Ярославский государственный университет им П Г Демидова Кафедра

Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова Кафедра динамики электронных систем Радиотехнические системы передачи информации Лекция 1 Основные характеристики. Классификация. Примеры.

Введение Базовые понятия РТСПИ Особенности беспроводных каналов связи

Радиотехнические системы (РТС) • РТС – это технические системы, осуществляющие извлечение, передачу или разрушение информации с помощью радиоволн • Радиосигналы – радиоволны, несущие информацию • Отличительной особенностью радиосистемы является наличие радиоканала, который состоит из источника радиоволн, среды распространения и приемника Введение 3

Классификация РТС Назначение информации – один из признаков классификации РТС. По этому признаку радиосистемы можно разделить на: • Системы извлечения информации (радиолокационные, радионавигационные, системы радиоразведки и т. д. ) • Системы передачи информации (связные, телеметрические, радиовещательные и т. д. ) • Системы разрушения информации (радиопротиводействие) • Системы радиоуправления Введение 4

Обобщенная структурная схема РТСПИ Радиотехнические системы передачи информации (РТСПИ) – это класс радиотехнических систем, осуществляющих передачу и прием какой-либо информации по радиоканалу. С целью повышения достоверности передачи информации может быть введена обратная связь – обратный канал. Различают системы с управляющей и информационной обратной связью. Введение 5

Назначение обратного канала Управляющий обратный канал: • передача запроса на повторную передачу сообщения после определения ошибки в нем • передача сигнала об изменении вида модуляции, изменения мощности и т. д. Информационный обратный канал: • ретрансляция восстановленного сообщения с целью проверки его корректности • передача информации о состоянии канала и т. д. Введение 6

Помехи в радиоканале Помехи Аддитивные Мультипликативные В зависимости от характера изменения во времени различают следующие виды помех: • флуктуационные ( «белый шум» ) • импульсные (сосредоточенные во времени) • узкополосные (сосредоточенные по частоте) Введение 7

Радиодиапазоны Введение 8

Распространение волн в различных диапазонах Введение 9

Особенности радиоканалов При распространении сигнала в радиоканале могут возникать следующие явления: • дифракция • рефракция • рассеяние В совокупности эти явления приводят к интерференции лучей в приемнике Замирания (фединг) Быстрые Введение Медленные 10

Модели радиоканалов Дискретный канал Канал передачи дискретных сообщений Однозначно задается матрицей переходов между символами передаваемого и принимаемого алфавитов Канал Релея Канал АБГШ Один прямой луч + АБГШ Наиболее простая модель канала, на практике справедлива в системах с узконаправленными антеннами Канал Райса Присутствуют только отраженные лучи Присутствуют как прямой луч, так и отраженные Наиболее типичен для радиосистем, работающих в пределах города или местности со сложным рельефом Наиболее типичен для радиосистем, работающих на открытой местности Введение 11

Структурная схема РТСПИ с дискретными сообщениями Источник сообщений – источник первичных сигналов различной природы, преобразователь их формы в электрическую и дискретизирующее устройство Приемное устройство – устройство восстановления первичных сигналов. Различают поэлементный прием (демодуляция и декодирование осуществляются последовательно) и прием в целом (демодуляция и декодирование совмещены) Введение 12

Кодер источника и кодер канала Назначение кодера источника – устранение избыточности исходной информации. Назначение кодера канала – внесение избыточности, используя которую можно восстановить исходный сигнал на приемной стороне. Основное понятие - скорость кода (r), равная отношению числа информационных битов (k) к общему количеству битов (n). Введение 13

Назначение кодера канала Введение кодера канала позволяет: Типичные значения битовой ошибки в каналах связи: беспроводной – 10 -2 проводной – 10 -5 оптический – 10 -12 • Осуществлять контроль правильности принятых сообщений • Получить энергетический выигрыш в радиолиниях • Уменьшить количество искаженных сообщений в радиоканале Введение 14

Тема 1 Классификация РТСПИ

Варианты классификации РТСПИ по режиму использования канала симплексные полудуплексные по числу каналов одноканальные многоканальные по виду передаваемых сообщений с непрерывными сообщениями Классификация РТСПИ с дискретными сообщениями 16

Классификация по назначению передаваемых сообщений • Телефонные (передача речи) • Телеграфные (передача текста) • Фототелеграфные (передача статических изображений) • Телевизионные (передача подвижных изображений) • Телеметрические (передача измерительной информации) • Телеуправления (передача команд) • Передачи данных (любая другая информация) Классификация РТСПИ 17

Классификация по механизму распространения радиоволн • Ионосферные • Тропосферные • Метеорные • Космические Классификация РТСПИ 18

Классификация по назначению • Радиорелейные • Связные • Спутниковые • Телеметрические • Командные • Системы радиовещания • Системы телевидения Классификация по типам сигналов и методам доступа к среде передачи будет приведена в Лекции 2 Классификация РТСПИ 19

