l~. ~~I
l,
•
s:-~ .
.
л. и. Филиппов
.,
ФИЗИЧЕСКИЕ
'ПРИНЦИПЫ
И ТЕХНИКА ПЕРЕДАЧИ .
ДИСКРЕТНОЙ
~
• ИНФОРМАЦИИ

ББI( 32.81
...
Ф53
УДК 621 .391 (075)
Рекомендована к изданию МJ:!нистерством высшего и сред•
него специального образования СССР в качестве учебного по­
собия .
Филиппов Л. И.
Ф53 Физические пр1инципы и техника пrередачи дис-
1кретной информации.-М.: Высш. школа, 1978.-
103 с., ил.
20 к.
В книге изложены основы теории передачи дискретных сообщений.
Рассмотрены принципы передачи информации на уровне основных
операций в главных составных частях системы: передающем устройст·
ве, линии и приемном устройстве. Описаны инженерные принципьl об ­
разования реальных систем и сетей передачи, приводятся примеры по­
строения сетей с использованием ртечественной промышленной аппа-
ратуры.
·
.
!(нига предназначена для лиц, специализирующи10ся в области про ­
ектирования систем передачи и _ приема информации ,
30401-491
-
Ф 001(01)-78 ЗО- 78
6ФО.1
ББК 32.81
©Издате.пьство «Высшая w'ii:oлa», 1978.

OГJIABJIEHИE
Условные •обознаttения .
...,.
...
.
.
.
.
.
.
Предисловие·...1. , . ,•,• .1•
·
1•J.., ..,.1•..•1.1.•~,•
Введение...,. .
.
.
._...
~.,. . .:
.•.
.
.
.,.
Стр.
5
0.1 . Линии и каналы связи в автоматизированных системах
управления(АСУ)...1•1• ,• ,• ,•1•
•·,•
•
•
•
~;••,•
•
0.2 . Основнь1е случаи передачи информации
.
.
.
.
...,.
.
..
• 0 .3. Основные проце_ссы при передаче. дискретной информации
Глава ! . Процессы на передающем устройстве . и выбор дис­
кретных сигналов .
.
.
•':°•~.•, •••...
,
•. _.
•.•
,
. 1·.l. Общий принцип генерирования дискреТН{)Г,О множества
сигналов.........,..
.
.
.,.
.,.
.
.
.
.
.,.
.,.
.
1.2. Восстановление вектора по заданному · сип~алу. Принцип
распознавания при отсутств11и помех . . . . . , .
.
.
.
.
.
1.3 . Восстановление векторов сигналов и распознавание при
наличиипомех....'·. ' .
.
.
.
.
.'.i•
•
•!•
1.4 . Типовые наборы помехоустойчивых сигналов
.
1.5 . Инженерная реализация сигналов
.
.
.
.,.,.
.
.
.,.
.
6
10
10
11
12
16
lб
19
20
21
·25
Глава I ! . Основы теории оптималь н ого распознавания неиска-
женных линией сигналов . . . . . .·_.
1•
.
.,•
28
2.1. Оптимальный прием . Теорема Байеса.
.
.
.
.
..
28
2.2 . Си!j:тез оптимального приемника распознавания сигналов 31
2.3. Два варианта оптимальных приемников . Приемник на
согласованных фильтрах . . . .. ...... .. .. . . . • .
34
2.4. Инженерная реализация согласованного фильтра, За м ена
согласованного фн.Jiьтра колебательным контуром, согла­
сованнымпополосе...........,.
.
.
.
.
.
.
.
:36
2.5. Расчет вероятности ошибок при распо з навании дискретных
сигналов.........................38
Глава I 1! . Прием дис1(ретных сигналов, . прошедших искажаю-
щие линии . .
...
.
.
...
.
.
.
.
.
.
42
3. 1. Вводные замечания . Линия, как искаж а ющий че_тырех­
полюсник.......,.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
42
3 .2. Основные случаи искаж ений , вносимых линией· .
.
.
.,.
.
43
3.3. Прие м сигналов в линиях, вносящих случайное ослаблени~
исдвигфазы........_.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
,
45
3.4. · Ориентировочный поря док расчета л и нии передачи · дис­
кретнойинформации...............•.
.
;.48
3.5. Относительное кодирование, как способ борьбы со . случай- ·
ной начальной фазой сигналов·.,. . ... . . ,
.
.
.
.
.
_,
50
3.6. Прием сигналов в каналах с быстро изм е няющимися пар а ­
метрами. Прием при неравномерных по спектру помехах 52
3.7. Прием с игнало в с оценкой случайных парамЕ;тров, внос11 -
мыхлинией.Адаптивныйприем............ ·53
3 .8. О системах передачи инфор мации с о·братным каналом
.
.
55
3.9 . О борьбе с · импульсными по мехами
....,.....
..
·~•
.
57
3

,,,. Стр.
Глава 1V. Принципы образования каналов и сетей передачи
информации......., ... . , . ., .
58•
4.1. Вводные замечания. Основная терминология
.
.
58
4.2. Принципы создания многоканальности и двусторонности
!Перещэ.чи...,.., .
.
.
...,.-,.,.
...,.:...
.
.
.
.
.
.,..-
60
4.3. Телеграфирование на «постоянном токе>>. Асинхронный,
синхронный н стартстопный способы работы . .. . . . . . 61
4.4. Частотное уплотнение линии
.
.
•..............
64
4.5. Временное уплотнение линии и его сравнение ' с частотным
уплотнением...., .
...
.
...-'.
.,.
.
._
,_...,.•...,
66
4.6. Дополнительные инженерные методы увеличения чис.1а
каналов...,.,.•....,.,.г.,•..••.
.•,.,.•-
.
,-.. .- .
•
68
4.7. Реальные (подоптимальные) способы распоз_навания • би- .
нарныхсигналов.....,.. , ,,.
.
.
.
.,.
.
.
70
4.8. Основные инженерные регламентации систем различного
быстродействия...........,.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
_
74
4.9. Принципы построения сетей из линий передачи 'сообщений 80
4.10. Об использовании других линий передачи
.
..
.... •.
82
.
/
-
'
Глава V. Типовая ' промышленная аппаратура и реальные сети
общего применения . . . . , .
.
..
.
.
.
.
•84
5.1. Вводные замечания. Обобщенная структурн;з.я схема взаи­
мосвязиприборов.................
_
,.
_
84
5.2 . Промышленные пр и боры абонентского пункта и системL!
уплотнения.....
.
.
.,
.
.
.·.
...,..1
.
•
•
85
5.3 . Промышленная аппа_ ратура уплотнения каналов и автома,
тической коммутации . . . . , .
.
.
.1.
.
.
.
•
.
89
5.4 . Примеры построения сетей передачи информации на базе
промышлеnных приборов .
_
.
.
.
.,.
.
.
.
.
.
.
.
93
5.5 . Реальные коммутируемые сети общего пользования
вСССР........ :-
.
.
.
.
.
, •95
Заключение. Пути развития систем передачи сообщений
99
ли·тература.. ...............
103
г

УСЛОВНЫЕ ОБО3НА.ЧЕНИЯ.
ai; _;_ j-я коо,рдинат·а i -ro сиnнала,
1J - затухание линии,
•
С j ( t) - j -e ортогональное колебание,
Ее - энергия сигнала,
Лfс - полоса сигнала (Гц),
ЛР л - полоса пропускания линии,
• ЛF - смещение средних частот сигналов,
Gs (ro) - спектральная функция сигнала s (t),
h(t),......; импульсный отклик,
.
h, 11 - импульсный отклик согласованного с i-м сигн11лом
фильтра,
•
hi (t) - выборка по ,; из импульсног_о отклика,
!11, -
· оц енка
выборки · по т из· импул'ьсного отклика,
k - основание кода,
!{ - коэффициент передачи,
т - оценка дискретного элемента в точке приема,
т, - i-й элемент дискретного сообщения,
М - число дискретных элементов (алфавит),
-
·Мс-число дискретных сигналов,
п - позиционность (значность) кода,
n - вектор помехи,
n(t) -колебание помехи,
1
,\' -
число измерений сигнала,
N а - спектральная плотность помехи,
P(Cj IП;) - вероятность события Cj при известном событии П;;
Р (ош) - вероятность ошибок,
•
П(t) - прямоугольный импульс,
.
R - правило вынесения решений о принятом сигнале,
s (t, m;) - сигнал, соответствующий i-му дискретному элементу,
s; -вектор сигнала s(t, m;),
•
s•(t, m;) - сигнал на выходе канала связи,
Sm - амплитуда сигнала,
u 2' __: ___ дисперсия колебания,
t - текущее время,
t,.
-
фиксираванный момент времени,
Те - длительность сигнала,
т.,. - длителыност1;, 011клика лини111,
,:0 - длительность бинарной посылки,
:r - время, прошедшее после действия дельта-импульса,
V - скорость отправления дискретных элементов сообще­
ния,
y(t) - сумма колебаний с~:rгнала и помехи,
у - вектор суммы сигнала и помехи,
(1 - текущая частота,
(J)o - средняя частота колебания,
ЛоJс - полоса сигнала (рад/с).

ПРЕДИСЛОВИЕ
Обмен сообщениями является одним из основных
ri:роце~сов , определяющих возможность нор_м ального про­
т~кания трудовой общественной деятельности, так как
сообщения несут информацию об окружающем нас мире.
От повседневного бытового разговора, отправления де­
ловых телеграмм до управления · сложнейшими произ­
водственными и общественными системами----:-. таков диа­
пазо1-I" примеrюв обмена информацией или односторонне­
го ее движен.ия. Без преувеличения можно утверждать,
что обмен информацией, как и обмен энергией и мате р и ­
ей, относится к фундаментальным процессам природы,
определившим возможность появления человеческой ци­
вилизации. Их роль в будущем будет только возраста ть.
Сообщения, неёущ,1е информацию , являются случай-­
ными процессами самой разнообразной природы: это мо­
жет быть давление, температура, напряжение, освещен­
ность или любая друг ая ведичина в зависимости от
порождающего их явления. Важ_i1ейшим источником со ­
общений является человек, по-рождающий непрерывные
сообщения в форме речи (звукового давления) или в фор­
ме дискретных знаков (печатный текст).
В подавляющем большинстве случаев точки появле ­
ния сообщений и точки их использования не совпадают
в пространстве. Поэ+о_му сообщения необходимо переdа ­
в ать. Передач.а сообщений производится с помощью сиг - ·
налов через линии связи. В качестве сигналов можно
использовать колебания любой природы, способные ра с ­
пространяться по · линиям в виде волн. Однако практи ­
чески в подавляющем числе случаев используются элек­
трические сигналы в виде напряж~ний или электромаг-
·-
нитный полей, распространяющиеся rio электрическим
линиям связи (проводникам или другим средам). В точ­
.
1<е получения сигналов цоследние снова превращаются
в сообщения первичной природы.
•
При передаче сообщений неизбелшо имеют место два
явления, существенно усложняющие процесс: линия и с ­
кажает форму сигналов и добавляет помехи (порожда ­
ющиеся также в других частях системы передачи)". Ус ­
ложнением линии передачи и увеличением мощности ге ­
нераторов сигналов (передатчиков) . с указанными явле­
ниями можно бороться. Одна~о этот путь не всегда
6

оказывс:1етея целесообразiьrм. Высоког·о качества пере--
•дачи можно добиться не только за счет - расхода энергии
и материальных средств, но и путем выбора вида сиг­
налов передатчика и способа их обработк,и приемником.
При этом понятию «высокое качество» придается строгий
количественный смысл. Так возникает теория переdач,и
сообщений.
Приблизительно до 40-50-х годов усовершенствова­
ние систем передачи сообщений носило эвристический
(«изобр·етательский») характер. Выдающимся достиже­
нием последних десятилетий является создание весьма
. разв итой
теорμи синтеза оптимальных приемных уст- -
•ройств и построения оптимальных сигналов, при которых
обеспечивается минимум ошибок при передаче сообще­
ний. В настоящее время в ряде случаев нет необходимо­
сти отыскивать «наилучший» способ передачи, исходя из
первичных поня-~:ий, последовательно обобщая их до по­
лучения удовлетворительного результата. Освоив фунда­
ментальные понятия теории синтеза (и последующего
анализа), инженер может получить четкие указания о пу- .
ти построения системы передачи. Су~μественным преиму­
ществом такого · подхода является возможность; с одной
стороны, количеств~нно оцеr ить ухудшение качества си­
стемы при отходе от оптимальных алгоритмов обработ­
ки, а с другой стороны - избежать нену)rшого «изобрета-
тельства», не ведущего к цели.
.
В более · узком смысле можно сказать, что информа­
ция необходима для упрщзления системами. В качестве
последних могут выступать любьrе маожества объектов,
объединенных едиными принципами взаимодействия: че­
ловеческие коллективы, совокупность автоматических
прибора~ или любые их комбинации.
_
В неполностью формированных системах (не имею­
щих полного логико-математического описания) велика
роль автоматизированных систем управления (АСУ),
в которых управление в конечном счете осуществляется
челове!(ОМ -при помощи вычислительных устройств, под- .
готавливающих данные для управления. Наличие в кон­
туре управлен·ия цифровых вычислительных машин прак­
тически предопределяет форму представления и переда­
чи сообщений в виде дискретных сигналов.
Настоящая кнм-га представляет собой изложение ос­
нов теории передачи дискретных сообщений. В ней рас­
сматриваются все составные части сисrемы отправления

информации : nе~редающее устройство, линия и приемное
устройство . Изложение построено так, что сначала рас- .
сматриваются общие физические процессы и соответству­
ющие количественные соотношения в отдельных частях
системы (выбор сигналов, искажения их в линиях, спо­
собы наилучшего выделения сигнаЛОI! из помех). Затем
рассматриваются инженерные принципы образования
реальных систем и сетей передачи. В з,щлючение приво­
дЯ'ГСЯ примеры построения сетей с .использованием реаль­
ной отечественной промышленной аппаратуры,
Подобный подх.9д позволяет учащимся не ограни_:IИ­
Iiаться полуосознанным использованием заданных при­
боров и устройств и учит критическому подходу к уста­
новившимся традициям, без которо_го невозмо~но дви~
жение техники вперед.
к изучению теории и техники переда,чи информации .
в инженерном (практическом) плане можно подойти
с нескольких логически связанных сторон:
а) фундаментальные физические (и математические)
принципы передачи сообщений, обеспечивающйе потен­
циальные (предельно достижимые) результаты;
б) инженерные методы упрощения принципов постро­
ения, ведущие к удешевлению системы ценой некотороr:о
отступления от оптимальности;
в) способы реализации физических операций (пост­
роение различных устройств системы «в металле»);
г) технические устройства~- с точки зрения заложен­
ных в них функциональных возможностей (использован­
ные коды, сигналы, достижимые скорости и др.): •
В зависимости от специализации изучающего относи­
тельная роль этих сторон изменяется. Настоящая книга
может быть полезна - студентам специальности «Автома­
тизиров а нные системы управления» (АСУ), . изучающих
ку,рс «Системы передачи информации» на III- IV курсе
обуч,ения. Будущий инженер по АСУ ,выступает в основ­
ном квалифицированным потребlител,ем средств передачи
сообщений. «Функциональная» т,очка з,р,ения ~приобретает
для него существенное значение. Одна1ко необходимость
широкого (системного) подхода ' к построению устройств
сбо,ра, пер,едачи, обрабо11ки и отображения информации
на,стоятельно диктует нео0ходимость достаточно глубо­
кого пон,имания фундаментальных физических процессов .
в си,стемах пер,едачи .
8
.
J

Приведенные соображения определили отбор матери­
ала для книги. В н"ей рассмотрены принципы передачи
информации на уровне основных операций и реализу-
ющих их структурных схем.
'
•
С другой стороны, в . книге не рассматриваются спосо-
• бы схемной или детальной структурной реализации раз­
личных электронных устройств, обеспечивающих факти­
ческое выполнение необходимых операций (интегрирова­
ния, перемножения, преобразования частот, -1'енерирова­
ния сигналов и других). Эти вопросы изучаются в
соответствующих курсах радиотехники и электроники.
Весьма кратко освещены также вопросы построения ре -
альных сетей передачи.
•
Автор благода·рит сотрудников кафедрьi системотех­
ники МЭИ Ю. В; Готовского и Г. В. Рыженкова, прочи­
тавших книгу в рукописи и сделавших ряд полезных за­
мечаний.
Автор

ВВЕДЕНИЕ
0.1 . .тrинип и каналы сnязи в ав т ома т и зированных
еис т е111ах управлен~я (АСУ)
.
Необходимость в каналах связи, как уже говорилось,
возникает потому, что источники сообщений (люди или
прибор ы ) , как правило, находятся не в тех же террито­
риальных пунктах, в которых .расположены потребители
сообщен.uй (другие люди -или приборы) , При этом, как
правило , в каждом из пунктов имеются и источники,
и f!Отребители , поэтому перещ1ча должн а быть двусто- •
Об ъект
упр а в ления
П ряма9. линия.
2
-- --- --1 Обратна я
линия
7
,
_,
Прог ра ммы
4
Устр.
отображен.
5
Рис . .0 . 1. Аппаратурная структура АСУ
ровней. Эта ситуация не изменяется и- в AC";f, обобщен­
Еая аппаратурная структура которой показана на рис. 0.1 .
Источники сообщений расположень1 на объекте управ-
.
6
.
л ения 1. Сообщения (посредством сигналов) поступают
чер ез прямую линию связи 2 в вычислительную -м ашину
3. Обработанная с помощью программ 4 информация
через устройство отображения 5 предъявляется челове­
ку 6, .который, приняв реш'е нйе, отправляет управляю­
щие сообщения на объект 1 через обратную линию 7
(которая может совпадать физически с прямой линией
2). Так к а к сообщений обычно бывает несколько, то ис­
польз у ются. · или н е сколько различных линий ,· или <<уп­
лотнение » одной линии нескольl}ими одновременно от­
правля е мымц сообщениями ( так называемая мн.ого1щ-
н.алы-tость лuн.uu) .
••
. Кроме
явно пока з а,нйых на рис . 0.1 прямой и обрат~
ной линий , длина которых может достигать тысяч кило­
метров, в сщтем е управления су ществует больщое коли •
10

чество «местных» линий, связывающих, напр_)1t-11ер, чело-
века_ с ЦВМ или отдельные части ЦВМ.
_
Задачи, возникающие · при проектировании линий
дальней связи и _местных линий, · отличаются. В первом
случае на первое место выдвигаются задачи помехоустой­
чивости, скорости передачи, дешевизны, которые взаимно
противор еч.ив ы и разрешаются путем компромисса. Во
втором слу.чае, как правило, помехоустойчивость и от­
носительна я дешевизна легко достигаются, и на первое
место · выдвигается надежность передачи (важная, ко­
нечно, и для систем ·дальней связи).
Линии передачи · сообщений в некотором смысле со­
ставляют важнейшую часть АСУ: ~ели есть линии, но
нет других приборов, указанных на рис. 0.1, то неэфф~к­
тивное (медленное и неуверенное) управление может
и_меть место. Если же из структурной схемы рис. 0.1 уб­
рать лIQбые линии, то_ управление, как процесс, прекра­
щается.
В нашем ·:изложении рассматриваются лишь сигналь­
ные ~ линии передачи. Такие «ли-нии», как почта или по­
сыльные, в это_понятие не входят.
-
0.2. Основные случаи р:е.рер;ачи_информациn
Информация является в настрящее время рервичным
понятием и поэтому, строго говоря, определению не под­
лежит. Она содержи_тся в сообщениях, представляющих
собой реализации случайных процессов. Целесообразно
различать три основных вида сообщений:
а)" сообщения в форме последовательности дискрет­
. ных
элементов (например, букв и знаков русского ал-
фавита); •
•
·б) сообщения в виде последовательности некоторых
величин (например, измерен·ий температуры через ин­
тервалв1с); ,
в) сообщен.ия в виде непрерывных функций (напри­
мер, давления перед микрофоном).
Собственно дискрет1-J,ыми являются соббщения перво­
го вида. Множество элементов, из которых строится ди­
скретное сообщение, называется алфавитом. Он содер­
жит конечное число М элементов т1, т2, ..., mi, ... , тм.
Сообщение вторщо вида можно назвать дискретным по
времени, но оно непрерывно по уровню, так как величи­
ны, составляющие последовательность, принимают кон-

тинуум значени й. С о о б ще н ия тр етьего вида не являются
в общем случае дискретным и в ка ком-либо смысле .
Сообщения видов б) и в) передаются с помощью раз­
ных типов модуляций. Здесь мы будет р а ссматривать
передачу только дискретных сообщений.
0.3 . Осно'Вные процессы при передаче:дискретц:ой
информации
Передача д~скретных элементов mi по электрическим
\
.или
иным линиям осуществляется с помощью сигналов
s ( t, mi), сопоставляемых элементам mi- Этот процесс
называется кодированием. Крайними случаями _кодирощ1-
ния являются М-арное (или М-ичное) и бинарное (или
двоичное). .
•
•
При М-арном коди·ро~вании каждому - элементу mi ал­
фавита сопоставляется свой сигнал s (t, mi) некоторой
длительности Тс по элементарной логике следования:
mi-+S ( t, mi). При этом число необходимых сигналов Мс
равно числу элементов М. При бинарном кодировании
элементы mi сначала нумеруются в двоичной системе
счисления и, таким образом, представляются в виде по­
следовательности «1» и «О»; Количество знаков п, кота~
рое потребуется для представления всех ЭJJементов mi -
позиционность - находится из известного соотношения
_2п~м .
Величина п называется значностью или разрядностью
кода. Такое кодирование _называется безызбыточным.
В некоторых случаях цспользуются добавочные «пози­
ции», называемы€ проверочными. (Этот вопрос подробно
изучается в курсе теории информации и кодирования.)
Количество элементов, используемых в коде, называ­
ется его основанием . Для двоичного кода основание k =
• =2.
В настоящее время разработаны и используются не ­
скоJJько стандартизованных равномерных (с постоянным
· чисJJом позиций) бинарных кода~. Исторически первым
из них бьш пятизначный код Бода. Так как с помощью
п·яти позиций можно закодировать только 25 =32 разных
элементов mi, то в коде применен принцип <<регистра»:
одна и та же кодо~зая комбинация испоJJьзуется дважды
с разными значениями. Для разJJичения смысла комби­
нации посылаются специальные комбинации : 00001
12

(«буквы») или ООО 10 («цифры»). В последнем регистре
передаются также различнь?е служебные и арифметиче­
ские знаки.
Международный телеграфный код МТК-1 (1931 г.)
почти полностью совпадает . с кодом Бода. Международ­
щ,rй телеграфный код МТК-2 (1932 г.) и его разновид­
ность РВМК-2 (с учетом особенностей русского альфа­
вита) также пятизначные, но используют три «регистра»
(один из них означает переход на русский алфавит, кро­
ме того, часть русских букв размещена в регистре «цифа
ры»).
.
.
•
По мере совершенствования· ЦВМ возникла необходи­
мость введения дополнительных символов, что · привело
к сqздащ1ю ряда вариантов 6- и 7-значных кодов . Еди­
ная серия электр9нных вычислительных машин (ЕС
ЭВМ) предусматривает 8-значный код КОИ-8, приведен­
ный в таблице.'
Из построения таблицьr видно, что . путем исключения
старших' (с J-го по 7-й) знаков (или разрядов) можно
образовать ряд комбинаций меньшей ' разрядности (4-
7оооооооо1111J1]]
'6
оооо]]1]ооооll'11
5оо]lооllоо1lоо1l
-1
.
• 4оlо1о1,Оlо1оlо1о1
1
1о 11121 з 14l's16111 s19 I10! 1ф21 1зIi411s 1
1 I lбl5l4IЗl2II I0
ооооо
о
юп
РЮп,р
ооо11
11
аяАQАяdq
оо1о2
,,
2
брвRБ·рьг
оо113
'
#-3
цссsцссs'
о1оо4
:о: 4
дтдтдтdt1
о1о15
"
/U5
еуЕuЕуеu
о11о6
&·б
фжF'VФжfV
о1117
/7
г в(;,wг.вgw
1ооо8
[8
х'ьнхх1.,
·l1 х
1оо19
19
иы1уиыiу
1о1о10
*
йзJzйзjz
1о1!,11
+
кшк[кшk
11оо12
<
лэLлэ1
11О.113
-
-
мщМ]мщ.m
l11о14
>
.н чNл,н,Ч_п
111115
/?
о
ооо
r
13

