ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Алматы Энергетика және Байланыс Институты
Телекоммуникациялық жүйелер кафедрасы
КӨПАРНАЛЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯЛЫҚ ЖҮЙЕЛЕР
050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы
Алматы 2009
ҚҰРАСТЫРУШЫ: Ағатаева Б.Б. Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер. 050719–Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы – Алматы: АЭжБИ, 2009 – 60 б
Дәрістер жинағы «Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер» курсын өз бетінше оқға көмек береді. Дәрістер жинағында телекоммуникациядағы көпарналы байланыс жүйелерінің негізгі элементтеріне шолу жасалған. Бұл дәрістер жинағының қажеттілігі сымды байланыс аумағында, сонымен қатар телекоммуникацияда болып жатқан процестерді жете түсінуге негізделген. Телекоммуникацияның дамуы бір орында тұрмайды, телекоммуникациялық желілерді құрудың қандай да бір техникалық тапсырмаларын жүзеге асырудың жаңа әдістері, ақпаратты таратудың жаңа стандарттары пайда бола бастады, сондықтан дәрістер жинағында техникалық сұлбаларды тұрғызудың негізгі принциптерін сипаттаудан басқа қандай да бір тақырыпты оқып үйрену кезінде қолданылатын әдебиеттер тізімі көрсетілген. Телекоммуникация аумағында болып жатқан процестерді түсінуге қажетті негізгі құрылымдық және принципиалдық сұлбалар көрсетілген.
Дәрістер жинағы 050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығы бойынша оқитын барлық студенттерге арналған.
Мазмұны
Кіріспе........................................................................................................ ........4
№1 дәріс. Негізгі түсініктер және анықтамалар. Біріншілік желілердің электр сигналдарын тарату жүйесі. Сигналдардың негізгі сипаттамалары.............................. ..........5
№2 дәріс. Электрлік сигналдар және олардың сипаттамалары. Сигналдардың амплитудалық фаза жиіліктік бұрмаланулары.....................................................11
№3 дәріс. Генераторлық құрылғы. Генераторлық құрылғының жеке блоктарын жүзеге асырудың ерекшеліктері…………….……………................13
№4 дәріс. Бір және екі бағытталған тарату жүйелері.........………...................18
№5 дәріс. Тарату линиясындағы шуылдар. Күшейту аймағының ұзындығының есебі...………………………………………………............. …………………….23
№6 дәріс. Арналары уақытпен бөлінген тарату жүйелері................................26
№7 дәріс. А және m кванттау заңы...........................………………............. ... ..29
№8 дәріс. ИКМ әдістері........………………………………………...................33
№9 дәріс. АИМ-1 және АИМ-2 сигналдарының кейбір қасиеттері. Ақырғы цифрлық станцияның жалпылама құрылымдық сұлбасы...................................35
№10 дәріс.ЦТЖ тарату циклының құрылымы құру ......................... . ………..41
№11 дәріс. Цифрлық ТЖ иерархиясы. Сызық бойымен цифрлық сигналдарды тарату әдістері. ИКМ бар цифрлық ТЖ синхронизациясы.................................45
№12дәріс. Цифрлық сызықты тракт (ЦСТ). Бұрмалануларды азайту тәсілдері. ЦТЖ-нің сызықты кодтары……………..…………………….............................51
Әдебиеттер тізімі....…………………………………………………....................57
Кіріспе
Тарихи түрде электр байланысы өзара бастапқыда тек бірнеше жақын тұрған абоненттердің хабарласу құралы ретінде пайда болды. Он-жүз шақты шақырым ара қашықтықта байланыс телеграф, біртіндеп телефон байланысы түрінде әуе сымдары бойымен жүзеге асырылады.
Адамның байланысқа деген қажеттілігі өте жақсы қарқынмен өсті және өсіп келеді. Елді мекендер арасында, қалалар, аудандар арасында және мемлекеттер мен континенттер арасында байланыс қажет болды. Байланыстың жаңа түрлері пайда болды: теледидарлама, факсимильді тарату, радиохабар тарату, цифрлық байланыс және басқалар. Қажеттіліктерді техникалық жүзеге асыру жолында байланыста көптеген қиындықтар пайда болды.
Өмірдің жағдайларының өзгеруімен, мәдениет пен техниканың дамуымен адамдар арасындағы сөйлесу құралдары (байланыс құралдары) үздіксіз жетілдірілуде. Қазіргі кезде байланыс құралдары өндіріс процесінің және біздің тұрмыстың ажырамас бөлігі болып қалыптасты. Байланыстың қазіргі кездегі жүйелері ақпаратты таратудың жылдам өңделуіне және сенімділігіне ғана кепілдік беріп қоймай, сондай- ақ осы жағдайларды анағұрлым үнемді тәсілмен қамтамасыз етуі қажет. Байланыс линиясының жоғары құны бір байланыс линиясы бойымен бір уақытта хабарлардың тәуелсіз көп мөлшерін таратуға мүмкіндік беретін жүйелер мен әдістерді өңдеуді, яғни линияны көп рет қолдануды түсіндіреді. Мұндай тарату жүйелері көп арналы деп аталады. Осы жүйелердің көмегімен жүзеге асырылатын байланысты көп арналы деп атайды. Көп арналы байланысты құру кезінде шешілетін негізгі тапсырма байланыс қашықтығын және арналар санын өсіру болып табылады.
1 сурет - Байланыс жүйесінің құрылымдық сұлбасы.
Көпарналы байланыстың дамуы дуплексті күшейткіштердің пайда болуынан басталады.
1915 ж. орыс армиясының капитаны, инженер В.И. Коваленков инженер-электриктердің Жалпыресейлік съезінде лампалы телефондық трансляторлардың үлгісін көрсетті. Ол ұсынған байланысудың дифференциалды жүйесі бар екіжақты әрекеттесу идеясы әлі күнге шейін ТЖ арналарының дуплексті күшейткіштерін тұрғызудың негізі болып қалады. 1922 ж Бологое ауылында Петроград пен Мәскеу аралығында сенімді байланысты қамтамасыз ететін Коваленковтың алғашқы телефондық трансляторы қондырылды. Үлкен аралықтағы (Мәскеу-Тбилиси, Мәскеу-Магнитогорск және т.б.) телефон магистральдері ұйымдастырылды, яғни бұл кезеңде теория жүзінде қашықтықты өсіру мәселесі шешілді.
1960 жылдары арналары уақытпен бөлінген таратудың цифрлық жүйелері үшін аппаратураларды өңдеу басталды.
1970 жылдары талшықты-оптикалық тарату жүйелерін (ТОТЖ) өңдеу және зерттеу басталды.
1980 жылдары алғашқы талшықты-оптикалық байланыс линиялары (ТОБЛ), кейіннен ТОТЖ пайда болды. Қазіргі кезде қалалық телефон желілерінде (ҚТЖ) импульсті-кодалық модуляция (ИКМ) әдісі негізінде ИКМ–120 4/5, ИКМ–48–5 (Сопка–1), магистралдық және зоналық желілерде – «Сопка–2», «Сопка–3», «Сопка–4», «Сопка–5» т.б. сияқты ТОТЖ белсенді түрде енгізілуде.
Автоматтандырылған байланыс желілері (АБЖ) екі түрге бөлінеді: біріншілік және екіншілік байланыс желілері.
Біріншілік желі әмбебап белгіленуі бар желілік түйіндердің, станциялардың, типтік желілік арналар мен тракттердің жиынтығынан тұрады және ортақ қолданыстағы арналар жүйесінен тұрады.
Біріншілік желі магистралды және халықаралық болып бөлінеді. Магистралды желі– 12500 км, зоналық желі– 600 км, жергілікті желі (ауылдық) – 30 км дейін қашықтықтағы байланысты қамтамасыз етеді.
Біріншілік желі үшін бағыттаушы жүйелер ретінде байланыс кабельдерінің симметриялы және коаксиалды жүйелері, оптикалық кабель, радиорелейлі линиялар (РРЛ) және спутникті байланыс кеңінен қолданылады.
№1 дәріс. Негізгі түсініктер және анықтамалар. Біріншілік желілердің электр сигналдарын тарату жүйелері. Сигналдардың негізгі сипаттамалары
Дәрістің мақсаты: телекоммуникация бойынша негізгі терминдермен танысу.
Электр сигналдарының және олардың параметрлерінің негізгі сипаттамаларын оқып үйрену.
Дәрістің мазмұны:негізінен электр байланысының терминдері және телекоммуникацияның негізгі сигналдарының сипаттамалары қарастырылады.
Тарату линиялары (байланыс линиялары) – бұл көпжелілі кабельге жиналған әуе сымдары, шалыс өткізгіштер жұбы, коаксиалды кабельдер, оптоталшықты линиялар, толқынжолдар, әуе және ғарыштық орта, яғни бұл сигналдарды тарату ортасы.
Хабарды тарату үшін екі не одан көп абонентті немесе олардың абоненттік құрылғыларын өзара байланыстыру үшін тарату линияларынан басқа тағы да көптеген қосымша құрылғылар қажет. Бұл әртүрлі сигнал түрлендіргіштер, коммутациялаушы құрылғылар, аралық күшейткіштер және т.с.с. Техникалық құралдардың және тарату ортасының мұндай жиынтығы сигналдың тарату көзінен қабылдаушыға дейінгі ТАРАТУ АРНАСЫН құрады.
Тарату арнасы – бұл техникалық құралдардың және қолданылатын физикалық тарату линияларына тәуелсіз екі абоненттің арасындағы жиіліктің белгілі бір аумағындағы шектелген қуатты сигналды таратуды қамтамасыз ететін ортаның жиынтығы.
Тарату арнасы әртүрлі құрылғының көмегімен, хабардың әртүрлі көздері үшін, соның ішінде басқа мемлекеттерде жасалған және әртүрлі бағыттаушы орталар арқылы ұйымдастырылуы мүмкін. Тарату арнасы түсінігі өте маңызды термин болып табылады. Сондықтан ол кез келген мемлекетте бірдей талқыланады. Тарату арнасына анықталған, стандартталған қасиеттер беріледі. Бұл қасиеттер ХЭБ-Т (МСЭ-Т) ұсыныстарымен анықталады. Барлық арналар нақты стандартталған, жете сипатталған және барлық линияларда олар бірдей болып келеді.
Бір байланыс линиясы бойымен бірнеше байланыс арнасы ұйымдастырылуы мүмкін. Еске сала кетсек, арналардың өзі әртүрлі болуы мүмкін – аналогтық және цифрлық немесе екеуі де. Сондықтан байланыс линиясы және байланыс арнасы түсініктерін жаңылдыруға болмайды. Бір арнаның өзі әртүрлі бағыттаушы орталары бар аймақтар арқылы байланысу процесінде құрылуы мүмкін.
Линия туралы оның құрылуын, бағыттаушы ортаның құрылымын, байланысу ұзындығын білмей тұра, оның қандай да бір өткізу қабілеті бар деп айтуға болмайды. Ал егер арнаны, мысалы, телефондық арнаны, немесе радиотарату арнасын атасақ, онда оның барлық сипаттамалары ХЭБ-Т ұсынысынан белгілі. Байланыс арнасының бумасы КҮРЕ ЖОЛ (ТРАКТ) түзеді.
Байланыстың дамуына сәйкес, соның ішінде біздің мемлекетте де абоненттерді тек қала, аудан көлемінде ғана емес, сондай ақ бүкіл мемлекет және мемлекеттер арасында да байланыстыру мүмкін бола бастады. Барлық жергілікті (қалалық, ауылдық) және аймақтық байланыс жүйелері Ортақ Автоматтандырылған Байланыс Желісіне (ОАБЖ) (енді ӨБЖ – өзарабайланысқан байланыс жүйесі) біріктірілді, оның аумағында қазір қолданылатын байланыс линияларына, түйіндер мен станциялардағы қондырғыларға, коммутациялаушы құрылғыларға және т.б. ортақ талаптар қойылады. Ең бастысы, әртүрлі көздер мен әртүрлі қондырғылардан сигнал параметрлеріне қойылатын талаптар шығарылды (және модернизация қажеттілігі үздіксіз анықталуда). Сигналдың бір түрінен басқа түрге өтуінің орнын ТҮЙІСУ (стык) деп атайды. Түйістіру әртүрлі құрылғылар, байланыс линиясы, қаларалық және халықаралық линияларға өтуі үшін байланысты қамтамасыздандыру бойынша өте маңызды болып келеді және көп еңбекті қажет етеді.
