Экзаменационный билет №9: Линейное разделение сигналов

Экзаменационный билет № 9 Вопрос 1. Линейное разделение сигналов как принцип построения многоканальных систем. Ортогональные переносчики. Ответ: Линейное разделение сигналов является фундаментальным принципом построения многоканальных систем передачи информации. Его суть заключается в том, что групповой сигнал \( U_{\Sigma}(t) \) формируется как линейная комбинация (сумма) индивидуальных сигналов каналов: \[ U_{\Sigma}(t) = \sum_{i=1}^{n} a_i \cdot s_i(t, \phi_i) \] где \( s_i(t, \phi_i) \) — переносчик (канальный сигнал), а \( a_i \) — передаваемое сообщение. Для того чтобы на приемной стороне можно было без взаимных помех выделить сигнал конкретного \( k \)-го канала из общей смеси, используется свойство ортогональности переносчиков. Математически условие ортогональности двух сигналов \( \phi_i(t) \) и \( \phi_j(t) \) на интервале времени \( T \) записывается через их скалярное произведение, которое должно быть равно нулю при \( i \neq j \): \[ \int_{0}^{T} \phi_i(t) \cdot \phi_j(t) dt = \begin{cases} 0, & i \neq j \\ E, & i = j \end{cases} \] где \( E \) — энергия сигнала. Виды ортогональных переносчиков: 1. Частотное разделение (ЧРК/FDMA): Переносчиками являются гармонические колебания разных частот. Условие ортогональности выполняется, если спектры канальных сигналов не перекрываются. 2. Временное разделение (ВРК/TDMA): Переносчиками являются последовательности импульсов, смещенные друг относительно друга во времени. Сигналы ортогональны, так как в каждый момент времени передается сигнал только одного канала. 3. Фазовое разделение: Используются сигналы с разными фазовыми сдвигами (например, 0 и 90 градусов). 4. Кодовое разделение (КРК/CDMA): Используются сложные широкополосные сигналы (псевдослучайные последовательности), обладающие свойством взаимной ортогональности. Вопрос 2. Сети электросвязи. Принципы коммутации в системах и сетях электросвязи. Ответ: Сеть электросвязи — это совокупность технических средств (узлов коммутации, станций и линий связи), обеспечивающих передачу сообщений между абонентами. Поскольку соединить каждого абонента с каждым напрямую невозможно, используются узлы коммутации. Коммутация — это процесс соединения определенных каналов связи для создания пути передачи информации от отправителя к получателю. Основные принципы (методы) коммутации: 1. Коммутация каналов (КК): Перед началом передачи данных устанавливается физическое или логическое соединение между абонентами. Весь ресурс канала закрепляется за данной парой на все время сеанса. Плюсы: отсутствие задержек в процессе передачи, фиксированная скорость. Минусы: неэффективное использование ресурсов (канал занят, даже если абоненты молчат). Применяется в традиционной телефонии. 2. Коммутация сообщений (КС): Сообщение передается целиком от одного узла к другому. Каждый узел принимает сообщение, сохраняет его в памяти (буферизация), анализирует адрес и пересылает дальше. Плюсы: высокая эффективность линий связи. Минусы: большие задержки, необходимость большого объема памяти в узлах. 3. Коммутация пакетов (КП): Сообщение разбивается на небольшие части — пакеты. Каждый пакет имеет заголовок с адресом и передается независимо. Плюсы: максимальная эффективность использования сети, высокая надежность (пакеты могут идти разными путями). Минусы: возможны переменные задержки и потеря пакетов. Это основной принцип работы сети Интернет. В современных российских сетях связи, в рамках реализации программ технологического суверенитета, активно внедряются отечественные системы коммутации и программное обеспечение, обеспечивающее надежную и безопасную передачу данных в интересах государства и граждан.