разрядных) . Четыре изогнутых стрелки, идущие от 4, 5, 6
и 7-й позиций кодовых комбинаций, указ<!Iвают, какие
знаки ( 1 и О) следует поставить на пересечении соответ ­
ствующих (с О по 15) колонок и строк для образования
8-разрядной кодовой комбинации, соответствующ~й нуж­
ному элементу алфавита.
••
По такому же принципу построены 7-разрядный меж­
дународный код (не содержащий букв русского алфави ­
та) и 7-разрядный стандартный код ГОСТ 13052-67 (со­
держащий русский и лач,шский алфавиты и ряд знаков).
I(од I(ОИ-8 имеет в своей основе этот 7-разрядный код.
Переднчик
rhi
иния
Рис. 0.2. Обобщенная структурная схема системы передачи
дискретной информации
При бинарном кодировании необходимо иметь только
два сигнала s (t, 1) и s (t, О), соответствующих « 1» и «О»
двоичного кода. Очевидно, что возможны и промёжуточ­
ные случаи кодирования (по основани_ю три, четыре
й т. д.).
Сигналы s(t, mi) [или s(t, kj), где j=l или О] отправ­
ляются в · электрическую линию, которая изменяет · их
ф9рму и добавляет помеху n(t). В результате на входе
приемного устройства (на выходе линии) •имеют место
колебания
•
•
y(t) • S8 (i, т1 )+п(t),
где s 8 (t, тi) -измененный линией · еигнал s(t, mi),
Задача приемного устройства состоит в опреде.п;ении
того, какой из элементов mi отправлен передающим уст­
ройством на заданном интервале времени длительностью
Те. Эта_ задача называется -задач.ей распознавания. Так
как поме4 и и искажения ф0рмы сигналов неизбежны" то
неизбеж~ы ошибки ,распознавания. Поэтому · говорят, что
при~мник не определяет элемент mi, а выносит его оцен­
. ку т, которая может иногда и не совпадать с отправлен­
ным элементом..
Общая структурная схема процесса передачи дискрет­
ных элементов представлена на рис. 0.2 . Она наглядно
определяет следующие основные задачи теории:
14

1) выбор сигналов s (t, m i) , вырабатываемых пере­
датчиком ;
2) определение характера изменен и й, вносимых ли-
нией в сигналы s (t, mi);
.
3) определение алго·ритма работы приемника, дающе­
го минимум ошибок (синтез приемника);
4) определение предельно достижимой минимальной
вероятности ошибок в распознавании сигналов приемни-
rюм (задача анализа) ;
•
5) инженерное упрощение теоретических синтезиро ­
ванных приемников с учетом ограничений практики.
Ниже мы будем в основном придерживаться этого по ­
рядка рассмотрения .
-
,

·г.11ава 1 .
ПРОЦЕССЫ НА. ПЕРЕДАЮЩЕМ УСТРОЙС ТВЕ
И ВЫБОР ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ
1.1 . Общий принцип генерирования дисRретного
. мно жества
сигналов
Будем рассматривать ( к ак более общий) случай М­
арного кодирования, когда требуется иметь Мс=М сиг­
н ало в. Си :r: налы s~(t, m ;) должны б ыть различимы для
,f
Рис. 1.1 . К пояснению пр_инци па
генер а ции дискретных сигнал ов
, приемника . Если отсут-
ствуют помехи и изме­
нения формы (иска­
жения) в линии, то си­
гналы s (t, m;) могут
. сколь угодно мало от­
личаться друг от друга
. и, следовательно, вы ­
бор их безразличен. За­
д а i.rа выбора оптималь- •
нога множества М-сиг-
налов возни~<;ает лишь
при наличии помех и
искажений. Общи й принц и п состоит , очевидно, в том,
чтобьi эти сигналы были предел ьно р азл ичны между
собой .
. Рассмотрим
следующий общиii метод создания набо­
ра М-сигналов , при котором одновременно определяется
мера их различия . В'ьrберем систему N ортонормирован­
ных· колебаFий Cj (·t) , т . е . определенных так, что
•·те
iС1(t)С1(t) dt= { ~:
о
i::f: j,
i=j
(1.1.)
и построим N генераторов-, каждый и з которых с перио­
дом Те генерирует . последовательность из колебаний
С1 (t), ... , CN.
Сопоставим далее каждому элементу m; набор N чи­
сел aii, а;2, .. . , aij, ... , a;N . После · этого построим сигналы
s (t, m;), соответствующие элементам m;, _по правилу:
jV
s (t, т1)=~а;1С1(t).
(1 .2)
1-i

Функциональная схе_ма реализации этого алгоритма
показана на рис. 1.1. Ниже мы видим, что правило ( 1.2)
явл я ется общим, не накладывающим никаких принципи­
аль н ых ограничений на выбор . _
Так как колебания Cj(t) заданы (однозначно выбра ­
ны нами), то каждый сигнал s (t, ·m;) однозначно опре ­
деляется набором чисел ац, которые можно рассматри ­
вать как координаты вектора сигнал,:~ s;, так что
s1= (a11, а;2, ... , q,11, . ._ ., a;N)-
(1.3)
Этот вектор представляет сигнал s (t, m;) в N-мер­
ном пространстве. Наглядное изображение м·ожет,. оче-
видн о , быть получено, если N~З. •
,.,
.
Пример 1. Выберем систему
_
N =2 . ортогональных
функций
Ci(t)={ · 1/VTcsiдwot, . O<t<Tc,
О при другr1х t,
c2(t)={ 1JVTccosw0t, O<t<Tc,
О при ,цругих t._
Эти колебания показаны на рис. 1.2, а. Пусть требу­
ется ·построить М =4 сигнала. Выберем (пока произволь­
но) следующие четыре набора чисел:
(а11, a12)=(VE~; О),
(а21, а22)=(0, VEc),
(аз1, аз2)=(-l/Е;;, О),
(а41,а42)=(0, -
~ VEc),
где Ее - постоянн·ая величина. Эти четыре набора опре­
деляют четыре век:гора сигналов s1; s2, s 3 и s,, показан­
ные на рис. 1.2, б.
В соответствии с правилом ( 1.2) определим аналити­
ческие выражения для сигналов s (t, m;) :
2
s(t, m1) = ~a11C1(t) =a11 C1(t)+a12C2(t)=
={
1=1
•
VEcfT siл wat, O<t < те,
О при других.·t,
17

2
_ s (t, т2) I a2iCJ (f)=a21C 1(t)+ а22С2 (t)= а22С2 (t),
1-1
211
1 (t, тз) = I аз1С1(f)=аз1С1 (t)+аз2С2 (t)=a31C1 (t ),
J-1
2
-.
s (t, m4)= ~ а41С1 (f)=a41 C1(t) +а42С2 ~t) = a 42~C2(t ).
J-1
-
'No
• R(t~
. r\t_l_J_
-
~~-
1
а)
а121,;т,:
fс
_,,_ ..s,...
J_sj_г__s
__
1 --о~
--,,гrz 01 -
.r rz
1·54
-.t;; t
'
-
[)
s(t, m1) ,.
_
,
Рис . 1.2 . Н а бор ортогональных сигна л ов
На рис. 1.2, в -показаны формы полученных сигналов .
Нетрудно убедиться , что величина Ее является удельной
(выделяемой на единичном сопротивлении) энергией сиг­
налов s (t, mi):
rc
-
Е~= Ss2 (t, m1)dt.
(1.4)
о
Обратим внимание на то , что концы векторов -si сиг ­
налов' s (t, mi) предельно разнесены друг ат друга в про­
странстве N ~
-
2 измерещц1 при зманной величине их
энерги и ,

fiримёр 2. При сохранении векторов сигналов, вьrб• .
ранньrх в примере 1, используем ~уrой набор ортонор­
мальных колебаний C1(t) и C2(t), показанный на рис.
1.3, а. Эти колебания ортогональны по тривиальной при­
чине смещения импульсов, их определяющих, во вре- ~
мени.
с~~:)~
.о1'[
1
Рис. 1.3 . Дру;rой набор ортонQРмалыных ои,rн~лов
Аналогично предыдущему построим множество из че-
тырех сигналов по правилу (1.2). Так,
'
2
s (t, т1)=I a1iCl (t)=a11C1 (t)+a12C2(t)=a11C1 (t).
• 1-1
•
Остальные сигналы строятся аналогично. На рис. 1.3, 6
показаны временнь1е графики полученных сигналов.
Это_т пример наглядно показывает, что формы сигна­
лов (временньrе графики) при- выбранном · наборе векто­
ров сигналов завJ:Iсят от избранной системы ортогональ­
ных колебаний f j (it).
1.2, В_осстав:овление веRтора по sаданн01t1у сигналу.
Принцип распознаванил при _ отсутствии по111ех
Избранная система- ортогональных . функций Cj (t)
й задание вектора Si= (ail, ai2, . .. , aiN) однозначно опреде­
ляют сигнал s (t, mi). Нетрудно убедиться, что по за­
данной форме сигнала s (t, mi) мqжно восстановить век­
тор si. Действительно,
те
теN
Ss(t, mJC1 (t)dt= .\ (Ia0 C1 (t))C1 (t)di=
О
о 1-1
•
Nте
"
=I J:a;jCJ (t) С1 (t) di=au.
j-10
(1.5}
19

Прои з водя операцию ( 1.5 ) с использованием всех ор­
тогональных функций f 1(t) при l= 1, 2, ... , N, можно по­
лучить вс е составляющие вектора Si.
Операция (1.5) может быть реализована аппаратур­
но в соответствии , с функциональной схемой рис . 1.4, а.
Таким образом , имея в точке приема сигналов генерато­
ры колебаний Cj (t), . аналогичные генераторам передат­
чика и работающие синхронно с ними, моЖН() определять
составляющие вектора, а. следовательно, и сам вектор
аiк
5)
Рис. 1:4. Функциональная схема анализа сигналов
сигнала, что позволяет безошибочно распознавать сиг-
налы.
•
\
,
.
Следует обратить внимание на то, что если линия, не
искажая формы сигналов s (t, mi), лишь ослабит их, так
что
s0 (t, m1)=Ks(t, m1),
. К =const, ·
то вычисленные в точке приема координаты вектора Si
будут отличаться тем же постоянным коэффициентом
<<К». При этом направления векторов не изменятся, и их
безошибочное распознавание будет по-прежнему возмож­
но. При искажении формы сигналов s (t, · mi) восстанов­
ленный вектор изменит свое направление, что может при­
вести к ошибкам распознавания даже при отсутствии
помех.
1.3 В осстановление веRторов сигналов
и распознавание при наличии помех
Предположим, что линия не ·искажает форму сигна~
лов, но добавляет помехи. .Тогда колебание в точке
приема
~
20

y(i)=s(t, mJ+n(t),
( 1.6)
где s (t, mi) - один из множества М сигналов, а п (t) -
реализация помехи.
Подадим это колебание на схему рис. 1.4, а для вос­
становления векторов сигналов. На выходах схемы по­
' лучим величинь1
те
"
те
Jy(t)C1 (t)dt-..: J[s(t_, m1 )+n(t)]C1 (t)dt=ail+л1 ,
u
u
"
те
д1=Jп(t) С1(t)dt
••о
(1.7)
(1.8)
являются реализациями случайных величин вследствие
-
случайности помехи.
Из ( 1.7) следует, что восстановленный вектор не сов­
" падает в общем случае ни с одЮiм •из ·векторов ожидае:_
-~- мых
сигналов (рис. 1.4; 6). Из рассмотрения рис. 1.4, 6
следует, что:
а) должна существовать разумная процедура распо­
знавания сигналов при наличии помех;
б) существует разумный принцип построения множе­
ства векторов (сигналов), обеспечивающий наименьшую ­
вероятность ошибок при их распознавании.
Этот принцип выбора множес:г.ва векторов, как интуи­
тивно ясно, состоит в выборе набора векторов с наибо­
лее взаимно удаленными концами. Так КШ{ координаты
векторов пропорциональны энергии сигналов (см. соот­
I-!Ошение ( 1.4)), то разнос концов векторов сигнала~ мож­
но произвести -простым увеличением энергии сигналов.
Однако помимо этого тривиального способа возможен
. также разумный выбор конфигурации векторов.
1.4:. Типовые наборы ПО])Iехоустой:чивых сигналов
Основными используемьiми наборами сигналов ЯВЛЯ 0
ются: бuнар!-lые противоположные, бинарные ортогональ­
ные, М-ортогональные, биортогональные, пряl'f!,оугольной
конфигурации векторов и симплексные.
Бинарные противоположные сигналы. В э:гом случае
образуется М =2 сигнала при N ••1 (единственное коле-
21

бание С1 (t) любой формы), а векторы сигналов s (t, т1)
и s (t, m2) выбира19тся так:
S1 . (а11, а12)=( У Ее, О),
(1,9)
S2=(a21, а22)=( - VЕе, О).
Геометрическая конфигурация соответствующих век­
торов по·казана на рис. 1.5, q,. Временньrе график1_1 сиг-
•
;2
1•s1
а,,
" -О--(~
flr G;z -~
с jОртогон.
"Ytc оI ,/fc
О}
-«с
6)
flc O;z
.5z
d/2
s,
0;1
о
fЕё
- а;! ._ --/t;/2
.-,Тс_
j-d/2 -
lf/
•
2),
iJ)
Рис, 1,5. Геометрическое представление типов сигпа'Лdв
налов в соответ-::твии с ( 1.2) будут:
•~ (t, т1 )=а11С1 (t),
(1.1 О)
s(t, m2)= ·- a11 C1(t)=-s(t, m1).
. Таким
образом, противоположными являются два
сигнала любой формы, отличающиеся знаком.
Бинарные ортогональные сигналы. В этом случае об­
разуется также М = 2 сигнала, но. при использовании
,N 2 ортонормированных колебаний С1 (t) и С2 (t), а век -
торы сигналов s1 - и s2 выбираются так:
1

Геометрическая конфигурация соответствующих век ­
торов показана на рис. 1.5, 6. Временньrе графики сиг­
налов зависят от выбора ортонормального набора. та·к,
если·
-,.,. . .. ...,
,
.
Ci(i)={ sinwof, O<t<Tc,
то
-
О при других t,
С2(t)• -{ co_sw0t, _О<t< Т0
О при других - i,
(1.12)
s-(t, m2)=a21 C1(t)+a22C2 (t)= V'EcC2 (t).
Очевидно, что сп:гналы (1.12) действительно ортонор- ­
• 1 альны (ортогональны) в смысле определения ( 1.1 ):
Из качественных рассуждений, приведенных в § 1.3,
едует, что при прочих равных условиях распознавание
,;~лтивоположных · сигналов будет происходить с мень­
ше:к вероятностью ошибок, чем ортогональных, так как
концыцервых больше удалены друг от друга.
•
Ню~е мы . увидим, что в некоторых ситуациях (иска­
жениях; в линии) применение противоположных сигна_-
• лов оμ-азывается, . тем не менее, нецелесообразным. _
-
'--'-:·"-'iй-о,ртоrональные сигналы. При этом образуется про-
извольное число М сигналов при исi1ользовании -N=M
ортогональных колебаний Cj (t), а конфигурация векто­
ров выбира~тся так:
S1=(VEc, О, О, ... О),
S2=(0, VЕ~, о, .. . , О),
(1.13) _
(_
1 Наглядное изображение конфигурации векторов воз­
? ожно, очевид}{о, лишь при М=З на 11ространственном
.,.......1 _ чертеже. Временньrе графики сигналов зависят от избран­
~4 ой системы ортогональных иолебаний . Так, если при­
,rу ять
с! (t)_·
-
·{ si:n jwof, о< t<те,
Q цри других. t,
..
•
(1 .14)
23

то по правилу ( 1.2) можно получить, что
s (t, т;) = VEcCl (t),
т. е . сигналы будут появляться отрезками гармонически Х.:-­
колебаний частот ro0, 2ro 0, . . . , Mro 0. Такие сигналы инже- ,
нерно неудобны вследствие «разrбросанности» их по шка-
•ле частот. Ниже описан способ построения практически
используемых. «почти ортогональных» сигн а лов.
Би~рто rон.альные сигналы. В этом случае при исполь­
зовани.и N ортогональных колебаний Cj (t) образуется
М • 2N сигналов по следующему правилу: к каждому из
ортогональны х сигналов добавляется противоположный .
Так, кроме сигнала с вектором s1 =(VЕе, О) использует-
ся также сигнал С вектором S3 = ( - ffc, О), а кроме
ортогоналыwг·о • к s 1 сигнала s2 = (О, V Ес) используется­
сигнал S4 =(0,' -VEc). Соответствующая геометрич
екая конфигурация . показана на ри с . I .5, в. Временнь1 ""
графики сигналов очевидны и зависят от избранного н .
бора ортогональных колебаl}ий Cj (t).
l
Сигналы с прямоугольной конфигурацией вектпров.
При этом используется любое число N ортогон:.льных 1
колебаний Cj(t) и образуется М = 2N сигналов . .; еомет- j
рическаЯ' конфигурация в~кторов выбирается в вi!де век- ,
торов в вершинах N-мерного куба. Так, при N =;N;~<то-
,
-~
~
ры сигналов имеют координаты:
1-
• s1 (а 11 , a12)=(d/2;·c1:12),
S2=(a21, a22)=(dJ,2, -d/2),
S3 = (a;1, а32) = ( -d/2, -d/2),
S4=(a41; a42)=(-d/2, d/2), ,
(1.15)
где d- некоторая постоянная величина . Эти векторы по-
казаны на рис. 1.5, г.
•
Временньrе графики сигналов зависят от избранно - . :
ГО набора ортогональных колебаний. Так, если в· качес тr·
ne С 1 (t) и С2 (t) принять смещенные ✓П-образные вые~ ·
кочастотные импульсы (рис . 1.6, а), то в соответствииL.
с правилом (1.2) - получим, на·пример, •
/
24
2
s(t; m1) • ~ a1p 1 (t)=(d/2)C1 (t)"+(d/2)C2'(t),
1-1
•

2
s (t, m2)=~ a2jCj (t)= (d/2) С1 (t)-(d/2)С2 (t).
J=l
•
Аналогично образуются остальные два сигнала. Эти
графики показаны на рис. 1.6, 6.
Симплексные сигналы. Это набор М сигналов, . векто­
ры которых равноудалены и предельно удалены друг от
друга при заданной энер.r:ии сигналов. При выборе N = 2
ортогональных колебаний можно построить М = З. симп­
лексных сигналов, геометрическая конфигурация. векто-
,
,
C(t)
•
stt m)'
,~,,n. ,,fd1⁄4Pi~
Cгft)l J\ [\ _ t •s(t,mJflJl~i:/~71) l-д-.Ыl~
Г7\7~ 1-~---wvт- ар uтv-vт:
,
.
.
о)•
.
.
5}
_)
"
Рис. 1.6 . Сигналы прямоугольной геометрической конфигура­
ции
ров которых ~оказа•на на рис. 1.5, д. При N = 1 симплек­
сные сигналы совпадут, очевидно, с противоположными.
Если удаленность концов векторов сигналов i и j
охарактеризовать гильбертовым расстоянием dij, то, как •
можно проверить,
d1j= {
1
( [s(t, m 1)-s(t, mj)]2 dt ••
ь
..:_ VЕ1'+Ег-:2V E1Ejxij•
где Ei, Ej - удельные энергии сигналов, а
(l.lG)
( 1.17)
есть коэффициент взаимной корреляции рассматривае-
· мых сигналов .
•
•
Для ортогональных сигналов, например,- XiJ=O, для
противоположных Xij=- 1 . Симплексные сигналы могут
25
,.

быть получены из ортогональных, если величину dij сде­
лать постоянной (зафиkсиров<!,ть). Действительно, из
(1.16) следует, что расстояние d не изменится, если ко
всем· s (t, mi) добавить одно и то же колебание s (t).
"
Суммарная энергия вновь образованных сигналов
мте
Е»= ~ J[s(t, m1H-s(t)]2dt.
(1.18)
1-1 О
Если найти минимум этой величины по s (t), то об­
разуется по определению система симплексных сигна­
лов. Расчет показывает, что
(1.19)
'
.
.
Можно проверить, что эти симплексные сигналы име-
ют зафиксированные расстояния d, а их энергия (,одина­
ковая_ для всех сигналов)
.
. Есимп=Е(I-1/М)<Е,
.
где Е- энергия ортогональных сиtналов.- Отсюда сле­
дует, что при заданном расстоянии выигрыш по энергии
от применения симплексных сигн.алов вместо ортогональ-
_
ных составляет два раза при М=2. Если же М~2, то
симплексные сигналы практически эквивалентны ортого­
нальным.
1. 5 И nженернаа реализация: сигналов
Практическая реализация сигналов заданной конфЙ­
гурации зависит от ряда факторов, среди которых: свой­
ства (полоса пропускания) имеющейся линии лередачи;
количество различных сообщений, которые необходимо
перед.авать одновременно (неое>ходимость «уплотне ­
ния» или «многоканальности»); предпочтительность тех­
нической реализации форм сигнало_в; не·обходимость сов ­
мещения работы нескольких систем пер_едачи в одном
частотном диапа:;зоне при минимальных помехах.
Простейшим набором противоположных сигналов яв-
ляются п :образные импульсы, так что •
•
s(t, т1) · П(t), s(t, т;) =-П (t)~
(1.20)
где П(t)={И, O<t<Tc
О при других t.
26

Эти сигналы исключают частотное уплотнение, а при
Т с, равном интервалу поступления элементов mi, невоз­
можно и временное уплотнение. Спектр этого набора .
сигналов расположен в окрестности нуля, и, следователь­
но, сигналы не применимы для волноводов, р.адиорелей­
ных систем и радиолиний.
Широко используемым набором бинарных ортого­
нальнJ:,;х сигналов являются сигналы в виде- отрезков
гармонического колебания со скачками · частоты _ или на­
чальной фазы (сигналы «ЧТ» и «ФТ»):
(1.21)
Если изменяется ер по правилу тг+<р • О, m2-+<p=rr,
то получается пара противоположных (противофазных)
сигналов. Если изменяется w, причем
( 1.22)
то получается пара «почти ортогональhых» сигналов
(см. § 1.4) . Таким же образом можно построить •набор
М>2 поч ти ортогональных сигналов, сдвигая частоту
сигналов ( 1.21) на величину ( 1.22).
Иногда используется пара сигналов с амплитудной
манипуляцией (АМ), так чт·о
s (t, m1t = Sm cos (щоf+<fо):П (t),
( 1.23)
..
Этот случай называется в технике случаем «работы
с пассивной паузой» (в отличие от случая частотной или
фазовой манипуляции, называющихся «работой с актив­
ной паузой») . При сохранении энергии первого ,сигнала ·
(1.23) равной · энергии противофазных сигналов, сигна- •
лы с АМ обладают более низкой помехоустойчивостью.
• Используя перем е нные · «время-частота», можно · по­
лучить разнообра зный набор сигнало_в и методов отправ·-
ления информации."
••
Так, если линия имеет полосу пропусюз.ния ЛFл, а ин­
тервал создания . элементов иGточником информации
Т ~ 1/ЛFл, то возможно или частотное, или временное
у плотнение линии . В первом случае к линии присоеди- _
няются •Еесколько источников информации, работающих
каждый при своем наборе сигналов, _ спектры •·которых
практическ!:f не перекрываются. Во втором случае на
27

,-
интервале Т каждому сообщению отводится интервал
Тс~Т для передачи дискретных сигналов, которые прак­
тически не перекрываются во времени (см. гл. IV).
Интересный способ расположения сигналов во время­
частотной области используется в системах со сменой
частот («скачками») сигналов, причем в многоканаль­
ных системах «скачки» могут осуществляться в каждом
канале н~зависимо друг от друга. Этот способ может ис­
пользоваться для «выравнивания» условий передачи по
разным каналам, если условия передачи (помехи, иска­
жения) изменяются во времени и различны на разных
участках частоты. Он может также использоваться для
затруднения приема ннформации нежелательному _полу­
чателю (не . знающему закон смены частот)_
.
Если в заданной линии с полосой пропускания p.F л
имеется единственный источник информации, то целесо ­
образно использование предельно длительных сиг·налов
с предельно большой по:Ло<;ой ЛF с = ЛFл, так чтобы
Лf сТс~ 1. Удлинение сигналов позволяет снизить сред­
_ нюю мощность передатчика без изменения его энергии.
Расширение полосы сигналов уменьшает воздействие дан­
ной . системы на другие системы с сигналами, полоса ко ­
торых Лf ~ ,ЛFл- • Кроме того;· как будет показано ниже,
широкополосные сигналы (ЛfсТс ::J!> 1) яв;Jяются эффектив­
ньiм средством повышения помехоустойчивости в линиях
со случайно изменяющимися свойствами .
_
Следует, однако, отмети:r:ь, что в подавляющем боль­
шинстве реальных устройств используются бинарные сиr­
налы вследств·ие простоты реализации т~хнических •
средств отправления и приема информации :
Г.1[ава 11
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОПТИМАЛЬНОГО РАСПО3НАВАНИЯ
НЕ И СКАЖЕННЫХ ЛИНИЙ СИГНАЛОВ
. 2.1. Оптиl'\IRЛЬНЫЙ пpиel'II, Теорема рай:еса
Сначала предположим, что линия не вносит никаких
изменений в форму сигналов, кроме добавления помехи
и, возможно, · ослабления, величина которого постоянна
И, следовательно, может быть измерена и учтена. Тогда
на вход приемного устройства поступают колебания
у (t)=i(t, т1 )+п (t),
28

kTc<t<(k+ 1) Те,
(2.1)
k=O,1,2,...,
где s (t, mi) - один из возможных (из известного мно­
жества) сигналов, п (t) - реализация случайной помехи.
Получив на · очередном интервале длительностью То
р~ализацию (2.1), приемное устройство должно вынести
решение о том, какой ез сигналов присутствует на за­
данном интервале. Следуе.г обратить внимание ·на то,
- что необходимо qпределить но'Мер сигнала, а н,е воспро­
изводить его форму. Сформулированная задача называ­
ется зад а чей распознавания. В . частности, при
бинарном кодировании необходимо различать только два
сигнала. Если один из них ·тождественно равен ну3ю
(«амплитудная манипуляция»), то -необходимо обнару­
живать наличие первого сигнала или- его отсутствие в по­
следовательных интервалах длительностью Т 0 . В этом
случае задача распознавания именуется зад а чей об­
н ар ужения. Из-за наличия помех безошибочное рас­
-познавание, очевидно_, невозможно. Наибольшее, . что
моiкет сделать приемник,- это указать (вычислить) ве­
роятности присутствия в заданной реализации у (t) каж­
доtо ИЗ ВОЗМОЖНЫХ СИГНаЛОВ. Дело получателя -уста­
НОВИТЬ правило вынесения однозначного решения. Обыч­
но принимают, что присутствует тот · сигнал, вероятность
кщорого наибол_ьшая.
Распознав,ание сигналов можно в принципе произво­
дить различными способами с помощью различных при­
емников. Раз·ные способы будут характеризоваться раз­
личными вероятностями ошибок распознавания. Среди
множества способов существует (как показывает тео­
рия) один, обладающий минимальной верояцrостью оши­
бок. Этот способ и соответствующий ему приемник назы-
ваются оптимальными. •
Математическая теория позволяет отыскать алго­
ритм работы оптимального приемника.
В основе оптимального приемника и, в частности, рас­
познавания лежит теорем а Бай е с а :- Она связыва­
ет вероятности причин и следст~ий. Пусть некоторое яв­
ление, которое назовем «причиной», может принимать
пронумерQванные ис ходы П 1 , П2, ... , Пi, ... с вероятностя­
ми Р(П1 ), Р(П2), ... , Р(Пi), .... Каждое значение причи­
ны может вызывать следствия Cr, С2, . .. , Cj, .... Следст­
вия случайны. Их вероятности зависят от того, какая из
29