ӨБЖ желісі өлкелік қасиет бойынша тұрғызылады. Ең төменгі желі – жергілікті – қалалық, аудандық, ауылдық. Ары қарай – ішкі аймақтық желі – бұл желіде аудан орталықтық және облыс көлеміндегі қалаларды жалғастыра отырып, жергілікті желілер біріктіріледі. Ішкі аймақтық желі өлкелер және облыстар бойынша әкімшілік бөлінумен сәйкес келеді. Осы желінің көлемінде барлық телефон абоненттері нөмірді теруде сандардың бірдей мөлшерінен тұрады. Ішкі аймақтық желінің құрылымы әдетте радиалды болып келеді, яғни облыс орталығы басқа телефон түйіндерімен радиалды түрде берілген өлкеде байланысады. Магистралды желі ішкі аймақтық желіні ортақ ӨБЖ біріктіре отырып, барлық облыс орталықтарын бір - бірімен жалғастырады.
Желіде хабарларды коммутациялау үшін көптеген бағыттағы коммуникацияны қамтамасыз ету қажетті орындарда әдетте тарату линияларының соңында немесе транзитті орындарда, және желілік түйіндер (ЖТ) орындарында желілік станциялар (ЖС) тұрғызылады. Магистралды, ішкі аймақтық және жергілікті желілер ЖТ- мен және байланыс линияларымен бірігіп, БІРІНШІЛІК ЖЕЛІ құрылады. ӨБЖ- нің біріншілік желісі бойынша әртүрлі сигналдарды (телефондық, телеграфтық, факсимильді, газеттерді тарату, мәліметтерді тарату, теледидарлық және дыбыстық тарату) таратуды қамтамасыз ету үшін, сондай ақ, сигналдар коммутациясы процестерін қандай да бір маршруттар бойынша автоматты басқару үшін әр түрлі станциялық құрылғылар арасында қосымша құрылғы және қосымша байланыстар қажет болды. Біріншілік желінің негізінде сигналдарды таратудың әртүрлі жолдарын ыңғайлы ұйымдастыруға мүмкіндік беретін екіншілік желі пайда болды.
Екіншілік желі біріншілік желінің негізінде телефон байланысынан басқа, байланыстың басқа да түрлерін, мысалы, телеграфтық желілер, мәліметтерді тарату жүйелері, факсимильді байланыс, теледидар бағдарламаларын тарату, дауыстық тарату және т.б. ұйымдастыруға мүмкіндік береді.
Бір тарату линиясы бойымен N көздерінен (пайдаланушылар) N сигналдарын бір уақытта тарату үшін бұл сигналдарды қандай да бір ортақ сигналға біріктіру қажет, кері іс әрекет, яғни бөлу (қайта тығыздау) керек.
2 сурет - ӨБЖ желісінің құрамалы арнасының құрылымы.
ТЖ – тарату жүйесі; АТС – автоматты телефон станциясы;
КТ – коммутация түйіні; ЖТ – желілік түйін.
Адамның сөзін жеткілікті сапамен және анықтылықпен 300 ÷ 3400 Гц жиілік жолағында таратуға болады, яғни арнаның пайдалы кеңдігі Δf=3,1кГц. Мұндай жолақты аналогтық сигналды байланысшылар негізгі, тональді немесе сөйлеу сигналы деп атайды, ал оны тарататын арна – телефондық арна (сөйлеу арнасы, тональді жиілік арнасы) деп аталады.
Бірнеше арналарды тығыздау процесін топ құру, ал соңғы кезде мультиплекстеу деп атайды.
Тығыздау- бөлудің екі негізгі әдісі бар:
1. Арналарды жиілікпен бөлу (біріктіру) әдісі және осы әдіске негізделген арналары жиілікпен бөлінген тарату жүйесі (АЖБ).
3 сурет - АЖБ бар тарату жүйесінің қағидасы.
Әрбір ТЖ арнасының спектрі модулятордың көмегімен анағұрлым жоғары жиілікті аймаққа ауысады және мультиплексордың көмегімен барлық арналар әртүрлі тасымалдаушы жиіліктермен ортақ топтық ағынға біріктіріледі. Мультиплекстеу кезінде тасымалдаушының басуы бар модуляцияланған сигналдың тек бір бүйірлік жолағы қолданылады.
2. Арналары уақытпен бөлінген әдіс және оның негізінде арналары уақытпен бөлінген тарату жүйесі (АУБ бар ТЖ).
4 сурет - АУБ бар тарату жүйесіндегі сигналдарды таратудың қағидасы.
Тональды жиіліктің (ТЖ) әрбір арнасының сигналы кезекпен дискреттеледі, квантталады және мультиплекстеледі. Әрбір арна арнаның барлық спектрін алып жатады, бірақ кезектесіп таралады. Қазіргі кездегі тарату жүйелері (ТЖ) әртүрлі сигналдарды таратуды қамтамасыз етуі керек: телеграфтық (ТЛГ); телефондық (ТЛФ); теледидарлық (TД); мәліметтерді тарату (МТ) және т.с.с.
Осы сигналдардың барлығы уақыттың кездейсоқ функциялары болып табылады және ықтималдық тығыздығының көп жұпты үлестірілуінің көмегімен анағұрлым толық суреттелуі мүмкін.
Кез келген сигнал үш негізгі көрсеткіштермен сипатталады:
а) сигналдың ұзақтығы – сигнал бар болатын уақыт аралығы. Сигналдың ұзақтығы аз болған сайын линия соғұрлым аз уақыт бос болмайды;
б) спектрдің кеңдігі – сигналдың негізгі энергиясы топталатын жиілік жолағы. Кей жағдайларда спектрді шектеу қажет. Негізінен, жиілік жолағы:
1) телефондық арнаның
D FТЛФ = 0,3 – 3,4 кГц;
2) дыбыстық тарату жүйесін
D FДТ = 300 – 10000 Гц или 0,3 – 10 кГц;
3) теледидарлық арнаның
D FТВ = 6,5 МГц;
4) мәліметтерді таратудың
FПД = 1,5 Бод;
5) факсимильді байланыстың
Fфакс = 180 кГц;
в) динамикалық диапазон – сигналдың Рmax қуаттың ең үлкен лездік мәнінің ең аз Pmin қуатына қатынасы:
Дc = 10*lg 
, [дБ],
мұндағы Pmin – сигнал бөгеуілден бөлініп шығатын ақпаратты таратудың сапасымен анықталады, (әдетте Pmin = Ршуыл):
ДТЛФ = 35 – 40 дБ Дсимф оркестра > 95 дБ
Дфакс = 20 – 30 дБ Дкомп диск > 92 дБ
ДТД = 40 дБ Дмагн ленты > 40 – 60 дБ
Дпластинка > 35 дБ
Тарату деңгейлері. Қуаттар, кернеулер және токтар арасындағы мөлшерлік қатынастардың бағасы әдетте логарифмдік бірліктермен беріледі, бұл бірқатар себептермен түсіндіріледі:
- операциялар оңайлатылады: көбейту-қосу, бөлу-айыру, дәрежеге келтіру;
- біздің құлағымыз логарифмдік тәуелділіктен тұрады. Біз таратылатын ақпарат жайында сапалы түрде айта аламыз.
Қуаттың деңгейлері
Рм = 0,5*ln 
, [Нп]; Рн = 0,5*ln
, [Нп]; Рм = 10*lg [дБ];
Рi,н = 20*lg 
, [дБ]; Рх = 
; Ро = 
,
мұндағы Zx, Z0 – тракттердің өлшеу нүктесіндегі және линияның басындағы кіріс кедергісі Zx = Zo = V = I.
Егер Рх және Ро –ді (1.3) формуласына қойсақ, онда келесіні аламыз
Pм = 10 * lg
= 10 * lg
ê- 10 *l g
=
Pн -10
* lg .ê
Сәйкесінше
Рм =
Рт+10*lg .
Егер өлшенген Р,U,I шамаларын стандартты шамаларға, яғни нөлдік деңгейге жатқызсақ , онда
Ро = мВт; Io = 1,29 мА;
Uo = 0,775 В; Zo = 600 Ом
мәндері номиналды болады. Сонда сигналдың деңгейлері абсолютті деп аталатын болады.
Егер Р,U,I деңгейлері тізбектің қарастырылып отырған нүктесінде тракттің басы ретінде алынған нүктеге қатысты анықталса, (басқаша айтқанда, деңгейдің нөлдік санағының нүктесі – ДНСН), онда бұл деңгейлер қатыстық деп аталады:
Рм отн = Рмх – Рмо; Рн отн = Рнх – Рмо; Рт отн = Рix –Pio.
Осы жағдайда
Рм отн = Рн отн –10 * lg 
; Рм отн = Рт отн +10
* lg.
№2 дәріс. Электрлік сигналдар және олардың сипаттамалары. Сигналдардың амплитудалық фаза жиіліктік бұрмаланулары. Өткізу линиялар бойымен тарату ұзақтығы
Дәрістің мақсаты: студенттерді электр сигналдарымен және олардың сипаттамаларымен, бұрмалануларымен жалпы таныстыру.
Дәрістің мазмұны: сигналдардың негізгі сипаттамаларын және олардың параметрлерін, олардың таралу ортасын оқып үйрену.
Сөзді анықтылықтың қанағаттанарлықтай деңгейімен тарату үшін 0,3-3,4 КГц шектелген жиілік диапазонын тарату жеткілікті. Бірақ, ең алдымен, сөздің тембрін немесе реңін анықтайтын, сөздік сигнал спектрінің жоғарғы жиілікті құраушылары таратылмайды. Осының нәтижесінде, электрлік тербелістер формасы біршама өзгереді (5- сурет).
5 сурет - Сигналдардың электрлік тербелістерінің формасы.
Электрлік сигнал – бұл периодты сигнал кезінде дискретті және апериодты сигнал кезінде үздіксіз болатын жиілік спектрі пайда болатын тізбектің электрлік күйінің уақыт бойынша өзгеру процесін айтады. Сигналды оның спектрін таратпай бұрмаланусыз жіберу мүмкін емес. Нақты сигналдардың спектрі әрқашан шектелген және сәйкесінше оларды тарату кезінде белгіленген бұрмаланулардан аспайтын кейбір бұрмаланулар болады. Сигналдың ең басты сипаттамалары:
1) Сигналдың спектрінің кеңдігі ∆F=Fmax –Fmin
2) Динамикалық ауқым- логарифмдік бірлікпен өрнектелген сигналдың Рc max шыңдық қуатының оның Р min ең аз қуатына қатынасы. Шыңдық қуат дегеніміз белгілі бір уақыт аралығында артатын сигналдың қуаты
Dc=10lg(Рc max / Р min)
3) Сигналдың іс әрекетінің ұзақтығы (бар болу уақыты) – таратылатын ақпараттың мөлшерін анықтайды.
Жоғарыда келтірілген үш басты сипаттама сигналдың көлемі деп аталады, яғни таратылатын ақпараттың көлемін анықтайды.
Нақты жағдайларда байланыс сигналдары әртүрлі бөгеуілдер болатын тарату линиялары бойымен таратылады. Осыдан, әдетте, ерекше шама, яғни қандай да бір бөгеуілдің түріне байланысты сигналдың қорғанысы қарастырылады және нөмірленеді.
Қорғаныс дегеніміз байланыс арнасының берілген нүктесіндегі сигнал және бөгеуіл деңгейлерінің айырымы
Ақорғ=Рс-Рб=10lg(Pс/Pб)
Нақты сигнал периодты емес кездейсоқ процесс болып табылатынын айта кеткен жөн. Сонда да оңайлату мақсатында, сигналды, әрқайсысы белгілі Ui амплитудадан, Ωi жиіліктен, φi фазадан, яғни U = Σ n=1 Ui cos(Ωi +φi) тұратын, n дискретті құраушылардың соңғы санының спектрінен тұрады деп есептейміз.
Басқаша айтқанда, сигнал периодты процесс болып табылады.
Өткізуші линиялардың бойымен тарату ұзақтығы. Ең алдымен, бір тарату линиясында бірнеше өзара тәуелсіз телефон сигналдарын таратуды ұйымдастырудың әдістерін оқып үйренбестен бұрын, электрлік сигналдың әуе немесе кабельді линиялар бойымен физикалық тізбектерімен таралуының анағұрлым оңай тәсілін қарастырамыз. Сымды линиялар бойымен телефондық тарату ұзақтығы өшулікке, сигналдың амплитудалық және фазалық бұрмалануына, әртүрлі уақыт бойынша таралудың бөгеуілдеріне және кейбір басқа да құбылыстарға тәуелді.
Көпарналы телефон байланысы техникасында тізбек элементтерінің кіріс кедергілерін бір - бірімен жақсы келістіру қажет. Телефондық тарату ұзақтығы децибелмен өшулік бойынша тізбектің өзіндік өшулігі үшін келесі өрнектен анықталады
a=α*l (1)
мұндағы α- физикалық тізбектің өшу коэффициенті, f=800 Гц;
l- тізбектің ұзындығы (км),
осыдан байланыс қашықтығы келесідей анықталады
l=a/α, (2).
