4. Разделение каналов по времени и частоте

При частотном разделении каналов (ЧРК) спектры отдельных сигналов передаются в различных диапазонах частот. На приемной станции эти спектры отделяют друг от друга электрическими фильтрами: фильтры нижних частот, верхних частот, режекторные и полосовые.

Режекторный фильтр (заграждающий фильтр) - электронный или любой другой фильтр, не пропускающий колебания некоторой определенной полосы частот и пропускающий колебания с частотами, выходящими за пределы этой полосы. Режекторный фильтр, предназначенный для подавления одной определенной частоты, называется узкополосным режекторным фильтром или фильтром-пробкой.

Полосовой фильтр - электронный или любой другой фильтр, который пропускает частоты, находящиеся в нужном диапазоне, и вырезает все остальные частоты.

Фильтр нижних частот (ФНЧ) - электронный или любой другой фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза) и уменьшающий (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.

В отличие от него фильтр высоких частот пропускает частоты сигнала выше частоты среза, подавляя низкие частоты.

Как отмечалось выше, при ЧРК необходимо, чтобы спектры различных сигналов отличались друг от друга по частоте. Тогда каждый сигнал можно свободно выделить из общей цепи электрическими фильтрами. Однако сигналы, поступающие непосредственно от однотипных аппаратов, например телефонных или телеграфных, не отличаются друг от друга по диапазону занимаемых частот. В этом случае перед посылкой сигналов в общую линию спектры их необходимо преобразовать так, чтобы они отличались друг от друга.

При временном разделении каналов (ВРК) общая линия предоставляется для отдельных передач поочередно. Следовательно, в каждый момент времени в линии должен существовать только сигнал, относящийся к какому-нибудь одному из диалогов. При передаче используется дискретизация во времени (импульсная модуляция). Сначала передается импульс первого канала, затем следующего канала и т. д. до последнего канала за номером N, после чего опять передается импульс первого канала и процесс повторяется периодически. На приеме устанавливается аналогичный коммутатор, который поочередно подключает групповой тракт к соответствующим приемникам. В определенный короткий промежуток времени к групповой линии связи оказывается подключена только одна пара приемник/передатчик.

Это означает, что для нормальной работы многоканальной системы с ВРК необходима синхронная и синфазная работа коммутаторов на приемной и передающей сторонах. Для этого один из каналов занимают под передачу специальных импульсов синхронизации.

Дискретизация сигналов (или представление непрерывных сигналов отдельными точками) проводится по теореме Котельникова, которая формулируется следующим образом: сигнал с ограниченным спектром полностью определяется своими отсчетами, следующими с частотой (F), по крайней мере, в два раза большей верхней частоты сигнала, т. е. , где - частота дискретизации, - максимальная частота спектра сигнала.

К примеру, для телефонного канала составляет 3, 4 кГц. Поэтому сигнал можно передать отдельными значениями, следующими с частотой 6, 8 кГц и выше (принято стандартное значение частоты дискретизации в телефонном канале 8 кГц). При временном разделении сигналов отсчеты отдельных каналов передаются поочередно. Количество каналов зависит от длительности каждого отсчета, защитного промежутка времени между отсчетами разных каналов и видом импульсной модуляции. Практически в аналоговых системах связи количество каналов при ВРК не превышает 48.

При временном разделении, как и при ЧРК, существуют взаимные помехи, в основном обусловленные двумя причинами.

Во-первых, линейные искажения, возникающие вследствие ограниченности полосы частот и неидеальности амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик всякой физически осуществимой системы связи, нарушают импульсный характер сигналов. При временном разделении сигналов это приведет к тому, что импульсы одного канала будут накладываться на импульсы других каналов. Иначе говоря, между каналами возникают взаимные переходные помехи или межсимвольная интерференция.

Во-вторых, взаимные помехи могут возникать вследствие несовершенства синхронизации тактовых импульсов на передающей и приемной сторонах.

В общем случае для снижения уровня взаимных помех приходится вводить «защитные» временные интервалы, что соответствует некоторому расширению спектра сигналов. В силу данных причин временное разделение каналов не получило широкого практического применения в аналоговых линиях связи. Временное разделение часто используют в цифровых системах передачи данных.