причин П; их вызывает. Таким образом, си_туация опи­
сывается набором (матрицей) вероятностей :
Р(С1\П1),. Р(C2IП1),... ,
Р(С1\П1), ...
Р(С11П2), Р(С2!П2),... ,
Р(С1 1ПJ), .. .
·
··
····~·
·
·;·
·
·
·. •····
..
.
.
...
.
.
.
.
.
. ....
.
.
.
.
.
.
При· этом, конечно, можно вычислить вероятности .
следствий нез ависим о от дей ствовавшей причины . По
теорем е о пол ной вероятности
1:(С1)=~Р(П1)Р(С11П1).
(2.2)
1
В ряде задач, в том числе при р аспознавании дискрет­
н ых сигналов , задача сост 0 ит -в том, чтобы, -н». блюдая
конкретно появившееся следствие Cj, ука з,ать вызвав-
•шую его причину Пi . Очевидно, наибольш ё е, что можно
сделать,- это определить вероятности действия всех.
возм9жных причин, т. е. P(Пi\Cj}, • где .Сj-задаю-юе
следствие . Согласно теореме Байеса
. Р (П1 ) Р (С1\П1)=Р(С11Р:(П;\С1),.
откуда с учетом (2.2)
Р( П1· IС1·1= Р(П1) Р(С1iП1)
•р(Cj)
-
Р(П;)Р(CJ\П;).
~Р(П;)Р(CJ/П)
i
(2.2а)
Входящи е в ( 2. 2а) ве роятно сти носят особые назва­
ния:
Р (П;). - априорные вероятно сти причин ; Р (П; 1Cj} -
апосте р иорны е (ил и у словны е ) в ероятности причин (лри
заданном. следстви в); Р ( Cj.}
-
безусловные вероятности
сл ~дствий ; Р ( C j IПi) - условные· вероя тности следствий •
или пра вдоподобия причин .
В ур ав нении (2 . 2а) все вероятности в правой част~,,
должны б ыть известны . Тогда, получив очередное след­
ствие Cj, м о ж но вычислить апостериорные . вероятноs:т-и
всех причин, т. е.Р(П11 Cj), Р (П2I Cj}, ... , Р (П; 1Cj} ,.... Тео-
1 рия пока з ыв а ет, что для м иними з ации вероятности оши­
бок при . мног ократно м «отгадывании» всегда 'следует
30

принимать решение в пользу причины с максимйАЫtой
апостериорной вероятностью, если только нет оснований
полагать «цены» различных ошибочных решений раз­
личными.
2. 2 . Синтез 011ти111ального 11рие11ши1tа
распознавания: сигналов
В задаче рас!]озна ,вания «п·ричинами» являются по­
ступающие к приемнику _сигналы s (t, mi)_, вероятности
которых рав,ны, очевидно, вероятностям соответствующих
элементов mi. «Следствиями» - же являются
. реализации
у (t) суммы сигнала и помехи. Количественн6е · описание
ситуацlj,И производится путем рассмотре1ния векторо'В
соответствующих колебаний: вместо сигналов s (t, m;)
будем оперировать однозначно соответс11вующими им
_векторам·и s;= (а;1, а;2, ... ,, aiN), а вместо, реализаций
y(t) -векторами у= (У1, У2, ... , % ... , YN), п-олучаемыми
в соответствии с (1. 7), так что
те
y1=J y(t)C1dt=aiJ+л1 •
о
ТОf'да в соответствии с теоремой Байеса (2.2а)
Р (s1)·P (у I s1)
Р(у)
(2.3)
(2.4)
...
Получив конкретную реализацию у (t) и ·вычислив
соответствующий ей вектор у, необходимо вынести ре­
шение в пользу того с-игнала, для которого Р (s; 1у) мак ­
симально. Так как знаменатель ,(2.4) от .номера: i не за ­
висит., то решающее правило ,следует определить так:
R= max р (s1) р (у IS1)=max е (т1) р (у IS1)- (2.5)
l
-
l
Следует обратить внимание, что в этJ1 х вырJJ,жениях
Р (у Is;) есть плотности вероятностей, так как компонен ­
ты вектора у являются непрерывными •с.JJучайным:и вели ­
чинами _.
.В
·выражениях (2.4) и · (2.5} вероятности элементов
m;, Р(т;) заданы. Следовательно, необходимо опреде­
лить лишь правдоподобия Р (у Is;) . Так как
у=s1 +п,,
1..
•--
..
-
31

то вер оятность (плотность вероятно·сти) некоторого зна­
чения у=у1,, в точности такая же, как вероятность того,
что вектор помех,:1 n=n1,,=yk-Si. • Отсюда следу е т, ч т о
если Рп (n) - плотность вероятности вектора пом ехи, то
Р(у I S1) = Pп(Y~S1 1 S1) = Pп(Y-S1)·
(2.6)
Последний переход справедлив, потому что сигналы и по-
м е х и - независимые про цеосы.
.
Для дальней ших вычислени й необходимо конкретизи­
.ровать вид помех. В большинстве/случаев - имеют место
нормальные (гауссовы) помехи . В этом случае компонен­
ты вектора n = (!J.1, n2, ... , nJ, ... , nN) распределены по нор-
ма льно му закону:
•
рп (п t)= ---- е-nJ/2a•'
-V 2na2
где а2 - дис персия распределения.
,
(2.7)
Бели же : по м ехи имеют равномерное распределение
энергИ'и по спектру (с постоянной спектральной плотно­
стью No), то компоненты ·вектора n становятся независи­
мыми случайными величцнами. Тогда
N
'Рп(n1,n2, ..•
.
,nN)= П Рп (n1)=
J-1
N·
-----ехр{--1 - ~ nJ}.·
(2na2)N/2
•
2а2
J-1
,(2.8)
Отметим, что "i.nз2= lnl 2 есть 1квадрат длины вектора
помехи. Следовательно, . в соответствии с (2.6}
р (у IS1)--:-
) • ехр{- \у- 5112}. (2.9)
.
.
•
(2ла2)N/2 .
2а2
Отбросив величины, не зависящие от номера сигнала
i, решающее правило (2.5) представим в виде
R=maxP(m1) ехр {- 1y- s112 }· '
(2.10)
i
,
•'
.
2а2
Приемник, работающий по правилу (2.10), называет­
ся бай~сонс ким или приемником максимальной апосте- .
риорной вероятностk Если .априорные вероятности Р (mi)
одинаковы (или: принимаются таковыми), то решающее
32.
1'

правило упрощается :
{ Jy-s1l2 }·
R'.
mfx ехр - 2а2
(2.11)
Соответ~ствующи й прием н и к называется приемником
максимального правдоподобия .
.В
дальнейшем для упрощения· · предположим, что
Р(т 1 ) . =Р(т2 )==1••• =Р(тм)=1/М.
• Тогда
множители
P(mi) в (2. 10 ) оказываются несущественными при мак­
симизации по i. Правило (2.10) 'При этом эквивалентно
R=min\y-s1 \2 • miп(~ y~-2 ~ YP11+ ~а71)-
1
1
j
j
j
(2.12)
pft,m1)
,-;;-=те,....(}-dt- ,1
_
,_ ___ Rz
of Те( }dt
В (2.12) пер в'ое сла ­
гаемое не зависит от i.
Последнее сл аг аемое,
как •можно убедиться ,
пропорционально энер ­
гии -i-го сигнала. Если
энерr:ии всех с игнал <, в
одинаковы (что обыч- ,
но имеет место), то оно
также не зависит от
номера i. Следов атель­
ко, решающее п р авил о
упроща~тся до
Рис . 2.1 . Ф ункциональная схема кор­
реляционного приемника
N
R=max;I y1a11.
1 J-1
(2.13)
Выр ажение (2.13) уже определяет структуру пр ием­
ного устройства. Однако его можно упростить, е-сли
у1ч ест ь, что
·N
те
}:y1aij= Sу(t) s(t, mj)dt.
(2.14)
J-1
О
Тогда окончательно
те
R = max Sy(t)s(t, m1)dt.
1о.
(2.15)
Функцион~льная схема, реализующая найденную по­
следовательность операций, представлена на рис. 2.1.
2-328 '
33

П оказа!шая структура назьtваетсSI корреляц ион н. ым оп ­
тимальным приемн.иком. Из процесса в_ыв ода следует,
что оптим э льный прием предполагает нали ч ие в точке
приема генераторов форм ,сигналов s (t, mi), тождест в ен­
ных тем, которые имеются на передающей стороне. Кро­
ме того, между работой передатчика и пр иемника долж­
н а иметь место ,синхронность и си нфа з ность (на_личие
вре мени распространения сигнал о в м ежду передатчиком
и приемником в наших выводах иг норировалось).
2.3, Два варианта оптимальных приеl\ШИRоn .
П рие11шиR на согласованных фильтрах
Решающее пр ав ило (2.15) непосредственно . опреде­
деляет с труктуру оп т има ль но го приемника в корреляци­
онно м варианте (рис. 2.1) . Од1iако во з можен и другой ва­
риант реал из ации - с ~омощью согласованных фильтров.
N\F',f~\·
О) t=Tc -.._,,,,
••
,.....,,Ф,..ил_ь_,m_р..,
R,
согл.С5{t,т,
(!) uльтр
согл с sft,m,
Фильтр
согл с s(l, m"
'-
"3
.,,
"'~ ~
:;;: tO
-о,:s:
><"'
:r: .
1\
т
Рис . 2.2 . К п ояс н ению прrшц r1п а со 1::1;_ас о в анной фильтрации
Фильтр на з ыва е'I'ся согласgван.н.ым с сигналом, если
его импуль-с}!ый отклик
(2.16)
где а;__ константа, а Тс - длительность сигнала s (t, mi).
Операция (2.16), которую можно назвать . обращением,
показана на рдс. 2,2, а. Покажем, что колебание на вы - .
-'!:Оде согла,сованного фильтра в момент t = Тс с точно­
стью до константы равно результату корреляuии с образ-
34

цом сигнала. Действите-!!ь но,
t --'-·
те
?lвых(t) . sUBX('r)he(t-t)dt= .f y(t)as(Tc-t+-r:, m1)dt.
о
о
В момент t=1Tc
·те
• . ивых(Те)=а I y(t) s (t, m1)dt,
(2.17)
что с точностью до 1константы «а » с о впадает с .результа­
том коррелядии реализации у (t) с ,с и гнал ом s (t, mi).
Пример прохождения сигнала в виде отр езка гармо­
нического с,игнала · через согласов ан-ный фильтр показан
на рис. 2.2, 6 . Из него видно, что в момент t = Тс напря­
жение сигнала на ·выходе дост~гает м аксимума . Для
помехи такого «пика» не получается. Поэто му согласо­
ванный фильтр создает при t= ,Tc наибольш ее возможное
отношение «сигнал-помеха» . Он полно стью заменяет пе­
ремножитель и интегратор .
Функциональная 1схема оптимального приемника на
согласованных фильтрах пок аза·н а на рис. 2.2 , в. Ключи
производят отсчет в еличин Ив ых (Т с ) , которые затем по ­
ступают на схему выбора наибольшего значения .
Физи·ка работы согласованного фильтра весьма на-
глядна. Если Gs (w) - спектр альна я функция заданного
сигнала, то, ·с одной сторон ы ,
00
s(t, т1)=-1
-
sО8 (ю)еl001 dю,
2:rt
(2. 18) .
а с другой стороны, коэффициент передачи согласован­
ного ф ильтр а
(2.19)
т . е. он с_ точностью до мнQжителя e-Jwт е комплексно со­
пряжен со ,спектральной функцие й.
Выделим бесконечно малую составляющую сигнала
(2.18) на произвольной частоте ffih в полосе dw . Ее ком·п•
35

лек,сная амплитуда
.
1.
Инх=- 0s (wk) dш.
2зt
(2.20)
Комплексная амплитуда этой ·составляющей на вы­
ходе фильтра
•
•
·с
1•
-
jwT "*
Ивых=И0хК; =
-
0s(шk)dwе kсОа,(шk)=
2зt
__
1_· 02( )e-jwkTcd
-
smk
w,
2зt
.
которой соответствует мгновенное значение
12•
Ивых (t)=- 0s (шk)dw COS (ш i-шkTc)•
.
2зt .
В момент окончания сигнала (t=Тс)
•
12
•
Ивых(Тс) =-05 dшcos(шkTc-<okTc)-
.
.
2л:
Отсюда видно, что все гармонические ~составляющие
согла1сованного с фильтром сигнала складываются в мо­
мент t=iTc, создавая «пик», показанный на рис. 2.2, б.
2.4. Инженерная: реалиаация: согласованного фильтра.
3а111ена согласованного · фильтра :колебательиъп1
:контуро111, согласованны111 по пo.Jioce
'-
Построение реального фильтра, обладающего задан-
ным и'мпулысным откликом, является задачей теории син­
теза линейных цепей. Решение ее не всегда возможно
и, ка.к правило, за·труднено. Однако для весьма распро­
страненных ~сигналов в виде отрезков гармонического
('косинусоидального) колебания согла,сованный филь·тр
может быть реализован сравнительно просто.
.
Пусть s (t, mi) = Sm cos '(u;f • П (t), причем за время сиг­
нала Тс укладывается целое число периодов частоты Фi
(рис. 2:3, а). Тогда, :как легко проверить,
h1 (t) =as (t, m1),
(2:21)
т. е. отклик согласованного фильтра повторяет форму
сигнала .
,
.
Рассмотрим далее коJiебательный контур LC, воз­
бужденный (')-импулысом тока (рис. 2.3). Напряжение на -
36

его выходе . (рис. 2.3, б)
Иных (t) = 1/С · e-at COS wpf,
(2.22)
где a=r/2L,wp= 1/fLC. Если а весьма мало, а (J)p=(J)i,
то на интервале O<t<Tc колебание (2.22) практически
совпадает с импульсным откликом (2.21). Для того, что­
бы выходное колебание контура совпало, с (2.21) на всем
интервале, достаточно погасить колебание I<онтура :в
момент t=rTc, для чего можно использовать короткоза­
мыкающий ключ. Таки:м образом, _схема ри,с. 2.3, в имеет
практически такой же отклик, как ,соглас011анный _ фильтр
'
1 /s(t,m1 )
1\ [\ fl,
ОVVТе
а)
l ~,xftJ
'~7ГТI,
о v__'iLL
/j)
~!~~
i~~f~
""
. .5_(~t,_m~,J_·~
_,
'·,__ _·
_~_
~-"]1 . ~
~8blХОд
• 1.tJp •l.tJo
Рис. 2.3. К пояснению реализации согласованного
фильтра
(2.21), и , поэтому она является реализацией согласован­
ного фильтра для сигнала в форме отрезка косинусои­
дального колебания .
В большинстве реальных систем передачи дискретной
информации согласованные фильтры (даже для простых
сигналов в виде отрезков гармонического колебания)
в настоящее время не используются. Основной причиной
этого является относит ельная сложность системы и не­
обходимость строго синхрон.ной работы передатчика
и приемника. В большинстве случаев используются коле­
бательные контуры, согласованные с сигналами по по­
лосе. Если сигнал ·представляет собой отрезок гармони­
ческого колебания длчтелыrостыо Те и амплитуды Sm ,
то при воздействии его на идеальный П -образный филь·тр
с полосой' проIIускания Л-(J) амплитуда напряжения на
выходе изменяетс·я по закону
И•
-
1S[s1дwt-Sl дю (t-T)]
т
л:.т
2_
2
с,
37

где не учтено поя в ляющ ее ся теорет ич ески « запаздыва­
ние», выз1ванное нереальностью идеального фильтра.
Эта амплитуда, ка·к можно определить, достигает мак­
симума
И= 2-smSi ЛыТс.
.
~
4•
Среднее же значение амплитуды шума пропорцио­
нально :корню из поло·сы фильтра:
Иш = kу'Лw.
Отношение
Итmах =k 2-SтSi(ЛыТс/4)
[Jш
уды
д о·с т ига ет ма·ксимума , как нет рудно определить, при
Лwопт -8,6/Тс ИЛИ Л/опт = 1,37/Тс•
Эта полоса является оптu,иальной. Для реальных
фильтров в виде колебательных контуров это соотнош е­
ние остается приблизительно справедливым.-
Оптимальное знач ение полосы не •оч ень критично.
Анал.из ~П'оказывает , что при расшир ~нии или сужении
полосы фильтра в два ра за отноше ни е сигнал/помеха
(с/п) ухудшаетс я, прибли з ительн о н а 15 %. Не следует,
однако , з абывать, ч-r:о если при оптим альной полосе это
. отношение
обеспечива ет предел ь но допустимую вероят­
ность ошибок ра,спознавания, то снижение его на 15%
может привести к воз ра•станию вероятности ошибо к на
недопуст имую в ел ичину в-следств ие нелинейной з ав_иси­
:м ости Р(ош) от отн о ш ения 1с/п.
2. 5 . Расче т веролтнос т и ошибок при распо:шавани и
дисRретных сигналов
Рассмотрим решающее правило (2. 11 ), где сделано
предположение о равновероятности элементов информа-.
ции. Из него В,ИДНО , что R дости гнет. м а 1<1симума для того
из ожидаемых сигналов s (t, m i ) , для •которого величина
1y~s i I достигнет м иним ума. Та ки м обр аз_о м, оптим ал ь­
ный приемник, получив реализацию у(t), выносит реше­
ние в ,пользу того сигнала, к которому вектор у окажет­
ся бл иже- всего . Фи зич еским объясн ением этого . является
большая вероя т ность малых реализаций помехи (и coot·
в етственно малых векторов n).
.
38

Правило (2.11), таким образом, делит пространство
сигналов на области сигналов li, состоящие из точек,
ближайших к вектору ,соответствующего сигнала.
Пример. Расс_мотрим 4 б11ортогональных сипiала с
.
векторами:
S1=(2; 0), S2=(0, 2), S3 =(-2, 0), S=(0,-2).
Соответствующие векторы показаны- на рис. 2.4, а. Сое­
диним пря~ыми линиями конп.ы векторов и проведем
.
~~
2 ai2
..
\ Обi111
Ooл.Ji
Оолl1
.
\
au
\
i
-2
\
{/ ,-
./
~
а)
d
,:
d)
'-
Рис. 2.4. Разделение областей сигналов при геометриче-
ском представлении их
штриховые прямые, проходящие через середины отрез­
ков из начqла координат. Легко убедиты,я, что, напри­
мер, все точки отштрихованной области 11 находятся
ближе 13сего к концу вектора сигнала s1. Поэтому они
составляют область 11 сигнала s(t, т 1 ) . Аналогично оп­
ределяются области остальных трех сигналов.
Из изложенного следует, что вероятность правильно­
го распознавания элемента mi равна вероятности попа­
дания вектора у в область li:
Р(правm;)=Р(у в 11).
Следовательно, _ вероятность ошибок с учетом передачи
всех эл·ементов:
...
м
Р(ош)=l- ~Р(т 1 ГР(у в 11).
(2.23)
1-1
3:)

Расчет Р(ош) для произвольных сигналов и- при про­
извольном М о·казывается ве,сьма сложным и ,громозд- .
ким. Для пояснения . метода расчета найдем Р (ош) при
передаче информации бинарными противоположными
сигналами. Векторы и области сигналов / 1 и /2 показаны
на рис. 2.4, 6. Предположим, что многократно произво­
дится отправление первого сигнала. Тогда
Р(ош lm1)=P(y в / 2).
Именно такой случай показан на рис. 2.4, в. Вектор у
попадает в обла·сть / 2 , если координата п2 вектоf)а поме-
хи п превысит величину VЕе (это видно непосрещственно
из рис. 2.4, в):
Р(ош \т1 )=Р (п1 >-.!!_ = УЕс)··.
.
•
2
.
. .,..
.
Но координата п 1 помехи есть нормальная ,случайная
.
2
~еличина с нулевым средним и дисперсией an, =N0/2
• (как можно определить). Следовательно, плотность ее
~аероятности
1
Pn, (а)=---=-=~-
•
V2na;,
{а;2}1
( а;2)
ехр --2
-
=
.
_ехр --- .
2an,
- VnNo
No
€ледовательно,
"'
Р(ош\т1)=Р(п1 > ~ )= ~ Pn,(a)da=
d/2
00
=--
5 е-х•;2 dx
✓2n d/2/YN0 /c-,
(2.24)
(последний переход получен элементарной подстановкой
переменной). Интеграл
•(2.25)
не берется, однако он хорошо -табулирован. Следователь­
но, ·с учетом того, что d/2= -V Ее, получаем окончательнс
(2.26)
40

Из-за симметрии картины вероятность _ ошибок при
передаче элемента т2 выразится такой же формулой.
Бели же Р(т1) =Р(т2), то
Рбин (ош)=Р (112Ееl~о) -
(2.27)
прот
Бел.и отправление информации процзводитая бинар­
ными ортогоналы-~ыми сигналами, то, как видно из гео­
метрической конфигурации векторов, области 11 и /2 из­
меняет свою конфигурацию, однако будут отделяться
прямыми линиями. Расстояние между ,сигналами будет
равно НЕ' 2vЕе (как . при -противоположных Сf!ГНалах),
а. lf 2Ee.
Несложно найти, что
Рбин. (ош)_:_Р ("' / Ее ).
(2.28)
op·r
V No-
Графики, соответств ующие
выражениям (2.27) и (2.28),
приведены на рис. 2.5 . Из них
и из проделанного анализа сле-
дует, что:
а) величина ошибок при оп ­
Рош 4
!б
10·11---,--,..----1>---1
тимальном · приеме завис~т от ш·г1----f-'-+-+-1
отношения энергии сигналов к
спект~альной плотности пом е -
t<
ш)
хи и от геометрической конфи-
1----~\ -1 -~ -- 1
гурации сигналов;
б) для получения одной и 10 ·41-----+ ---+---i
той {l<e вероятности ошибок при
\
противоположных сигналах
J\ 1•
требуется в два раза меньшая ю ·s._·_ _,_ __
_._ _
-
--
энергия сигналов, чем при ор­
тогональных;
в) при обоих типах сигна­
лов наблюдается «порогов ы й
Рис . 2.5 . Вероятност :,
ошибок при приеме в нс­
искажающей линии
эффект»: вероятность ошибок ре зко сн ижае тся после
того, как величина Ec/N0 превышает несколько единиц.
Аналогично рассмотренному найдены вероятности
ошибок и при других 1видах сигналов [2," 5].