Телефон аппаратының шығысындағы электрлік тербелістің қуаты Pтар=1мВТ, телефонның сезімталдығы, яғни абоненттер Рқаб=0,001 мВт қуатта сөйлесе алатын электрлік тербелістің ең аз қуаты.
Осыдан барлық тарату тракттегі өшуліктің ең үлкен мүмкін болатын мәні
а=10lg(Pтар/Рқаб)=10lg1000=30дБ (3)
Бұл өшулік а=29,4 дБ мәнін қабылдайды. Бірақ абоненттің телефон аппаратын қала аралық линияға тікелей қоспайды (6-суретті қара).
6 сурет- Сигналдардың телефондық тарату ұзақтығы.
Төмен жиілікті (ТЖ) арна бойымен сөнгенін қабылдай отырып, телефондық тарату ұзақтығының өшулігі а=9-10 дБ деп алып, формула (2) бойынша анықтауға болады.
Есептеулер бойынша, диаметрі 3-4 мм әуе мыс тізбектері бойымен тікелей телефондық тарату ұзақтығы 270-340 км-ді құрайды, әуе биметалл тізбектер бойымен 4 мм және мыс қабықшасының қалыңдығы 0,4 мм болса, -160-180 км, диаметрі 4-5 мм әуе болат сымдары бойымен– 40-75 км, 0,9- 1,2 мм талшығы бар симметриялы кабельдік пупинделмеген тізбектерде– 15-25 км және т.б.
Сигналдардың амплитудалық фаза жиіліктік бұрмаланулары сызықты тізбектің ұзындығы артқан сайын өседі, және сондықтан тарату ұзақтығын шектейді. Телефондық тарату кезінде, сызықты тізбектің өшулігінің сигналдың жиілігіне тәуелдігіне негізделген АЖ бұрмаланулар үлкен рөл атқарады. Тізбектің ұзындығы артқан сайын бұл бұрмаланулар тыңдаушыны түсіне алмайтындай, таратылатын сөздік сигналдардың үлкен бұрмалануын туғызуы мүмкін. Фаза жиіліктік бұрмаланулар әртүрлі жиілікті сигнал құраушыларының сызықты тізбек бойымен таралуының әртүрлі жылдамдығына негізделген. Олар шағын қашықтықтағы сөйлесу сигналдардың таралу сапасына айрықша әсер етпейді. Телефондық тарату ұзақтығы тізбектің өшу коэффициентінің, азаюымен және электр сигналдарының күшеюімен артуы мүмкін. Өшу коэффициентін азайту үшін үлкен диаметрі немесе үлкен өтімділігі бар сымдардың қолданылуы үшін путиндеу тізбегінің индуктивтігін жасанды түрде өсіру әдісі қолданылуы мүмкін. Бұл әдіс тарату ұзақтығын бірнеше есеге өсіруге мүмкіндік береді, дегенмен байланысты кез келген қашықтыққа ұйымдастыру тапсырмасын шешпейді. Оған қоса, путинделген, яғни индуктивтік катушкамен белгілі бір ара қашықтық сайын қосылған тізбек таратылатын сигналдың жиілік спектрін шектейтін ТЖС болып табылады. Сондықтан путинделген тізбектер бірнеше байланыс арналарын ұйымдастыру үшін қолданыла алмайды.
№3 дәріс. Генераторлық құрылғы. Генераторлық құрылғының жеке блоктарын жүзеге асырудың ерекшеліктері
Дәрістің мақсаты: генераторлық құрылғының негізгі элементтерін, олардың сипаттамаларын және параметрлерін оқып үйрену.
Дәрістің мазмұны: көпарналы телекоммуникациялық жүйелерде генераторлық құрылғыларының қолданылу аумағын студенттерге үйрету.
Генераторлық құрылғы (ГҚ) сигналды өңдейтін, аппаратураның функционалды түйіндердің жұмысын басқару үшін қолданылатын импульсті тізбектерді құру үшін, сондай- ақ тарату және қабылдау станцияларының ақырғы құрылғысын синхрондау үшін қолданылады. ГҚ ақырғы станцияның тарату және қабылдау бөліктері үшін жеке орындалады.
РБ – разрядтық бөлгіш, АБ – арналық бөлгіш, ЦБ – циклдық бөлгіш, БГ – беруші генератор.
7 сурет- Генераторлық құрылғының құрылымдық сұлбасы.
Беруші генераторда жиіліктің 10-5–10-6 қатыстық тұрақтылығы кезінде fт импульстер тізбегі құрылады. Разрядтық бөлгіш кодтық топтардың разрядтық импульстерін құру және тарату үшін арналған. Олардың жиілігі fр=fт/m тең болуы керек. Арналық бөлгіште fд=fт/mN жиілікпен таралатын арналық импульстердің құрылуы және таралуы орындалады. Циклдық бөлгіш циклдар және аса циклдар бойынша синхрондау сигналдарын құруға арналған, импульсті тізбектерді құру үшін қолданылады. Дәл осы бөлгіште келістіру, басқару және өзара әрекеттесу сигналдарының импульсті тізбектері құрылады.
ИКМ-30 жүйесі үшін fт=2048 кГц, m=8, fp=2048/8=256кГц, ал арналық импульстердің жиілігі: fр=2048/8*32=2048/256=8кГц. Циклдық синхрондау сигналының жиілігі 4кГц және АЦС: 8*103/16=500Гц.
Уақыт бойынша бірдей жиіліктердің импульсті тізбектерін бір уақытта таратуды қамтамасыз ететін жиілік бөлгіштердің жұмыс істеу принципін қарастырамыз (8-сурет). «И» ұяшығына такттік импульстер, кірісі «И» ұяшығының шығысымен және ығысу регистрінің барлық ұяшықтарынан шығуымен байланысқан терістеуіштің шығысының сигналы беріледі.
ГҚ-ның жеке блоктарын жүзеге асырудың ерекшеліктері. Біріншілік ЦТЖ-нің ГҚ N арналарынан m-разрядты екілік сандардың f=8кГц массивін тізбектей таратуды қамтамасыз етуі қажет. Осылайша, ГҚ таратылатын арнаны адрестеу үшін импульстер тізбегін, синхрондау сигналдарын (СС) және БӘС таратуға арналған тізбекті құруы керек. Екіншілік ЦТЖ-де және біріншілік цифрлық ағындарды уақыттық біріктіру болатын анағұрлым жоғары деңгейдегі жүйелерде әрбір біріктірілетін ағындардың орналасқан жерін ажырату үшін синхрондау сигналдарын қосымша құру қажет. Жоғары жылдамдықты ЦТЖ-ні тұрғызу (екіншілік, үшіншілік және т.б.) біршама айырмашылықта болады. ИКМ-120 мысалы ретінде осы жүйеде номиналды такттік fт1 жиіліктен тұратын, төрт біріншілік цифрлық сигналдардың (ЦСП1-ден бастап ЦСП4-ке дейін) символдық тығыздалуы қолданылады. Шығыс цифрлық ағынның құрылымы әрбір циклы 4 ішкі циклден (ПЦ1¸ПЦ4) құралған Тц периоды бар циклдық болып табылады. Әрбір ішкі циклге 4 ЦТЖ-нің 8 КИ және қызметтік символдардың (ҚС) бір 8-разрядтық тобына орналасқан тығыздалған ақпараттық биттер кіреді.
8 сурет- Жиілік бөлгіштердің жұмыс істеу қағидасы.
Екіншілік ЦТЖ-нің циклдық синхросигналы тек бір ішкі циклде таралады. Ал қалған ҚС цифрлық ағындардың, қызметтік байланыстың және т.б. жылдамдықтарын келістіру командасын тарату үшін қолданылады. Осылайша, ішкі цикл fт2=1/Тт2=1/(Тц/4*264)=Fд*4*264=fт1*(4*(264/256)) fт1 33/8 (мұнда fт=fд*8*32) тізбектелетін 264 импульстерден (264=8+4*8*8) тұрады.
Екіншілік цифрлық сигналдың құрылымы 9-суретте көрсетілген сұлбамен құрылады.
fт2 такттік жиіліктің қысқа импульстері 3Г-дан 8 шығысты импульстерді реттегішке (ИР-8) келіп түседі, fт2/8 жиілікті импульсті тізбектер құрылады. ИР-8-дің 1 және 5 шығысты импульстері ИЛИ-51 сұлбасының көмегімен біріктіріледі және біріншілік ЦТЖ1-нің ақпараттық сигналдарының «санағын» жүзеге асыратын, f02/4 жиілігі бар импульсті сигналды құрады. Сәйкесінше, біріншілік ЦСП2+ЦСП4 үшін санақтық импульстері пайда болады, бірақ ИР-8 барлық шығыстары (2-ші, 6-шы,3-ші және т.б.) НЕМЕСЕ 52¸54 сұлбасының көмегімен біріктіріледі.
9 сурет- Екіншілік цифрлық сигналдың құрылымы .
ЦСҚ – циклдық синхросигналды құрушы, ИР-4 импульстерді реттеуші.
ИР-8 барлық шығыстары, НЕМЕСЕ-7 сұлбасымен бірге қажетті түрдегі синхротопты құратын, циклдық синхросигналдың құрушысына (ЦСҚ) қосылған. Циклдық синхросигнал қажетті ішкі циклда орналасуы үшін, жиілік бөлгіш (ЖБ-33) және импульстерді реттегіш (ИР-4) қолданылады. ЖБ-33 көмегімен 4Fд жиілікпен тізбектелетін және СҚ позицияларында орналасқан импульсті сигналдар құрылады. ИР-4 Fд жиілігі бар төрт импульсті тізбектерді құрады. И8 3-кірісті сұлбасының көмегімен, кейіннен тығыздалған ақпараттық сигналдармен біріктірілетін, циклдық синхротоптың бөлінуі болады.
Жиілікті автореттеу сүзгілері (ЖАРС). Егер жоғары тиянақты беруші генератор (БГ) ретінде fт2 жиілігіне келтірілген генератор қолданылса, онда синхрондау сұлбасы ЖАРС-ты қолдану арқылы тұрғызылады (10- суретті қара).
10 сурет- ЖАРС бар синхрондау сұлбасы.
Мұнда автономды БГ жиіліктері (ол fт2 жиілігіне келтірілген), БГ
(fт1 жиілігіне келтірілген) f/33 және f/8 жиілік бөлгіштер арқылы, фазалық детектормен (ФД) салыстырылатын, шамамен бірдей жиіліктерге келтіріледі. ФД-дың шығысындағы қателік сигналы после ТЖС және күшейткіштен соң ЗГ- fт1 келіп түседі және fт2/33= fт1/8 нақты теңдікті қамтамасыз ету үшін оның параметрлерін өзгертеді. Сондықтан ФД-дың кірісіне такттік импульстердің келіп түсуі кезінде ығысу регистрінің бірінші разрядының шығысында 1 сигналы, ал оның қалған шығыстарында 0 сигналы пайда болады.
ГҚ-дағы циклдық синхрондаудың құрылғысы. Қабылдау жағында келіп түсетін цифрлық сигналды дұрыс өңдеу үшін (оның регенерациясы, жеке жүйелер мен арналарға жататын символдардың бөлінуі, декодирования цифрлық комбинациялардың декодталуы және т.б.) қабылдау ГҚ және тарату ГҚ міндетті түрде синхронды жұмыс істеуі қажет.
Қабылдау ГҚ синхрондалуы дегеніміз тарату пунктінен және қабылдау ГҚ өңдеп шығаратын цифрлық сигналдан келетін цифрлық сигналдың мәнді мезеттері арасында қажетті фазалық қатынастардың орнатылу және қолдау процесі. Синхрондаудың бірнеше түрі бар:
а) такттер бойынша синхрондау, яғни fт=1/Тт;
б) по кодалық комбинация бойынша синхрондау. Тк=m*Tт;
в) циклдық синхрондау;
г) арналық сигналдау сигналдары;
д) асациклдық синхрондау;
е) жүйелік синхрондау.
Такттер бойынша синхрондау – бұл Тт периоды арқылы бірінен соң бірі жүретін символдардың бөлінуі. Кодтық тербелістер бойынша синхрондау (“сөздер” бойынша синхрондау) – бұл символдар тобы Tк=mТт ұзақтығы бар m-разрядты комбинацияны құрады. Жеке кодалық комбинацияны бөлу үшін (оның басын және соңын анықтау үшін).
