Основы теории систем мобильной связи.

Основы теории мобильной связи. Каналы связи.

В общем случае, под каналом передачи информации понимают всю совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сигналов от источника сообщения к потребителю.

Линии связи бывают однонаправленные и двунаправленные. Пример однонаправленной линии связи – это радиостанция и приемник в автомобиле. Мы спокойно слушаем радио, ни ничего не можем сказать. Или как пример это GPS.

Пример двунаправленной линии связи – Вы разговариваете с другом. Образуют 2 канала передачи информации. Ваш микрофон и его динамик. Его микрофон и ваш динамик.

Двунаправленные линии связи всегда дороже, т.к. организуется 2 канала, туда и обратно. Стоимость будет примерно в 2 раза больше.

Каналом связи называется тот участок пространства, который возникает при передаче электромагнитной волны от вашего мобильного телефона к базовой станции.

Сред передачи информации очень много но, как правило, нужно сопрячь эту среду с неким устройством, которое будет преобразовывать вашу информацию в тот вид, который хорошо передается по каналу связи.

Т.е. каналом будет: вход передатчика – выход приемника и вход пространственного канала связи – выход пространственного канала связи.

Часть приемопередатчика (оконечный каскад) и входные цепи приемника, плюс между ними среда передачи информации – это тоже канал передачи информации.

Каналы передачи информации классифицируют по различным признакам:

· По назначению

· По характеру выбора линии связи

· По диапазону частот

· По характеру сигналов на входе и выходе

и т.д.

Различают:

· Непрерывные

· Дискретные

· Дискретно-непрерывные каналы

В непрерывных каналах сигналы на входе и выходе непрерывны по уровням. В дискретных каналах – они соответственно дискретны. А в дискретно-непрерывных каналах - сигналы на входе дискретны, а на выходе непрерывны и наоборот.

Основы теории систем мобильной связи.

x(t) – входной сигнал

Формирователь сигнала – формирует входной сигнал в такой вид, в котором его может передавать канал.

Непрерывный канал – это какая либо среда передачи информации. В непрерывном канале присутствует уже аналоговый сигнал. По реальным линиям связи передается аналоговый сигнал.

На выходе непрерывного канала мы получаем оценку сигнала . На выходе любого канала мы будем получать оценку того, что было на его входе. Эта оценка будет отличаться от истины (близко или далеко, зависит от условий передачи канала). На выходе мы можем получить то, что на входе, только если канал у нас идеальный. Для всех реальных каналах будет оценка величины, и эта оценка нам не будет известна никогда.

Далее сигнал поступает на решающее устройство (приемник), после чего выполняется обратное преобразование с точки зрения формирователя сигналов и мы получаем оценку передаваемого сообщения . Решающее устройство имеет знание об алфавите, который использует эта система, это устройство интерпретирует оценку сигнала и сопоставляет принятый оценке сигналов тот или иной символ алфавита, т.е. решает, какой символ алфавита наиболее вероятен той оценке сигнала, который поступает с выхода непрерывного канала передачи информации. Это устройство решает, что чему сопоставлять.

Сигналы бывают: аналоговые, дискретные и цифровые. Аналоговый – непрерывный во времени сигнал, в реальном устройстве всегда будет ограничен сверху и снизу и может в этом диапазоне принимать любые значения. Дискретный – это сигнал, который может принимать любые значения в заданном диапазоне, но существует лишь в определенные моменты времени, а в другие его нет. Цифровой сигнал – когда у нас дискреты не только оси времени, но и, например, по оси напряжения. Сигнал существует в определенный момент времени и занимает, какой то фиксированный уровень по второй оси.

Если x(t) на входе дискретный, то вход и выход данного устройства образует дискретный канал. На входе дискетного канала дискретный сигнал на входе, оценка дискретного сигнала на выходе.

В непрерывном канале у нас непрерывный сигнал на входе, оценка непрерывного сигнала на выходе.

В дискретно-непрерывном канале дискретный сигнал на входе, аналоговый на выходе. И наоборот.

