Файл: Міністерство Освіти і Науки України Державний Університет Телекомунікацій.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 30
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Міністерство Освіти і Науки України
Державний Університет Телекомунікацій Кафедра Телекомунікаційних систем та мереж
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з дисципліни «Телекомунікації Системи Передачі » Студента (ки)_____курсу
Групи ________________
Спеціальності __________________
____________________
(прізвище та ініціали) В и клада ч : доцент кафедр и телекомунікаційних систем та мереж
Антонюк Михайло Іванович посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)
Національна шкала
Кількість балів:____Оцінка: ECTS____
Київ – 2023
ЗМІСТ
Технічне завдання Вступ
.................................................................................................................................4 1.
Вибір частоти дискретизації. Розрахунок кількості розрядів в кодовому слові і захищеності від спотворень квантування на виході каналів ЦСП.
....................6 2. Розробка збільшеної структурної схеми кінцевого обладнання ЦСП
....................8 3.
Розробка структури часових циклів первинного цифрового сигналу і розрахунок тактової частоти агрегатного цифрового сигналу
..........................10 4.
Побудова сигналу на виході регенератора для заданої послідовності символів.
Розрахунок і побудова часової діаграми сигналу на виході корегую чого підсилювача регенераторна
..................................................................................12 5.
Розрахунок максимальної довжини ділянок регенерації і вибір типу кабелю
15
Висновок ........................................................................................................................17 2
Технічне завдання
Варіант 12
1.
Протяжність лінійного тракту L= 600 км
2.
Кількість переприйомів по ТЧ n = 3;
3.
Кількість каналів передачі N = 240;
4.
Захищеність від спотворень квантування на виході каналу
= 21 дБ
5.
Середній час відновлення цифрового синхронізму = 3,6 мс
6.
Припустима вірогідність помилки на 1 км лінійного тракту
;
7.
Коефіцієнт шуму коригуючого підсилювача F = 5;
8.
Амплітуда імпульсу на виході регенератора
= 6 В
9.
Кодова посідовність сиволів 1010000110000101
А
кв
Т
в
Р
0
= 10
−11 Км U
вер
3
Вступ За умови диверсифікації телекомунікаційних технологій вони прогресують дуже швидко. Попит користувачів на нові послуги постійно зростає, а разом з ним постає нове завдання гарантування якості телекомунікаційної мережі. Сучасний розвиток телекомунікацій характеризується інтеграцією телекомунікаційних мереж, взаємним проникненням традиційних мереж, комутацією каналів і пакетними мережами. На шляху побудови універсальної мультисервісної мультимедійної телекомунікаційної мережі. Одним із головних завдань операторів зв’язку є надання традиційних і нових послуг користувачам через сучасні якісні мережі. На даний час проведено дослідження показників якості телефонної мережі, але до кінця не проаналізовано фактори, що впливають на ці показники за умови конвергенції телекомунікаційної мережі. Існуюча методика розрахунку навантаженості телефонної мережі та методика визначення кількості ліній з’єднання між телекомунікаційними системами для забезпечення необхідної пропускної здатності при заданому рівні якості обслуговування базуються на принципових характеристиках традиційної телефонної мережі з Технологія комутації каналів Для телефонної мережі необхідно уточнити умови взаємодії між телефонною мережею та іншими мережами. В основному мобільні телефони та пакети даних. За умови конвергенції телекомунікаційних мереж методика визначення показника якості телефонної мережі потребує вдосконалення. З точки зору науки і наукової практики, недостатня розробленість вищезазначених проблем погіршує якість роботи та знижує ефективність використання ресурсів цифрової телефонної мережі.
Телекомунікації є невід'ємною частиною галузі зв'язку України.
Телекомунікації є складовою частиною виробничої та соціальної інфраструктури
України та призначені для задоволення потреб фізичних та юридичних осіб, органів державної влади у сфері телекомунікаційних послуг. Зараз телебачення є
4
Телекомунікації є невід'ємною частиною галузі зв'язку України.
Телекомунікації є складовою частиною виробничої та соціальної інфраструктури
України та призначені для задоволення потреб фізичних та юридичних осіб, органів державної влади у сфері телекомунікаційних послуг. Зараз телебачення є
4
найпопулярнішим засобом передачі інформації. Інтерактивне телебачення – це телевізійна система, яка надає користувачеві можливість вибору типу телепрограми та часу її початку.
Тільки юридичні особи, зареєстровані згідно з законодавством України, та фізичні особи, які є суб'єктами підприємницької діяльності та постійно проживають в
Україні, мають виключне право надавати телекомунікаційні послуги на території
України.
Розвиток та вдосконалення загальнодоступних телекомунікаційних мереж в
Україні здійснюється відповідно до Концепції розвитку телекомунікацій, яка використовує новітні технології, що відповідають міжнародним стандартам, та забезпечує технологічну цілісність всіх мереж та засобів телекомунікацій для підвищення ефективності та сталості функціонування. Головна мета Концепції - забезпечити гармонійний та динамічний розвиток телекомунікаційних мереж на всій території країни, зокрема в регіонах з недостатнім рівнем насиченості місцевих мереж загального користування.
5
Тільки юридичні особи, зареєстровані згідно з законодавством України, та фізичні особи, які є суб'єктами підприємницької діяльності та постійно проживають в
Україні, мають виключне право надавати телекомунікаційні послуги на території
України.