Циклдық синхрондау импульсті тізбекпен белгілі бір арнаны таңдаудың уақыттық жағдайын табуға арналған. Циклдық синхрондау кезінде қандай да бір арнаның уақыттық жағдайын білу (анықтау) жеткілікті, ал кейін сол арқылы қалған арналардың уақыттық позицияларын табу оңай болады. Циклдық синхрондау Тц периоды қандай да бір арнаның таңдауының қайталануы периодына, яғни дискреттеу периодына тең болады: Тц=Тд=NTR. Синхрондаусыз такттер бойынша және циклдар бойынша жұмыс істеу мүмкін емес, ал кодалық комбинация автоматты түрде такттік синхрондау бар болған жағдайда қамтамасыз етіледі.
Арналық сигналдау (шақырудың, абонент номерінің, бос болмаудың, және т.б.) арналық КИ циклының біреуінде кезекпен беріледі (мысалы, ИКМ-30 нақты 16 м КИ). Арналық синхрондаудың барлық сигналдарын бір ретті тарату үшін таратудың бірнеше циклдарын алатын уақыт – бұл уақыт асацикл деп аталады (ИКМ-30 жүйесінде ЦСЖ ұзақтығы Тщ=16 Тц)–қажет болады. Асациклдық сигналдау арналық сигналдаудың берілген сигналын орындау үшін арналған. Жүйелік синхрондау әртүрлі ЦСЖ–не (мысалы, ЦКТ-120,480 және т.б.) жататын символдар (немесе символдар тобы) кезектесуінің ретін білуге арналған.
Синхрондауға қойылатын талаптар: 1) синхрондау күйі, мысалы, қабылданатын цифрлық сигналдың уақыттық бірігу циклы қабылдау ГҚ құратын уақыт бойынша циклмен сәйкес келетін циклдық күйі үздіксіз болуы керек және автоматты түрде жұмыс істеуі керек; 2) tкір.с£2мс синхрондау істен шыққан соң синхрондауға енудің аз уақытын қамтамасыз ету қажет; 3) хабарға синхрондаушы ақпаратты енгізу есебінен пайда болатын байланыс арнасының өткізу қабілетінің шығындары аз болуы керек; 4) синхрондау құрылғылары қарапайым болуы керек, ал олардың жұмысы байланыс жүйесінің тиімділігінен аз болмауы тиіс.
Синхросигнал әртүрлі жолмен құрылады:
- СС символдары ақпараттық символдардың орнына енгізіледі, бірақ ақпараттық сигналдардың саны азаяды;
- СС символдары ақпараттық арналардың санын жоғалтусыз ақпараттық символдармен бірге енгізіледі, бұл жағдайда кодалық комбинацияның ұзақтығы Тк және Тт символдары азаяды (fт өседі);
- СС арнайы түрде құрылмайды, ал қабылдау жағында кіріс сигналының статистика ерекшеліктеріне байланысты синхрондау күйі пайда болады. Мысалы, егер сигналға артықшылықты (қосымша тексеру символдарын) енгізсек, онда қабылдау дұрыстығы синхрондау фактісі шарты кезінде ғана жоғары болады.
Синхрондау жүйелерінің әр түрлі нұсқалары синхрондау коэффициентін бағалай алады
Кәсер.с=Nақп/(Nақп+Nсс),
мұндағы Nақп – цикл ішіндегі ақпараттық символдардың саны;
Ncc – цикл ішіндегі синхрондау сигналындағы символдар саны.
СС тарату үшін қажетті қосымша символдардың өсуі кезінде тиімділік коэффициенті кемиді. СС көлемі берілген tкір.с кезінде Кәсер.с ® 1 қамтамасыз ету үшін мүмкіндігінше аз болуы тиіс. Бірақ мұнда ескеретіні, tкір.с. цикл ішінде СС импульстерінің санын өсіру кезінде ғана кемиді.
Синхрондау жүйелерінің негізгі параметрлері:
а) синхрондауға ену уақыты tкір.с.
б) синхрондауды қолдау уақыты tқ.с.
Синхросигналдардың жіктелуі: 1) СС кодалық комбинациясындағы символдар саны бойынша (бірсимволдық және көпсимволдық); 2) СС символдарының тарату циклындағы символдардың таралуы бойынша (топталған СС және топталмаған синхротоптар); 3) синхротоптың құрылымы бойынша (синхротоптың құрылымы 0,1 символдарынан тұрады).
Оларға қойылатын талаптар:
а) СС құрудың қарапайымдылығы;
б) сыртқы бөгеуілдерден жоғары қорғанысы;
в) СС-ке ұқсас құрылым кездейсоқ ақпараттық сигналды тарату
кезінде салыстырмалы түрде сирек кездесуі керек.
№4 дәріс. Бір және екі бағытталған тарату жүйелері
Дәрістің мақсаты: біржақты жұмыс істейтін арнаның жұмыс істеу принципін оқып үйрену.
Дәрістің мазмұны: біржақты жұмыс істейтін арнаның жұмыс істеу принципі, шешуші құрылғының, яғни дифференциалды жүйенің жұмыс істеу принципі қарастырылады.
Байланыс (әсіресе телефондық) жүйелерінде қос бағыттағы абоненттер арасындағы сигналдарды бір уақытта тарату қажеттілігі жиі пайда болады, яғни байланыс арнасы қос бағытта жұмыс істеуі тиіс. Мұндай байланыс дуплексті деп аталады және төртсымды линия бойымен жүзеге асырылады. Өткізгіштердің бір жұбы бойымен (немесе бір коаксиалды кабель бойымен) тарату бір бағытта, ал басқасының бойымен кері бағытта жүзеге асырылады. Әрбір жұп біржақты таратуды қамтамасыз етеді. Қашықтық артқан сайын линиядағы жоғалтулар да артады. Жоғалтуларды теңгеру үшін және сигналдың фаза жиіліктік бұрмалануларын түзету үшін белгілі қашықтық сайын линияға сызықтық күшейткіштер қосылады. Күшейткіштердегі күшейтілу тек бір бағытта – кірістен шығысқа қарай жүреді. Сондықтан сигналдарды таратуда және қабылдауда жеке күшейткіштермен күшейту қажет. Осылайша, байланыстың төртсымды жүйесі 9- суретте көрсетілгендей, біржақты жұмыс істейтін екі арна арқылы құрылады. Осы арнаны жалғауды ТЖ арнасының төртсымды жалғауы деп атайды. Дуплексті байланысты жоғалтулары шамалы ғана болатын, салыстырмалы түрде аз қашықтыққа өткізгіштің бір жұбы бойымен жүзеге асыруға болады. Дәл осындай екісымды абоненттік линия қарапайым телефон аппараттарына жүргізілген. Екісымды линиядан қарама - қарсы бағыттағы сигналдарды бөліп алу үшін шешуші құрылғы (ШҚ) қолданылады. ШҚ арқылы екісымды жалғаудың төртсымды жалғауға қосылуы жүзеге асырылады (11 суретті қара).
ШҚ, әдетте, дифференциалды трансформаторды қолданумен көпірлік сұлбаның негізінде, ал қарапайым жағдайларда кедергілер негізінде тұрғызылады. Мұндай құрылғыны тағы дифференциалды жүйе деп атайды (ДЖ). ШҚ-ның негізгі белгіленуі – сигналды аз жоғалтумен қысқыштың 1-1 ден 3-3ке дейінгі бағытта таратуды және сигналды қысқышпен 4-4 тен 1-1ге дейін қабылдауды қамтамасыз ету. 3-3 тен 4-4ке дейінгі (және керісінше) бағытта – бір жақты әрекеттің линиядағы бір - біріне әлсіреу әрекеті үшін үлкен өшулік қамтамасыз етілуі қажет.
Балансталған жүйеде 1-1 қысқыштарындағы кернеудің түсуі (мұнда пайдаланушы құрылғысының кернеуімен бірге абоненттік линияның кедергісі кіреді) баланстық кедергідегі кернеудің түсуіне тең. ШҚ-ның балансының шарты мынадай болады: I1*ZАЛ=I2*Zб. L1 және L2 индуктивтіктеріндегі токтар қарама - қарсы бағытта ағатын болса, онда олар арқылы L3 индуктивтігіне енгізілетін U4-3 кернеуі L1 және L2 индуктивтіктеріндегі кернеулердің айырымы арқылы анықталады. Идеалды жағдайда сигнал 4-4 қысқыштарынан тарату арнасындағы 3-3 қысқыштарына өтпеуі тиіс, яғни U4-3 кернеуі нөлге тең болуы тиіс.
11-сурет. Екісымды жалғауы бар екіжақты жұмыс істейтін арнаның құрылымдық сұлбасы.
12 сурет- Дифференциалдық трансформаторлардың қосылу сұлбалары.
Дифференциалдық трансформаторлары бар көпірлік сұлбаның жұмысын нақтырақ қарастырамыз.
 |
|
|||
13 сурет- Дифференциалдық трансформатордың көпірлік сұлбасы.
ШҚ арқылы сигнал 1-1 қысқышынан 3-3 қысқышына дейінгі және 4-4 қысқышынан 1-1 қысқышына дейінгі бағыттарда өтуі тиіс. Осы бағыттардағы өшулік
a4-1=a1-4=10lgP4/P1=10lg(1+m)/m
a4-2=a2-4=10lgP4/P2=10 lg(1+m)
a4-3=a3-4=10lgP4/P3.
Идеалды келістіру кезінде сигнал 4-4 қысқышынан 3-3 қысқышына дейін таратылмайды және P3=0 болады. Осы жағдайда a4-3=a3-4=¥. Практикада жиіліктердің кең диапазонында көпірдің иықтарын келістіруді және баланстауды орындау мүмкін емес және 3 және 4 қысқыштары арасында әсер әрқашан болады, яғни a4-3=a3-4¹ ¥. Екісымды өткізгіш жалғауларының қашықтағы абоненттер кезінде балансты жақсарту үшін қажетті өшулікті және кедергілерді келістіруді енгізетін ұзартқыштар қолданылады.
a4-3 өшулігінің ақырғы шамасы сигналдың бір бөлігінің таратылатын өткізгіштер жұбынан қабылдау өткізгіштеріне өтуіне алып келеді
(жақыннан әсер ету) (14-сурет). Бірақ бұл әсер ШҚ-ның нашар балансы кезінде сызықты өтулердің әсерінен бір жұптан екіншісіне тураланатын бөгеуілдерге қарағанда анағұрлым көп болады. Үлкен қашықтықтарда линияда, ШҚ болатын бірнеше күшейту пунктері қолданылуы мүмкін. Олардың толық емес балансы өтпелі бөгеуілдерді қосып алады. ШҚ-ның толық емес келістірілуі қашықтан әсер етуде (Б абонентінде), А абонентінен келген сигналдың бір бөлігі Б абонентінен тарату арнасына өтуіне алып келеді. Бұл бөлік қайтадан А абонентіне қайтып келеді. Осылайша, байланыстың тұйық тұзағы пайда болады (тұзақтық күшейту). Бірнеше күшейту пунктері бар болған жағдайда бірнеше тұйық тұзақ пайда болады.
|
|
14 сурет- Сигналдардың тұзақтық күшейтілуі.
Мұндай жүйені кері байланысы бар (біздің жағдайда паразитті) күшейту жүйесі ретінде қарастыруға болады. Бір (кез келген) бағытты К1 күшейтілуі бар күшейту бағыты ретінде, ал басқасын Кос тарату коэффициенті бар кері байланыс тізбегі ретінде қабылдауға болады. Сонда күшейту бағытында (мысалы, А абонентінен Б абонентіне дейін) келесі түрде жазуға болады
Ккүш= К1 / 1-Т,
мұндағы Т=10 0,05 (К1+К2-a3-4-a4-3 ) e j j - тұзақтық күшейту. Кері байланысы бар күшейткіштер теориясынан, T= f (w ) жиіліктік тәуелділігінен, сонымен қатар күшейту коэффициенттерінен К1 ; К2 және a4-3; a3-4 өшуліктерінен бөліміндегі белгі өзгере алады және Кус модулі жиілікке тәуелді болатыны белгілі. Модульдің графигі толқын тәрізді сипатта болады.
 |
15 сурет- Модульдің графигі.