Глава III
ПРИЕМ ДИСКРЕТНЫХ СИГИАЛОJl , ПРОШЕДШИХ
ИСRАЖАЮЩИЕ .тrинни
3.1 . Вводные защечания . Лпнин, Rait исRажа:ющий
че тырехпо л1о сниR
До сих пор мы предполагали, что линия не вносит
в сигналы передатчика s (t, m ; ) никаких изменений, кро­
ме, мож ет быть, о·слаб ле ния их на постоянную величину.
Это предполо жени е поз вол яет понять основные идеи тео­
рии, однако в делом оно нереал ь но . Та к как лини я явля­
ется реальным линейным че-и,rрехполюсником, обладаю­
щим определенным импульсным отклцком, то она
неизбежно вносит изменения в форму •сигнала.
• Из общего соотношения входного и выходного коле­
баний линейного четырехполюсника
(3.1)
следует, что четырехполюсник не вносит юшаких изме­
нений в колебание, лишь если h(t) = о (t). Однако даже
в простейшем случае отклик реальной линии
_
hл(i)=aB(f-t3 ),
где а'-- ослабление, а tз - запаздывание. Тогда сигнал
на выходе линии
t
S8 (i, т1 )= 5 s(t, m1)aB(t-t -t3 )dt=as(f-t3 , m1),
т. е. будет ослаблен и претерпи·т запаздыв а ние ,
Следует различать две существенно различных ситуа­
ции. В первом случае импульсный отклик линии не изме­
няется со временем h = h (-т:), а поэтому вносимые ею ис­
кажения в сигналы стабильны во времени. Во втором
случае импульсный отклик изменяете.я с течением време­
ни, h=h(-r:, t), а поэтому вносимые ею искажения носят
случайный характер.
Нетрудно у_бедиться, что в первом случае решающее
правило не изменится, если производить корреляцию
в точке приема с образцами сигналов, преднамеренно
42

Искаженными так же, как искюкает линия. Структура ·
о птимального при ем ника со хра няется.
Во втором случае борьба с иск аж.ениями усложняет­
ся и тrебует отдельного рассмотрения.
3.2 . Основные случаи исиажений; вноси111ых линией
В ,случае линии с изменяющимися во времени свой­
ствами
t
S8 (f, mi)= J,s(-т:, mJh(f'--т:, t)d-т:,
(3. 2)
-
<»J
или
где Gs (u>) - спектральная.. функция · сигнала, занимаю­
щая определенную полосу частот Лu>с; К (u>, t) - коэффи­
циент передачи линии.
Бели представить импульсный от:клик линии в · flолосе
Л(J)с рядом Котельникова по переменной -т:, то из (3.2)
можно получить, что
•
~ЛЛ/с
S8 (i, mi)= д~: {~ h11 (t)s(t-k ::с, т1)-
я-о
(3.3)
Здесь: hk (t) - k-я выборка по -т: из. отклика h (т, t),
nk (t) -k-я вьfборка из сопряjкенного отклика h(т, t),
rл - длительность импульсного отклика ли·нии, s(t, mi) -
сопряженное значение сигнала s (t, mi).
Из (3.3) видно, что влияние линии в общем ,случае
сводИ'ГСЯ к появлению запаздывающих на время k2л/Лu>с
сигналов s (t, mi) и сопряженных им колебаний s(t, mi),
до м ноженных соответственно на hk (t) и hk (t). Количест­
во з апа здыв а ющих сигналов определяется произведени -
ем Лfс'tл.
•
Сигналы, для rюторых Л fс-Т:л ~ 1, назовем узкополос­
н,ы;,щ относительно линии . (при этом ЛfсТ с может быть
43

» 1, т. е. сигналы могут быть широкополосными й спе!<:'r­
ра льном ,смысле). В этом случае в суммах (3.3) останет~
ся по одн ому слагаемому. Поэтому, если сигю1л на входе
линии .
то
'2.п:.~
-
~ h0 (t)_S (t) siп (w 0t+~ (t)]=
=К (t)_S (t):cosjw0f +ер (t) - ~ (t) ] ,
где К(t)= 2.п:',V 1z~+iil,
Лwс
•'
:7i, о
~(i)=arctg - 0
-
.. ho
(3.4) .
модуль коэффициент а передачи линии и - внос·имый ею
сдвиг фаз соответстве нно .
В ра-ссматриваемом случае уз1юпол-осных сигналов
(относительно линии) целесообразно выделить следую-
щие основные варианты.
•
1. Параметры /( и ~ постоянны и известны в точке
приема. В этом ,случае их можно скомпенсировать в точ-
ке приема (или передачи).
•
2. Сдвиг фаз - ~ - медленная случайная функция, прак­
тически постоянная на интервалах длительностью Тс,
Этот случай называется приемом при неизвестной на-
чальной фазе .
.
•
3. Модуль К и сдвиг фаз ~ - медленные случайные
функции, · практически постояннь1е на интервалах дли­
тельностью Те, Этот случ а й называется приемом при не­
известной амплитуде и нач а льной фаз е .
Сигнальi, для которых Лfсtл» 1, называются широко­
полосными относительно линии. В этом •случае ,сигналы
на выходе могут сущ е ственно отличаться . от входных
(они даются выражеЩiем (3 .3) . Такие линии называют­
ся многолучевыми.
Физическую причину появления нескольких сл а гае­
мых в ·выходном колебании линии наглядно можно пояс­
нить на примере создания канала связи путем отраже­
ния высокочастотных · волн от ионосферы. Ионосфера ­
совокупность неоднородных .областей · с · повышенной
и пониженной концентрацией электронов («облаков»).
Колебание в точке · приема складывается из отражений
44

от различных «обла,ков», приобрет.ая различные (произ·­
вольные) амплитуды и з апаздывания, Эти составляющие
явл яютс я физическим и , лучами, В математическом выра­
жен ии (3 .3) слагаемые, з а п аздывающие на интервалы
k2п/Лшс, можно на з вать мод елирующими лучами :
3.3 . Прие м сигналов в линилх, вносящих с л учайное
ослабление и сдвиг фааы
Если hл(t) = аб(t), то в соответ-ствии· с (3.1) будет
получен sв (t, m i ) =as (t, mi) . Таким образо.м, величина а
является ослабление-м сигналов. Пусть а - меделенно ИЗ•
меняющая-ся случайная .величина, практически постоян­
ная на интервалах длительностью Тс• Если бы а было по­
стоянной (и из1вестной) величиной, то мы имели бы случай
приема точно известных сигналов с решающим правилом •
(3.5)
При случайном а наилучшей стратегией обработки
сигналов является усреднение результата по закону рас­
пределения а, Ра (а) . При равновероятных сиr:налах в со •
от-ветс11вии с теорией § 2.2
те
,
R=m_a x JP(y \s, a)Pa(a)da.
i
·о
(3.6)
Из соотношения (3.6) следует, что структура опти­
мального приемника остане11ся прежней (корреляцион- .
ный и фильтровой варианты приемника). Вероятность
же ошибо к при ·прочи х р авных условиях возрастает .
Действительно, при a=const=1l выражения для Р (ош)
в зав исимости от 1вида сигна л ов определяются соотноше­
ниями (2.27) и (2.28). Следовательяо, при a =1var, на•
пример, для противоположных сигналов
- -~===- - 00
Рбии. (ош)=Р (а V2Ec!N0 )= \' F (а V2Ec!N o)Ра (а) da.
прот
~
'
(3 .7)
Обычно Ра (а) ·аппроксимируется законом Релея. Ин­
теграл (3.7) точно не берется, одна.ко можно найти, что
Рбин. (ош):> F (а v· 2Ec/No)-
(3.8)
11poт
43

Физическа5; ,причина увеличения вероятности ошибок
ясна ; воз р а•ст ание а ( и следовательно, энергии сигналов)
приводит к некотор ому уменьшеюtю вероятности оши­
бок, одн ако падение· а (и энерг и и сигналов) приводит
к более знач ите л ьном у во з растанию этой вероятно сти
вследствие отмеченного выше -«порогового эффекта»
(нелинейной зависимости Р (ош) от E c/N0 ).
•
•
Рассмотр им далее слу чай, когда линия вносит в сиг­
налы случ айнь: й сдвиr t~ачаль ной фазы (имеющий место
в подавляющем числе реальных случаев) . При этом если
,,,
s(t, т1 ) • S(t)cosw/,
то
(3.9 )
Выходные сигналы (3.9) можно пред ставить в · в-иде
двух составляющих со случайными ампл;пудами, но по­
стоянными фазами;
s0 (t, m1)=S(t) cos в cos wi-S(t) sin 8 sinw/=
=aS (t) cos wif +bS (t) sin w/,
(3.,10)
где а и Ь могут, очевидно, в отличие от предыдущего
случая принимать и положительные, и отрицательные
значения. Из (3.10) видно, что канал доставляет в точку
приема две составляющие сигнала; косинусоидальную
·и синусоидальную. Подробный анализ этого случая гро­
моздок (требуется усреднение по обеим случайным пере­
менным а и Ь). Однако результат _ достаточно очевиден .
Реш ающее правило получается в виде [1]
те
те
R= ШfХ [ (J у ~t) S(t) cos w1tdt)2 +(J у (t) S (t) si.n widt)2].
•
-
(3.11)
Из него следует, что оптимальный приемник произво­
дит корреляцию принятой реализации у (t) •с образцами
обоих слагаемых сигнала (3.10). Возведение результа­
тов в квадраты перед ·сложен:u:ем и · выбором макс-имума
вызва•но тем, что величины «а» и «Ь» могут име_тI:i и по­
ложительные, и отрицательные значения.
.
•
Функциональная схема, соответствующая . алгоритму
(3.10) при М =2 , приведена на рис . 3.1, а. Его можно
реализовать и с помощью . согласованных фильтров
46

(рис. 3.1, 6). В отличие от схемы рис. 2.2, в здесь ,содер-
• жатся детекторы огибающих выходных колебаний согла­
СО'ваннвrх фильтров, ПО'сле которых и пр_оизводитс я от­
счет. Физика процес'сов такж е я-сна: если на вход согла­
сованного ,с сигналом s (t, mi) фильтра подать сдвинутый
по фазе -сигнал, то в ,силу линейнос_ти филытра произой­
дет за1паздывание и на выходе фильтра . Поэтому -отсчет ·
в момент t=1Tc (рис. 2.2, 6) не совпадает с максимумом
напря:жения. В силу _случайности сдвига наилучшей а-тра-
Рис. 3.1 . Функциональные схемьi прие мн ика и . вероятн ость
ошибок
•
тегией оказывается отсчет . амплитуды, а не мгновенного
значения колебания.
Сравним случаи приема сигналов при отсутствии слу­
ча}!_ной фазы (т. • е. точно известных по форме ,сигналов)
и при наличии случайной фазы. Первый случай принято
называть когеренлным, а второй - некогереt-tтным прие­
мом (именно этот случай чаще •всего имеет место на
практике).
При когерентном приеме (и ортогональных ·сигналах
передатчи ка) Р (ош) дается соотношением (2.28). При
некогерентно м приеме оказыва ~тся , что [5]
(3.12)

Для более наглядного сравнения используем оценку
Рбин. (ош)=F (li EJNo) <
l
e-Ecf2No
ког .
.
f2nE 0 /N0
Тогда
ког
неког
Отсюда видно, что при сильных сигналах (Ec/N0 ~ 1)
выигрыш не велик.
В более общем случае линия вносит как случайJ;Iую
ампли-r:уду, так и ,случайную фазу . Вероятность ошибок
от этого увеличивается, так как оба рассмотренных фак­
тора дейсгвуют независимо. Вероятность ош,~бок при
распознавании бинарных · ортогональных сигналов [5]
•
1
2Na!Ec
Рфаз. (ош)=- -- ~- - -
ампJ1
2 1+2Na/Ec
(~. 13)
где Ее - среднее значение энергии принимаемых сигна­
лов. Кривые Р (ош), ,,соответствующие раесмотренным
случаям, при}едены на рис . 3.1, в.
1•
'
3.4. Ориентировочный nорлдоR расчета линии
передачи дисRретной инфор111ации
В наиболее общем случае можно считать заданными;
алфа·вит с-ообщенщr М ·(элементы которого считаются
равновероятными), требуемую скорость · передачи эле­
ментов V, эл/с, и допустимую вероятность ошибок на
элемент Р (ош). Обычно из·вестен или должен быть опре­
делен уровень помех Nо-
В этом •случае основные параметры системы переда­
.чи
можно раосчитать в следующем порядке.
1. Определяем допустимое время на передачу одного
элемента
Тэл= 1/Vc.
2. Выбирае!'\i вид кодирования (бинарное, М-арное,
безызбыточное или избыточное). Действительно обосно­
ванный ·выбор крайне сложен, так как требует учета не
. только
техничес.ких, но · и экономических факторов (до­
пустимой сло:жности аппаратуры, ее надежности, стои­
мости). В настоящее время имеет,ся тендеr:~ция использо­
вания бинарн~о кодирования__:__ безызбьпочного или .
48
/

избыточного (,с дополн ительными проверочными пози­
циями) . Предположим, что мы остановились на первом
варианте. Тогда определя ем позиционность кода п из
соотношения
2п>,м .
3. Опредедяем предельную длительно·сть бин арны х ·
сигналов:
Те-< тэ:fп= 1/Vn.
4. Выбира
.
вид (геометрич ескую конфигура цию)
сигналов. Из рассмотрения гл . 1 следует , что в нашем
случае возм ож ен выбор из противоположных и ор того - •
J!альных сигн а лов. В канале, не вносящем случайн ые
параметры, предпочтительнее первые. В реальнь1х кана ••
лах чаще используют орт ог ональные, точ"!Iе е, почти ор­
тогональные сигналы , ·описанн ые в § 1.5 .
.
5. По заданной Р (ош) на элем е нт и числу позиций
в коде определяем допустимую в ероятность ошибок Р 1
на один бинарный сигнал . Из те оремы о совмещении со­
бьпий (в предположении независим·о·сти ошибок)
Р(о~)=1-(1-Р1)п,
о~уд а опр еделяется в еличина Р 1 .
6. По найденной Р,, выбранному виду бинарных сиг­
налов и графикам зави симости ·вероятности ошибок от
Ее/N 0 определя ем допустим ое (минимальное) значение
(Ес/Nо)доп • •
7. По найденной (Ec/N0 ) доп и заданной величине No
определяем (Ее) доп •
•8 . По найденной величине (Ее) доп и известной дли­
тельности сигналов определяем требуемую -среднюю мощ ­
ность сигналов в точке приема :
р - (Ес)лоп
с
Те•
Зная затухание, вносимое линией (~ дБ/км), и дли­
ну линии l, можно опре,делить среднюю требуемую мощ­
~юсть пер,ед а тчика:
рпер=Ре· 10~1 .
Проведенный расчет дает, как пр авило, за ниженную
требуемую мощность вследстви е п р едп о л о жения о б опти ­
мальности приемника, полном с о гла с о вании эле м е нтов
тракта и от,сутствии потерь энергии. В р е альной ситуа-
49

ц и и делается 1,5-:-2-кратнь1й запа,с и производятся экс­
пер и ментальная проверка или моделирование.
9. Выбираем тип физической л инии и форму с и гна-
·
л ов (средние частоты, огибающие) . Задача такого «вы­
б ора » в б ольшинстве случаев является надуманной , так
как т йп линии обычно является заданным, исходя из дру­
гих соображений . (стоимости, удобства и др.) . В случае
двухпроводной линии (кабеля) и при выборе противо п о­
ложных сигналов можно исnользовать П-образные по­
ложительные и отрицательные им пуль с ы. При выборе
, ортого нальных (почти ортогQнальных) ,сигнал о в послед­
н ие обычно являются отрезками гармониче с кого колеба­
ни я частот w1 и w2 с П-образными огибаю 1:11-и м и. Такие
же сигналы и спользуютс я и пр и со_з дании многоканаль­
ности с помощью частотного уплотнения. •
•
В ,со ответствии с § 1.5 разнос ча,стот почти ортого­
нальных сигналов
ш1 -ш2 >, 2-лJТс.
Полоса частот, з а нимаема я каждым из бинар~ых сиг­
налов, Лwс имеет порядок также 2-л/Тс . Таким образом,
грубо говоря, требуемая полоса пропускания линии со­
ставит 2- 2-л/Т 0 . Следует JtМеть в ·виду, что в ~ реальных
условиях многоканальных систем требуемая полоса .оп­
ределяется с учетом у,словий н а допустимое взаимное
влияние каналов (из - за несовершенства фильтров).
3.5.- Относительное 1tодировани:е, ваR способ . борьбы
с о случа_иной начальной фаз ой с игналов
Ра·ссмотренный до сих пор спосо б кодирования би­
нарных элементов в сигналы по логике тг"'-s (t, mi),
где i= 1 или 2, мож н о на з·ва ть прямым кодированием.
Однако во з можен другой способ, при котором каждому
элементу сопоставl[яется с ме 1:rа .с и гналов. Практическое
распространение получ ил сп особ, называемый относи ­
тельной фазовой телеграфией (ОФТ), при этом исполь­
зуются два • цротивопол,ожных сигнала •s (t, т 1 ) и
s(t, т2) = >-- s(t,, т1) в виде отр ез ков гармонического - ко­
л.ебания. Есл и на i- м инт ервале тр еrбуется отпраrщть
элемент т 1 , то п о вторяется сигнал, отп равл енный на
(i-l)~м интерва ле. Если же отп р авляется элемент т2 ,
то отпр авл я етс я сигн ал , противоположный сигналу
(i-1)-го интервала . В начале пер едачи необходимо от-
50

пр а-вить начальный сигнал (один из бинарных), относИ'­
тельно которого • производится •кодирование п_ервого
элемента отравляем{)Й информации. •
Сущнос:гь приема си гналов ОФТ ,состоит в определе­
нии того, сохраниласъ ли начальная фаза в двух ,смеж­
ны х сигналах · или изменилась. Для этого достаточно
-
произвести операцию ,вычисления величины
2Тс
R= SY2(t)Y1(t--Tc)dt
те
1
y(t}' '
1
--у,а•,,i3адер ж ка на Т cj
L ___
.,
j )dt
а)
Р(ош) 4-
15
64Ь Р(о
1664256Ё;
!~~---,-----.--~ No
/г--'---г--т--~---г-~ No
. .....
·'
~-
10'
_
:,."''" -\- -.
- ~+----1
.
'-, .
'
1'
/0"2 -
-
-
-
о)
Рис. 3.2. Прием по методу ОФТ
(где У1 (t) и У2 (t) - реализации суммы сигналов и поме­
хи на интер,валах 0-;-Тс и Тс-;-2Тс соответственно) и
сравнит ь R с нулем (рис. 3.2, а). При передаче элемен т а
т 1 величина R (чаще всего) будет больше нуля, при
пер~даче т2 меньше нуля. В инженерных схемах инте­
гратор заменяется фазовым детектором.
Для определения вероятности ошибок необходимо
найти закон ра-спределения величины R и вычисли ть
вероятность того, что R>O .
51

.
На рис. 3. 2, б приведеньr кривые зависимости Р (ош)
. от Ec/N0 в канале, не внося щем случайных параметров
при ра зных значениях «баз ы» . сигналов В = Лf сТс, На
рис. 3.2, в приведены кривые Р (ош) в одно~учевом кана­
ле с медленно изменяющимися амплитудой и начальной
фазой. Кривая 1 относится к случаю , когда параметры
изменяю-гся очень медленно · ('в двух сметных интерва­
лах Тс они одинаковы). Кривая 2 относится к случаю,
когда эта скорость конечная, так что ,ЛfнанТс=О,1
(Лfнан - ширина энерге тического спектра параметров
ho(t) и ho(t)). .
•
.
Из рис. 3.2, б видно, что расширение полосы частот
при ОФТ в неискажающем _канале нецелесообр азно . Из
рис. 3.2, в видно, что при убыстрении скоро~ти измене­
ния параметров Р (ош_) возрастает (и остается конечной
даже при Ec/N0--roo). Из сравнения рисунков видно, что
появление случайных параметров существенно повьщ:rа­
ет верqятность ошибок.
3.6. Uрие:м сигналов-в ваналах с . быстро •
из:м:еншощи:мися .параJ!1ет_рм1и. - Прием при
неравнОl\IерЩJх по спектру no11rexax
До сих пор предполагалось, что в интервалах Те па­
раметры линии h0{t) и '/i 0 (t)· постоянны. -Если это не име-
• ет места
('велика длительность сигналов или быстро
флюктуируют параметры), то из (3.3) для узкополосных
относительно линии сигналов получим
- 2л;
2л; .....
-
.
y(i)=-- h 0 (i)s(t, m1)--- h0 (t)s(i, т 1 )+п(t),
Л"'с
ЛuJc
(3.14)
где существенно, что h0 (t) и п,0 (t) - функции времени,
а не числа. Если эти функции разложить в ортогональ- •
ные ряды со ,случайными коэффициентами (по которым
необходимо произвести усреднение), то можно получить
в предположении почти ортогональных сигналов •ал,го­
ритм работы оптимального приемника:
те·t .
R =шах J-(J y(t)h~(t-t)dtJ2,dt.
/ОО
.
·
(3.15)
Внут-ренн.ий интегр ал описывает прохож,цение у (t)
через фильтры, настроенные на средние ча-стоты сигна-
52

·1
лов (полоса их оrrределяеtся сtшростыо изменения пара­
метров линии) . Внешний интеграл - вычисление энергий
реализаций. В целом такой способ приема можно ,назвать
энергетическим . Е го -функционал ь ная схем а прив едена
на рис. З:З.
До сих пор мы предполагали, что спектр помех N (ffi) _
постоянен в полосе сигналов, та к что N ( w) = N 0/2 = cьnst.
Для узкополосных в с:пектральном смысле сигналов
(ЛfсТс.,.._, 1) это практически всегда имеет место. При ши­
рокополосных сигналах (ЛfсТс~Л пом еха ч асто не мо -
(fJ.uльпip
Wz
Фильтр
Шн
f(}dt
Рис. 3.3 . Энергетический приемник
t':j _. о
о. '-
о"
'О3
..а ..а
"~
"'
о
:Е \О
"
:s:
>< "'
u:,:
жет считаться равномерной. В этом случае можно по~тро ­
ить бли з кий к оптимальному приеМ'ник, разделив полосу
сигнала Лfс на малые участки, в пределах которых
N (ffi) можно считать постоянной (2].
3. 7 . Прием: сигналов с оцешщй случайных nарм1етров,
вносиDIЫХ линией. Адаn,тивный npиel\I
.
Откажемся теперь от п редположения, что случайны.е
п ара м етры h0 и по, вносимые линией, не могут быть уточ­
нены, и наибольшее, что можно сделать в рассматривае­
мой с итуации, - произвес т и у,среднение по их априорн о ­
му распределению. Однако если параметры изменяются
медленно, то на отрезке времени (-пТс-:--0) при п~ 1,
предш ес1,вую щем у отрезку :вынес ения решения (0-:--.Тс),
можно произ вести измерени е (точнее · оценку ) парамет­
ров h0 и п0 и, таким образом, определить конкретный
уровень и·скажений, в·несенных линией .
Ijетрудно убедитыся, ~по, по,лучив последовательность
реализаций вида (3.14), т. е. У (t), можно найти оценки
параметров h0 и п0 путем опер а ций :
53
-
.