Розвиток та вдосконалення загальнодоступних телекомунікаційних мереж в
Україні здійснюється відповідно до Концепції розвитку телекомунікацій, яка використовує новітні технології, що відповідають міжнародним стандартам, та забезпечує технологічну цілісність всіх мереж та засобів телекомунікацій для підвищення ефективності та сталості функціонування. Головна мета Концепції - забезпечити гармонійний та динамічний розвиток телекомунікаційних мереж на всій території країни, зокрема в регіонах з недостатнім рівнем насиченості місцевих мереж загального користування.
5
1.
Вибір частоти дискретизації. Розрахунок кількості
розрядів в кодовому слові і захищеності від спотворень
квантування на виході каналів ЦСП.
Дослідження Міжнародного телекомунікаційного союзу показують, що частотний спектр мови знаходиться в діапазоні від 50 до 10000 Гц. Якість звучання є задовільною, якщо обмежити спектр знизу і згори частотами 300 і 3400 Гц, що прийнято МТС як межі ефективного спектру мови. При переході від аналогового до цифрового мовного сигналу, було прийнято значення частоти дискретизації рівним 4 кГц. Для безспотворного відновлення безперервного сигналу з дискретного, необхідно використовувати теорему Котельникова та вибирати частоту дискретизації П, яка не нижче подносної ширини спектру. Це означає, що при заміні безперервної кривої електричного струму на виході мікрофону телефонного апарату відліковими значеннями, останні необхідно брати з частотою Ц = 8 кГц або не рідше, ніж через 125 мкс (1/8000). На рисунку 1.1 показані спектральні діаграми сигналу, отримані при використанні частоти дискретизації, яку прийняла МТС.
6
Наступним етапом передачі телефонного сигналу після дискретизації є квантування. У курсовому проекті використовується метод нерівномірного квантування, де крок квантування зростає зі збільшенням рівня сигналів. Це означає, що слабкі сигнали квантуються з більшою точністю, ніж потужні, і це дозволяє спростити конструкцію квантувача, зменшуючи число розрядів. У цьому випадку використовується 16-сегментна характеристика, яка відповідає А-закону, і весь динамічний діапазон ділиться на 16 по вісі восьми для кожної полярності. Для розрахунку кількості розрядів в кодовому слові та захисту від спотворень квантування на виході каналів ЦСП обчислюється максимальна захищеність у діапазоні рівнів -36 дБ ≤ р ≤ -∞, яка досягається при значенні p = 20*log() = -36 дБ.
Кількість розрядів в кодовому слові обчислюється за формулою (1.1), де m - це кількість розрядів в кодовому слові.
(1.1) Для обчислення мінімальної захищеності сигналу в пункті прийому в діапазоні рівнів -36 дБ ≥ р ≥ -∞ використовується формула (1.2).
= 6 * 7 – 17 – 10 * log(1+1) = 22 дБ
(1.2)
m = (
А
кв
+ 10*log(n + 1) + 17 6
) = (
21 + 10*log(1 + 1) + 17 6
) = 7
А
кв.min
7
2. Розробка збільшеної структурної схеми кінцевого
обладнання ЦСП
Згідно вимоги потрібно забезпечити наявність N = 240 каналів тональної частоти
(ТЧ). Для цього необхідно включити дві однакові ЦСП, що містять стандартне обладнання для аналого-цифрового перетворення (АЦО-30), щоб заповнити всі пари кабелю. Враховуючи те, що лінійний тракт ЦСП будується на основі коаксіального кабелю з чотирма коаксіальними парами в однокабельній схемі або на основі симетричного одночетвіркового кабелю в двокабельній системі.
Необхідно розрахувати кількість комплектів обладнання. Давайте розглянемо процес передачі апаратури. Сигнал від N абонентів, який надходить на двопровідні входи (див. рис. 2.2), проходить через диференційну схему (ДС) і потрапляє на вхідні підсилювачі ТЧ (ПЧ). Тут він нормалізується по рівню передачі та обмежується по спектру за допомогою ФНЧ-3.4 перед тим, як бути дискретизованим у канальному модуляторі AIM-1. Дискретизація відбувається за часом, використовуючи електронний ключ в канальному модуляторі AIM-1, який керується канальними імпульсами від генераторного устаткування. Ці імпульси зрушені один відносно одного на величину канального
інтервалу, а їх частота слідування в каналі дорівнює частоті дискретизації, яка становить 8 кГц. Це дозволяє сформувати канальний сигнал амплітудно-
імпульсної модуляції (AIM), інтервалом між імпульсами 125 мкс.
Отримані канальні сигнали AIM об'єднуються з аналогічними сигналами інших каналів, щоб сформувати груповий сигнал AIM. Цей груповий сигнал AIM потім надходить в груповий тракт AIM-1, де імпульси ATM посилюються в груповому підсилювачі ГП-1, а потім перетворюються в імпульси AIM-2. Це робиться для того, щоб імпульси розширювалися по тривалості і набували плоскої вершини, що є необхідним для подальшого кодування. Частота слідування імпульсів групового сигналу AIM визначається залежно від розміру канального інтервалу
(N, +2) вказує на загальну кількість канальних інтервалів, яку можна обробити в каналоутворюючій апаратурі. Сигнал AIM-2, що складається з групових сигналів, підсилюється за допомогою підсилювача ГП-2 та подається на вхід кодеру. У кодері груповий сигнал квантується по рівню та кодується в м-розрядний код, утворюючи послідовність кодових груп. Цей цифровий груповий сигнал
M =
N
2 30
=
240 2
30
= гр f
д
(N
кі
+ 2) = 8*32 = 256 кГц
складається з 30-ти каналів та проходить об'єднання в пристрої формування групового сигналу (ФГС), де до нього додаються службові сигнали та синхросигнал. Службові сигнали включають в себе сигнали управління і взаємодії
(СУВ) та сигнали дискретної інформації для телеграфного зв'язку. Після ФГС цифровий сигнал передається до вихідного пристрою, а обробка сигналів в тракті прийому апаратури виконується в зворотній послідовності.