DК=| К1 – Кқұр | = 20 lg[ 1 – 10 –0,05 Xқұр e jj ],
мұндағы Xқұр = (а4-3 + а3-4 ) – (К1+К2) – жүйе орнықтылығының қоры. Абсолютті шама бойынша орнықтылық қоры қандай да бір табалдырықтық Хтаб мәнінен жоғары болуы тиіс. Бұл шама тарату жүйелерінде эксплуатациялау процесі кезінде есептелінеді және тексеріледі. Хпор мәні әдетте 40 дБ кем болмайды. Орнықтылық қоры жүйедегі өздігінен қозуды болдырмау үшін қажет. Орнықтылық қорын өсіру үшін арнайы жүйенің әр түрлі жерлерінде пассивті немесе автоматты қосылатын бәсеңдетуші- аттенюаторларды (dB) енгізеді. Олардың қосылу орындары тракті келістіруінің нақты жағдайларына байланысты болады. Өтпелі әсердің жағымсыз салдарының бірі «жаңғырық – сигнал» болып табылады. Мысалы, сөйлеуші А абонентінің (жақын соңы) сигналы линия бойымен өтеді және қандай да бір өшулікпен 3-3 нүктесінен 4-4 нүктесіне дейін (ақырғы а3-4 шамасы есебінен) В алыс аяғында таратылады. Сигнал бәсеңдегенмен, оның кері линия бойымен өткен кезде сөйлеушінің естуінің өзі жеткілікті болуы мүмкін. Бұл сөйлеушінің «алғашқы жаңғырығы» болады. Жақын аяғында ШҚ−ның ақырғы шешілуі есебінен жаңғырық-сигналдың бір бөлігі қайтадан тарату арнасына түседі және арна бойымен таралу уақыты арқылы қайтадан алыс соңында естіледі. Бұл «тыңдаушының алғашқы жаңғырығы». Мұндай, біртіндеп өшетін жаңғырық сигналдар, нашар балансталған жүйеде бірнеше рет естілуі мүмкін. Бұл сөздің талғамшылдығын қатты нашарлатады және психологиялық түрде келіссөз жүргізуге кедергі келтіреді. Практика бойынша, егер жаңғырық сигналдың кідірісі (тура-кері) 30 мс аспаса, ал жаңғырық деңгейі аз болса, онда жаңғырық сигналдың әсерін елемеуге болады. Егер кідіріс жоғары болса, онда арнайы жаңғырық бөгеушілерді қолдануға тура келеді. Егер жаңғырық сигнал тыңдаушы абоненттен жіберуші абонентке дейін берілсе, онда олар сөйлесу трактіне автоматты түрде қосылады. Бірақ егер тыңдаушы кенеттен сөйлесе, онда бөгеуші қайта өшуге үлгермеуі мүмкін және сөздің бөлігі «кесілген» болады. Жаңғырық бөгеушілердің кемшілігі осында.
ШҚ-ны абоненттік жағынан дұрыс келістіру үшін екісымды жалғауда транзиттік (немесе телефондық) ұзартқыштар деп аталатын қосымша резистивті аттенюаторлар орнатылуы мүмкін.
Жүйе жұмысының орнықтылығы үшін ШҚ-ны келістіру бойынша, сондай-ақ сигналдың бәсеңдеуі және күшеюі деңгейлері бойынша шарттарды орындау қажет. Кіріс және шығыс сигналдары деңгейлері 2-сымды және 4-сымды жалғауларда нормаланады. Әдетте 0 дБ-ге 2-сымды жалғаудың шығысында таратылатын сигналдың деңгейі қабылданады.
№ 5 дәріс. Тарату линиясындағы шуылдар. Күшейтуші аймақтың ұзындығы есебі
Дәрістің мақсаты: байланыс линиялары бойымен мүлтіксіз берілетін тарату линияларымен және шуылдармен танысу.
Дәрістің мазмұны: байланыс линиялары бойымен сигналдарды таратуды және күшейту аймақтарында аймақтың регенерациясы есебін шығаруды оқып үйрену.
Тарату линияларында болатын шуылдардың ішінде ең басты назар жеке жылулық шуылдарға, сызықсыз шуылдарға және сызықты өту шуылдарына аударылған жөн. Өздерінің қызметі бойынша олар түйісетін және түйіспейтін бөгеуілдерді құрады.
Түйісетін бөгеуілдер ТЛФ трактінде анық естілетін өтпелі сөйлесулерді құрады. Бұл өтпелі сөйлесулер күшейту аймақтарындағы тарату және қабылдау соңында сызықты өтулер есебінен, қоректендіру тізбектері бойынша шешуші құрылғылардың ақырғы балансы есебінен, көршілес өткізгіштерден кабель ішіндегі электромагниттік бағыттау есебінен. Анық естілетін өтпелі бөгеуілдер психологиялық түрде өте кедергі келтіреді. Оларда қорғаныс бойынша норма 60 дБ-ден кем емес.
Түйіспейтін бөгеуілдер – 50 дБ-қорғанысты. Трактінің толық тиеуі кезінде бөгеуіл деңгейлері ең үлкен мәнге жетеді.
Мүмкін болатын ара қатынас: Ртүйісетін : Ртүйіспейтін : Ртар.лин. = 1 : 1 : 2 – симметриялы кабель үшін; 1 : 1 Х – коаксиалды кабель үшін.
Тарату линияларының шуылдық сипаттамаларының есебі кезінде нормаланған үлгі ретінде эквивалентті гипотетикалық тізбектің (ЭГТ) сипаттамаларын қолданады. ЭГТ үшін бұл параметрлер МСЭ-Т нормативті документтерде жазылған.
Мысалы, ТЛФ арналары үшін магистралдық ЭГТ ұзындығы
әртүрлі иерархиялық топтар nПГ
; nВГ ; nТГ; nЧГ бойынша қайта
қабылдаудың келісілген мөлшерімен LЭ=2500 км (халықаралық
үшін LЭ=25000 км) болуы мүмкін. Мұндай ЭГТ
үшін бөгеуілдің сағатына орташа псофометриялық
қуаты WЭ£10000 пВт немесе 
пВт / 1 км (халықаралық үшін 
пВт).
Күшейту аймағының
ұзындығының есебі. Барлық жобаланатын линияның жеке жылулық шуылдары
нақты күшейткіштер және нақты кабельдер үшін 
тең болады. Сонда бір аймақ үшін аймақтардың
бірқалыпты таралуы кезінде (практика жүзінде орындалатын)
, немесе, егер шуылдың әрбір түрін дБ-де
алсақ
Бір сызықты аймақтың өшулігі
Егер Z @ LЭ, онда 
Тарату деңгейі рТАР дБ екенін біле тұра, әрбір күшейткіштің кірісінде қабылданатын сигналдың деңгейін аламыз
мұндағы РТАР және РКІР – топтық сигнал үшін мүмкін деңгейлер
Сигнал + бөгеуілдің толық қуатының деңгейі
(*) 
Осы теңдеуден n-нің
мүмкін мәнін анықтайды. Сонда күшейту
аймағының ұзындығы: 
.
(*) формуласынан, күшейткіштердің таңдалған түрінде, яғни ААП – белгілі, РШ1+РКІР деңгейі ең үлкен болады, мұнда функция
минималды болады, y=ymin кезінде n=0.23aLЭ және сонда
Шуылдардың әртүрлі түрінің қуаты келесі формулалар бойынша анықталады: жеке шуылдар қуаты (сұлба элементтерінің, линияның жылулық шуылдары, электрөткізгіштік адасу, электронды приборлардың бытыралық шуылдары және т.б.).
Магистральдің n күшейткіштерінің әрбір кірісіне, бір dШ күшейткішінің кірісіне саналған, Р ШТ [дБ]=10lg kTDS линиясының жылулық шуылы және жеке шуылы есептелінеді .
мұндағы dШ – шуылдың логарифмдік коэффициенті;
FШ – күшейткіштің шуыл коэффициенті.
РШ КІР = РШТ лин + dШ
Егер күшейткіш n болса, онда
РSШ = Р + dШ + 10 lg n.
Соңғы қосылма мұнда шуылдардың жиналуын ескереді. Бір күшейту аймағының ұзындығын өсіру үшін ХЭБ-Т нормаларымен салыстырғанда пайдалы сигналдың қуатын өсіру керек, бірақ сызықсыз шуылдардың жоғарылауына жол бермеу қажет, күшейткіштердің өздік шуылдарын азайту керек, бірақ жаңа элементті база, жаңа сұлбалық шешімдер немесе сигналдың түзетулерін және алдын ала бұрмалануларын жүзеге асыру қажет. Шынында, жалпы ұтыс аса үлкен емес, бірақ бірталай мың шаршы метрде аз емес. Кеңжолақты топтық сигнал үшін спектрдің жоғарғы және төменгі жиіліктері арасындағы айырмашылық айтарлықтай көп. Жоғарғы жиіліктер шуылдар әсеріне көбірек тартылады. Сондықтан алдын ала бұрмалануларды енгізген кезде линия ұзындығының жартысында, ТЖ құраушылардың қуатының бірқатар төмендеуінің есебінен, ЖЖ құраушыларының қуатын жоғарылатады. Жалпы барлық арналардың сапасы біршама жақсарады.
Өткізгіштер арасындағы электрмагниттік сызықтық ауысулардың қуаты
,
мұндағы n – күшейту аймақтарының саны;
m – белсенді әсер ететін жұптар саны;
А1–20% әсер ететін жұптар комбинациясы үшін алыс қашықтықтағы қорғаныс;
А2–80% әсер ететін жұптар комбинациясы үшін алыс қашықтықтағы қорғаныс;
РОРТ – сигналдың ұзақ уақыттағы орташа қуатының деңгейі;
А – күшейту аймағының өшулігі.
Сызықсыз бөгеуілдердің қуаты
,
мұндағы 
және F – бір арнаның және түгел топтың
спектрінің кеңдігі.
- нормаланған жиілік;
f1 және f2 – төменгі және жоғарғы жиіліктер, f – кезектегі жиілік;
y 2(s);y 31(s);y 32(s) – екінші және үшінші ретті, бірінші және екінші түрдегі сызықсыз өнімдердің спектральді таралуының коэффициенттері.
А2ГО(s),А3ГО(s) – екінші және үшінші ретті сызықсыздық өшулігі;
WМС – алдын ала бұрмаланусыз жұмыс істеу кезінде күшейткіштің шығысындағы көпарналы сигналдың ұзақ уақыттағы қуаты.
Сызықсыз бұрмаланулардың есебі айтарлықтай күрделі және қиын болып келеді. Бірінші жағдайда жеке күшейту үшін күшейткіштің кірісіне келтірілген өздік бөгеуілдердің қуаты белгілі. Әдетте псофометриялық қуатты алады. РШ S ПС – барлық трактінің шуылының рұқсат етілген псофометриялық қуаты. Онда бір күшейткіштің кірісінде
,
мұндағы РШ S - бөгеуілдердің өлшенбеген қосынды қуаты;
k п = 0.75 – псофометриялық коэффициент.
Күшейткіштің кірісіне келтірілген (децибелмен),
шуыл қуатының деңгейі 
Күшейткіштің кірісіндегі өздік бөгеуілдерден қорғанысы (сигнал қуатының шуыл қуатынан артық болуы)
Нақты бір линия үшін a өшулігі ең нашар жағдайда, яғни сигнал спектрінің жоғарғы жиіліктері үшін алынады.
Арналарды жүктеу деңгейін анықтау үшін және күшейткіштер кірісіндегі синал/шуыл қатынасын бағалау үшін телефондық (ТЛФ) немесе басқа да сигналдардың сипаттық ерекшеліктерін ескеру қажет және күшейткіштерді артық тиемейтін қажетті деңгейлерді көрсету керек.
Сөздік ТЛФ-дық арна (ТЖ арнасы) үшін орташа қуаттың деңгейі (дБ) РКО, ал арналар саны ³240 кезінде:
(*) Р МСО = РКО + 10 lg N яғни дБ-дер қосындысы
N ≤ 240 болғанда 
(**)
РКО мәні бір арна үшін ұлттық ерекшеліктерден тұрады.
ХЭБ-Т рекомендациясы бойынша Европада РКО =- 15 дБм0 (32 мкВт)
АҚШ-та РКО = - 16 дБм0 (25 мкВт)
Арналар саны аз линиялар үшін тарату сапасы онша қанағаттанарлықтай емес. Сондықтан МСЭ-Т рекомендациясына қарағанда жоғары, N ≤ 2000 линияларда РКО = - 13 дБм0 (50 мкВт) деңгейлерін қолданады.
№6 дәріс. Арналары уақытпен бөлінген тарату жүйелері
Дәрістің мақсаты: арналары уақытпен бөлінген (АУБ) тарату жүйелерін тұрғызу принципін оқып үйрену.
Дәрістің мазмұны: АУБ жүйесімен танысу, сұлбаның жұмыс істеу принципімен танысу, сигналдарды тарату әдістері, олардың қолданылу аумағы.
АУБ тарату жүйелерінде қандай да бір импульсті кодалық тізбектен тұратын цифрлық сигналдар қолданылады, яғни цифрлық мәліметтерді тарату жүйесі болып табылады.
