7.2 Узгодження сигналу з каналом

Кількість інформації, що переноситься сигналом, була виражена формулою (7.8). Якщо врахувати можливість модуляції і перетворення частоти, то верхня частота спектру сигналу F_max в цьому виразі може бути замінена смугою частот, що займається сигналом, F_с. Оскільки формула (7.8) представляє собою добуток трьох величин, яку легко відобразити в просторі, то вказаний добуток називають обємом сигналу (динамічним діапазоном). Обєм сигналу V_c утворюють ширина спектра сигналу F_с , тривалість сигналу Т_с і перевищення сигналу над перешкодою :

(7.17)

Канал звязку, якщо не вникати в деталі його схеми, також можна охарактеризувати аналогіними величинами: смугою пропускання каналу F_к , т.т смугою частот, що пропускаються каналом без значного ослаблення; часом дії каналу Т_к ,т.т часом, на який канал переданий в наше розпорядження; діапазоном рівнів , який залежить від чутливості P_min і допустимих навантажень P_max апаратури каналу. Добуток трьох вказаних величин називають ємністю каналу звязку:

(7.18)

По каналу звязку принципово можлива передача (без втрати інформації) будь-якого сигналу, для якого виконується умова

(7.19)

Однак, крім того, неодхідно, щоб обєм сигналу вміщався в ємності каналу. Якщо остання умова не виконується, то до передачі необхідно провести узгодження сигналу з каналом, яке полягає в перетворенні основних характеристик сигналу. При такому перетворенні, яке може представляти собою перенос сигналу вздовж осей або зміна одної його характеристики за рахунок другої (рис.7.1), обєм сигналу зберігається незмінним.

Затримка сигналу (рис.7.1.а) на визначений час може бути потрібною, якщо канал звязку виділяється на час, який не співпадає з часом виникнення сигналу. Затримки на час порядку мілісекунд здійснюються лініями затримки. Затримки на тривалий час досягаються шляхом запису на магнітну стрічку з наступним відтворенням інформації. Основні характеристики сигналу залишаються незмінними.

Перетворення частоти, однополосна модуляція і детектування (рис.7.1.б) забезпечують перенос спектра сигналу в новий частотний діапазон, який співпадає з діапазоном каналу.

Сумісне посилення (чи послаблення) сигналу і перешкоди (рис.7.1.в) доцільно здіснювати перед їх передачею по ділянці, на якій очікується вплив нових перешкод. Попереднє підняття рівня передачі істотно захищає її від впливу адитивної перешкоди.

Рисунок 7.1 – Перетворення основних характеристик сигналу:

а-затримка, б- перетворення частоти, в-посилення, г-запис та відтворення з різними швидкостями, д-накопичування, е-кодування.

У випадку, коли час, на який представляється канал звязку, коротший від тривалості повідомлення, можливий попередній запис повідомлення на магнітну стрічку і відтворення його зі збільшеною швидкістю (рис.7.1.г). При цьому тривалість передачі сигналу скорочується в стільки ж раз, в скільки збільшується ширина спектра. Перевищення сигналу над перешкодою залишається при цьому незмінним.

Використання каналу в умовах різкого збільшення перешкод, яке супроводжується зменшенням перевищення сигналу над перешкодою, до якоїсь межі можливе шляхом накопичення (рис.7.1.д), останнє заключається в багатократному повторенні передачі і її сумуванні на приймальному кінці, що встановлює перевищення сигналу над перешкодою. Тривалість передачі збільшується при цьому в n разів. Ширина спектра залишається при цьому незмінною.

Зменшення перевищення сигналу над перешкодою може бути компенсоване також за рахунок збільшення смуги частот (рис.7.1.е), при умові збереження часу передачі. Цей випадок зводиться до вибору коду зі збільшеною надлишковістю, т.т до передачі більшої кількості імпульсів за той же час. В цьому випадку зменшення відношення сигнал-шум компенсується підвищенням виправляючої здатності коду.

З розглянутих перетворень для теорії звязку найбільше значення мають модуляція і кодування.