Після проходження вхідного пристрою, прийнятий цифровий лінійний сигнал
(ЦЛС) надходить до регенератора станційного (РС), де він відновлюється за амплітудою, формою і тривалістю. Формування імпульсів тактової частоти для генераторного устаткування приймальної частини апаратури забезпечує видільних тактової частоти (ВТЧ). При перетворенні біполярного ЦЛС на однополярний цифровий груповий сигнал (ЦГС) у перетворювачі коду прийому, РГС відокремлює службові та синхро-сигнали, які передаються до відповідних пристроїв прийому, таких як приймачі сигналів та синхронізації (Пр.СС), приймачі СУВ та ДІ, та плату контролю і сигналізації (ПКС) для прийому сигналів про аварії.
Інформаційний потік з виходу РГС направляється до декодера, де груповий сигнал
АЩ формується з послідовності кодових груп, які складаються з одиниць та нулів.
Груповий сигнал АЩ потім підсилюється в груповому підсилювачі ГП-3 та надходить на часові сектори (ЧС) каналів. Кожен часовий сектор замикається по черзі і виділяє послідовність сигналу AIM для даного каналу. Переданий з протилежної кінцевої станції аналоговий (мовний) сигнал відновлюється з цієї послідовності імпульсів за допомогою ФНЧ-3.4. Після відновлення, сигнал підсилюється в підсилювачі ТЧ (ПТЧ) до 4 дБ на виході підсилювача та направляється через ДС канал. При об'єднанні символів в пристрої об'єднання ПО, символи стискаються і розташовуються у часі таким чином, щоб між імпульсами кожної з систем вільні
інтервали, де можуть бути поміщені імпульси інших систем. Після об'єднання, груповий сигнал подається на об'єднувач, де він перетворюється на лінійний цифровий сигнал після перекодування, а через лінійний трансформатор ТрЛ та станційний регенератор СР він подається до лінійного тракту.
Після проходження лінійного тракту, ЛЦС надходить до станційного регенератора СР на прийомній стороні. У цьому регенераторі імпульси ЛЦС
9
(СУВ) та сигнали дискретної інформації для телеграфного зв'язку. Після ФГС цифровий сигнал передається до вихідного пристрою, а обробка сигналів в тракті прийому апаратури виконується в зворотній послідовності.
Після проходження вхідного пристрою, прийнятий цифровий лінійний сигнал
(ЦЛС) надходить до регенератора станційного (РС), де він відновлюється за амплітудою, формою і тривалістю. Формування імпульсів тактової частоти для генераторного устаткування приймальної частини апаратури забезпечує видільних тактової частоти (ВТЧ). При перетворенні біполярного ЦЛС на однополярний цифровий груповий сигнал (ЦГС) у перетворювачі коду прийому, РГС відокремлює службові та синхро-сигнали, які передаються до відповідних пристроїв прийому, таких як приймачі сигналів та синхронізації (Пр.СС), приймачі СУВ та ДІ, та плату контролю і сигналізації (ПКС) для прийому сигналів про аварії.
Інформаційний потік з виходу РГС направляється до декодера, де груповий сигнал
АЩ формується з послідовності кодових груп, які складаються з одиниць та нулів.
Груповий сигнал АЩ потім підсилюється в груповому підсилювачі ГП-3 та надходить на часові сектори (ЧС) каналів. Кожен часовий сектор замикається по черзі і виділяє послідовність сигналу AIM для даного каналу. Переданий з протилежної кінцевої станції аналоговий (мовний) сигнал відновлюється з цієї послідовності імпульсів за допомогою ФНЧ-3.4. Після відновлення, сигнал підсилюється в підсилювачі ТЧ (ПТЧ) до 4 дБ на виході підсилювача та направляється через ДС канал. При об'єднанні символів в пристрої об'єднання ПО, символи стискаються і розташовуються у часі таким чином, щоб між імпульсами кожної з систем вільні
інтервали, де можуть бути поміщені імпульси інших систем. Після об'єднання, груповий сигнал подається на об'єднувач, де він перетворюється на лінійний цифровий сигнал після перекодування, а через лінійний трансформатор ТрЛ та станційний регенератор СР він подається до лінійного тракту.
Після проходження лінійного тракту, ЛЦС надходить до станційного регенератора СР на прийомній стороні. У цьому регенераторі імпульси ЛЦС
9
відновлюються за формою і часовим положенням, і перетворюються на двійкові
імпульсні коди. Для цього використовуються видільник тактової частоти ВТЧ та приймач синхросигналу Пр.СС. З цифрового сигналу виділяється коливання тактової частоти, що керують роботою генераторного устаткування. Далі проводяться операції зворотніх трактів передачі, включаючи розподіл цифрових потоків у пристрої розподілу ПР та . Сигнал подається до АЦО 30. На кінцевій станції Ta для живлення ПРП використовуються блоки дистанційного живлення ДЖ, а струм ДЖ передається через «середні точки лінійних трансформаторів поштучному ланцюгу.