Еске сала кетсек, аналогтық сигналды цифрлыққа түрлендіру үшін ДИСКРЕТТЕУ, КВАНТТАУ, КОДТАУ сияқты үш операцияны қолданады.
Дискреттеу Котельников
теоремасы негізінде жүзеге асырылады.
0,3 – 3,4 кГц + 0,9 кГц (қорғаныс интервалы)
жолағы бар ТЖ сигналдары үшін, яғни fв = 4 кГц. Дискреттеудің
такттік жиілігі
fт = 2fв = 8 кГц. Әрбір
санақ 8 битпен беріледі, демек, ТЖ сигналын fт
× 8 бит = 8×103 ×8
= 64 кбит/с жылдамдықпен
таратуға болады. Бұл бір ТЖ арнасының тарату
жылдамдығы болып табылады. Санақтар квантталу кезінде
алынатын, сегіз разрядты екілік сан түрінде таратылады. Кванттау
деңгейлердің ақырғы саннан, max және min шектеулерден құралғандықтан, квантталған сигнал дәл
болмайды. Санақтың шын мәні мен оның
квантталған мәні арасындағы айырмашылық– ол кванттау
шуылы. Кванттау шуылының мәні кванттау
деңгейлерінің мөлшеріне,
сигналдың өзгеру
жылдамдығына және кванттау
қадамын таңдау тәсіліне тәуелді. Кванттау
шуылының қуатын келесі түрде анықтауға болады. Санақтардың
лездік мәндерінің таралу тығыздығы w(а) болсын. Кванттау деңгейлерінің
айтарлықтай үлкен мөлшерінде М (кванттаудың аз
қадамы), i– ші қадам кезінде w(а) бірқалыпты (тұрақты), яғни
түрде
d кеңдігі және биіктігі бар w(аi) деп есептеуге болады. Сонда i– ші
аймақ үшін кванттау шуылының дисперсиясы
= { w(аi)
қадам шеңберінде тұрақты, яғни а–ға
тәуелді емес } = 
, мұндағы
- сигналдың i-ші кванттау
аймағына түсу ықтималдығы.
Барлық М аймағы үшін қосынды дисперсия
;
Қарапайым жағдайда, БІРҚАЛЫПТЫ кванттау
қадамы кезінде, барлық di қадамдары бірдей болғанда, ал толық
ықтималдық 
, онда 
аламыз - яғни тек кванттау
қадамына тәуелді және сигнал деңгейіне тәуелсіз
болады.
Сигналдың берілген динамикалық диапазонында d қадамы шамасы кванттау деңгейлерінің санын М анықтайды
.
Шектеу шуылдарының орташа қуаты. Кез келген кванттау құрылғысы кіріс сигналының амплитудасы бойынша шектеулерден тұрады. Сигнал осы табалдырықтан асып кетсе, квантталған сигналдың мәні нағыз сигналға сәйкес келмейді, демек, қателер пайда болады.
16–сурет. Бірқалыпты кванттау қадамы.
Кванттау сигналының лездік мәндерінің таралу тығыздығы – өз аргументінен (а) жұп функциясы. Шектеу шуылының орташа қуаты
Лездік мәндерді таратудың гаусстық заңында (а) келесіні аламыз
(*) 
,
мұндағы 
- ықтималдық аралығы (анықтама
кестелерінде көрсетіледі); Uә
– сигнал кернеуінің
әсерлік мәні.
РШЕК.ҚАД сигнал деңгейіне, нақтырақ х= РШЕК / РС қатынасына тәуелділігі болады. Мысалы, сигнал қуатының екі есеге азаюы РШЕК.ҚАД 4000 есеге шейін қуаттың азаюына алып келеді. Демек, көпарналы тарату жүйелерінде кванттау сигналдарының деңгейі барлық компоненттік арналар үшін UШЕК салыстырғанда аз болуы тиіс. «Үндемеушілік» режимінде кванттау сипаттамасының өзгеруі себебінен (температураның, қорек көзінің, элементтер сипаттамаларының әсері) біршама шуылдар кірісте әрі шуыл болып табылатын квантталған сигналдың пайда болуына алып келеді.
|
17 сурет- Сигнал деңгейінің шуыл деңгейіне тәуелділігі графигі.
Кванттаушының сызықтық сипаттамасы және бірқалыпты шуыл кезінде динамикалық диапазон тар болады.
№7 дәріс. А және m кванттау заңдары
Дәрістің мақсаты: Кванттау заңдарын және олардың қолданылуын оқып үйрену.
Дәрістің мазмұны:кванттау заңдарымен, қолданылу аясымен танысу, олардың арасындағы негізгі ерекшеліктер.
Кванттаудың бірқалыпты қадамында сигналдың бөгеуілден қорғанысы аз және көп амплитудасы бар сигнал санақтары үшін түрліше болады. Өйткені бірқалыпты кванттау қадамы кезінде кванттау шуылдары сигналдың аз әрі көп деңгейлері үшін бірдей болады. Демек, РС / РШ қатынасы шамалы сигналдар үшін “нашар” болуы мүмкін. Кванттау деңгейлерінің санын, мысалы, әрбір таңдауға шамамен 8 битке өсіруге болатын еді, бірақ онда тарату жылдамдығын өсіру керек және (М өскен сайын) қателердің пайда болу ықтималдығы өседі.
Бөгеуілден
қорғанушылық телефон
арнасында байланыстың жоғарғы сапасын
қамтамасыз ету үшін Аз=Рс / Рш=32,5 дБ болуы тиіс. Бөгеуілден
қорғанушылықтың тұрақты болуы кезінде кванттау
қадамы сигналдың лездік мәндерімен
анықталады: di = uкірÖ 12*10-0,05Аз .
Жағдайды жақсарту үшін практикада сызықсыз екілік кодтау тәсілі (сызықсыз кодификация) қолданылады. Бұл тәсілдер сигналдың динамикалық диапазонының компандерлік кеңеюі принципіне негізделген. Кіріс сигналы компрессордың көмегімен берілген байланыс арнасы бойымен тарату үшін қолданылатын деңгейге шейін қысылады, ал арна шығысында (қабылдау жағында) сигнал экспандердің көмегімен қайтадан қалпына келтіріледі. Бірақ әлсіз сигналдар өзгеріссіз қалады, ал жоғарғы деңгейдегі сигналдар «сығылады». Осылайша аз және көп деңгейдегі сигналдардың өсу / кему жылдамдығы салыстырылады және сонда деңгейлер саны шамамен бірдей болады. Компандирлеу / экспандирлеу үшін анағұрлым жақсы сәйкес келетін ехр(х) және ln(x) типтегі заңдар.
Стандартталған заңдар анағұрлым кең қолданылады (симметриялы екіполярлы кіріс сигналы үшін).
А - заңы:
у=sgn (x)[z(x)/(1+lnA)],
мұндағы А = 87,6; х=uкір/Uшек; z=A×½x½; 0 £ х £ 1/А үшін
немесе z=1+ln½x½, (1/А) £ х £ 1 үшін.
Бұл заң Европалық ИКМ жүйелерінде қолданылады.
А – заңы
үшін кванттаудың ең аз қадамы: 2 / 4096 = 1 / 2048, нақтырақ 
.
m - заңы – Америкалық ИКМ жүйелерінде қолданылады (m = 100 болғанда D1 және m = 255 болғанда D2).
m - заңы үшін ең аз кванттау қадамы: 2 / 8159.
Кейде бұл заңдар келесі түрде жазылады
Сызықсыз кванттаудың енуі бөгеуілден қорғанушылық кезінде сызықты заңмен салыстырғанда қажетті разрядтар санын 1,5 есеге кемітуге мүмкіндік береді (8 разрядты қолданады), демек қажетті жиілік жолағы 1,5 есеге төмендейді.
; N
– арналар саны.
Сигналдың аз деңгейлері үшін½x½ <
1/А кванттауы 
қадамымен бірқалыпты сипатта болады
және шуыл қуаты тұрақты болады. ½x½ > 1/А сигналдары
үшін кванттау логарифмдік және Рш Рс –
ға пропорционалды болады.
Айта кетсек, 
қатынасы А – заңы
үшін m-заңы кезіндегіге қарағанда
сигналдың динамикалық диапазонында анағұрлым
бірқалыпты сипатта болады.
Практикада А немесе m заңдарының сипаттамаларын
орындау логарифмдік түрде күрделі болады. Сондықтан оларды сигналдың оң және
теріс мәндері үшін арналған сегменттерден
құрылған, сызықты–сынық
қисықтар түрінде орындайды (14–суретті
қара). Бұл Это компандер мен экспандердің техникалық жүзеге асуын
оңайлатады. Сегменттердің төбесі логарифмдік қисықпен сәйкес келеді, ал
тік бойынша Dy қисығының барлық өсімдері
бірдей болады. m - заңында 15 сегмент (оң сигнал үшін 8 және теріс сигнал үшін 8)
қолданылады. Егер оң
және теріс сигнал үшін алғашқы (нөлден
бастап) сегменттер бірдей көлбеуліктен
тұрса, онда олар бір «ұзын» сегменттен
тұрады және сонда 15 сегмент шығады. А – заңы үшін 8 сегмент
бойынша компандирлеу оң және теріс сигнал үшін жалпы
әрбір полярлықтың екі сегменті нөлге жуық болады. Нәтижесінде 13 сегмент
шығады. Егер сигналдың
Uмах 1 деп алсақ, онда алғашқы сегмент х осі бойымен 1/128
алады, келесісі
1/64, кейін 1/16, 1/4, 1/2. Халықаралық байланыс 27500 км дейінгі ұзындықта болуы
мүмкін. Цифрлық тракттарды жобалау кезінде
әдетте Рқате = 10-6 қамтамасыз етуге
ұмтылады. Аралық, мысалы, халықаралық тракттарда (ұзындығы
27500 км дейін) әртүрлі аймақтарда 10-6 қамтамасыз
ету үшін Рқате –ға талаптар әртүрлі
қойылады.
(m = 255), А – заңы үшін 
.
Дәстүрлі аймақтар үшін Рқате = 0.4×10-6 қабылданады және осы норманы тізбек аймақтары бойымен бірқалыпты таратады. Бірақ Рмагистр = Рішкі.зон. = Ржерг. = Рабон = 10-7 болуы тиіс. Сонда нормаланған қателер ықтималдығының мәндері есепте 1 км линияға Рмаг.1 = 10-7 / 10000 = 10-11; Рвз.1 = 10-7 / 600 = 1,07×10-10; Рм.1 = 10-7 / 100 = 10-9 сәйкес келеді.
18 сурет - А – заңын компандирлеуге арналған сынық қисық.
Осы нормаланған қателер ықтималдылығының шамасынан бастап, тізбек аймақтарында сызықты регенераторларға талаптар қойылады (ХЭБ-Т G.821 ұсынысы ). Бұл ұсыныс айтарлықтай күрделі түрде байланыс арналарының сапасын өлшеу үрдісін айқындайды. Әлсіз сигналдар үшін компандирлеуден болатын ұтыс m-заңы үшін келтірілген. Практикада, әдетте Кош (BER) шамасын қолданады.
Біздің мемлекетте сапасы бойынша аймақтар жоғарғы класс (магистралдық, 40% қателік), орташа класс (ішкізоналық, 20% қателік), төменгі класс (жергілікті (7,5%) және абоненттік (7,5%)) деп бөлінеді.
Халықаралық дамыту G.821 ХЭБ-Т ұсынысы бойынша: А – төменгі; Б – орташа; В – жоғарғы.
1–к е с т е
|
Рқате |
Екі қате арасындағы орташа уақыт |
|
10-2 |
0,012 с |
|
10-4 |
1,2 с |
|
10-6 |
2 мин |
|
10-8 |
3 сағ |
|
10-10 |
14 күн |
|
10-12 |
4 жыл |
m=225/15 сегм. және A=87,6/13 сегм. сипаттамалары стандартталған және ХЭБ-Т (Рекомендация G. 711) ұсынған. Халықаралық байланыста m-заңы, Европада және Қазақстанда A-заңы қолданылады.
Кодердің жұмысын оңайлату үшін сегменттік аралықтар, сегменттер көлбеулігі, ішкі сегменттік аралықтар (0-1 сегментінен басқа) 2-ге тең қатынаста болады. Әртүрлі сегменттерде кванттау деңгейлерінің саны әртүрлі, бірақ әрбір сегменттің көлемінде бірдей болады.
А – заңы бойынша компрестеу сипаттамаларының негізгі параметрлері 2- кестеде келтірілген.