Тема 2 Основные характеристики РТСПИ

Критерии качества работы РТСПИ информационно-технические • достоверность • помехоустойчивость • скорость передачи информации • задержка • диапазон частот конструктивно-эксплуатационные • объем и масса аппаратуры • энергетический КПД • мобильность • гибкость • эксплуатационная надежность • стоимость Основные характеристики РТСПИ 21

Достоверность передачи Характеризует степень соответствия принятых сообщений переданным. Зависит от параметров самой системы, степени ее технического совершенства и условий работы. При передаче дискретных сообщений характеризуется: вероятностью правильного приема символа или вероятностью ошибки. Основные характеристики РТСПИ 22

Достоверность (непрерывные сообщения) ошибка: средний квадрат ошибки: где - принятое сообщение - переданное сообщение другие показатели (относительный средний квадрат ошибки; вероятность того, что абсолютное значение ошибки не превысит некоторого, наперед заданного значения) Основные характеристики РТСПИ 23

Помехоустойчивость – способность системы противостоять вредному действию помех на передачу сообщений. Зависит от способов кодирования, модуляции, методов приема и т. д. Количественно характеризуется вероятностью ошибки при заданном отношении средних мощностей сигнала и помехи на вхоже приемника системы, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки. Основные характеристики РТСПИ 24

Техническая скорость Характеризует быстродействие аппаратуры формирования информационных символов. Применима только в системах передачи дискретных сообщений. Определяется числом символов дискретного сообщения, передаваемых в единицу времени. Измеряется в бодах. Основные характеристики РТСПИ 25

Задержка – промежуток времени между передачей сообщения от источника на вход передающего устройства и выдачей восстановленного сообщения получателю приемным устройством. Зависит от протяженности линии связи и времени обработки сигнала в передающем и приемном устройствах. Основные характеристики РТСПИ 26

Тема 3 Регламент радиосвязи. Стандарты. Примеры РТСПИ

Регламент радиосвязи — основной документ Международного союза электросвязи (МСЭ), определяющий порядок использования любого радиоустройства, которое работает на территории любой из стран-членов Международного союза электросвязи. Является сводом правил эксплуатации устройств, излучающих электромагнитные волны в радиодиапазоне. Примеры РТСПИ 28

Регламент радиосвязи включает в себя • классификацию радиоустройств по сфере их применения • порядок распределения участков радиодиапазона, отведённых для различных видов коммуникации (радиосвязь, радиовещание, телевидение, радионавигация, радиолокация и т. д. ) • нормы параметров устройств, излучающих или принимающих радиоволны • условия использования радиочастот отдельными радиослужбами в различных районах мира • правила закрепления рабочих частот за радиостанциями и т. п. Примеры РТСПИ 29

Классификация спутниковых РТСПИ По типу используемых спутников: • высокоорбитальные или геостационарные (GEO) • среднеорбитальные (MEO) • низкоорбитальные (LEO) По типу ретрансляторов: • с прозрачными ретрансляторами с процессором • с регенеративными ретрансляторами с бортовым запоминающим устройством Примеры РТСПИ 30

Стандарты цифрового телевизионного вещания DVB - Digital Video Broadcasting (Европа) DVB-S, DVB-S 2 – спутниковое телевидение DVB-T, DVB-T 2 – эфирное телевидение DVB-C, DVB-C 2 – кабельное телевидение DVB-H, DVB-SH – мобильное телевидение ATSC - Advanced Television Systems Committee (Сев. Америка/Корея) ATSC – эфирное телевидение ATSC-M/H – мобильное телевидение ISDB - Integrated Services Digital Broadcasting (Япония/Латинская Америка) ISDB-S – спутниковое телевидение ISDB-T – эфирное телевидение ISDB-C – кабельное телевидение DTMB - Digital Terrestrial Multimedia Broadcast (Китай) Примеры РТСПИ 31

География использования стандартов цифрового телевидения Примеры РТСПИ 32

Список литературы 1. Радиосистемы передачи информации: учеб. пособие для вузов / В. А. Васин, В. В. Калмыков и др. - М. : Горячая линия - Телеком, 2005. - 472 с. 2. Системы радиосвязи / Под ред. Н. И. Калашникова. – М. : Радио и связь, 1988. – 352 с. 3. Садомовский А. С. Радиосистемы передачи информации: учеб. пособие – Ульяновск: Ул. ГУ, 2004 – 104 с. 4. Основы радиоэлектроники и связи: учеб. пособие для вузов / В. И. Каганов, В. К. Битюков – М. . : Горячая линия - Телеком, 2007. - 542 с. 5. Телекоммуникационные системы и сети: учеб. пос. в 3 -х томах – Т 2: Радиосвязь, радиовещание, телевидение / Под ред. В. П. Шувалова. – 2 -е изд. , испр. и доп. - М. : Горячая линия – Телеком, 2004. – 672 с. 6. Столлингс В. Беспроводные линии связи и сети. – М. : Издательский дои «Вильямс» , 2003. – 640 с. 33