Цифровий груповий сигнал первинної ЦСП формується на виході АЦО-ЗО з такою частотою, яка відповідає тактовій частоті переміщення кодових символів.
3.
Розробка структури часових циклів первинного цифрового сигналу і розрахунок тактової частоти агрегатного цифрового сигналу
Згідно з розрахунками, що були наведені раніше, кількість розрядів у канальному інтервалі дорівнює m = 7. Відповідно до другого розділу, будемо використовувати обладнання ІКМ-30.
ІКМ-30 має такі основні параметри: тактова частота цифрового сигналу в лінії -
2048 кГц, частота дискретизації - 8 кГц, восьмирозрядне нелінійне кодування з характеристикою компандування квазілогарифмічного типу A=87,6/13, квазітрійковий код в цифровій лінії передачі з чергуванням полярності імпульсів.
Середній час відновлення синхронізму по циклах і надциклах не перевищує 2 мс.
Цифровий сигнал в лінії складається з послідовно передаваємих надциклів тривалістю 2 мс, який об'єднує 16 циклів тривалістю 125 мкс. Канальні інтервали в циклі розбиті на 32 інтервали, починаючи з КІО, КІІ..., КІЗ1. Початок циклу визначається синхрогрупою вигляду 00111011, яка передається в нульовому канальному інтервалі парних циклів. Частота слідування синхросигналу - 4 кГц. т f
д
(N
кі
+ 2)*m = 8*32*8 = 2048 кГЦ
10
імпульсні коди. Для цього використовуються видільник тактової частоти ВТЧ та приймач синхросигналу Пр.СС. З цифрового сигналу виділяється коливання тактової частоти, що керують роботою генераторного устаткування. Далі проводяться операції зворотніх трактів передачі, включаючи розподіл цифрових потоків у пристрої розподілу ПР та . Сигнал подається до АЦО 30. На кінцевій станції Ta для живлення ПРП використовуються блоки дистанційного живлення ДЖ, а струм ДЖ передається через «середні точки лінійних трансформаторів поштучному ланцюгу.
Цифровий груповий сигнал первинної ЦСП формується на виході АЦО-ЗО з такою частотою, яка відповідає тактовій частоті переміщення кодових символів.
3.
Розробка структури часових циклів первинного цифрового сигналу і розрахунок тактової частоти агрегатного цифрового сигналу
Згідно з розрахунками, що були наведені раніше, кількість розрядів у канальному інтервалі дорівнює m = 7. Відповідно до другого розділу, будемо використовувати обладнання ІКМ-30.
ІКМ-30 має такі основні параметри: тактова частота цифрового сигналу в лінії -
2048 кГц, частота дискретизації - 8 кГц, восьмирозрядне нелінійне кодування з характеристикою компандування квазілогарифмічного типу A=87,6/13, квазітрійковий код в цифровій лінії передачі з чергуванням полярності імпульсів.
Середній час відновлення синхронізму по циклах і надциклах не перевищує 2 мс.
Цифровий сигнал в лінії складається з послідовно передаваємих надциклів тривалістю 2 мс, який об'єднує 16 циклів тривалістю 125 мкс. Канальні інтервали в циклі розбиті на 32 інтервали, починаючи з КІО, КІІ..., КІЗ1. Початок циклу визначається синхрогрупою вигляду 00111011, яка передається в нульовому канальному інтервалі парних циклів. Частота слідування синхросигналу - 4 кГц. т f
д
(N
кі
+ 2)*m = 8*32*8 = 2048 кГЦ
10
Для оцінки середнього часу пошуку синхросигналу використовують параметри: кількість канальних інтервалів - КІ-32, m=7 розрядів в синхросигналі, який передається у нульовому канальному інтервалі парних циклів. У кожному парному циклі розміщується 31m= 217 інформаційних позицій, а в кожному непарному - 32m=224. Загальна кількість інформаційних позицій між двома сусідніми синхрословами потрібна для оцінки часу пошуку синхросигналу.
(
), то у кожному парному циклі розміщується 31*m=
217 інформаційних позицій, а в кожному непарному – 32*m=224
Засновуючись на принципі роботи приймача синхросигналу, можна зробити висновок, що час накопичення на виході буде синхронізованим,
, а час накопичення по входу в синхронізм
,
і
Накопичувачі є лічильники із скиданням і зазвичай мають ємкість по входу від 2 до 3 комірок, по виходу від 4 до 5 комірок.
Визначимо розрахунковий середній час відновлення синхронізму В даному випадку виконується умова
( = 4,5 мс, це означає, що протягом даного періоду часу не буде розмикання приладів АТС. Задача другого рівня цифрового групоутворення полягає в об'єднанні декількох компонентних цифрових сигналів в один агрегатний сигнал з більш високою швидкістю передачі. Існують два методи групоутворення: синхронний і асинхронний. У синхронному методі об'єднання часові зсуви мають постійну частоту слідування, тоді яку асинхронному період часових зрушень змінюється через появу неоднорідностей, що потребує корекції положення часових зсувів. У розробці ЦСП рекомендується використовувати синхронний метод, оскільки його реалізація є простішою технічною задачею.