2- к е с т е
|
сегмент № |
Кодалық комбинация түрі (P XYZ ABCD) |
Кіріс сигналының өзгеруінің қатыстық аралығы |
Uшек қатысты кванттау қадамының мәні |
|
0 |
P 000 ABCD |
0 ¸ 1/128 |
1/2048 |
|
1 |
P 001 ABCD |
1/128 ¸ 1/64 |
1/2048 |
|
2 |
P 010 ABCD |
1/64 ¸ 1/32 |
1/1024 |
|
3 |
P 011 ABCD |
1/32 ¸ 1/16 |
1/512 |
|
4 |
P 100 ABCD |
1/16 ¸ 1/8 |
1/256 |
|
5 |
P 101 ABCD |
1/8 ¸ 1/4 |
1/128 |
|
6 |
P 110 ABCD |
1/4 ¸ 1/2 |
1/64 |
|
7 |
P 111 ABCD |
1/2 ¸ 1 |
1/32 |
Кодалық комбинация квантталған сигналдың коды болып табылады.
P CUZ ABCD ® P=1- сигнал +
P=0-сигнал -
CUZ - сегмент нөмірінің коды.
ABCD – сегмент ішіндегі кванттау қадамының нөмірін білдіретін сандар, яғни қадам нөмірінің нақты екілік коды.
Барлығы бір санақты таратуға 8 разряд қолданылады.
ЦТЖ- де сызықты түрлендіруді де қолданады. Бірақ разрядтардың көп мөлшері қажет. 12 разрядты қолданады. Дегенмен, тарату жылдамдығын төмендету үшін 12 разрядты кодты 8 разрядтыға түрлендіру керек болады.
Кодтау процесінде температуралық әсерлер, ақырғы разрядтық және кванттаушының тірек көздерінің тұрақтылығы және т.б. себептермен қосымша қателіктер (ЦТЖ-дегі бұрмаланудың жалпы қуатынан 50% дейін мүмкін болатын аспаптық қателіктер) пайда болатынын ескерген жөн.
№8 дәріс. ИКМ тәсілдері
Дәрістің мақсаты:ИКМ тарату тәсілдерін оқып үйрену.
Дәрістің мазмұны: модуляцияның барлық тәсілдерінің құрылымдық сұлбалары және жұмыс істеуқағидалары.
Цифрлық сигналды таратудың жоғарыда қарастырылған тәсілдерінен басқа, санақтың мәні емес, дискретті сигналдың көршілес санақтары арасындағы айырым, яғни белгі және ӨСІМ шамасы таратылатын тәсілдер де бар. Бұл тәсіл ҚАТЫСТЫҚ немесе ДИФФЕРЕНЦИАЛДЫҚ деп аталады.
Ең қарапайымы тұрақты қадамы бар сызықты дельта – модуляция
(D-өсім сөзінен шығады) болып табылады.
19 сурет- Сызықты дельта модуляция.
Такттік жиілігі бар әрбір кванттау қадамында интегратор шығысында + немесе – белгісі бар кернеудің сатылы өсімі өңделеді. Өсім белгісінің таңдауы азайтқыштан шешуші құрылғының (ШҚ) кірісіне келіп түсетін Uc - Uкв айырым сигналымен анықталады. Сызықты дельта модуляция кезінде өсім шамасы модуль бойынша әр қадамда бірдей болады, яғни сызықты ДМ – бұл бір разрядтың +1 және –1 екі деңгейлік кодталуы.
20 сурет- Сигнал деңгейлерінің диаграммасы.
Модуляцияның мұндай әдісі едәуір қарапайым, бірақ оны деңгейінің жылдам өзгеруі жоқ сигналдар үшін пайдаланған орынды. Сигналдың жылдам өсуі немесе кемуі кезінде квантталған, сатылы сигнал сигналдың өзгеруіне үлгермейді. Нәтижесінде, ШҚ-ның артық жүктелуіне және цифрланған сигналдың бұрмалануына алып келетін, Up=Uc- Uкв үлкен айырым пайда болады. Болжауы бар ДИМ адаптивті ДИМ деп те аталады. Топтық көпарналы сигналдар үшін жалпы сигнал анағұрлым бірқалыпты – “орталанған” дельта – модуляцияны қолданған орынды болады. Uc(t) сигналын қалпына келтіру үшін қабылдау жағында интегратор мен ТЖС қойған жеткілікті. Кванттаудың басқа түрлеріне қарағанда, кванттау жұмысы кіріс сигналының амплитудасы бойынша шектеулерден (+Uшек; - Uшек) тұрады, яғни сигнал берілген динамикалық диапазоннан сигнал амплитудасына емес, оның өсіміне ДИМ шектеуінен құрылуы тиіс.
ДИМ бар ТЖ-де қадамдар санын өсіре отырып (кванттау қадамын d азайту арқылы), Uс – Uкв айырымын азайтуға болады. Бірақ бұл такттік жиілікті және тарату жылдамдығын жоғарылатуды қажет етеді. Әрбір кейінгі санақ бұрынғысымен корреляциялық түрде байланысты және берілген санақтың қателігі азаяды. Сонымен бірге, сөздік сигналдың спектралды тығыздығы жоғарғы жиіліктерде салыстырмалы түрде аз қосылудан тұрады және дискреттеу жиілігінің азаюынан пайда болған қателік азырақ әсер етеді. Практикада fт»150-200 кГц бар болуы жеткілікті болды. fт – ның одан да көп азаюына болжауы бар ДИМ жүйесінде қол жеткізуге болады. Бұл жағдайда кванттау қадамын бірқалыпсыз етеді. Егер сигналдың өзгеру жылдамдығы (немесе ЖЖ сигналының орамасы) аз болса, онда кванттауды сирек орындауға болады (d қадамын өсіру), өйткені сигнал қадам кезінде өзгермейді. Оны компандирлеу деп атайды. Компандирлеуді сигналдың өзінің орамасы бойынша – инерциялық компандирлеу және модулятор шығысындағы цифрлық сигналдың құрылымы бойынша – лездік компандирлеу деп бөледі. Кванттау қадамы таңдауының өлшемі ретінде сигналдың туындысы қызмет атқарады.
Инерциялық компандирлеу сөздік сигналды тарату үшін қолданылады (буынды компандирлеу). Лездік ДИМ теледидар (TV) сигналдарын тарату үшін қолданылады. Кванттау қадамы таратылатын сигналдың тіктігіне сәйкес таңдалады. Ол үшін модулятор мен демодулятордың кері байланыс тізбегіне интегратормен басқару сұлбасына енгізіледі. Компандирлеу кезінде цифрлық ағынның құрылымы бойынша кванттау қадамын басқару цифрланған сигналдың құрылымын анализдегеннен соң ғана орындалады.
Сигнал модулятордың шығысынан импульстер модуляторына (ИМ) және ОС тізбегіне қосылған бірліктер тығыздығының анализаторына (БТА) келіп түседі.
Интегратор шығысындағы
сигнал 
импульстер амплитудасын ИМ модуляциялайды және сигнал оның кванттау қадамын
басқара отырып 
ИМ-нан келіп түседі.
21 сурет- Лездік ДИМ- нің құрылымдық сұлбасы.
Цифрлық ағын бойымен компандирлеу, сигналдың “жылдам” өзгеруі кезінде (кеңжолақты сигналдар) кванттау қадамын қайта құру кезінде тарату және қабылдау құрылғыларының сипаттамаларын тура келістіруге мүмкіндік береді. Сондықтан бұл тәсіл, лездік компандирлеу тәсілімен қоса, TV сигналдарын тарату кезінде қолданылады.
№9 дәріс. АИМ-1 және АИМ-2 сигналдарының кейбір қасиеттері. Ақырғы цифрлық станцияның жалпылама құрылымдық сұлбасы
Дәрістің мақсаты: АИМ-1 және АИМ-2 қасиеттерімен танысу, цифрлық ақырғы станцияның сұлбасын оқып үйрену.
Дәрістің мазмұны: арна бойымен екі түрлі сигналды таратудың кейбір қасиеттері.
Еске сала кетсек, АЖБ жүйелерде аналогты сигнал тасымалдаушы жиіліктердің тербелістерін модуляциялайды. Модуляциядан кейін сүзгілердің көмегімен спектрден АМ сигналдарынан бір бүйірлік жолақты (ББЖ бар сигналдар) бөліп алады. Әрбір бүйірлік жолақ 3,4 кГц – 0,3 кГц = 3,1 кГц + Dfқорғ.=4 кГц кеңдіктен тұрады. Топтық сигнал Nfарна. жиілік спектрінің кеңдігін алып жатады, мұндағы N- арналар саны, fарна.- бір арнаның спектрінің кеңдігі.
Осылайша, байланыс линиясы бойымен, байланыс линиясының жалпы өткізу жолағында қанша бүйірлік жолақ сыйса, сонша ТЖ арналары таратылады. Практикада кабельдегі сымдардың өзара әсерінен және резервтер болуының қажеттілігі, қолданылатын арналар саны мүмкін болатын мөлшерден 30%- ға кем болады.
АУБ бар жүйелерде арналарға байланыс линиясы бойымен таратылатын жиіліктер спектрі емес, уақыт бөлінеді. Мұнда әрбір арна тарату мезетінде топтық сигналға бөлінген барлық жиілік спектрін алып жатады. Өйткені сигнал спектрінің кеңдігі импульстік сигналдың ұзақтығына кері пропорционал болса, онда цифрлық сигналдың импульстер ұзақтығы (яғни тарату жылдамдығы) байланыс линиясы бойымен таратылатын жиілік кеңдігіне тікелей тәуелді болады.
Қазіргі уақытта АЖБ жүйелері бар аналогтық сигналдарды таратуға арналған байланыс арналарының көп мөлшері бар. Сонымен қатар, арнайы цифрлық сигналдарды таратуға арналған тракттердің айтарлықтай көп мөлшері бар. Сондықтан бір абоненттен екінші абонентке немесе байланыс арнасының жеке аймақтарында цифрлық арналар бойымен аналогтық сигналдарды және керісінше, аналогтық тракттер бойымен цифрлық сигналдарды тарату қажеттілігі жиі пайда болады.
Цифрлық арна бойымен топтық аналогтық сигналды тарату кезінде, топтық сигнал дискреттеледі. Модуляцияның әртүрлі түрлерінде АЖБ және АУБ бар жүйелердегі сигналдың жиілік жолақтарын салыстыру қажет болады.
Сонымен, әрбір ТЛФ арнасы ½0,3-3,4½=3,1кГц + қорғаныс жолағы, нәтижесінде 4кГц жолағынан тұрады. Амплитудалық модуляция кезінде АЖБ бар жүйелерде сүзгілердің көмегімен араластырғыштан соң Dfтж=4кГц кеңдігі бар бір бүйірлік жолақты (ББЖ) енді тасымалдаушы жиілік аймағынан бөліп алады. Осылайша, N-арналы сигнал АЖБ бар жүйелерде ББЖ спектрдің ортақ кеңдігіне DfАЖБ=NDfТЖ ие болады.
АУБ бар жүйелерде дискреттелген АИМ және цифрлық кодталған ИКМ сигналдары анағұрлым кеңінен қолданылады.
АИМ бар сигналдар АИМ-1 және АИМ-2 түрлі болып екіге бөлінеді. Дискреттеу кезінде тікбұрышты формалы импульстердің көмегімен АИМ-1 және 2 айырмашылығын суреттен көруге болады.
22 сурет - АИМ-1 және АИМ-2.
Яғни АИМ-1 лездік мәні импульстер төбесінде сигналдың лездік мәнін қайталайды, ал оның спектрі, керісінше, wд; 2wд және т.б. жиіліктері аймағында тұрақты болады.
АИМ-2 сигналы санақ
нүктесіндегі сигналдың лездік мәніне тең дискреттеу импульстерінің
тұрақты амплитудасынан тұрады. Ал оның спектрі, керісінше
заңы бойынша nwд жиіліктер аймағында
жиіліктік тәуелділіктен тұрады.
мұндағы 
- бастапқы аналогтық сигналдың спектралдық тығыздығы.
- дискреттеу импульстерінің спектралдық тығыздығы.
Жалпы спектрдің пайдалы бөлігі
АИМ-2 үшін
Мұнда 
- жиілікке тәуелді.
Демек, арнада шуылдар болған жағдайда, АИМ-2 сигналдары амплитудалық – жиіліктік бұрмаланулардан тұратын болады, ал АИМ-1 сигналдары сигнал амплитудасының бұрмалануларына ұшырайтын болады.