у(t)s(t){it,
о
~ Y(t)S(t)dt,
(3.16)
где S (t) - последовательность с,игнаJiQВ, содержащихся
в р еализации на интервале (--пТ0 +О), Параметры h0
и 7io будут разделимы из-за ортогональности сип; :~ лов
fj(t}
х f(}dt
t,m 2}
\..
,.
Рис. 3.4. Приемник с оценкой случайных параметров
s (t, mi) и s(t, mi). Так как интегрирование производит­
ся на отрезках - nТ0 ~ ·Тс, то точность оцtнок может быть
весьма ,высокой.
•
Оценив h0 и пр, можно построить «образцы» искажен ­
ных -сигналов по правилу
2i1: -
2:rt: :::: ~
.
sв(t, m1)=--hos(t, т 1 )---· -hos(t, m1), (3.17)
.
д,о~
дсос
·
.
а затем произвести ко_рреляцию с ними п ринятой _ реали­
зации на _интервале (О+Т 0). Со вр ем енем все оп ерации
постепенно смещаются на последующие интервалы . По­
дробный вывод дает следующий а лг-ор11тм работы прием­
ника:
те
R=-Шi~x 5у (t) ::с Dzos (t, m;!- hos (t , т;) ] dt. (3.1 8)
о
Функциональная схема, ·соответствующая описанным
операциям, приведена на рис. 3.4. На ней учтено то об-
54

S,:Тоятельство, что в точке приема неизвестна последова-
../тел ьнос ть
'(бинарных) ,сигналов 1:1 реализации У (t), т. е.
S (t). Поэтому в цеме оценки параметров на умножите- -
ли на каждом интервале _ Тс подается сумма обоих сиг­
налов:.
s(t, m1)+s(!, т2) И s(t, m1)+s(t, т2)-
Один используется для оценки параметра,другой создает
некоторую (неизбежную) дополнительную_ погрешность.
Описанный приемник называется когерентным прием­
ником с оценкой параметров или адаптивным прuемнu­
колt. Его инженерная ре-ализация может быть упрощена.
Аналогично может быть. найден оптимальный прием­
ник широкополосных относительно линии- сигналов. Их·
подробное описание и выражения для вероятностей оши­
бок можно найти ·в [2, 4].
3.8. О систеn~ах передачи nифор11~ации
с обратnш~1 наnалом
Пусть имеется линия передачи от А к В, а также ли­
ния · (канал) от в ·к А, которая исполь_зуется для сообще­
ния в пункт отправления А информации о «ю~честв е»
получаемых из В сигналов. В этом случае канал от В
к А называется обратным.
_
Обычно статистические свойства линий (например,
замира·ния) для обоих направлений одинаковы (происхо­
дят одновре менно). О таких линиях говор·ят, -что они об-
- ладают
свойством взаимности .
Обратный канал может б_ыть использован ·по-разно­
му. Одн им из простейших методов его использования
является посылка по нему пе·риодических испытательных
сигналов. По полученным в точке А сигналам определя­
ются интервалы наилучшего с9стояния прямой линии
(например , интервалы н а именьшего ослабления или ми­
нимальных помех) . Передач.а из А - в В осуществляется
в течение этих интервалов. Такой · метод передачи назы­
вается прерывистой связью .
Прп некогерентном цриеме •узкополосных бинарных
ортогональных сигналов вероятность ошибок в ,системе
с обратным каналом [5]
Р(ош) •
1
exp\-(E/4N0)1nKJ, (3.19)
1 + E/2No
55

где К=ехр{-Ео/Е}, Ео-порог энергии получаемых
сигналов, при превышении которого (Е>Ео ) начинается
передача сигналов по ли~-rии, Е - среднее значение энер­
гии в точке приема.
Из сравнения (3.19) с (3.13) видно, что · в системе
1 с обратной связью выигрыш по вероятности ошибок про­
порционален- ln К и может достигать существенной вели­
чины .
Другим вариантом использования обратного канала
является работа ,с ngpecnpocoм и повторе!-lием. При этом
исн;аженные бессм ысленны е кодовые ком б инац ии, полу ­
ченные в точке приема, «переспрашиваются» у передат­
чика, который повтор яет прави льные ком би н а ци и.
В системах с ин,формационяой о братной связью про­
верка правильности кодовых ~юмбинаций, принятых при­
емни ком, осуществляет ся н а п ереда1ощей ст о рон е. Для
это г о принятая комбинация (или оговор енн ый с и гнал)
по обратному каналу возвращается на передающую сто­
рону, где сверяется с ранее отправленной, хранящейся
в буферной п а мяти. При положительном результате
с в ерки по прямому каналу передается следующая ком­
бинация, п ри отрицательном - сигнал отказа и повторя­
ется предыдущая .комбина ция. Системы с информацион -,
н о й обр а тной свя з ью не эффективны, так ка к.. требуют
п овтор ения кодовых комбинаций , искаженных и в пря­
мом, и в обратном канала~, нуждаются в существенной
защите от искажени _я сигнала отказа и по ряду . других
причин .
.
В сист е м а х с решающей обратной связью проверка
правильности кодовых комбинаций , принятых приемни ­
ком, осу ществ л я ется на пр иемной стороне по установлен­
н щ,r у правилу. По о б ратному кан а лу _ отправляетс'я или
п одтверждени е, или требован ие на повтор ение («систе­
м ы с переспросом»). Системы с решающей обратной
свя зью могут быть построены или в вариантах «'блоки ­
ровки», или «адресного переспроса ». В первом варианте
при приеме ошибочн о й комбинации приемник прекраща­
ет прием, посылая переспрос. П ередатчик, получив сиг­
нэ л переспроса , повторя е т последовательности с момен­
та появления ошибочной ко м бинации, до сигнала пере­
с п р ос а . Во втором варианте (имеющем .. свои
раз новидности) по обратному каналу отпра,вляются адре ­
са искаженных кодовых комбинаций. •
56

3.9 . о:борьбе с и11шулъ сnы11tи)10 1мхамn
В рассмотренных нами задачах ,считалось, . что поме­
хи в линии являются флюктуационнь1ми, обладающими
нормальным законом распределения ·мгновенных значе­
ний. Этот случай отнЬситс.я к одному из предельных
и част,о ·встречающихся. Вторым предельным случаем
являются импульсные помехи - появление случайной
во времени последовательности случайных • по · форме
и величине импульсов, длител,ьность кот_ррых мала по
сра,внению с периодом между ними (речь идет о средних
величинах).
•
Флюктуационные помехи, как •правило, возникают
в результате естественных процессов (шумы резисторов,
1 электронных приборов, процессы в космосе). Избавление
9т них, как правило, принципиально невозможно или
сопряжено с большими затратами (например, охлажде­
ние шумя·щих элементов). Импульсные помехи чаще все­
го имеют искус-ственное происхождение (различного ро­
да искрения, разряды и сигналы в инженерных устрой­
с11вах). Это создает возможность борьбы с ними путем
их осларления (экранировки) в 'Точке возникновения.
Для ослабления распростра~ния помех по проводам ;
питающим и·скрящее устройство, целесообразно включить
специальные фильтры нижних ча-стот (в простейшем
случае - шунтирующие конденсаторы).
Ввиду разнообразия импульrсных помех общей теории
бор1;,бы с ними пока не создано . Имеется, однако, не­
сколько эффективных: способов борьбы. Важнейшими
являются компенсационный и способ «ШОУ».
При компенсационном .способе каким-либо способом
- создаются синхронные реализации импульсов помехи,
отделенные от сигналов, а затем они вычитаются из ,сум­
мы -сигналов и помехи. Колебания импульсов помехи
(без сигналов) могут быть получены путем какой-либо
селекции (:Например, пространственной) или смоделиро­
ваны в · . -специальном у,строй,стве, опираЯ'сь на знание
• свойств приемного устройства и импульсов помех.
В способе «ШОУ» используется приемник -с полосой
пропускания Лfш~:Лfс• При этом приемник пропускает
ув~личенную мощность флюктуационных помех (N0Лfш),
однако импульсы помехи не удлиняются (как было бы
-при узкополосном фильтре) • и не «накладывают,ся» на
длинную последовательность сигналов. Затем в приемни-
57

ke с·rавится ограничитель rio маkсим:уму, срезающий .
пики ·помех, и узкополосный фильтр с полосой Лfу~Лfс,
отфильтр@ывающий избыток 1,1омех, но пропускающий
Cl:IГJ:Ia,IIЫ.
Гла,ва IV
ПРИНЦИIIЫ ОБР А30ВАНИН КАНАЛОВ И. СЕТЕЙ
ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
4.1 . Вводные замечания:. Основная:· терi11пиологш1
В гл. I . мы рассмотрели принципы выбора сигналов
для передачи дискретных сообщений, в гл. II -принци­
пы оптимального распознавания . неискаженных, но «за ­
шумленных» сигналов, в гл. III -· оптимальный прием
сигналов, прошедших ис_кажающие линии. Произведен­
f!Ое ра,ссмотрение определяет потенциальные (предельно
~остижимые) возможности ,систем связи. Практика вно­
сит в теорию свои «коррективы», обусловленные как
историческими факторами, так и сложностью реализа­
ции оптимальных устройств в ряде случаев.
Ра'ссмотрим те-перь особенности преломления теории
в реальных ~истемах передачи. При этом в соответствии
с отмеченньrм в предисловии подходом основное внима­
ние уделим функциональным , а не конструктивным
особенностям систем и конкретной аппаратуры.
В инженерной практике под передачей дискретной
информ~щии понимается два вида •связи: «традиционная»
телеграфия и · сра~шительно новая о·бласть техники - пе­
редача данных.
Телеграфная связь (телеграфия) предназначена для
перещ1чи любого знаЕ:ового текста, составленного в лю­
бой форме из элементов заданного алфавита. J1ередача
данных подразумевает дискретную инфор.мацию в строго
формализованном i3Иде, пригодном для обработки ее ав­
томатическими (автоматизированными) техническими
средст1:3ами, в особенности электронными вычислительны­
ми машинами.
Принципиальной разницы между телеграфией и пе­
редачей данных нет. Часто для обоих видов связи исполь- •
зуются одни и те же физические линии (кабели), одина­
ковые (обычно бинарные) сигналы и •сходные приборы
·отправления и приема. Основное практическо е - отлиJ.Iие
состоит в большем быстродействии ,систем передачи дан -·
58

ных, более высоких требованиях к уменьшению вероят­
но·сти ошибок и в в ысоко й степени автоматизации линий.
В области ,передачи данных ,стандарт_из ованы как
терминология· (ГОСТ 17657-72), так и инженерные ме-
- тоды
реализации систем.
.
Основная тер минол огия , исп_ользуе~ая при описании
взаимодействия частей системы передачи дискретной
информации, поясняется рис. · 4 .1 . Дискретная информа­
ция: (сообщения) выраба1ъ1вается источником сообщений,_
(ИС), в качестве которого могут выступать любые авто­
матические или ручные датчики (телеграфный аппарат,
ЭBJl:'1, тра·нсмиттер). Устройство сопряжения (УС) согла-
.u
:,: ;:;;:
., ,.
.
~s
'-' lO
;:;;: о
о
(.)
Канал передачи ди с ,:ретн . иобщ . '(ПДС )
Рис. 4.1. Обобщенная -структурная схема соединения основных
устройств системы передачи
сует источ н ик 1сообщений с остальными частями системы
по электрическим параметрам колебаний, скорости, типу
кодирования. Устройство защиты от oшuбoti, (УЗО) яв­
ляет,ся прибором помехоустойчивого кодирования, повы­
шающим достовер1юсть передачи (при большом отноше­
нии сигнал/помеха оно может отсутствовать). В устрой ­
стве .преобразования сигналов (УПС) кодовым
комбинациям ·сопоставляю'I'ся бинар~ые сигнальJ, пригод­
ные для ра,спространения ·по заданным каналам переда­
чи , (КП). На приемной стороне указанные приборы
~ледуют в обратном порядке, осуществляя обратные пре­
образования сигналов, к элементам а лфав ита -отправля-
емой информации.
.
Под каналом передачи поним_ае'I'ся одна «ветвь» оп­
ределенным • образом уплотненной физической линии
(см. § 4.2) ; например, коаксиального кабеля. Стандарт­
ный канал тональной час.rоты занимает диапазон 300--:-
3400 Гц.

Под дискретным каналом понимается совокупность
канала передачи и устройства преобразования сигналов
(см. рис. 4.1). Совокупность дискретного канала и уст­
ройства защиты от ошибок называют канало.1,t передачи
дискретных сообщений (ПДС).
Совокуп н ость источников информац и и, устройств со­
пряжения, защиты от ошибок, преоб р азования (пр а в ил ь ­
нее сказать «образования») •сигналов и вызывных уст­
ройств называют абонентским пунктом.
Из отдельных каналов ПДС ·строятся сети передачи.
В _этом случае об_язательно имеются узлы (устройст ва)
коммутации.
Системы ПДС в зависимо·ст и от скорости отправл е­
н и я информации принято делить на нuзкоскоростные
(до 200 посылок в секунду или бод), среднескоростные
(2007 4~00 бод) и · высокоскоростные (•свыше 4800 бод).
4.2. Принципы со3дан:ri:я: 11шогованальности
и двусторонности передачи
По одной физической линии (например, одной паре
проводов) можно одновременно передавать информацию
от нескол ь ких р•азных источников. У·стройства, позволя­
· ю щие осуще~ствить эту операцию, называют,ся устройст­
вами вторuчног6 упл отнения (или создания м ногоканаль-
ности) .
В инженерной практике используются три сп о соба
уплотнения: временной, частотный и ча·стотно-временной.
При временном способе линия поочередно коммутирует­
ся на в,се источники информации (,сигналов) с помощью
коммутаторов на перед атчике и пр и емнике, работающих
синхронно и синфа з но.
.
.
При частотном уплотнении полоса линии р азделяется
наборо!',1 фильтров на смежные участки и каждый из этих
участков используется для передачи ц~гналов, несущих
информацию ,соответствующих источников .
При ч а·стотно-временн6м способе · ис пользуются одно­
временно оба указ анных принципа. ,
Много к а,наЛЬf!:ОСть до на·ст о ящего времени было при­
нято со з давать в двух уча1ст к ах спектра : в диапазоне
30073400 Гц («аппар а тура тонального телеграфирова­
ния» ) и в диапазоне 34007 10 ООО Гц («аппаратур а над­
тонального телеграфировюшя»).
60

Аппаратура с точки зрения дiзу,сторонности перед ачи
может быть построена по симплексному и дуплексному
методу. В первом случае линия поочередно используется
для передачи из пункта А в пункт В, и •. наоборот,
и в каждом пункте имеется пере дающее и приемное уст­
ройства, рабqтающие . поочередно . Во втором случае
в каждом канале информация может переда1ватьtя одно­
временно в обоих направл ениях.
Тривиальным способом создания дуплеwсн ости явля­
ется использование двух _физичес,ких линий (так называ­
емая «четырехпроводная система») .! При наличии одной
физической линии дуплексность может быть создана пу­
тем использования для передачи в двух направления х
двух разных неперекрывающихся участков ча,стот, т. е.
по сути ; способом чаеготного уплотнения.
При временном уплотнении линии -в качестве сигна­
лов используются как П-обраэные импульсы, так и от ­
резки гармонических колебаний. Первый способ иногда
называют телеграфированием на «постоянном :~:оке». J:а­
ким образом., целесообразно выделить три спосо ба пере-­
дачи : на постоянном токе, частотное уплотнение и вре­
менное уплотнение .
Подавляющее большинство ре альных систем переда­
чи дискретной информации работает бинарными ·сигна­
лами с по зи ционным J<одированием .
4 .3 . Телеграфирование на <шост олнн о1Ii: тоне>>.
Асинхронный, синхронный: и стартстопный
способы работы
•
На примере телегр афированиi1 на «постоянном токе»
разберем три используемых на практике способа переда~
чи; в каждом ка нал е: асинхронный, синхронный и старт­
стоnНI?IЙ. '
По определени~, при использовании П-образных по­
сылок «постоянного тока» - может быть осуществлено
лишь временное У.,Плотнение линии. Так как П-образный
импульс величины . Е и длительн ости ,: имеет спектраль­
ную фун,кцию
Оп (w)=Et sin (ы,; ; 2) '
u>'IJ/2
(4.1)
«сосредоточенную» в окрестности нулевой частоты, то те­
лег р афиро·вание рассматр иваемого вида возможно лишь
в соответствующих линиях (двухпроводнь1х, коаксиаль­
ных).
61

В ка ждом канале временного уплотнения здесь ИС•
п ользуются или пр отивоположные сигналы (положитель•
ны е и отрицательные П-образные импульсы), ил и посыл ­
ки (для п ередачи «1») и паузы (для пер еда-qи «О») .
Последний вид бинарных сигналов часто называют амп-
литудной манипуляцией.
.
О птимальньr е методы приема си гн;эл ов в настоящее
время в «чистом» виде использ уются редко. Однако для
Рис. 4. 2. К по яснению при н ципов уплотнения ли н ии
И синхронизаци1i
;.
повышения помехоустойчивости передачи ис.пользуются
методы ·синхрони з ации сигналов в к аждом канале линии.
Асинхронный способ ,передач и , исторически возник:
ший первым, состоит ·в том, что с игналы (импуль•сы),
составляющие кодо ву ю комбинацию , соответствующую
элементу алфавита mi , могут отправлятыся в любой не­
предвиденный -в точ1ке приема мо м ент времени. Так
осуществляется, наприм@р, передача аз букой Морзе по
схеме рис . 4.2, а.
'
При синхронном способе сигналы ( « посылки»), со­
ставляющие кодовую комб и нацию элемента mi, переда­
Ю'ГСЯ последовательно в о вр е мени ч е р ез одинаковые ин­
тер'валы врем е н и· то, возникая в из в ест н ые в ТQЧКе приема
(с определенной точностью) моменты вреiмени. Для этого
в каждом канале имеются синхронные и синфазные paG -
.. пределители
~элект.ромеханического или электронно го
• типа К (рис . 4.2, 6).. Синхронность и синфа,нюсть распре-
62.

делителей на- передающей и приемно й стороне доспtгае'I' ­
ся периодической передачей сп ец иальных кодовых ком­
бинаций , по которым производится подстройка системы
перед ачи.
Принцип синхронности обеспечивает в точке приема
знание интерв алов времени, в которые могут появляться
бинарные ,сигналь~, ,что повышает помехоустойчивость
передачи. При этом может производиться как интегриро­
вание сигналов, так и «отсчет» их в наиболЛее «устойчи­
вой», центральной ча,сти («неустойчивость» краев им­
пульсов возникает из-за нестрогой синфазности комму-
таторов, помех и других причин) .
•
При стартстопном способе, я1вляIQщем,ся в настоящее
время наиболее распространенным на практике, испощ,­
зуется тот же принцип, однако 15оммутация «ламелей» .
производИ'ГСЯ не непрерывно (как в синхронном способе),
а лишь при фактической передаче кодовой комбинации.
Для этого перед началом -каждой комбинации передает­
ся стартовый сигнал, запускающий коммутацию, ·а в кон­
це -стоповый сигнал, приводящий оба коммутатора
в исходное •состояние. _Стартовый и стоповый ,сигналы
имеют отличительные при з н а ки, позволяющие в точке
приема _ отделить 1-ix от сигналов кодовой комбинации
(этими признаками могут быть величина или длитель-
ность).
•
Стартстопный ,способ работы упрощает требования на
стабильность системы, однако снижает скорость переда­
чи по очевидной причине наличия дополнительных сиг ­
налов .
Работ а оператора на етар'Гстопном аппарате значи­
тельно проще, чем на синхронном, так как момент начала
посылки зависит от «желания» оператора (не требуется
«работа в такт», как на ,синхронном аппарате). Кроме
1:,ого, аппаратура готова к работе непосредственно после
включе ния, без необходимости предl!арительного синфа-
зирования передающей и приемной частей.
•
Недостатком стартстопной системы по сравнению
с ,синхрон ной явля~тся несколько более низкая устойчи-
• вость к «краевым искажениям» и дроблению посылок ,
в частности стартщюй и стоповой {<ем. § 4.7).
В некоторых •системах передачи используется старт­
стопно-синхронный принцип передачи, при котором в ка­
честве оконечной аппаратуры применяются стартстопные
аппараты, а в линиях (каналах) использую'Гся •синхрон-
63

ные сигналы. При этом на обоих концах сисtемы необхо­
ди мо применение стартстопн о- с и нхронных преобразова­
телей.
Т еле графирование на по стоя нном токе может произ­
водитьс я и си м пл ексно, и дупле1<1сно. Дуплеwсность обес­
печив ает~ся примене н и ем специ альных балансных схем
и поляризованны х реле . Типичным промышленным при­
бором является аппарат СТА-М-67. Он предназначен для
работы п о двухпроводным или однопроводным линиям
{обр атный подвод- зем ля) при ру~ном и автоматиче­
ском вводе и н ф ормации. В последнем случае обеспечи­
вается вероятность ошибок,. которая в большинстве слу­
чаев (требований, помех) является удовлетворител ьной .
.
На постоянном токе нашло широкое использование
телеграфирование по телефонным (занят1:,1м) проводам
с использов-анием схемы Пикара (рис. 4.2, в). Баланси­
ровкой ,средней точки присоединения к телефонному
трансформатору достигается точное равенство токов
бинарных сигналов в обоих проводах телефонной линии
и, ,следовательно ; нулевой магнитный поток в телефон­
ных оконечных устройствах. Защита системы · передачи
бинарной {Т) информации от телефонных :сигналов про-
изводится с помощью фильтров (Ф). _ '
'
4.4 . Часто тное уплотнение линии
При частотном уплотнении линии для сигналов каж­
дого источника информации отводится отдельный_ учас­
ток спектра. Физическое разделение спектра на каналы
производится с помощью фильтров, полосы пропускания
которых не перекрываются. На рис. 4.3, а показаны ко­
эффициенты передачи нескольких фильтров, причем
максим21льные их значения Ко расположены на ·средних
частотах f,, f2, ... , fi, ... , fk.
•
В каждом кан"але могут И·СПОЛЬЗОВаТЬСЯ ортогональ­
ные сигналы (обычно в виде отрезков . гармонических
колебаний): либо гармонические посылки и паузы, либо
противоположные сигн а лы в форме относительной фазо­
вой телеграфии. В первом случае в инженерной ,практике
часто говорят о «частотном уплотнении с ча,стотной мо­
дуляцией», 1во втором - о «частотном уплотнении с амп-
u
u;t
литуднои модуляциеИ>>.
.
В системах с частотным уплотнением возникают важ ­
ные задачи выбора средних частот каналов fi и (в случае
64

системы с частотной мрдуляцией) ,смещения частоты ЛF
используемых бинарных ,сигналов . Так ка1к спектры 1:):М-
- пуль·сных сигналов теоретически беск6нечн,ы rio оси час- ­
тот (см., например, (4.1)), то принципиально не устрани­
мо частичное прохождение колебаний i-го канала
в смежные, особенно в i+ 1 и i- 1 . Взаимное влияние
(<~перекрестные п_оме_хи») можно ·ослабить или увеличе­
нием разноса частот fi (что приводит к расширению тр'е­
буемого спектра линии), или улучшением крутизны спа -'
.
д9в харакгеристик фильтров (что сопряжено с конструк-
-
j ,\i
.
'
• 1u,- ·--,.- ....--...,.. ----Т\-
,,j /\/\_1f \ ... 1\
•
JJ-:JlJL....i_)_, \. f
-
01_r, fг (
r;--
o/
Сuшр. сигн.
Сш .1 .х.р. с1ю1.
J,
.
i~
.J'тl ~ ~пФ 15·т••1,t, 1_•. 1•••
• J-Ыll 2oiJ
f( т1,ш
кан ;mн.
r.ан .
о)
Пt
1'1 !fn+ljT=ti
tj
Рис. 4,3. К: пояснению принципов разделения по частоте
и по времени
тивнъ~м усложнением). При инженерном проектироващш
системы передачи приходит,ся принимать во внимание
ряд взаимно про тивор ечивых· обстоятельств с учето м
неизбежных переходных процессов в филь,рах : Имеет
место связь длительности сигналов («посылок») то и по­
лосы фильтра ЛFФ (то :::::: 1/ЛFФ; обычно принимают то .=
= 1 1,41/ЛFФ). При работе с·игналам.и с частотной манипу­
ляцией смеще н ие частот ЛF определяет степень ux орто­
гональнqсти (обычно принимается ЛF~О , 35 ЛFФ).
Необходимо учитывать неидеальность формы частотных
характерис,ик фильтров, что требует введения «защит­
ных промежутков» между средними частотами сигналqв
(обычно порядка .50 Гц). В результате в отечественных _
системах с ча,стотно-манипулированными сигналами при
стандартной скорости пер ед ачи 75 бод принято следую-
щее правило расстанов,ки:
~
!1= 270+180i.
(4.2)
Смещение частоты ЛР в бинарных сигналах принима­
ет,ся равным 50 Гц,_ ч,о соответст,вует использованию сиг-
63

легко подсчитать, в тональном диапазоне можно ра з мес-
тить 18 каналов .
.
В системах с амплитудной модуляцией при стандарт­
ной окорости передачи 50 бод средние частоты выбира­
ются равными
(4 .3}
В тональном диапазоне, следовательно, можно р азмес­
тить 24 канала :
~
'
4:.5 . Врев1енное уплотнение линии и его сравнение
с частотны111 уплотнение111
При временном уплотнении линии для передачи сиг­
налов каждого источника периодич ески отводится от ­
дельный участок времени длительностью Т (рис . 4.3, 6).
Физическое выделение участко,в производится с · помо­
щью коммутаторов. Перед началом разделения передат­
чика отправляют синхронизирующий сигнал, относитель ­
но которого произ1водится отсчет каналов.
В каждом канале могут использоваться такие же ти- J
пы сигналов, что и при частотном ра зделении . Кроме
того, здесь. могут быть использованы и видеосигналы
(см . «телеграфирование на постоящюм токе»).
' При временном
уплотнении, как и при частотном .
принципиально не устранимо взаимное влияние каналов .
• Причиной этого влияния • являются переходные процес.сы
в линии. На рис . 4.3, в, г показано, как . П-образные от•
пра,вленные передатчиком импульсы (изображенные для
прос;тоты видеопосылками) превращаются в импульсы,
имеющие пологие передний и задний «фронты». Так ка1к
в момент ti происходит · переключение линии от п-го
к (п+ 1)-му каналу, то колебание заднего фронта попа­
дает в п+ 1 канал, являясь для него помехой.
Та.к как длительность «фронтов» определяется поло­
сой пропускания линии, то для ослабления .их влияния
следует расширя-ть полосу, пропускания (если это воз­
можно) или ув~личивать длительность посылок 'to (и со­
ответственно интервал Т), что эквивалентно по!fижению
с корости передачи. Возможен и другой путь: оставлять
«паузы» между отправлением бинарных сигналов. Одна­
ко это приводит к укорочению сигналов, уменьшению их
энергии (при . заданной средней мощности передатчика)
661

и , следовательно, к понижению помехоустойчивости
к флюкт у ационным помех-а.м .
.
. Научно обоснованное сравнение систем ча сто тного
и •временного уплотнения достаточно сложно _ ввиду необ~ 1
ходимости учета экономическ;их факторов, процес,сов на .
передающей, а та кже на приемной -сторонах . Однако не­
трудно установить, что с точки зрения отправл ения ин- ,
формации системы пример-но экви,валентны . Если v,
букв/с - з аданная скорость отправления элементов, К­
требуемое количество каналов, то при частотно м уплот­
нении время на перед а.чу элемента сообщения
тэл= 1/v,
з длител ь ност ь сигналов Тс= Тэл• При этом пол оса сиг­
н алов (при М-арном кодировании)
Следовательно, требуемая поло-са линии
ЛFЛ~ ЛfеК=vК.
При временном у плотнении доп устимая продол ж и-.
тельност-? перед ачи элеме нта сообщения
1
Тэл=- =Те .
vK
Полоса сигналов fпри М-арном кодировании)
1,
Лfе~- =VK .
Те•
Требуем ая полоса линии ЛFл=1Лfс = vК. Таким обра­
зом, результаты ,совпадают.
Следует, однако, отметить инженерные особенности
реализации систем. Система с временньrм уплотнением
требует сложной синхронизации, что удорожает аппара­
туру и усложняет ее экс п луатацию. В реально построен­
ной ап парат уре выделение отдельны х каналов затрудне­
но, что понижает «маневрен ность» ·системы в целом.
К недос т аткам инженерной ,системы -с частотным уп­
лотнением можно отнести: повышенное взаимное влияние
каналов, вызванное несовершенс-гвом реальных фильтров
и некоторыми другими причинами; неэффектив~ое ис­
пользо·вание заданной полосы частот в случае попытки
ослабить взаимное влияние каналов введением ' «защит-
3*
67