В непрерывно-дискретном канале на входе у нас аналоговый сигнал непрерывный, на выходе у нас цифровой сигнал.

По способу распространения радиоволн различаю каналы: с открытым и закрытым распространением.

В каналах с закрытым распространением ЭМ энергия распространяется по направляющим линиям (кабельным линиям, подводным линиям, волноводам и т.д.). Для линий с закрытым распространением характерны малый уровень помех и постоянство параметров, что позволяет передавать информацию с высокой скоростью и достоверностью.

В канале с открытым распространением используется открытая среда передачи информации, где нет направляющей линии (в вакууме или передача каналов в земной атмосфере и др).

Пути сигнала, как и пути господа – неисповедимы. (с) Богданов А.С.

Совокупность технических средств, включенных между модулятором и демодулятором, т.е. выходные каскады передатчика, передающая антенна, среда распространения, приемная антенна и линейная часть приемника образуют непрерывный канал, т.к. входные и выходные радиосигналы непрерывны по своей природе.

Лекция 2-3. (20.02.21)

Для сравнения возможных способов построения системы связи и прогнозирование ее характеристик без непосредственных экспериментальных испытаний необходимо располагать характеристиками входящих в нее каналов.

Исчерпывающее описание канала, позволяющие рассчитать или оценить любые его характеристики называют моделью канала.

Модель реального канала сводится к заданию математической модели сигналов на входе и выходе каналов и связи между ними. Иными словами: мы описываем то, что подается на вход, что снимаем с выхода и связь между ними.

Связь сигналов и системный оператор:

Связь сигналов x(t) на входе и выходе y(t) можно задать системным оператором.

Для описания реального канала связи следует задать область допустимых входных значений. Соответственно, аналогично должна быть определена область допустимых выходных значений.

Говорят, что система стационарна, если ее отклик на выходе не зависит от того в какой момент времени поступает сигнал. Если свойства системы зависят от того, в какой момент времени поступает сигнал, то систему называют нестационарной или с переменными во времени параметрами, или просто параметрической.

Если у нас система в виде сопротивлений, мы подали некое напряжение, через делитель напряжения с коэффициентом деления 2. Мы подали 10 вольт, на выходе получили 5 вольт. Через минуту подали 100 вольт, на выходе 50 вольт. Через секунду подали 1000 вольт, на выходе ничего не получили, потому что область допустимых входных воздействий у нас только до 100 вольт. У нас сгорел делитель, и мы выкинули его на помойку.

С другой стороны у нас есть цифровой фильтр, и мы подаем на него один набор сигналов, он реагирует на него так. И в зависимости от этого набора сигналов, следующий набор будет обрабатываться по-другому. А следующий, по третьему. Эта система с переменными во времени параметрами.

Или, если ударяться в каналы связи, мы с мобильным телефоном идем по улице. Мы стояли в одной точке, сигнал подавался с одним затуханием, перешли в другую и сигнал передается уже с большим затуханием. А глядишь и многолучевость появилась из-за того, что там рядом проехал троллейбус.

Очевидно, что в нашем мире большинство систем являются параметрическими.

Принцип суперпозиции заключается в том, что если у нас с вами есть некий входной сигнал (2 входных сигнала) и для этого входного сигнала выполняется принцип суперпозиции, т.е. системный оператор суммы равен сумме системных операторов и из под системного операторы мы можем вывести константы, то принцип суперпозиции выполняется.

Если принцип суперпозиции выполняется, то система называется линейной. Если не выполняется – нелинейной.

Практическое значение суперпозиции заключается в том, что, если мы проверяя систему на линейность, используя принцип суперпозиции выявили хотя бы одну точку, где принцип не выполняется, значит, система не линейна и проверять ее дальше не нужно.

Для того, чтобы доказать, что система линейна, нужно доказать, что в любой точке зоны входных воздействий выполняется принцип.

Строго говоря, все системы в той или иной степени не линейны. Мы живем в нелинейном мире. Но часть из систем, или часть части систем может быть весьма точно описана линейной моделью.