех других каналов фильтр должен подавить.

Для снижения переходных помех до допустимого уровня вводятся защитные частотные интервалы Dw_ЗАЩ (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 – Спектр группового сигнала с защитными интервалами

В современных системах многоканальной телефонной связи каждому телефонному каналу выделяется полоса частот 4 кГц, хотя частотный спектр передаваемых звуковых сигналов ограничивается полосой от 300 до 3400 Гц, т.е. ширина спектра составляет 3,1 кГц. Между полосами частот соседних каналов предусмотрены интервалы шириной по 0,9 кГц, предназначенные для снижения уровня взаимных помех при расфильтровке сигналов. Это означает, что в многоканальных системах связи с частотным разделением сигналов эффективно используется лишь около 80% полосы пропускания линии связи.