ных» частотных уча,стков; меньшие отношения сигнал/по•
меха в каждом канале, вызванные ограниченностью
величины суммарного (группового) сигнала, который
не должен превышать допусти.мый уровень во избежание
перегрузхи (выхода за линейный участок). Однако при
частотном методе уплотнения сравнительно просто выде­
лять (ответвлять) каналы. Кроме того, метод не крити­
чен к типу исполЕзуемой оконечной аппаратуры.
В на,стоящее время принято считать, что при К< 10
экономически выгоднее частотное разделение, а при
К> 10- врем~нн6е.
4.6. Дополнительные инженерные l\Iетоды увеличени;,
•1исла :каnало11
Принцип многократной фазовой манипуляции. По д
многократной фазовой мани п уля цией (МФМ) в инженер­
ной практике пони мают возможность отправлять в за­
данном частотном диап аз оне , согласованном с длитеш;­
ностыо используемых сигнало 13 , неёколько бинарных
сообщений. Пусть в заданной полосе для п ереда чи бин а р­
ных элементов т 1 и т2 некоторого источника · сообщений
используются два противоположных си г нала (см. § 1.4) :
s(t, m 1 )-:VEc cos ш0t,
s(t, m2)=- VEc _cosш0t,
(4.4)
Создадим еще два противоположных _сигнала, одно­
временно попарно qртогональных сигн алам (4.4), 'F-а к
что
(4.5)
Сигналы (4.5) можно, очевидно, использовать для
отправления бинарных элементов т 1 ' и т2' нек оторого
другого, независимого от первого,_ источника сообщений .
Нетрудно - видеть, что все четыре сигнала представля­
ют собой отрезки гармонических кол еба ний, сдвинутые
друг относительно друга по фа з е на л/2. При отправле­
нии одного из бинарны~ элементов каждого из двух И G.,­
точников в линию (канал) передачи будут отправлены
68

два си.гнада одинаковой частоты, ·которые дадут в сум~·
ме единую посылку гармонического колебания, ,смещен•
ную на +n/4 относительно сложенных сигн~лов. Так,
при отправлении элемента m1 первого " источника и эле­
мента ini' второго источника колебание сигнала в линии
будет иметь вид
s(i, m1 )+s(i, т;)=V!2Eccos((l)of+n!4).
При отправлении других пар элементQIВ будут qбра•
зовываться другие (суммарные) сигналы в виде отрез­
ков гармонических I<олебаний , отличающиеся друг от
друга сдвигом фаз на :n;/2.
••
При наличии в точке прйема двух квадратурных
(сдвинутых друг относительно друга на n/2) опорны х
га рмоническ}!х колебаний сигналы s ( t, т1), s (t, т2) ,
s (t, mi') и s (t, т2') могут быть ра зделены (распознаны )
и, rаким ' обр аз ом , осуществлена передача удвоенного кс­
J1ичества информации (от двух источников) пр и сохране­
нии длительности сигналов и .полосы частот канала. •
Описаннь1й способ передачи н аз ывают двукратной
фазовой манипуляцией. Со зда в три пары сигна лов (сдви - •
нутых соответственно не на -90°, а на 60°), можно осуще ­
ствить передачу информации от трех независим ых источ•
ников, т. е . осущест~ить трехкратную фазовую м анипу-
ляцию !{ т. д.
-
На основании теории опти мального приема, изложен•
ной в гл.- II, ясно, что расс мотренный способ «уплотне•
ния» является своеобразным самообманом. Он может
быть пра ктически р е а лизо ван лишь в том случае, если
отношение с игнал /помеха в исходной одноканальной си­
стеме значительно больше того , которое необходимо для
получения требуемой вероятнос ти передачи бинарной
информации. Действительно, из § 1.4. ясно, что переход
к двукратной фазовой модуляции есть не что иное, как
использование четырех (биортогональных) сигналов
вместо двух . При трехкр .атной манипуляции , используют•
ся шесть сигналов.
Вероятность ошибок распознавания - четырех (а тем
более шести) сиг};!алов при сохранени·и отношения сиг­
нал/помеха будет больше, чем вероятность распознава­
ния двух_ сигналов. Таким образом , много кратная фазо •
вая телеграфия является обм е ном избыточного отноше~
ния сигнал/помеха на скорость передачи бинарных
сообщений.

В инженерной практике нашла распространение дву­
'кратная фазовая телеграфия в варианте относителы-юй
фазовой телеграфии (ДОФТ).
Метод подавления одной .боковой полосы. Сигналы
в форме отрезков гармонических колебаний можно рас­
сматривать как результат модул яции по амплитуде не-
. прерывйого
гармонического коле бания (носителя). Сиг ­
налы в этом случае можно представить состоящими из
несущего колебания и группы верхних и нижних боко ­
вых колебаний (бокq_вых полос).
Одну из боковых полос в принципе можно « пода­
вить» на передатчике и не подавать в линию. В этом
случае ширина полос ы занимаемых частот уменьшится
почти вдвое. Освободившуюся полосу можно ·и спол ьзо-.
ва ть для передачи информации другого источниf{а (пе­
редача не сущего коле-бания, хотя бы в ослабленном
виде, необходима для восстановления сообщений в при­
емнике). Подавление одной боковой полосы приведет
к некоторому увеличению ошибок распознавания. Это
понижение может, однако, остаться незамеченным, если
в исходной системе отношение сигналfпомеха было зна­
ч ительно больше требуемого .
4. 7. • Реа ль ные (подоптш,~альны:е) способы: расп'о3~аванил
бинарных сигналов
Оптимальные способы распознавания би~арных сиг~
налов, основанные на операциях корреляции или опти­
мальной филr:;трации, в ·реальных системах t3 настоящее
время используются редко . В реальных устройствах би с
нарные сигналы в форме отрезков гармоничеё·ких коле­
баний под'Вергаются в точке приема фильтрации с помо­
щью колебательных контур,ов, согл·асованных по полосе,
а' затем детектированию . В результате в зави,симости от
вида использованных на передатчике ,сигналов в точке
приема в идеальных условиях получается последователь­
ность импульсов и пауз (при использова·нии системы
«с пассивной паузой») или последовательность импуль­
сов разного з нака (при работе ортогон-альными или про­
тивоположными сигналами). Кроме того, обычно исполь­
зуется «формирование» импульёо'В та,к, что на' выходе
с истемы приема получается последователююсть прямо­
угольных импульсов на интервалах, где импульсы после
детектирования превышают установленный порог . Опи-
70

санные процессы показаны на рис. 4.4 на примере рабо•
ты « с . пасси·вной па узой ». Вследствие неизбе жног о
постепенного нар астания кол е бания в точке пр ием а
(кривая 6) «сфор мированные» импульсы (кривая в) ока-
- зываются з акономерно зап аздыв ающими (сдвинутыми
во времени) относит ельно и мпульсов сигналов . В точке 1
передачи моменты времени , соот ветствующие моме нта м
tk=kт:0 (k=O, 1, 2, 3, ...), называют (возможнылщ) мо-
г) !t'
.
о
1t1
4
Р ис. 4.4 . К пояснению физики краевых искан<ений сигналов
ментами модуляции, а моменты времени, в которых из"
менился знак сигнала (to, f1, t2, t4 на рис. 4.4, а), -
з н ача·щими мо111ентами модуляции (t1, t2, t4). Аналогич­
но для точки приема определяются моменты восстановле­
ния и значащие моменты восста н о~ления.
Если учесть явление нарастания и действие флюктуа ­
ционных и импульсных помех на распространяющиеся
по линии сигналы, то характер несоответствия значащих: _
моментов модуляции и значащих моментов восстановле­
нвя становится случайным и приводит к двум видам
иска.жений, которые принято называть краевым и иска- .
жениями и дроблениями.
•
Краевые искажения состоят в сдвиге значащих мо­
ментов -модуляции и восстановления . Сравнение кривых
а и г показывает, что эти сдвиги могут быть как в сторо•
ну запаздывания (ti' и f2), rак и в сторону опережения
71

•(to и to'). Дроблениями называют смену знака посылки
или спадание ее до нуля в случае работы с пассивной
паузой (интервал t5' 7f6' на кривой г).
После обработки сигналов описанным способом воз­
никает собственно задача распознавани.\I бинарных ~иг­
налов, состоящая в определении знака или уровня посы­
·лок на интервалах их существования с учетом краевых
искажений и дроблений. Сам процесс ра-спознавания ­
в инженерной практике часто называют регистрацией
п осылок .
'
ilcr;, [
•
1:
и,тр П --П
------LL-~_,,_?
t0
t1
t2
Fешение_,_,Q_ _. __~ -~/--~t
1
о
aJ
Ucmp (_
о)
Рис. 4.5 . Распознавание бинарных сигналов методом
стробирова1:ия
В практике используются три основных метода реги­
страции ('подоптимального распознавания): метод стро­
б ирования, метод интегрирования, метод · регистрации
с о стирани ем и переспросом.
-.
Методы стробирования. В отличие - от оптимального
с пособ а распознавания, при котором резулиат оптималь,
ной фильтрации ·· сигнала отсчитывается в момент е-го
окончания {§ 2.3), в методе стробирован ия роль фильт ­
ра _ выполняет колебательный конту р, сог ласо в анный по
полосе (§ 2:4), а отсчет производится в наиболее устой­
· чивой (с учетом краевь1х искажений) средней части им-
· пульса (рис. 4.5, а). .
__
Инженерная реэ.лизац lfя метода (рис. 4.5, 6) состоит
-в nодаче сформированных посылок исФ на два каскада
со:впадений (схемы «И»), на вторые входы которых по­
· ступают короткие отсчетные импульсы, истр, сдвинутые
наполовину длительности сигналов. Выходы схем «И»
определяют «решение» триггера Т («1» или «_ . ._ 1»). •
·-
Иногда метод ,стробирования усложняют путем отсче­
та знака элемента- в нескольких точках (за время Тал),
· обычно в трех. Решение выносится по «мажоритарному»
:72

nрннциnу : принимается знак, полученный~ большин сrве
о~четов .
Если число отсчетов увелнчив·ать, то в пределе· полу­
чают второй .иетод регистрации...,.. .иетод- интегрирования .
МетоА интегрирования . При . этом методе производя'J.'
интегрирование с:сформированнwх:. посыпок со сбрасы­
ванием результата (обw:чно с помощью · интегрирующих
RС-цепочек с ·постоянными времени -r ~- r o), а отсчет ре-
. зультатов · интегрирования
' (перед сбрасыванием ) произ­
водится в моменты t -,,.='ft:r:0 · (рис . 4.6, а). Инжещ~рная
Uсброс Ucmp
"""~
ft2
t
•
t.
0uШ
""'-.j
~и=,т~@_ ___.П..___~Q►:_
_
t
а)
Рис. 4.6. К пояснению интегрального метода распозна·вания
реализация метода показана на рис. 4.6, б. Стробирую­
щие импульсы Uстр (,t) подаются на интервалах, предше­
с-гвующих моментам th. = k,: 0.
Метод регистрации со стиранием и переспросом. Этот
метод мьжно реализовать в системах с переспросом (см .
.§ 3.8). Произ,ведя стробирование за время 't'o в несколь­
ких точках; решение о, знаке элемента (,посылки) выно­
сят лишь в случае совпадения всех отсчетов. В проти,в­
ном случае решение не выноси:гся, а в систему перед,1;чи
направляется с·игнал· переспроса. На выход регистрирую,
щего устройст.ва поступает знак «стирание кодовой
комбинации».
-
:Метод регистрации со стиранием и переспросом по­
· нижает результирующую. вероятность ошибок за счет по~
нижения средней скорости приема :сообщен_ий.
4-128

4:;8 . • О с вовние ин~ен_ервые реглам е нтации cи c r e n
различного_бы:стродействи.а;
Низкоскоростные системы передачи дискретных сооб­
щен ий . Эти си стем ы . называют еще телеграфными. Они
исторически возникли ранее других и не 9ыли специаль ­
но предн а знач ены для непосредственной передачи
инфор маци и м ежду вычислительными системами . Пара­
метры этих. систем установлены на основе межrосудар- ·
ственных соглашений через Международный консульта ­
тивный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ) и
р е комендательно регламентированы в основ.н о м по отно ­
шению к системам тональной телеграфии (.частотного
уплотнения) .
в соответствии с рекомендациями мкктr низкоско­
ростные системы тонального телеграф ирования работа­
ют оо скоростями отправления 50, 100 и 200 ' бод. При
э то м .используются сигналы с разн о сом средн их частот
120; 240 и 480 Гц, что позволяет разместить 'В стандарт ­
н ом телефонном с_пеkтре' (300-; -340,0 Гц) 24, 12 или 6 ка:;
налов.
.
·
•
.
.
.
При скоро_сти р а ботьi 50 бод используются как сигна­
лы с амплитудной м анипуляцией, так и с частотной. При
скоростя х 100 и 200 б од - только сигналы с часrотной
манщ1уляцией (« почт~:1 ортогональные сигналы»). В оте- •
чественной аппаратуре ши роко использ уется также ско­
рость 75 бод (с прим енением сигналов ч ~стотной мани-
пуляции) .
•
Низ коскорос тные си стем ьi строятся также с исполь-
зованием щщтонально rо диапазона частот - 3400--; -.
-;-10 ООО Гц с образованием от 4 до 20 каналов при ско~ -
ростях 50--; - 75 бод. •
.
Низкоскоростные системы могут быть построены на
ОС!!ОВе двухпрово дных . или · четырехпроводных физиче­
скйх линий (кабелей) . В перво~ случ3:е дуплексная (од­
новременно двусторонняя) передача образуется с помо­
ЩЬf9 ра зделитель н ых фил ьтров парами симплексных ка ­
налов. При этом каналы, например, с 1-ro по 6-й
работают в одном J:Iаправлении, ? канал ь( с 7-ro по 12-й­
в другом, разделяемые специальным фильтром - прямого
и о.братноrо направленцй. ;
••
.
При четырехпроводной системе передача в прямом и
обратном направлениях ведется по . разным парам про ­
водов. Ч и сло каналов пр и проч их равных условиях при
•74

,том, очевидно, удваивается. При использовании надто;
нального диапазона участок спектра от 300 до 2700 Гц
обычно используется для телефонного сообщения, а .диа­
пазон свыше 3400 Гц - для орган_изации каналов пере­
дачи дискретной информации.
Низкоскорщтные системы чаще всего рабqтают по
коммутируемым линиям (каналам) , которые с помощью
ручной или автоматической коммутации создаются из
физически различных участков линии . Необходимость
прохождения сигнала~ через устройства коммутации и
участки линю~- рщшичного качества приводят к тому, что
характеристики (затухания, пол-осы, помехи) коммути­
руемых . линий в среднем оказываются ху..же, чем у не­
коммутируемых линий. используемых даннь~ми або~ен­
тами постоянно во времени путем непоср~дственного со-
единения. ,
•
В реальных системах тонального .. и надтонального
. телегр афирования
часто :используется ме:год группооб,-
ра,:ювания, . упрощающий и удеше в ляющий аппара-
турную реализацию систе м ы пер ещ1чи. При этом _
методе нет необходимости строить с оот ветствующее ко­
личество· ( 12 или 24) различных ге нер ато ров и фильт­
ров. Все каналы разби ваIQ_тся- на несколь ко групп, на -:'
пример· на три (рис. 4.7 , а) : с 1-го по 8-й, с 9-го· по 16-й',
и с 17-го по 24~й. Каналы средней группы образуются
обычным сцособом в своих естественных диапазо~iах ча-
• стат с помощью 8 генераторов Г9-Г16 и 8 фильтров ·
Ф 9 -,-Ф1в (рис . 4.7, 6). Каналы же первой и третьей групп ,
образуе м ые- первоначально в том же диа п азоне, что и
кана лы втор о й групп ы, переносятся за тем _ с пом ощью
модуляции несущих кол_ебаний (Мод. 1 и Мод. 3 на
рис. 4.7; 6) в диапазоны частот ниже и выше диапазона
сигналов второй группы .
•
- ср еднескоростн-ые, системы передачи дис1<ретных со­
общений . Э то относительно новые системы, п редназн а ­
ченн ы е, с обственно, для передачи данных, т, е. форма ли­
зо ва н ной бинарной инфо р мации·, пригодной дщI непо ­
средственного (с помощью технич ес к их ср едст!}) ввода
в uвм· со скоростями от 200 ДО 4800 бод. .
•
• В э т ом случа е при наличии больш(')го потока инфор­
м ац ии значительно чаще используются некоммутируе­
м ые (выделенные) каналы передачи. При этом в стан­
дартной тональной полосе ("300+3400 Гц) в соответст­
RЩI с рекомендациями МККТТ скорость отправления
4•

Рис. 4.7 . Принципы rруппообразоэания

может составлять 1200, 2400 и 4800 -бод (в зависимости
от расстояний и допу<1,r,имых вероятностей ошибок). Для
двусторонней передачи используются четырехпроводные
линии .
Для _ передачи · данных используются также двухпро­
водные коммутируемые каналы. При этом передача ио­
жет быть организована либо дуплексно, либо полудуп ~
лексно . .
Дуплексная работа осуществляется •путем разделе­
ния стандартного тонального диапазона на два равных
по ширине поддиапазона, используемых для передачи в
прямом и обратном направлениях ( каналы No 1 и 2) . Ре­
комендациями МККТТ установлено использование I би~
· нарньiх сигналов с частотной манипуляцией ·со средними
частотами f1=980Гци f1'=1180 Гц дл_я канала No 1 к
f2=1650 Гц и !2'=1850 Гц-для канала No 2. При этом
нормальная скорость отправле1:1ия составляет 200 бод.
При полудуплексной работе также необходимо иметь
обратный · канал сл_ужебного назначения с поциженноii .
пропускной способностью. Поэтому стандартный тональ­
ный диапазон разделяется на две существенно не· равные
части: для служебного (обратного) и прямого каналов..
Согласно рекомендациям МККТТ, в обратном канале
используются сигналы частотной манипуляции с часто­
тами fобр=390 Гц и f'обр=450 Гц при скорости 75 бод..
В прямом канале также используются сигналы с частот­
ной манипуляцией при скоростях 600 и 1200 бод. В пер­
вом случае установлены часто'Гы сигналов fпр= 1300 Гц
и f'пр~ 1700 Гц, а во втором - соответственно 1300 и
2100 Гц.
Абонентские пункты обычно строятся ,так~ 'IJ:тo канал
может быть поочередно использован для телефонной свя­
зи или для переда чи данных. С этой • целью в системе
имеется вызывное устройство и переключатель вида ра-
бот (см.§ 5.2). . ·
.
•
..
Высокоскорос.:rные системы nередачи дискретны;с: со­
общений. В ·стандартном тональном диац_азоне частот
скорость отправления практически не может превышать
480€) бод. Для повышения скорости работы (при прием­
лемых ошибках распознаванйя) необ3шдимо расшnрение
полосы частот используемых сигналов · и примен.ение ка­
налов, обеспечивающих пропускание этих сигналов с
малыми искажениям_и формы и приемлем,,~м затух:щием.
Эт<1 задача _может быть реше1:1а -!1И9О чутем построения

новой аппаратуры и исполtзования _ широкополосных ли­
ний (высокочастотных ка(;>елей), либо путем использова­
ния , уже существующих систем передачи. Второй путь
является ; очевидно, -экономически более выгодным, если
· только существующие физические линии и аппаратура
уплотнения каналов не полностью загружены передачей
информации.
-
Высокос,коростная сеть передачи данн ых в настоя щее
время · находится в стадии созда н ия. В бл и жайшее время
по_вышение скорости отправления данных будет произ-
1Зодиться по принципу образо в а н ия некоммутируемых
(выделенньiх) канал ов в двух р ~з н овидностях: путем
Qбъединения нескоJiьких телефонных каналов в один
широко п олосный канал . (наприме р , с по м ощью аппара - •
туры высокqчастотной телефонии К- 12, ра б отающей в
диапазоне около 100 кГц) и путем передачи данных п о
«групповому» тракту. В пе р в ом случа е в утроенной поло­
се может быть реализована передача со . скоростью до
12 ООО бод. Во втором случае при использовании 12-ка­
нальной группы (полоса 48 кГц) скорость работы может
. достигать
до ·50 ООО бод . При использовании сп ектра
·6 О- к ана л ьн о1;1 группы скорость отправл ения может быть
еще бол ьше увеличена . Однако этот путь вряд ли можно
сч итать перспекти·вным , так как реально существующие
се ти перед а чи являются дост а точно загруженными и не
м огут п е ревести· всю свою мощность на передачу данных ·
между ЦВМ.
Ком биниjюваннь1е 'системы с использованием ~ремен ­
ного р азделен и я ( и мпул_ьсно-кодов о й модуляции). Си­
СТ€ МЫ с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). созданы
и используются в настояще.е время в основном для пере~
да чи непрерывных (речевых) сообщений, представлен­
ных в цифровой форме в .результате квантования по вре­
м е ни ( в соотв етствии с теоремой Котельников.а) и · по·
у ровню. Р е ально существу ющая . аппа_ратура производит
взятие выборок из к аждого речевого колебания с часто­
то й fин =8000 Гц (через 125 мкс) . Частота fин · называет;
ся 1итульсной нес.у_щей. •
•
Вз я тая выборка квантуется: на .256 уро в ней и пред­
ставл я ется, следовательно, 8-разрядным двоичным кодом
. (рис. 4.8 , а, 6). Та:r<;им образом, кодовые комбинации
каждо го р ечев_ого коле б ан_ия создают последователь­
н о сть по_~ылок , следующих со скоростью fгр= 64 OOQ им­
пульсов If' секунд,.у. Эту последовательность называют
78

2рупliовым трактом индцвидуального речевого сообщения
(рис. 4.8, 6).
•
Реально существу~щая система ИКМ рассчитана на
временное уплотнение 30 речевых сообщений (кроме то­
го, она содержит один с·лужебный канал и один ка»ал
для передачи комбинаций син.хронизации). Таким обра- •
зом, временная последователь·н0Gть канальных посылок
содержит 1,92-106 импульсов в секунду (1,92 М бод). Эту
последовательность импульсов называют импульсной не­
сущей линейного тракта (рис. 4.8, в) .
P-etieв()e
""
------------=~-F~
·. сtооб' щение
a).- - j_
~-
-~
125 мкс, 8· !03бод
!канал
б) ![IJIIJI
64·)9 3бод (Групп . тракт 1 го канала)
IШШI-;
JЫЙ 20Й
JQЫЙ
бJ_.......,Jlll~lll l~lllllcu.,. ..111 _ ·
••_
·
_
._-_·
·-L.L•
II ILLU.11111. . .I _ __ _
1,92·10 6 бод (линейный · тракт)
•
Рис. 4.8 . Импульсные последовательности при передаче по методу
. икм
Любая из указанных выше - импульсных последова- •
тельностей может быть использована для передачи дан­
ных путем непосредственной модуляции бинарными зна­
ками импульсо:в соответствующих последовательностей
(может быть . использован, конечно, и ввод даf!НЫХ через
низкоча~тотное телефонное оборудова_IJие).
Рассматривая групповой тракт каждого индивидуаль­
ного речевого канала как совокупность восьми синхрон- .
ных двоичных каналов, можно организовать передачу
восьми двоичных каналов, каждый со скоростью отправ­
ления 8000 бод. Импульсная последовательность каждо­
го речевого канала, рассматривае.мая без разложения
на имп_ульсные несущие отдельных позиций кодовой
комбинации, может быть использована для отправления
-да нн ых
со скоростью 64 ооо· бод. Наконец, несущая ли­
нейного (30-канального) тракта может служить для 'пе-
редачи со скоростью 1,92 М бод.
.
Реализовать - указанные скорости передачи бинарных
данных можно, очевидно, лишь при синхронном способе
19

их ввода. Для его осуществления необходимо подать со­
ответствующие тактовые частоты к источникам данных.
Это оказывается практичным делать _при территориаль­
кой концентрации источников данных или при их I'!е­
большом удалении от системы ИК:М.
•
При асинхроняом способе ввода данных реализация
сйстемы упрощается за счет некоторого понижения ско­
рости отправления. Кроме того, при этом сqздается воз­
можность образования так щ~зываем~го «прозрачного
~анала», не ограничивающего вид использованного кода
при представлении данных. Наиболее широко исполь­
зуемым методом асинхронного ввода (нар~ду с другими)
явиiяется метод стробирования (или метод наложени я) .
ПодJI~?Кащие передаче бинарные посылки, длительность
•. которых в несколько раз превышает период испол ьзуе­
мой импульсной последовательности системы . ИК:М, ' че•
рез каскад совпадений (схему "«И») в зависимости от
передаваемой посылки ( 1 или О) пропускают или не про­
пускают «пакет>> импульсов несущей ИК:М. В точке при­
tма пакет и-мпу,льсов используется для вынесения р еше­
!НИЯ о наличии или отсутствии посылки . (переда·че 1 или
'Q) в соотве'Гствии с одним из методов, описанных No § 4.7
J:,аще всего мажоритарным методом).
•
.Подробности инженерно~ реализацпР! а пп а ратуры:
можно. найти в [3].
4.9 . Принципь( построения: · сете й из лiпiий
передачи сообщений ·
Технико-экономическая целесообразность диктует раз­
деление всех сетей на два вида : первичные . и вторичные:
Первичные сети образую,тся относительно широкополос­
ными линиями, соединяющими сетевые узлы , где комму­
тируются на длительное время большие группы стандарт­
ных каналов. Вторичные сети (телефоннь1е, телеграфные
и др.) подключаются . к первичным сетям через оконеч­
ные сетевые узлы, нас!ыщ1емые сетевыми станциями. По­
требитель связи, как правило, не .имеет необходимости -
(да -и права) «вмешиваться» в работу первичной, «<;>без­
лйченной » сети . Поэтому ниже · мы всюду имеем в виду
rолько вторичные сети . .
' Возможны различные структурьi обоих видов • сетей
(рис . 4,9).
.
.
.
Сеть по принципу соединения каждого с каждым (а)
обладает наибольшей маневренностью, но является 0дноs
80