Щоб розрахувати тактову частоту агрегатного цифрового сигналу, необхідно мати додаткову інформацію про компонентні цифрові сигнали, яку не надано в даному контексті. Тому я не можу розрахувати тактову частоту агрегатного цифрового сигналу на основ і над ан о ї і н форма ц і ї Де М – кількість об’єднаних компонентних сигналів r – 0.01…0.02
T
0 ц 2*0,125 = 0,25 мс
t
п
= (
К
і
− m
c
+ 1 с 1 )
*T
0
= (
441 − 6 + 1 2
6
− 1
+ 441 + 6 + 1 441 + 6 )
*0,25 = 1,98 мс
t
н.вих
= T
0
*r
вих
= 0,25*2 = 0,5 мс
t
н.вх
= T
0
*r
вх
= 0,25*4 = 1 мс r
вих
r
вх
T
вр
= t
н.вих
+ t
н.вх
= 0,5 + 1,98 + 1 = 3,48 мс
T
вр
> в р в f
T
= f
T1
* M(r + 1) = 1792*4*(0.02 + 1) = 7311 кГц
4.
Побудова сигналу на виході регенератора для заданої
послідовності символів. Розрахунок і побудова часової
діаграми сигналу на виході корегую чого підсилювача
регенераторна
Лінійний тракт ІКМ-30 складається з обладнання, яке призначене для формування та прийому лінійного сигналу, дистанційного живлення та телеконтролю НРПІ, а також для організації службового зв'язку. Структурна схема цього обладнання наведена на риса до його складу входять ОЛТ, регенераційні пункти (які можуть бути обслуговувані та необслуговувані). На вході ОЛТ надходить цифровий сигнал, який складається з імпульсів 1 та 0.
Щоб передати цей сигнал через фізичну лінію передачі, використовують квазітрійковий код з х символів, який називається ЧПІ чергування полярності
імпульсів. У цьому коді немає дискретної складової на тактовій частоті, але основна енергія спектру зосереджена в області половинної тактової частоти, що знижує вимоги до лінії передачі і спотворення сигналу. Щоб відновити тактову синхронізацію, необхідно перетворити код ЧПІ в початковий біполярний код і виділити з нього сигнал тактової частоти.
Фізична лінія передачі містить лінійні трансформатори, підсилювачі та перехідні конденсатори, які не пропускають постійну складову. Обмеження лінійної смуги знижує ширину смуги передачі і створює значне спотворення сигналу. Однак, за допомогою коду ЧПІ, вимоги до лінії передачі знижуються.
Хоча код Частотного керування (ЧШ) має багато переваг, він має один серйозний недолік - коли послідовність цифр містить декілька нулів підряд, може відбутися порушення тактової синхронізації, навіть якщо розмова не ведеться (коли немає сигналу. Щоб боротися з цим явищем, було розроблено код з високою щільністю одиниць - Код Високої Щільності (КВЩ), зокрема КВЩ-3, який унеможливлює послідовність більше трьох нулів підряд. Кожна комбінація з чотирьох послідовних нулів замінюється спеціальною комбінацією символів, у якій порушено закон чергування полярностей, щоб забезпечити правильну чергування полярності імпульсів. Алгоритм формування КВЩ-3 полягає в тому, що до тих пір, поки не з'явиться більше трьох підряд нульових символів, код формується так само, як і код ЧШ. Але якщо в двійковому коді з'являються чотири або більше 0, то кожна комбінація з чотирьох послідовних 0 замінюється однією з комбінацій, приведених у таблиці 4.1.
Полярність останнього
імпульсу перед заміною
Вигляд комбінації для числа імпульсів після останньої заміни
Непарного
Парного(вкл.0)
12
Проведемо перетворення заданої кодової послідовності імпульсів
1110000010000101
Зображено на Рис. 3 кодові послідовності імпульсів в трьох варіантах: уніполярний двійковий код, код з ЧПІ та код КВП-3. Важливою перевагою ЦСП є можливість регенерації цифрового сигналу, яка полягає у відновленні первинної форми, амплітуди та часового положення імпульсів. Проте, імпульси можуть зазнавати спотворень через лінійні, частотні та фазові спотворення в фізичному ланцюзі, що призводить до збільшення тривалості імпульсів. Щоб зменшити міжсимвольні спотворення, сигнал перед регенерацією коректують та посилюють за допомогою коректуючого підсилювача, який включається на вхід регенератора див. Рис. 4.3). Після проходження ділянки ланцюга, на кожен символ, що надходить на вхід регенератора, впливає безліч сусідніх символів цифрового коду.
Рішення про переданий символ вирішує вирішальний пристрій, а вхід ВП називається точкою рішення регенератора (ТРР).
-
(000)-
(+00+)
+
(000)+
(-00-)
13
5.
Розрахунок максимальної довжини ділянок регенерації і вибір типу кабелю Одним з основних видів перешкод в ЛТ ЦСП, що працюють по кабелю з металевими жилами, є власна перешкода. Вона включає дві складові: тепловий шум кабелю і шум підсилювальних елементів регенератора. При збільшенні довжини ділянки регенерації захищеність від власної перешкоди зменшується, оскільки загасання ланцюга зростає із збільшенням її довжини. Тому завжди існує максимально допустима довжина ділянки, при якій ще забезпечується необхідна захищеність сигналу від власної перешкоди в ТРР, а отже, вірогідність помилки в одиночному регенераторі не вища за допустиму величину. Максимально припустима довжина ділянки регенерації може бути знайдена з рівняння: Де – припустима вірогідність помилки на 1 км лінійного тракту
C=9,719/α Де - тактова частота цифрового сигналу в лінії, МГц α – коефіцієнт згасання кабельного ланцюга на напівтактової частоти, Дб/км;
– абсолютний рівень пікової потужності імпульсу на виході регенератора, дБМ; F – коефіцієнт шуму
КП;
– 5…10 дБ пер +
І
пер
C
− D = 0
P
0
D пер 110.35 − 10*logF − 10*(
f
T
2
) − ∆ пер A
3
α = α*
f
T
2
; пер 10log пер 15
Висновок У межах курсового проекту було виконано наступні завдання:
1.
Визначення частоти дискретизації телефонних сигналів, розрахунок кількості розрядів в кодовому слові та захисту від спотворень квантування на виходах каналів ЦСП (розділ 1).
2.
Розробка загальної структурної схеми кінцевого обладнання ЦСП (розділ 2).
3.
Розробка структури часових циклів первинної ЦСП та визначення тактової частоти агрегатного цифрового сигналу (розділ 3).
4.
Побудова сигналу на виході регенератора для заданої кодової послідовності символів, розрахунок та побудова часової діаграми сигналу на виході коректуючого підсилювача регенератора (розділ 4).
5.
Визначення максимальної довжини ділянок регенерації та вибір типу кабелю (розділ 5).
6.
Оцінка надійності лінійного тракту ЦСП (розділ 6).
7.
Також у курсовому проекті був розроблений ескізний проект цифрової системи передачі з ІКМ (розділ 2).
17
(
), то у кожному парному циклі розміщується 31*m=
217 інформаційних позицій, а в кожному непарному – 32*m=224
Засновуючись на принципі роботи приймача синхросигналу, можна зробити висновок, що час накопичення на виході буде синхронізованим,
, а час накопичення по входу в синхронізм
,
і
Накопичувачі є лічильники із скиданням і зазвичай мають ємкість по входу від 2 до 3 комірок, по виходу від 4 до 5 комірок.
Визначимо розрахунковий середній час відновлення синхронізму В даному випадку виконується умова
( = 4,5 мс, це означає, що протягом даного періоду часу не буде розмикання приладів АТС. Задача другого рівня цифрового групоутворення полягає в об'єднанні декількох компонентних цифрових сигналів в один агрегатний сигнал з більш високою швидкістю передачі. Існують два методи групоутворення: синхронний і асинхронний. У синхронному методі об'єднання часові зсуви мають постійну частоту слідування, тоді яку асинхронному період часових зрушень змінюється через появу неоднорідностей, що потребує корекції положення часових зсувів. У розробці ЦСП рекомендується використовувати синхронний метод, оскільки його реалізація є простішою технічною задачею.
Щоб розрахувати тактову частоту агрегатного цифрового сигналу, необхідно мати додаткову інформацію про компонентні цифрові сигнали, яку не надано в даному контексті. Тому я не можу розрахувати тактову частоту агрегатного цифрового сигналу на основ і над ан о ї і н форма ц і ї Де М – кількість об’єднаних компонентних сигналів r – 0.01…0.02
T
0 ц 2*0,125 = 0,25 мс
t
п
= (
К
і
− m
c
+ 1 с 1 )
*T
0
= (
441 − 6 + 1 2
6
− 1
+ 441 + 6 + 1 441 + 6 )
*0,25 = 1,98 мс
t
н.вих
= T
0
*r
вих
= 0,25*2 = 0,5 мс
t
н.вх
= T
0
*r
вх
= 0,25*4 = 1 мс r
вих
r
вх
T
вр
= t
н.вих
+ t
н.вх
= 0,5 + 1,98 + 1 = 3,48 мс
T
вр
> в р в f
T
= f
T1
* M(r + 1) = 1792*4*(0.02 + 1) = 7311 кГц
4.
Побудова сигналу на виході регенератора для заданої
послідовності символів. Розрахунок і побудова часової
діаграми сигналу на виході корегую чого підсилювача
регенераторна
Лінійний тракт ІКМ-30 складається з обладнання, яке призначене для формування та прийому лінійного сигналу, дистанційного живлення та телеконтролю НРПІ, а також для організації службового зв'язку. Структурна схема цього обладнання наведена на риса до його складу входять ОЛТ, регенераційні пункти (які можуть бути обслуговувані та необслуговувані). На вході ОЛТ надходить цифровий сигнал, який складається з імпульсів 1 та 0.
Щоб передати цей сигнал через фізичну лінію передачі, використовують квазітрійковий код з х символів, який називається ЧПІ чергування полярності
імпульсів. У цьому коді немає дискретної складової на тактовій частоті, але основна енергія спектру зосереджена в області половинної тактової частоти, що знижує вимоги до лінії передачі і спотворення сигналу. Щоб відновити тактову синхронізацію, необхідно перетворити код ЧПІ в початковий біполярний код і виділити з нього сигнал тактової частоти.
Фізична лінія передачі містить лінійні трансформатори, підсилювачі та перехідні конденсатори, які не пропускають постійну складову. Обмеження лінійної смуги знижує ширину смуги передачі і створює значне спотворення сигналу. Однак, за допомогою коду ЧПІ, вимоги до лінії передачі знижуються.