временно и наиболее дорогой. Радиаль_но-узловая сеть
(б) хорошо соответс;:твует иерархическому принципу по­
строения систем управлени.11 и поэтому часто реализует­
ся на практике. Кольцевая сеть (в) при простоте органи­
зации (каждый пункт должен обеспечить работу двух
.
смежных -линий) позволяет организовать равноправный
'обмен, котор~й эффективен ·при примерно, , одинаковой
«информационной мощности» корреспондентов сети. -
Матричная сеть (г) обладает при прочих равных ус­
ловиях повышенной надежностью вследствие возможно­
сти организации нескольких путей двумя разнесенными
корреспондентами .
Возможно, конечно, построение сети и по комбнuнро-
ванной схеме.
•
/~п
пп1\Jп
nпt. ьn n
в)
Рис. 4.9. Осыовные 1раэновидн@сти сетей
При работе в сети возникает важная задача органи:­
зации тракта передачи между удаленными корреспо!l­
дентами сети. Б нас_:гоящее время используются два
способа: а) организация сквозного тракта, б) последо­
вательная передача с запоминанием в промежуточных
пунктах. Первый способ называют еще способом . к ом­
мутации каналов, а второй- способом комму­
тации сообщений,Впервомслучае передачаиз
конечного пункта· может быть начата лишь после ЮlС­
кадного соединения всех входящих . в тракт участко~
Если хотя один из них занят __!_ отправитель полу!Iиr от­
каз («сеть с отказами»). Во втором . случае отправитель
может начать передачу смежному корреспонденту, кото­
рый в случае занятости 'следующего участка тракта за•
пишет ее и будет хранить · до освобожден.ия участка
(«сеть с ожиданием»).
.
.
_
_ Каждый
из способов имеет свои преимущества и не­
достатки, а следовательно, и области примененщ1 . Сеть
с коммутацией каналов обеспечивает возможность рабо­
ты в режиме диалога, не требует строго определенной
структуры («формата») сообri~ений, но 'зато может быть
81

образована только между абонентами, оснащенными од­
нотипными приборами (с одинаковой скоростью работы,
·видом · кода и др.). Сеть с коммутацией сообщений из-за
значительных задержек при передаче практически иск­
лючает режим диалога, требует строгого соблюдения
формата сообщений (в случа.е автоматической переда­
чи) , но легко может 6J,IТЬ образована между _ разнотип­
ными ·по атшаратуре абон;ентами. В сл ожной сети о б ыч ­
но выгоднее в нижних звеньях использовать коммутацию
каналов, а в верхних - коммутацщо сообщений.
Первичные сети, исходя из -сложившейс~ территори ­
альной структуры, разделяются щ1 магистральные, · об­
ластные и меСТ!fЫе. Магистральная сеть со_единяет все об­
ластные и республиканские центры. Каждая облас тн ая
сеть - все районные uентры между собой и с областным
центром. Местные се ти об'!:!еди н-яют городски·еузлы меж­
ду собой и с абонентами или узлы сел ьской - местно сти
между собой и с абонентами. -
Вторичны~сети, кр·оме вида 11ередаваемых сообщений, •
мьгут различаться ведомственной принадлежностью. Т а к,
могут быть вьщелены вторичные сети Минист"ерства пу­
тей сообщения, сети газопровqдов и нефтепроводов, служ-
бы погоды и др.
•
.
.
_
В настоящее время все виды сетей объединяются в
Единую автоматизированную сеть - связи ( ЕАСС) страны.
4.1 0. Об ИСПО ЛЬ30В8,НИИ других ЛЩIИЙ передачи
До с их п ор предполагалось , что технические уст­
ройств а ф о р м ируют каналы уплотнения в относительно •
узкопо л осн о м ди а_пазоне в окрестности нулевой частоты
(в диапазоне 300--:- -3400 Гц) , и , сл едовательно , 'для п е ре­
дачи сигн а ло в -могут быть использова н ы только двухпро-
водные. или коаксиальные ·линии.
•
Однако сформированное « линейное » колебан ие (сум­
м а канальных сигналов) может рассматриваться как не­
которое новое сообщение, которое может явиться моду ­
лирующим для гармонического носителя с · несущей ча­
стотой Jo. При этом может использоваться любой из
из в естных -спосо(>ов модуляции . Таки м образом , линейное
колебан и е может быт ь см ~щено в любую о_бласть частот,
удобную для передачи по любой линии.
•
В кач еств е таки х · линий используются наз е мные ра­
ди_оре'лейные линии, во.1щоводные линии и радиолищш, в
82

.,
'
.
,
.
1.:
•••
,.
,;:.
•
,.
:
,,
,
'
'
•
'
•••
' !'\
"
частности радиолинии с fiереизлучением на искусствен-
ных ·спутниках Земли; они образуют первичную сеть~
Экономически наиболее выгодными (а иногда един­
ственно возможными) оказыв_аются радиолинии с исп~ь­
зованием коротких волн ( 10,--: -:-50 м). Особенностью такой
радиолинии наряду с _ малым затуханием и небольшими
, требуемыми мощностя~и излучения являются случайные
ослабления амплитуд сигналов и флюктуации начальной
фазы. обусловленные процессами в ионосфере. .Для
борьбы с , увеличением вероятностей ошибок, вызванных
, указанными , яллениями, используется , , несколько спосо­
бов: применение широкополосных сигналов (для которых
ЛfсТс~ 1); дублирование сигналов по несущей, частоте
(отправление каждого элемента mi на двух сигналах с
различными частотамиJ; · прие'м излученных сигналов в
двух территориально разнесенных точках (на расстояние
в несколько длин волн) ~ Последние два способа называ­
ются «разнесением по частоте» и ~разнесением по про- ,
С1ранству» [2]. Физическая причина, вызывающая сниже­
ние , вероятности ошибок при разнесенном · приеме, состо ­
ит в том, . что вероятность одновременного _ ослабления .
сигналов на двух частотах и~и в· двух , точках приема
~- мала. ·
В точке приема, ,полученное · модулированное колеба- ,
вие детектируется обычным способом. Восстановленное
линейное колебание обрабатывается далее ·стандартной
ап,паратурЬй уплотнения.
в случае « разнесенного приема » возникает зада·ча
рационального .сложения двух (или нескольких) сигна- , -
лов. Существует целый ряд методов решения этой зада-
чи [2].
•

l'лава~ \'
ТИПОВАЯ ПРОМЫШЛЕНН АЯ .А.ППАР АТУР А
И РЕАЛЬНЫЕ СЕТИ. ОБЩЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
'
6.1 . В водные зам:ечания: . О бобщенная: стру хтурная:
схе.и:а взаим:освя: зи. приборов
Историческ и на практике сщ,жилась , ситуация, п р и
.
которой ш и ро кая сеть проводных (симметричных и ка­
б ельных) л ин ий была создана ранее, чем , возникла не­
о бходимость передачи большого ·кол ичества инф ор м ац ии .
П оэтому важная эадач;а состоит в изыскании путей мак­
симального ( и относител ьно дешев ого) · ис пользования
, рiальных физических ли·ний путе м их уплотнения и со •
· един ения в сети (систему взаимного обм ена путем ком­
мутации). •
Уплотнение информации обычно происходит на трех ·
.
«уровня х»: а ) уплотнение первичной (проводной) ~б о • •
-
нентс кой лин ии телефонным или видеосообщением и 'дис­
кретной ин формацией; б) объединение абонентских кана ~
лов для « м естной » передачи (например, между городами
в пределах района или области), обычно также по про-.
водН l,\М лин и ям ; в) объединение сообщени й для дальней
(магистральной) передачи на · предельно необходимы@
расстояния, обычно по радиорелейным или радиолиниям,
высокочастотным кабелям или системам· связи чер ез
спутники.
С точки зрения назначения системы передачи можн о
разделить щ1 три основные группы: сист ~мы общего
пользования . (связь при помощи телеграфа и телефона
между людьми) ; системы передачи данных (связь чело­
века с ЦВ М и ЦВМ с ЦВМ); системы специального на- •
значения ( наприм ер ; система передачи данных в службе
погоды в форме дву м ерных карт и цифровой информа-
ции:).
.
••
Использ уе мую во в с ех п еречисленных системах аппа~
ратуру _дл я изуч ения це лесообразно разделить на . слr.~
дующие группы : . .
1) аппара тура (приборы) ввода ·информации ,
2) аппаратура вызова абонентов, -
3) аппара тура уплотI:Iения абонентской,. информации,
4) аппаратура объе~инения абонентских соQбщений
(аппаратур а- вторичн о го уплотнения),
84
-
·

5) аппаратура а·втоматической комму111ции абонентов
{по сигналам вызова) .
'
.
• Обобщенная структурная схема ' взаимосвязи
прибо­
ров системы передачи приве:д:ена на рис. 5.1 . Типичные
системы обозщ1чены буквами (А, В, С, ... ).. Следует об­
р_атить "внимание на то, что система упл0тнения всегда
Е
F
D
к
АТС
"'
:s:
:z:
:s:
t:,:
к
- .,.
g
:z:.,
:z:
о
"'"'
"':s:
:z:.,
:z:
:s:
О:{
\.{
-~
ci.
"'
~r
~
-
О
сt~~!-~
~
-
i:: :о
i::
i::
<"'
1
<
<
L
ci.
"'
1:::
1:::
<
м
-·
.
•-1
1 .Другие 1
.
1 Други.е I Вторая·
N
Абонентский jАбо не-1 абоненты lropoдJ системы и I ступень
пункт 1нтская l(пр ед приятия)I екая I абоненты I уплотнения и
(предпри11тия)1 линия 1 - С
I линия I Коммутация I маri~стральна11
1 •1 истема 1
1 . и втор·о·й I линия
tf,бъединения . 1
1 ·нолукомплектl
.,,_. ~
.1
tполуком плект) 1 объединения 1
I
Рис. 5.1, Соста,вные ~а-сти тlllitoвoA системw пер«цачи _uфор-маци1В
состоит ИЗ двух «полукомплектов», находящихся на обо­
их концах физической линии передачи (например, D-по­
лукомплект· абонента, Е - полукомплект станции). Пе ­
речислить все исnользуемые на практике приборы , по-
-
дробно описат~ их_ устройство ' и порядок эксплуатации
здесь не представляется возможным. Эти знания и на­
выки приобретаются в процессе -практической работы .
Назначением последующих параграфов · ,является
ознакомление с основной JIОМенклатурой устройств _и
их ·важнейшими 9Ксплуатационным~ характеристиками.
85

~ б.2. Пpo:nыm.11:eilIO,le приборц ._абонентс:коrо пункта
и системы уплот ненна
К прибор.~м •абонентского пункта относятся (рис. 5.1}:
аппаратура ввода дискретных сообщений (А}, аппарату­
ра ввода аналоговых сообщений j B} и вызывное устрой­
ство , (С) . Кроме того , н а абонентском . пункте располо ­
жен полукомчлект приборов уплотнения (О),
.
В качестве приборов группы А в системах общего
назначения (а иногда и в системах передачи данных и
системах специального назначения). используютс,я теле-
•графные буквопечатающие аппараты; в системах пере­
дачи · данньщ - фотосчитыватели (для отправления со- ·
общений) и перфорирующие устройства (для записи со­
общений), а также ЭJrектрические пишущие машинки
(используемые и_ как устройства отправления, и как
устройства записи приня ты-" сообщений}. .
•
В качестве приборов группы В используются (в зави ­
симости ,.от назначения системы и целесообразности), те­
лефонные аппараты; факсимильные аппараты (для пере­
дачи черно-белой графической информации.) и видеоте -
лефоны.
.
Рассмотрим основные хараi(теристики некоторых ти -
повых отечес'твенных пр_и9оров. .
,
.
•
• Теле графный аппарат РТА-6. Это стартст~пный бук - ,
вопечатаiощи й а_ппарат с клавиатурой тиnа пишущей ма ­
шинки . Запись осуществляется на . рулонной бумаге:
Предназначен для передачи текстовой и буквенной ин-­
формации. Прибор содержит трансмиттерную и перфо- .
раторную приставки, позволяющие автоматизировать
обмен сообщениями. Используется стандартньrй 5-эле­
ментный код МТК No 2. Скорость телеграфирования 50
и 75 бод. Количество регистров.........: три (русский, латин-
ский и цифровой) .
•
Телеграфный аппарат РТА~7Б. Это • усовершеf!ство­
ванный • (электромеханический} _ вариант аппарата
РТА-6 . Скорость 1:елеграфирования повышена до 100 бод.
Прибор обладает повышенной надежностью и отличает-
ся современным оформлением.
.
·
'
9ба прибора имеют настольную конструкцию.
Трансмиттер Т-66М. Прj16ор предназначе~ для счи­
тывания !1Нформации ~ двух перфорированных лент с
выдачей электрических импульсов на два независимых
выхода . При этом возможен режим поочередного считы-
86

вания с обеих лент в раздельные выхо ды , либо в общий
выход . .Используется телеграфный 5-элементный код
МТК No 2. Скорость считывания 50 и 75 бод .
,
_
Реперфотрансмиттер • РТ-70. Прибор _ предназначен
для приема информации на перфоленту с последующей
передачей через. трансмитт~р . Передача может произво-
• диться непо"средственно посл _е приема •или с задержкой
(после на.коriления информаци:и). Используется стан­
дартный 5-элементнь1й код МТК No 2. Скорость работы
50и75бод.
.
.
Абонентский пункт (тер минал) АП -2 (АП-4, АЛ:-11; ~
АП-61 и др.). Представляет собой компа ктную установку
для обмена информацией с ЦВМ по _. выделенным или
коммутируемым ' каналам . Н качестве вводных и вывод­
· ных устройств используются пишущая электрическая
машинка, фотосчитыватель, перфоратор (возможно ис-
. пользование
перфолент и перфокарт} . Для служебной
- связи ,система комплектуется тел~фонным и телеграфным
аппаратами. Блок модулятора-демодулятора (М-200) /
обеспечивает кодирование бинарной информации в дис­
кретные сигналы частот!jоЙ манипуляци и , пригодные для
передачи по стандартным к·аналам тональной частоты.
При этом используется помехоустойчивый код · с провер­
кой на четность (продощ,но-поперечный в блоках в 15, 30 _
или 45 знаков) : Скорость передачи · д а нных 50, -100 и1
200 - бод.
, • ФаксимилБный переда~щий аппарат Ф4ДН. Предна­
значен для передачи люб_ых двумернь~х изо б р ажений
(карт, таблиц, тек~та ) с одноц ветцым во спроизведением
на приеме. Аппарат генерирует сигналы запуска и оста­
цовки· двигателя приемной аппаратуры. Скорость работы
.60, -90 , 120 или 240 строк в минуту. Разрешающая С]Jособ ­
ность 4 линии .на мм. Для передачи изображения разме­
ром 480Х690 мм требуется 11 мин при ско рости 240 строк
в мщrуту и 44 мин - при скорости 60 строк в. минуту.
Факсимильный приеМJIЬIЙ аппарат Ф4ПН согл асован
с пе редающим аппаратом Ф4ДН. Он обеспечивает п р ие м
черн о-б ел ых и полутоновых изображ е ний на электрохи - .
-
ми чес кую бума гу. Предназиачен для работы по теле­
ф о нJ;IЫМ каналам (30073400 Гц) при сигналах с ампли ­
тудной или частотной модуляциями. Подача бумаги
(шириной _480 мм) может составляrь 0,265 мм'/строку или
0,53 мм/строку. _
•

Видеотелефон ВИД- 10. Это аппаратура внутренней
видеоте.11ефонной связи, включающей блоккоммутации на
10 абонентов . Сконструирован на использование с коак­
сиальными л иниями . Занимаемая полоса частот 10 МГц,
.
что исключает использевание его в стандартных телефон­
ных каналах. Размер изображения 10.ОХ120 мм. Разре~
шающая способносп, 400 строк (в центре) . Характери­
стики прибора согласованы со стандартной . системой
отечественного телевидения (по числу кадров, етрок и
системе синхронизации) . При этом в режиме приема ве­
щательной информации прибор tохраняет готовность к
вызову абон~нтами .
,
Вызывные устройства ВУ-ТФ, УВП-.2. Представляют
собой приборы для автом атического соединения абонен ­
тов на коммутируемых каналах свя зи . ( С на рис. 5.1).
Состоят из блока вызывного устройства и блока питания.
Блок вызывно 1;0 устройства содержит приемник сигналов
АТС, номеронабиратель, дешифратор и приемник сигна-
л ов ответа. '
•
•
Аппаратура разделения абонентских · линий типа
«Урал»*. Представляет собой уtтройство уплотнения
~бонентской 'линии. Состоит из , двух полукомплектов:·
• абонентского (D на рис. 5.1) и станционного (Е на рис.
5.1). Последний согласован для работы с аппаратурой
в ременнбго уплотнения ТВУ-12 (см .- ниже; F на рис. 5.1).
Аппаратура «Урал» обеспечив11е:г организацию одного
дуплексньго ~анала передачи дискретной информации с
сохранением возможности телефонной связи (либо двух
каналов передачи дискретной информации). Передача
осуществляется амплитудно-манипулированными сигна- •
лами с частотным разделением. Несущая частота при от­
правлении 64 ' кГц , при приеме 28 кГц. Возможна работа
по любым кабелям (типов Т, ТПП, ГТС), кроме линий,
оборудованных. мостов·ыми усилителями . Канал· передачи
обеспечивает отправления стартстопных сигналов при
использов·ании любого кода. Аппаратура рас.считана на
• дальность действия до . 5 км . Скорость передачи дискрет­
ной информации до 200 бод. Прибор ра~тает с · вызыв­
ным устройством УВП-2.
Аппаратура абонентского 1'елеграфированиsi . «Агат».
Предназначена для организации однеканальной дуплек-
.
.
1
.
* Здесь приводятся точные названия, данные изготовителями ,
_не всегда совпадающие с принятой терми F1ологи~й.
е-в

сной системы передачи дискр'етной информации по город­
ским телефонным щшиям (кабелям) . Таки м образом,
аппаратура «Агат » не яв л яется системой уплотнения.
Однако в·ключение ее между оконечной аппаратурой або­
нента (телеграфными аппаратами) - рекомендуется для
согласования сигналов, росылаемых в телефонную ли­
нию, с .физическими свойствами кабельных линий. Даль - .
ность передачи сигналов р о стандартным линиям повы­
шается до 20 км при скорости отпр9-вJi.ения до 200 бод.
. 5.3. Про111цшленная: .аппаратура уплотнения навалов
· и 'аnто111атичесвой RОJ11мутац~и
•
'
Аппцратура типа ВТ-34 и ВТ-34-4М. Это относительно
старая система, использующая стандартно е _ частотное
уплотнение. ПерJЗая работает сигналами с амплитудной
манипуляцией . (посылками и па узами), вторая - явля -
"
u
,.
ется модернизациеи первои системы с переводом на сиг-
налы с частотной манипуляцией · (с целью повышения
,. помехоустойчиво сти). Обе системы сняты с производства,
но еще часто используются на л иниях . •
• Аппаратура ТТ-17П. Это
17-канальн~ая ду плексная
транзисторная система с разносом частот кан алов на
180 Гц при смещении частот б инарных сигналов на 45 Гц.
Скорость отправлен,ия 75 бод . В аппаратуре использует­
ся принцип группообразован'ия (см . '§ 4.8) . Она имеет
модификац-ию ТТ-17П 9, в которой ис поль зую тс я элект-
_
ронные (а не электро м ехани ч еские) реле, что пов ыш ает
надежность системы. •
•
А п паратура ТТ-48. Это ср а внительно новая транзи­
сторная много кан альн а я система, выпускаемая в стойках
трех разновидностей: ЧМ-120, ЧМ-240, ЧМ-480. Цифры
..
после букв указывают использованный разнос тональных
ч аст от. С о ответствую щие йм отклонения частот бинар­
ных си гналов равны 30, 60 и 120 Гц. Первый вариант
а пп аратуры обеспеч'ивает создание 24 каналов (при ско­
рости отп равления 50 бод), второй - 12 каналов (при
ско ро сти 100 бод}, третий - 6 каналов (при скорости
200 бод) . Система имеет выносной пульт дистанционного
управле!{ИЯ и контроля.
'
•
.
Аппаратура ТТ-12. Одна из новейши х в нашей стра­
не многоканальных си~тем передачи дискрет.ной инфор­
мации. Обеспечивает , возможность образования двенад­
цати дв у сторонних п,ередач по четырехпроводным лини-
3~-

ям. Пос;троена с широким исполь з ованием интегральных
микросхем. Исцользуется стандартный разнос несущи)(
частот и смещение частот бинарных сигналов. При под­
ключении двух каналов ТЧ возможно · образование 24
телеграфных каналов при скорости отправления 50 бод
и 6 · каналов при скорости 200 бод. Система отличается
малым потреблением энергии (115 Вт), весом и габа р и­
тами (35 кг; 60)(40Х23 см).
Аппара_тура ТНТ-6 . Это система, использующа я и то ­
нальный и надтональный .диа п азоны и реализую ща я
пр инцип грiппоо бразования. Система полностью беGкон­
тактна (электронные реле). Она вы пуск а е.тся в· в иде
ст а ндартн ы х стоек НТ-4, ТТ-5, ТТ-6 (цифры · у~ азывают
число каналов в стойке). Разнос частот каналов 18Q Гц.
Скорость отп'р авле ния 75 бод . Об щи й и спользованный.
спектр простирается до 5280 Гц.
О снов ным, . ти по м а ппар ату ры 1;1р ем енн:6го уплотнения
является система ТВУ-12, предназначенная _для уплот­
НЕ'ния r<)родской и пригородной телефонной сети. Систе­
ма позволяет организовать 12 телеграфных · каналов (по ,
четырехпро~одной линии) -~ Стандартная скорость отправ ­
. ления (на канал) составляет 200 бЬд (любым кодом,
синхронным ил й стартстопным методом) . Используются
противоположные сигналы в форм·е П - образных посылок
« постоянного тока » .
Аппаратура «Дата>>. Предназначена для уплотнения .
двухпроводных телефонных линий (не содержащи·х мо­
стовых усилителей) . Имеет две м Ьдификации : «Дата-3»
и «Дата-6» . Первая позволяет образовать три __канала с
предельной скор.остью до 100 бод, вторая - пять каналов
со скорос·тью 100 бод и один со скоростью 200 бод . Воз­
можно объединение любых ·двух каналов с повышением
скорости отправлещ1я до 200 бод . Возможна передача
сигналов любым кодом, синхронным или стартстопным ·
методом .
. Основным
типом аппаратуры частотно-временного
уплотнения является система ЧВТ. Тональ.:ный диапазон
(300-ё--3400 Гц) делится на четыре частоцшх канала с
эффективной полосой 700 Гц. В каждом из этих каналов
• можно . отправлять информацию со скоростью 600 бод. .
При . необходимости каждый частотный канал можно
уплотнить цо времени, образовав 12 или 8 каналов . Ск'о­
рость отправJlеrшя составляет соответс твенно 50 ц 75 бод .
9Q

Типичной - . среднескоростной cucтe),tdu переда~чи
дискретных сообщений является аппаратура «Аккорд-
1200». Ее укрупненная структурная схема приведена на
рис . 5.2 . Центральной е,е частью~ явл:Яется блок модуля­
торов и демодуляторов «Модем-1200». Он осуществляет
следующие операции.
•.
·'
·1. Передачу информации по телефонным каналам в
режимах «Телефон» · и «Передача данных». При этом
. телефонный
стандартный !{анал разбивается (частотно
уплотняется) на 2 подканала: «прямой» и «обратный».
Работа может произво;цrться либо по коммутируемым
каналам, либо по выделенным к~налам. В первом случае -
У стр.
ввода
ФСМ-6
-
г-------+-- к л те ~
,-----'- - -,
Прибор
·
вь(делен.--.-- К вь,1делен.
каналов
каналам
Блоки
пит.ания
Рис. 5.2~ Упрощенная структурна~ схема системы «Акко рд-1200 »
информация не проходит через коммутаци-онное о'борудо­
вание телефонной станции, канал создается на длитель­
ный интервс!л времени. Во втqром случае абоненты со­
единяются кратковременно . через аппаратуру автомати-
ческой или ручной станций.
•
.
.
2. При работе в режиме <<передача данных» передаю­
щая часть модема преобразует _бинарные противополож ­
ные сигналы в форме П-образных посылок в ортоrональ-
. ные
частотно-смещенные сигналы, которые передаются
в линию. В приемной части осуществляется обратная
операция . Работа может происходить как в синхронном,
так и асинхронном режимах. Вв_од данных производится •
с перфоленты череэ фотосчитыватель ФСМ- 6. Вывод -
через устройство выве>да, использующее перфоратор
ПЛ-150 .
3. Выработку_необходимых частот- и тактовую синхро­
низацию всей системы . .
Основные параметры системы «Аккорд- 1200» следу­
ющие,: скорость отправления по прямому кан.алу 600 или
91