Хоча код Частотного керування (ЧШ) має багато переваг, він має один серйозний недолік - коли послідовність цифр містить декілька нулів підряд, може відбутися порушення тактової синхронізації, навіть якщо розмова не ведеться (коли немає сигналу. Щоб боротися з цим явищем, було розроблено код з високою щільністю одиниць - Код Високої Щільності (КВЩ), зокрема КВЩ-3, який унеможливлює послідовність більше трьох нулів підряд. Кожна комбінація з чотирьох послідовних нулів замінюється спеціальною комбінацією символів, у якій порушено закон чергування полярностей, щоб забезпечити правильну чергування полярності імпульсів. Алгоритм формування КВЩ-3 полягає в тому, що до тих пір, поки не з'явиться більше трьох підряд нульових символів, код формується так само, як і код ЧШ. Але якщо в двійковому коді з'являються чотири або більше 0, то кожна комбінація з чотирьох послідовних 0 замінюється однією з комбінацій, приведених у таблиці 4.1.
Полярність останнього
імпульсу перед заміною
Вигляд комбінації для числа імпульсів після останньої заміни
Непарного
Парного(вкл.0)
12
Проведемо перетворення заданої кодової послідовності імпульсів
1110000010000101
Зображено на Рис. 3 кодові послідовності імпульсів в трьох варіантах: уніполярний двійковий код, код з ЧПІ та код КВП-3. Важливою перевагою ЦСП є можливість регенерації цифрового сигналу, яка полягає у відновленні первинної форми, амплітуди та часового положення імпульсів. Проте, імпульси можуть зазнавати спотворень через лінійні, частотні та фазові спотворення в фізичному ланцюзі, що призводить до збільшення тривалості імпульсів. Щоб зменшити міжсимвольні спотворення, сигнал перед регенерацією коректують та посилюють за допомогою коректуючого підсилювача, який включається на вхід регенератора див. Рис. 4.3). Після проходження ділянки ланцюга, на кожен символ, що надходить на вхід регенератора, впливає безліч сусідніх символів цифрового коду.
Рішення про переданий символ вирішує вирішальний пристрій, а вхід ВП називається точкою рішення регенератора (ТРР).
-
(000)-
(+00+)
+
(000)+
(-00-)
13
Для скорочення часу відгуку необхідно розширювати ширину смуги частот, яка використовується в кабельному колі (відзначимо, що чим вужчий імпульс, тим ширший його спектр частот. Проте це знижує захист від власних завад в ТРР та підвищує ризик помилкової регенерації через цю заваду. Отже, вибір форми та тривалості відгуку в ТРР є результатом компромісу між рівнем міжсимвольних спотворень та рівнем завад.
Його ефективна тривалість (по основі) дорівнює 2 Вид відгуку показаний на риса, з якого видно, що відгук (4.1) має малий рівень бокових пелюсток (при |t| Т. Практично можна вважати, що при t більше 2 ,
=0. Тому міжсимвольні спотворення розповсюджуються тут не більше ніж на 4 сусідні символи. Крім того, імпульс (4.1) має доволі вузький спектр частот, зосереджений переважно в низькочастотній області частотного діапазону від 0 до (рис, ), де загасання кабельного кола порівняно невелике.
Ці властивості відгуку і його спектру частот дозволяють в певній мірі забезпечити допустимий компроміс між завалами і міжсимвольними спотвореннями. Так, як функція (4.1) парна, то (t) = (-t). Результати розрахунку зводимо в табл. 4.2.
g
0
=
sin(2π
t
T
t
)
2π
t
T
t
[1 − (4
t
T
t
)
2
]
T
т
T
т
g
0
f
T
g
0
g
0 0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 1,6 1,8 2
1 0,9 0,65 0,35 0,1 0
-0,026 -0,009 0,007 0
t/
T
т
g
0
(t/T
т
)
14
Його ефективна тривалість (по основі) дорівнює 2 Вид відгуку показаний на риса, з якого видно, що відгук (4.1) має малий рівень бокових пелюсток (при |t| Т. Практично можна вважати, що при t більше 2 ,
=0. Тому міжсимвольні спотворення розповсюджуються тут не більше ніж на 4 сусідні символи. Крім того, імпульс (4.1) має доволі вузький спектр частот, зосереджений переважно в низькочастотній області частотного діапазону від 0 до (рис, ), де загасання кабельного кола порівняно невелике.
Ці властивості відгуку і його спектру частот дозволяють в певній мірі забезпечити допустимий компроміс між завалами і міжсимвольними спотвореннями. Так, як функція (4.1) парна, то (t) = (-t). Результати розрахунку зводимо в табл. 4.2.
g
0
=
sin(2π
t
T
t
)
2π
t
T
t
[1 − (4
t
T
t
)
2
]
T
т
T
т
g
0
f
T
g
0
g
0 0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 1,6 1,8 2
1 0,9 0,65 0,35 0,1 0
-0,026 -0,009 0,007 0
t/
T
т
g
0
(t/T
т
)
14
5.
Розрахунок максимальної довжини ділянок регенерації і вибір типу кабелю Одним з основних видів перешкод в ЛТ ЦСП, що працюють по кабелю з металевими жилами, є власна перешкода. Вона включає дві складові: тепловий шум кабелю і шум підсилювальних елементів регенератора. При збільшенні довжини ділянки регенерації захищеність від власної перешкоди зменшується, оскільки загасання ланцюга зростає із збільшенням її довжини. Тому завжди існує максимально допустима довжина ділянки, при якій ще забезпечується необхідна захищеність сигналу від власної перешкоди в ТРР, а отже, вірогідність помилки в одиночному регенераторі не вища за допустиму величину. Максимально припустима довжина ділянки регенерації може бути знайдена з рівняння: Де – припустима вірогідність помилки на 1 км лінійного тракту
C=9,719/α Де - тактова частота цифрового сигналу в лінії, МГц α – коефіцієнт згасання кабельного ланцюга на напівтактової частоти, Дб/км;
– абсолютний рівень пікової потужності імпульсу на виході регенератора, дБМ; F – коефіцієнт шуму
КП;
– 5…10 дБ пер +
І
пер
C
− D = 0
P
0
D пер 110.35 − 10*logF − 10*(
f
T
2
) − ∆ пер A
3
α = α*
f
T
2
; пер 10log пер 15
Де
– параметр функції, що апроксимує частотну залежність коефіцієнта згасання
– амплітуда імпульсу на виході регенераторна B;
– хвилевий опір ланцюга, Ом
Ідея перевірки правильності результатів полягає в порівнянні очікуваної величини захищеності сигналу від власної перешкоди в ТРР з потрібною при якій забезпечуються задана вірогідність помилки но один кілометр лінійного тракту (з урахуванням запасу
)
Якщо з точністю до 0.1 дБ, розрахунок закінчюють У лінійних трактах, які побудовані на основі симетричного кабелю, потрібно враховувати не лише власну перешкоду, але і перехідну перешкоду між парами одного і того ж кабелю. У випадку двохкабельної схеми, перехідна перешкода повязана з перехідним впливом на далекому кінці ланцюга. Найбільший рівень перехідної перешкоди виникає при передачі послідовності імпульсів з чергуючою полярністю. Спектр такого сигналу містить напівтактову частоту і її непарні гармоніки. Оскільки смуга пропускання КП обмежена тактовою частотою, то вплив, що заважає, надаватиме лише перша гармоніка цієї імпульсної послідовності. У даному випадку, захист від перехідної перешкоди в ТРР дорівнює захисту ланцюга на далекому кінці на напівтактовій частоті. пер
Z
B
А
зсп
А
зп
Р
0
∆ A
3
А
зсп
= пер+ 121 − 10lgF −
10log f
T
2
− 1.175α*l
пер
А
з.п.
= 10,65 + пер + ∆ A
3
А
зсп
= А
з.п.
Кабель
№
α, дБ/км
Коакс.
2.6/9.4 мм 11,938 600 15 69,80 2,735
, дБм
P
пер
I
пер
, км, Ом, дБ
А
з.п.
16
– параметр функції, що апроксимує частотну залежність коефіцієнта згасання
– амплітуда імпульсу на виході регенераторна B;
– хвилевий опір ланцюга, Ом
Ідея перевірки правильності результатів полягає в порівнянні очікуваної величини захищеності сигналу від власної перешкоди в ТРР з потрібною при якій забезпечуються задана вірогідність помилки но один кілометр лінійного тракту (з урахуванням запасу
)
Якщо з точністю до 0.1 дБ, розрахунок закінчюють У лінійних трактах, які побудовані на основі симетричного кабелю, потрібно враховувати не лише власну перешкоду, але і перехідну перешкоду між парами одного і того ж кабелю. У випадку двохкабельної схеми, перехідна перешкода повязана з перехідним впливом на далекому кінці ланцюга. Найбільший рівень перехідної перешкоди виникає при передачі послідовності імпульсів з чергуючою полярністю. Спектр такого сигналу містить напівтактову частоту і її непарні гармоніки. Оскільки смуга пропускання КП обмежена тактовою частотою, то вплив, що заважає, надаватиме лише перша гармоніка цієї імпульсної послідовності. У даному випадку, захист від перехідної перешкоди в ТРР дорівнює захисту ланцюга на далекому кінці на напівтактовій частоті. пер
Z
B
А
зсп
А
зп
Р
0
∆ A
3
А
зсп
= пер+ 121 − 10lgF −
10log f
T
2
− 1.175α*l
пер
А
з.п.
= 10,65 + пер + ∆ A
3
А
зсп
= А
з.п.
Кабель
№
α, дБ/км
Коакс.
2.6/9.4 мм 11,938 600 15 69,80 2,735
, дБм
P
пер
I
пер
, км, Ом, дБ
А
з.п.
16
Висновок У межах курсового проекту було виконано наступні завдання:
1.
Визначення частоти дискретизації телефонних сигналів, розрахунок кількості розрядів в кодовому слові та захисту від спотворень квантування на виходах каналів ЦСП (розділ 1).
2.
Розробка загальної структурної схеми кінцевого обладнання ЦСП (розділ 2).
3.
Розробка структури часових циклів первинної ЦСП та визначення тактової частоти агрегатного цифрового сигналу (розділ 3).
4.
Побудова сигналу на виході регенератора для заданої кодової послідовності символів, розрахунок та побудова часової діаграми сигналу на виході коректуючого підсилювача регенератора (розділ 4).
5.
Визначення максимальної довжини ділянок регенерації та вибір типу кабелю (розділ 5).
6.
Оцінка надійності лінійного тракту ЦСП (розділ 6).
7.
Також у курсовому проекті був розроблений ескізний проект цифрової системи передачі з ІКМ (розділ 2).
17