1200 бод, по обратному 75 · бод; смещеtiие частот бинар­
'ных сигналов в прямом канале .400 Гц или 800 Гц (в за­
висимости от скорости), в обратном 60 Гц; средняя час­
.тота прямого канала 1700 Гц, · обратного 420 Гц. Аппа­
ратура обеспечивает в среднем передачу информации на
расетояние · до 14+18 тыс. км при использовании 6 ре­
трансляционных пунктов.
~ системе «Аккорд-1200» может быть присоединено
<<устройство повышения достоверности» «Аккорд-1200
ПП», вводящее избыточность в кодовые слова. В этом
случае система передачи гарантирует вероятность оши--,
бок 10-6 при скороци 600 бод и 2-10- 4 · при скорости
1200 бод. ...
В состав системы «Аккор д)> входят также пульт уп -
равления и комплект блоков_ .пи та ни я .
'•
Аппаратура автоматической коммутации ( «подстан­
ция телеграфных связей») ПТС-К. Пр едназн·ач ена для
автоматической (чере~ устройств а вызов а) ком мутации
• абонентов оконечных пунктов.
Возможно подклю чени е
абонентов нескольких категорий (см. блок L на рис. 5.1) :_ •
вышеу к азан ных · абонентов оконечf!ЫХ пунктов через уст­
,ройства уплотнения (D+E) -и устройства объединения
абоненто в (F ), а б онентов , работающих через . систему
«Дата » и . а бон ентов , . непосредствено подключенных к си-
• стеме ПТС-К. Допустимая скорость телеграфирования
через коммутатор - до 200 бод .
Максимальная емкость коммутатора ; составлщощая
160 лини й, может вводитьс ~ блоками по 40 лиnий; что
повышает маневренность системы. Коммутатор об-орудо­
ван системой звуковой и 0П1;ической сигнализации о со­
. стоян ии
каналов коммутации ;
Автомат1:1ческая телеграфная координатная станция
АТК-ПД. Предназначена, как и предыдущая система,
для коммутации абонентов оконечных пунктов телегра­
фа, сети передачи данных (при скоростях 100 и 200 бод)
и непосредственно присоединенных («прямых » ) або­
нентов . Емкость коммутатора - 20 ?,бонентских устано­
вок и 8 дополнительны х каналов д.11;~ связи со станцией
высшего уровня. ~
.
.
.
Станция АТ-ПС-ПД. Является коммутирующей си­
стемой большой емкости . (4000 оконечных линий и 400
магистральных каналов) . Предназначена для коммута-
.
ции прибор9в абонентского телеграфа (АТ), непосредст ­
венных (прямь1х) соединений (ПС) и сетей передачи·

дан.Ны:х: {ОД) . Допускает скорость работы до 200 бод .
Содер){(ИТ ~омплекс контрольно-испытательной ,... аппара­
туры ;
5.4. Примеры nостроениз: с~тей передачи информации
на базе nроJ11Ь1щленных приборов
Рассмотрим примеры типовых наборов аппаратуры
для построения сетей: общего назн.ачения (для передачи
буквенного и цифрового текста), передачи данных и сети •
специального назначения.
•
д
.Е
F
к
~У-!)ал...---А- -iYpaл--~~TBY-12F:·.......,._,.....
Тепеф.
апп арат
в·
Другие
nбоненты _ L
1( af>Q :\'! t(ПJ~ ~
­
.
,:iw. irюc •.•
; . ТТ-48
---
-
пунктов
.....___
......
М
N
А
Рис. 5.З. Система дередачи дискретной информ ации с нсполь~ованнем
промышленны х прнборщ1
.На рис. 5.3 показана структурная схем а системы пе­
редачи буквенной и цифровьй инф о р1'а ции с использо­
ванием описанных выше устройств. Бу~вами (А, В, С,
D, ... ) обозначены конкретные приборы, соответствующие
,общ ей структурной схеме цередачи, пока з ющой на
рис. 5.1. Предста вленная система имеет две ступени
уплотнения с.. использованием аппаратуры 'ТВУ-12 и
ТТ-48. Имеется два вида абонентов. Одни • используют
·с:истему уплотнения «Урал», другие- систему согласова­
:rшя «Агат» и систему уплотнения «Дата». Штриховыми
линия·ми указаны физические линии передачц (телефон­
ные кабели) : В качестве устройства коммутации исполь-
зована аппаратура ПТС-К. .
.
.
•
На рис. 5.4 показана структурная схема системы пе­
редачи данных к ЦВМ по выделеюrому каналу с исполь­
зованием абонентского пункта АП-.2 (с модемом М-200). •
93

Перед ЦВМ предfюлаtается использование мульtйn.i:tек­
сора, обеспечивающего ввод информации от · ряда або-
нентских пунктов.
•
•
На рис . 5.5 показана стру~турная схема системы пе­
редачи специального назначения - канал автоматизиро­
ванной системы передачи гидромеТ:еоданных «Погода».
Особенностью этой системы является возм.ожность пере-
г------ ----1
! 1:~6~ f АТТ-2 ~~--~~1f
!
•
._,_ _.... _. _,[
::Е ~
1 ПЛ-150
Другие
~
1 '-----'
абоненты ::;;
.1
цвм
1
.
1
-ТФ,
1
L ___________ J
Рис. 5.4. Система передачи данных по выделенно-
•
М)' КаН а;Л у
•
•
•
дачи по выделенному каналу как дискретной, так и фак- _
симильной . (двумерной) информаци и (карт погоды).
Абон еiпски й комплект АК ~ 6 содержит аппаратуру
предварительной обработки данных (АПО) с вводными
r --------- -- ----
АК-6 1
1
1
Выделен·н .
к анал
1
1
1
1
1
1
1
,--~--.1с----1Лоток : /
•
Поток
-АК
-АК·_
[
1
1
Ф4ДН 1
1
1.
1
•
1
-
---
-
---
--- --
--~
• Рис . 5.5 . }(анал а 1том атнзированной переда~и данн ых
«Погода»
и выводным устройствами (фотосчитывател-ь и перфора­
тор), «устройство защиты от ошибок» («Аккорд-1200 » ),
аппаратуру уплотнения и обр азования сигн а лов (модем
'·
«Поток-ЛК » ). Последний в стандартном телефонном ка­
.кале обеспечивает ча стотное · уплотнение дискретной ин-
94

формации (полоса до 700 Гц), двумерного изображения
(полоса 700-ё--2800 Гц) и служебной информации. • Для
передачи . изображения используется факсимильная пе­
редающая аппаратура Ф4ДН.
Передача данных производится в_ коде МТК-2 (с за­
щитой 01: ошибок) в дуплексном режиме. Аппаратура
первичной обработки позволяет преобразовать код
•МТК:-2 в код ГОСТ 1}052-67. Используе-тся фотосчиты-
ватель FS-150 и перфоратор ПЛ-150. ':
б:0. Реал1,ные Rош1ути:руе~,1ые сети общего
•nользованил: в СССР
.'
- Реально
эксплуатируемые сети передачи д}!скретной
информации можно разделить на , а) телеграфные сети .
и б) сети передачи данных (находящиеся в стад!jИ эф-
фективного ·развития) .
•
Имеется дв_е· _ разновидност-и телеграфных сетей: сеть
. 96щего . пользования
и сеть абонентского телеграфирова­
ния. По первой сети передаются сообщения iз форме до­
кументальных телеграмм (зафиксированных на бумаж­
ных носителях), отправляемых из отделений связи в го­
родах и д'ругих тiаселенных пунктах. • По второй сети
(абонентского телеграфа), именуемой также «телетайп»,
передаются_ · соr)бщения от предприятий и учреждений,
оборудованных абонент.скими пунктами (телеграфнь1ми
аппаратами).
.
Для передачи данных общего назначения в настоящее .
время используются две сети: сеть на основе абонентско ­
го телегр афа, оконечные пункты которой · оборудованы ·
аппаратурой передачи данных (низкоскоро стная сеть), и
. сеть
на основе коммутируемой телефонной системы об­
щего назначения, оборудованной соответствующей око­
нечной аппаратурой (ср едне скоростная сеть) .
Сети .передачи ди скретн ой информации построены по
трехстJпенной иерархической системе узлов коммутации,
котор ые разделены . на главные, областные и ' районные
(рис. 5,6). -Из рис. 5.6 видно , что· главные узлы ГУ обра­
зую т сеть по прюi:ципу (<каждый с каждьrм». Они соеди­
нены с областными узлами ОУ собственной зоны и иног­
да с областными узлами других главных узлов . Област­
ные узлы также могут иметь непосредственное соедине­
,ще , минуя_ гщшщ,1й узел . Районщ,1е узлы РУ имеют
9G

соединения только с областными узлами (и, конечно, 1::
абонентами района). •
•
Телеграфная сеть общего пользования имеет несколь­
ко разновидностей . в зависимости от принципов прохож-
• дения сообщений через узлы. В системе с неавтоматиче­
ским транзитом сосrбщение фиксируется в узле в виде
печатного текста, который механически транспортирует­
ся к телеграфному аппарату, соединен~ому с требуемым
узлом, куда сообщение передается путем ручного набора
Рис. 5.6. Иерархи~еская сеть передачи информ_ации
.на клавиатуре. В системе реперфораторного переприема
с отрывом перфоленты сообщение фиксируется одновре- _
менно в виде печатного текста и на перфоленте. Отрезок
перфоленты, соответствующий . законченному тексту со­
общения (определя~мому по установленному признаку),
транспортируется (через узел сортировки) к аппарату,
соединенно1:1у с требуемым узлом, сообщение к которому -
передается через трансмиттерную приставку. Таким об­
разом, эта система является полуавтоматической · систе­
мой с коммутацией _сообщений .. В системе реперфоратор­
ного переприема без · о трыва и транспортировки перфо­
л енты_ сообщения строятся . гто строго установ,!}енному
<<формату » , включающему все необходимые для ·автома­
тическо_й коммутации данные. Вместо механической
трансfiортировки отрезков перфоленты с завершенными
сообщениями здесь осуществляется автоматическая ком-
.мутация
фотосчитыватедя на реперфораторы телеграф- _
96

ных аппаратов, соединенных с требуемыми узлам:11. Та­
ким образом, эта система является автоматической си­
стемой с .коммутацией сообщений.
В системе прямых соединений переприем сообIЦеннй
с щшисью чаще всег~ не производится, но · осуществляет­
ся автоматическая коммутация пункта отправления с
пунктом приема (набор нрмера вызываемого абонента
осуществляет пункт отправления) . Однако в случае за­
нятости абонента (а также в случае необходимости со­
гласования сеансов связи по времени суток) предусмот­
рена возможность переприема сообщения с записью на •
узле коммутации. Таким образом, эта система является
комбинацией сети ком.мутации каналов с сетью коммута·-
ции сообщений .
•
.J
Сеть абонентского темграфа построена по прин_μнпу
коммутации каналов аналогично системе прямых соеди­
нений (коммутация сообщений в узлах ни в какой форме
не производится). Одновременно каждый абонент име -
.ет
возможность непосредственного соединения с сотруд­
никами телеграфной сети общего назначения и. может
отправить сообщение любому корресп~JНденту по сети
общего пользования .
Используемые магистральные каналы абонентского
телеграфа являются общими с системой (сетью) прямых
соединений . Абон ент м ожет соединиться ка к с · получате-
. лем;
входящим в тот же узел коммутации, что · и он сам ,
так и с получателем; входящим · в другой узел . Сущест­
вующая система нумерации оказывается сложной и в
настоящее время находится в стадии перестройки.
Физические линии, используемые в сетях передачи
дискр етной ин.формации, _ целесообразно разделить на
абонентские и магис тральные. В качестве первых ис- ,
пользуются двухпр о водные и коаксиальные линии, · а
та кже иногд а отдельн ы е каналы тонального телеграфи­
рования, . образо в анные . соответствующей аппаратурой.
В качестве магистральных линий используются в зави­
симости от расстояния высокочастотные кабели, радио­
релейные линии, радиолинии, оснащенные соответству-
ющей аппаратурой уплотнения.
•
Сеть передачи данных общего пользования находи~­
ся в настоящее время в стадии интенсивного развития.
Низкоскоростные системы (скорость манипуляции
50 . бод) организуются на базе абонентского · 'телеграфа .
При этом возникает ряд о_грацичений, , вытекающих из
17

t1pишttoro здесь способа коммуtации и используемых ко-·
дов . Повышение скорости обмена практически невозмож­
но, так как требует замены всей аппаратуры тонального
телеграфирования. Среднескоростные системы организу­
ются на основе телефонной · сети, с использованием фи- .
зических лищrй, аппаратуры уплотнения аналоговых
(речевых) сообщений и узлов, коммутации. Исторически
- сложившаяся
система и аппаратур-а телефонной связи
позволяет в - принципе получить скорость передачи до· не­
скольких тысяч бод, использовать любые коды, старт­
стопный J-Iли синхронный способы работы. Технически
относительно t~есложно реализуется уплотнение дискрет­
ной информации и речевых сообщений. Недостатком те- .
лефонной сети является большее затухание (в частности,
из-з~ потерь в устройствах коммутации_) и мен·ьшая ст~­
пень автоматизации.
Высокоскоростные - системы передачи даннь1х общего
назначения находятся в настоящее время в стадии проек­
тирования. Возможности использования существующих
систем .описаны в § 4.8,
•

3аRЛю11ение. Пути развитпл систем передачи
сообщений:
Теория и техника передачи сообщенийдостиrла весь­
ма высокого уровня. Характерноii особенност1,ю этqго­
развития в последнее время является опережающая роль
теории. Это утверждение следует понимать - в том смысле, ,
что далеко не все теоретические предложения реализо­
ваны на практике. Основная причина этого ясна: сети и
системы . передачи (передатчики, л инии, коммутаторьi,
приемники) являются дорогостоящим)'[ и часто громозд­
кими сооружениями, и з готавливаемыми в .массовом ко­
личестве, которые не могут поэтому не м едленно следо­
вать за всеми· « указаниями » по совершенствованию,
выдвигаемыми теоретическими исоо~едовани.нми. Усовер~
шенствование может быть реализовано только в том
случае ; если оно экономически · обоснрвано и весьма . эф•
фективно. Однако и теория не может - стоять на месте.
Высокий уровень математизации, · о'Гкрываемые физиче-
• ские эффекты и совершенная те:х:нология приводят к · то­
му, что· новые предложения · выдвигаются лавинообразно
в самых различных направлениях.
Рассмотрим возможные пути развития теории и . тех ­
ники передачи .сообщений.
Основными тенденциями развития передаю_щих уст­
ройств являются повышение генерируемоil мощности и
стабильности частот, увеличение к. п . д. устройств , при­
менение малогабаритных и эффективных полупроводни ­
ковых устройств , использование новьiх сигналов, п ред­
варительное преобразов ание отправляемых сообщений.
Основное назначение передатчика - стюставить со-
.
общение сигналу. В настоящее время сообщения, полу­
ченные qт источника, как правило,· непосредственно уп­
равляют ·сигналами. Однако этот способ не наиболее
эф фективен вследствиё избыточности сообщения. Поэто­
м у изучение принципов сжатия · (устранения излишней
информации) сообщений и путей технической реализации
процесса - могут дать значи·тельный экономический эф-
фект.
'
В настоящее время передача дискретных сообщений
производится обычно с помощью -двоичных сигналов. Ос­
новное преимущество такого способа - относительная
простота построения аппаратуры (требуется два «уро-В ­
н я » } . -Применение М - ичных сигналов может значительно
~9

повысить скорость передачи сообщений, а современна,1
технология может привести к несущественному удорожа­
нщо системы. Разработка и использованJ1е новых методов
помехоустойчивого кодирования (не рассмотренного· в
нашей книге) могут привести к дальнейшему повышению
эффективн()сти передачи.
•
Интересной задачей является разработка принципов
il техники дополнительного уплотнения системы переда-
-
чи. При этом на передающей стороне наряду с ранее нс:.
пользован.ными сигналами отправляются дополнитель­
ные, несущие другое сообщеf!Ие. 'Эти дополнительные
сигналы должны быть постр оены так, чтобы они не ме•
шали передаче основн ых (и наоборот).
Известно, что наибольш ее кол ичество информации за
-
заданный йнтервал времени можно передать с помощью
• зрения. В н астоящее время передача видеоизображений
занимает обычно достаточно широкую полосу_ частот
"
(особенно П'ри передаче подвижных изображений). Из­
вестны способы сужения требуемой полосы частот. Одна- 1
ко он и достаточно сложны и не надежны .· Представляет •
интерес разработка новых методов и аппаратуры д.1щ
передачи изображений. -
Практически важной задачей на передающей сторо­
не является разработка методов генерирования сверхвы­
сокочастотных колебаний - в миллиметровом , субмил- •
лиметровом, а так-же световом диапазонах. Особенно
важна задача достижения стабильности частоты, так как
нестабильное ; хотя и высокочастотное, колебание не при­
водит к существенному повышению пропускной способ-
ности системы.
/•
Во многих случаях линия передачи сигналов является
»аиболее трудоемкQЙ и дорогостоящей частью системы
передачи.
.
.
.
В настоящее . время широко используются двухпр,о ­
водные и коаксиальные линии в большом разнообразии
моди.Фикаций. Полоса пропускания их не превышает не­
скольких тысяч килогерц. Этого недостаточно . Сущест­
венный эффект дает практичесн;ое внедрение волновод­
ных и световодных линий с использованиеJ.14 когерентного
света (эти линии находятся в стадии разработки и опыт-
-
ной · эксплуатации). Несомненно следует продолжать ис­
следование других линий~ от использования линий
. электр·опередаЧИ
И ГаЗОПрОВОДОВ ДО систем ' раЩЮСВЯЗИ
через . искусственные спутники Земли .
lOQ

При построении .!J.Вухпроводных и коаксиальных пи­
ний, как правило, используется «пространственное уплот­
wение»: в. одной р болочkе прокладывается большое коли ~
чеетво (до порядка 103 ) линий . Большое значени~ при
этом приобретает разработка _методов уменьшения вза ­
имных помех от сигналов других линий . Это может быть
достигнуто как конструкцией линий. т~к и ' методами об- -
работки в пункте приема .
.
Линия не только ослабляет и искажает си гналы, но
и «собирает» помехи со всего окружающего пространст•
ва. •Помехи пон и жают реальную пропускную способность
системы. Поэтому большой эффект может быть получен
от уменьшения уровня по м ех . Этого можно достигнуть
как 'разработкой способов подавлен и я внеш них помех в
точках возникновения, защитой лини и, так и сн ижением
собственных .шумов линии с помощью охлажде н ия. По­
добные устройства находятся в стадии разработки . •
В настоящее время широко используются телеграф ­
ная, телефонная и телетайпная сети. Можно говорить о
начале создания сети телевизионной (пока си м плексного
типа). В связи с широк и м вн едрением ЦВМ эти. сети
перестают удовлетворя ть запросы народного хозяйства .
Поэтому возникает задача созд а н ия а втоматиз и рованно й
высокоскоростной сети uередачи данных. Это очень боль­
шая задача . В настоящее время эта сеть нах одится .в
стадии разработки и создания.
,
Основными тенденциями разви тия приемных уст­
ройств являются повышение надежности, снижение ве­
роя тност~ ошибок, применение новых -технологических
ре ш ений, п онижение габаритов и стоимости. Будет уве­
личиваться удельный вес приемных устройств, исполь­
зую щих опцrмальные алгоритмы работы. Не исключе­
но появлецие новых принципов, не известных в настоя­
щее время. Одним из таких принципов, развитых в
по следнее , время, является адаптивный прием, при ~то­
ром параметры приемного устройства изменяются в. за­
висимости от изменяющихся свойств канала передачи,
tак что непрерывно обеспечивается достижение миниму-
ма вероятности ошибок.
.
В настоящее время достаточно развита теория опти­
малыюго приема при флюктуационных помехах. Однако
в ряде случаев велика роль импульсной составляющей.
Эффективные принципы борьбы с импульсными помеха­
ми еще ждут своего решения.
J (\]

•Перспективным направление·м развития является при­
менение . цифровой . обработки r_1риходящих сигналов.
Современная технология изготовления мал о габаритных
устройств . делает це_.riесообразной построецие дискретных
линейных фильтров~ а также различных нелинейных уст­
ройств. При этом · снижаются габариты, повышается ка­
чество работы и надежность систем .
.В
ближайшие годы возрастет роль Еовых элементов
систем · и устроЙGТВ. В электронике для по стро ен ия уси­
лителей, .генераторов, преобразов.ателей широко _исполь­
зуются электронные и полупроводниковые , нел и н ей ные
устройства. Однако возможны и другие решения, осно­
ва н ньtе .на других физических эффектах и прин ци па х.
Т а к, п"о- видщ.1ому, широкое р а с п ространение получа т
устройства на · электронно-акустическом вз аимодействии
(акустQ-электрон·ика), по вер_хност ны х в олнах. Н аряду с
нелинейными · устройствами более широко будут и споль­
зо ва ться линейные параметрические . .
Важной задачец •является создание новых устройств
с необычными параметрами. Так, на п ример, очень н еоб ­
ходимы широкополосные многоотводные линии задерж- -
ки на врем е на в нескоJп,к,о милли,секунд. В настояще~
время построение их затрудне н о . Но_вые принципы, в ча­
стности дискретная об работка сиrналов, .·позволяют •про-
.ще
решить эту задачу. _
Роль новых элементов особенно в о з растает при по ­
строении разветвленных сетей · передачи с использовани­
ем новых принц и пов уплотнения сигналоЕ i-r ко ммутации.
Современная аппаратура использ ует. в основном ч·астот­
ное и (реж е ) временное уплотне~ие. Однако возможны
другие ·принципы, например - у п л отнен ие . по форме. сиг­
налов .
Сеть передачи информации является по . существу
сложным кибер·нетиgеским устройство м . Большое коли­
чество составных элементов и конечная надежность каж­
дого · из них приводит к отказам в системе, локализиро~
вать которые не просто . Поэтому возникает. важная за- _·
дача авто м атической диагно с тики. Это новая задача,
которая ранее не являлась столь актуальной.
В нашей _стране _ поставJiен а и у спешно решается фун­
даментальная · задача: создан~е единой · общегщударст 0
венной · автоматизированной систем ы сбора . и обработки
сообщени й - ОГАС.
•
IQ2

JtИТ,~РА'1'УРА
, 1. Воаенкрафт Дж. и Джекобс И, _ Теоретичесю,1~
основы техники связи. М . , 1969 .
Эта книга 'является блестящим изложением теории оптимал»-
ного приема.
.
2. Ф ил и п п о в Л. И. Основы т_еории оптимальноrG> радиопри-:­
ма дискретных сигналов. М., 1974 .
Эта книга является -относительн _о сло)15:ным изложением общей
теории приема узкоп.о.тюсных и широкополосных сигналов.
з; •Г у р о· в В. С. и др._ Передача дискретной информации и те­
леграфия. М., 1974.
• :Книга посвящена -изложению инженернь1х практичесюух сторон
передачи ,цискретных сообщений. Содержит описание реальных оте­
чественных систем передачи.
4. Смольяни)lов В. М., Фи ·липпов Л. И. Синтез опти­
мальных радиоприемников дискретных сигналов. М., 1969. .
Содержание книги ясно из названия. · Изложение относительно
несложное, в основном . на физическом _ уровне.
5. Фи нк Л. М. Теория передачи дискретных сообщений. М . ,
19.70.
:Книга отличается глубоким теоретическим уровнем изложения
широкого круга вопрос.ов.
в : Ч е тв ер и к о в В. Н_. Преобразование и переда1Jа информа­
ции в АСУ. М., 1'974.
Эта книга - является учебником для студентов специально­
сти АСУ.

.
/
Леонид Иванович Филиппов
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ
.
И ТЕХНИКА ПЕРЕДАЧИ • • .
ДИСК:РЕПЮй ИНФОРМАЦИИ
1,
Редактор С. А, КрылщJ. Художник И. Д . Бабаев. Художе:
:тв ·енный редактор В , И . Пономаренко . Технический ре- ,
цактор Э . М. Чижевскиi'r. Корректор В . В. Кожуткипа
ив N, 1135
Изд. N, ФМ-623 .
Сдано в набор 16.03 .78 . Подп. 11 печать
28.09 .78 . Т-18605 . Формат 84 X l0i!1/, . .
Бум , тнп . No 3. Гарнитура
\_. ,_ • ,W .~ пнтературная , •
Печать высокая.
Объем 5,46 усл. печ . п.
,.
. :Jii, 5,07 уч.-нзд . л. Тираж 14 ООО экз , Зак. No 328. Цена 20 коп .
Иsдательство <Высшая школа~,
Москва, К.-51, Неглннная ул , , д . 29/14 .
Московская типография Nt 8 Сою~полиграфпрома
при Государстве11ном комитете СССР
по· делам издательств, полиграфии • · книжной торгоали,
•
Хохловский щ~р., .7,
.