Суреттерде көрсетілгендей, амплитудалық және амплитудалық-жиіліктік бұрмалануларды азайтудың бір тәсілі, практикада іске асырылатын, стробтаушы импульстердің t ұзақтығын азайту болып табылады. Сонда АИМ-1 және АИМ-2 арасындағы айырмашылық маңызды болмайды. Бірақ t®0 кезінде бөгеуілден қорғанысты нашарлататын әрі АИМ-1 әрі АИМ-2 сигналының спектріндегі пайдалы құраушысы қуатының бір бөлігі азаяды. АУБ бар нағыз ТЖ-де t®0 кезінде қабылдау жағында санақтардың бөлінуінен соң, оларды энергиясын өсіру үшін ұзартады (созады). Осы кезде пайда болатын амплитудалық бұрмалануларды келесідей тарату коэффициенті бар түзеткішпен түзетеді:
мұндағы 
0<ïwï£wмакс ТЖ.
Тікбұрышты импульстермен дискреттеу
кезінде дискретті сигналдың спектрі шексіз болады. Теориялық
түрде қатаң шектелген спектр кеңдігі бар 
түрдегі сигнал болады. Практикада тікбұрышты
сигналдың орнына тәріздес сигналды
құрады. Мұндай сигналды құру мүмкін
болмағандықтан, спектр кеңдігі біршама
бұрмаланған, бірақ практикада қолдануға жарайтын
болады. Мұндай өткізу кезінде топтық сигналдың спектрінің жалпы кеңдігі:
Бірақ ББЖ бар АЖБ, және АИМ-1 және АИМ-2 бар АУБ сигналдардың бөгеуілден қорғанушылығы бірдей болады
АИМ бар АУБ және АЖБ сигналдардың негізгі кемшілігі – тарату трактіндегі бөгеуілдердің жиналуы арнаның аралығына тура пропорционал, ал бұл аналогтық және дискреттік сигналдардың қатты бұрмалануына алып келеді.
Бұл жағдай сигналдың дискретті мәндері санақтардың лездік мәндерімен емес, формасы бойынша бірдей импульсті сигналдары бар кодалық символдармен таратылғанда, ИКМ бар жүйелерде анағұрлым қарапайым түзетіледі. Бұл сызықты күшейткіштерде регенераторлардың кодалық комбинацияны толығымен қалпына келтіруге мүмкіндік береді.
Түрлендірудің цифрлық жүйесінің жалпылама құрылымдық сұлбасы (ЦТЖ). ЦТЖ-де біріншілік сигналдың қандай түрде болатыны маңызды емес. Бәрібір оны цифрлық түрге түрлендіреді.
23 сурет- Ақырғы ЦТЖ-нің жалпылама құрылымдық сұлбасы.
Бастапқы (біріншілік) сигнал ТЖС спектрі бойынша шектеледі, кейін дискреттеледі (АИМ). N-біріншілік дискреттелген сигналдарды біріктіріп, оларды кванттайды (КВ) және ары қарай цифрлық кодталған сигналға түрлендіреді (АЦП). АЦТ шығысында алынатын ИКМ сигналы қажетті сигналдау сигналдарымен, синхрондау сигналдарымен (СС), дискретті ақпараттармен (ДА), басқару және әсерлесу сигналдарымен (БӘС) біріктіріледі. Нәтижесінде, оларды цикл құраушыда (ЦҚ) біріктіре отырып, белгілі құрылымы бар тарату циклы құрылады.
Егер жоғары жылдамдықты тарату жүйелері қолданылса, онда алынған циклдық сигналдар басқа арналар секілді біріктіріледі, осылайша уақыттық топ құру (УТ) – мультиплекстеу жүзеге асырылады. Мұнда әрбір арнаның циклдық тізбегі белгілі тәртіппен тұрғызылады. Мультиплекстеу кезінде М ретке көп символдарды тарату керек болатын, қатысты түрде төмен жылдамдықты М ағынға біріктіріледі. Демек, жалпы топтық ағын анағұрлым жылдам болады. Мультиплексор біріктірілетін ағындардың жылдамдықтарын келістіруді жүзеге асыруы тиіс, ал олар әртүрлі көздерден, аппаратурадан, байланыс линиясынан алынғандықтан, бірдей болмауы мүмкін. Төмен жылдамдықты құраушылардың толық келістірілмеуінен цифрлық сигналдың фазалық діріліне және әрбір цикл басының мезеттер жоғалтуы жағдайына, яғни синхрондау жоғалтуына алып келетін, олардың бір - біріне қатысты уақыт бойынша ығысуы пайда болады. Сондықтан ЦТЖ- дегі синхрондауға қатысты сұрақтарға ерекше көңіл бөлінеді. Тарату жағындағы соңғы буын ретінде байланыс линиясының берілген түрі үшін анағұрлым оптималды, ИКМ сигналды кодалық комбинацияға түрлендіретін кодты түрлендіргіш құрылғысы (КТ) қызмет атқарады. Цифрлық сызықтық тракттің аралық орындарында цифрлық сигналдың регенерациясы (Рег) жүзеге асырылады.
КТ қабылдауда сызықтық кодтың екілік топтық сигналға кері түрленуі іске асырылады. Уақытпен бөлу құрылғысы (УБ) – демультиплексор жоғары жылдамдықты ағынды, қызметтік сигналдарды бөлу (ҚСБ) блогында синхрондау, басқару және әсерлесу сигналдарын ажырататын төмен жылдамдықты компоненттерге бөледі. АИМ топтарынан, цифрлық-аналогтық түрлендіруден (ЦАТ) кейін уақыттық іріктегіштің (УІ) көмегімен АИМ-нің жеке арналық сигналдары бөлініп шығады. Сигналдың өзі ТЖС-нің көмегімен АИМ-нан қалпына келтіріледі.
Тарату сапасының нашарлауына және қателердің пайда болуына алып келетін принципиалдық қиындықтарды қарастырамыз. Бастапқы төмен жылдамдықты ИКМ сигналдардың өзара синхрондалмауы себебінен, фазалық бұрмалануларға (сигналдың діріл-джиттеріне) алып келетін, олардың өзара уақыттық күйі тұрақты болмайды. Келіп түсетін компоненттік сигналдардың (циклдық көрініс) жылдамдықтарын түзету үшін мультиплексорда буфер-регистрлер қолданылады.
Сызықтық күре жолда тарату сапасы және қателер линиядағы сигнал формасының бұрмалануынан әрі әр үрлі туралаулар есебінен пайда болуы мүмкін. Тағы да топтық сигналдың бүкіл уақыттық құрылымын өзгерте алатын циклда “0” немесе “1” қателігіне алып келетін қате символдар пайда болуы мүмкін. Регенераторлармен сызықтық трактте қате символдардың пайда болу жиілігі, әдетте үлкен емес, бірақ әрдайым бар болады. Бұл бұрмаланулар есту кезінде сілті түрінде пайда болады, ал цифрлық аппаратурада (мысалы, компьютерде) ақпараттың қателігіне алып келеді.
Тарату жағы биттерді белгілі бір такттік жиілікпен таратады. Осы жиілікті бөлу үшін қабылдау жағында және регенераторлардың әрбір циклында белгілі бір (уақыт бойынша, орны бойынша) синхрондау слоттары қолданылады. Бірақ аппараттық тұрақсыздық және физикалық байланыс линияларының тұрақсыздығы (мысалы, температуралық), синхрондау сигналдарының джиттеріне алып келеді. Осының әсерінен такттік жиілік қабылдау жағында қалпына келтірілетін сигналдың бұрмалануына алып келетін таратылатын сигналдан біршама айырмашылықта болады.
Қабылдауда сызықтық кодалық
сигналды ИКМ сигналға кері түрлендірген кезде кез келген
қателік
коэффициенті бар ИКМ сигналында олардың
көбеюіне мүмкіндік береді, мұндағы Р – ықтималдықтар.
Уақытпен бөлу процесінде (УБ) – демультиплекстеуде циклдық көріністердің (компоненттік сигналдар) жылдамдықтарын келістіру командасының қате қабылдауы жағдайында, компоненттік сигналдарды уақыт бойынша өз орындарына орналастырудың мүмкін еместігіне, яғни компоненттік ағындардың барлық арналары бойынша байланыстың бұзылуына алып келетін синхрондаудың жоғалтуы болуы мүмкін. Осы құбылысты жою үшін арнайы кодалық комбинациялар және синхрондауды жоғалту кезінде аз уақыт аралығында (әдетте бұл мс) синхрондауды қалпына келтіретін синхрондауды бақылайтын арнайы құрылғылар өңделіп шығарылды. Бірақ бәрібір ақаулар және қателер болады. Синхрондау және басқару сигналдары ВСС блогымен бөлінеді.
ЦАТ-те сигнал формасының өзінің бұрмаланулары пайда болады. ЦТЖ-дегі қателер мен бұрмаланулардың пайда болуын үлкен екі бөлікке бөлуге болады:
а) дискреттеу, кванттау, кодтау және жылдамдықтарды келістіру процесінде ақырғы құрылғыда пайда болатын бұрмаланулар.
б) сызықтық трактте регенерация процесінде (кездейсоқ қателіктер, джитт) пайда болатын бұрмаланулар.
№10 дәріс. ЦТЖ тарату циклының құрылымының құрылуы
Дәрістің мақсаты: цифрлық сигналдарды тарату циклының құрылымының құрылуын оқып үйрену.
Дәрістің мазмұны: сигналдарды құрудың негізгі мезеттері және оларды ЦТЖ арнасы бойымен тарату.
Ақпараттың топ құру процесінде әрбір төмен жылдамдықты арнадан кезекпен уақыт осі бойымен ортақ жоғары жылдамдықты ағынға тізіліп тұрады, яғни әрбір арнадан ақпараттық символдар күйінің кезектескен циклдық таралуы орындалады. Әрбір циклдың құрылымы (ФРЕЙМ) қатаң анықталған. Циклдың ұзақтығы 125 мкс (дискреттеу жиілігіне 8 кГц сәйкес келеді). Бүкіл цикл арналық аралықтардың – таймслоттардың белгілі бір санына бөлінеді. Әрбір N біріктірілетін арналарға тарату мезетінде берілген арна күйінің кодалық тобы таратылатын арналық аралық АА (таймслот) бөлінеді. Ақпараттық арналық сигналдарға қосымша циклға синхрондау символдары, келістіру командалары сонымен қатар бақылау және басқару сигналдары – ҚЫЗМЕТТІК сигналдар енгізіледі. Еске сала кетсек, қызметтік сигналдар әрі барлық арналар үшін ортақ ретінде (синхрондау, телебақылау, келістіру командалары) әрі әрбір арнаның қажеттілігі ретінде енгізіледі. Циклға қосымша, бірақ ҚАЖЕТТІ символдарды енгізу қажеттілігінен, арналардың ақпараттық жылдамдықтарының жай қосындысымен салыстырғанда, цикл уақытында тарату жылдамдығы кб/с- қа өседі. Мысалы, 30 арна 64 кб/с жылдамдықтан тұрады
30 × 64 = 1920 кб/c.
Осы 30 арнаға дәл осы уақыт ішінде тағы екі арнаға 2 × 64 = 128 кб/с қосымша символдарды тарату қажет. Барлығы ИКМ-30-да біріншілік топқұру жылдамдығынан тұратын, 1920 + 128 = 2048 кб/с ағынның жылдамдығын құрайды. Демек, ИКМ-30-да 30 ақпараттық және 2 қосымша арналық аралықтар таратылады.
Иерархия бойынша мультиплекстеу сатысы жоғары болған сайын, соғұрлым фреймде қосымша позициялар көбірек қажет болады, сондықтан топтық сигналдардың тарату жылдамдығы 64 кб/с арналық жылдамдықтардың жай қосындысы болып табылмайды. Сонымен, циклде (фреймде) синхрондау сигналдары үшін, басқару, бақылау және басқа да қосымша сигналдардың таралуы үшін ақпараттық позициялар болуы тиіс. Бұл, әдетте, пайдалы сигналдар битпен немесе кодпен таралуы мүмкін. Осы позицияларды фрейму бойынша таратқан кезде келесі пікірлер орындалады:
1.Синхрондау символдары жақсы айырмашылықта болуы тиіс және синхрондау жоғалтуы кезінде оларды іздеудің минималды уақытын қамтамасыз етуі тиіс. Әдетте, оларды фреймнің (циклдің) белгілі бір позициядағы (слоттағы) сигналдар тобы түрінде құрады.
2. Жылдамдықтарды келістіру, басқару және т.б. командаларды тарату (яғни басқару және әсерлесу сигналдары БӘС) кезінде олардың максималды бөгеуілден қорғанушылығы қамтамасыз етілуі тиіс. Оларды, әдетте, кездейсоқ топталған бөгеуілден жалған сигнал алмау үшін цикл бойымен бірқалыпты таратады, бірақ оларды белгілі бір слотта (арналық аралықта) топ түрінде таратуға болады.
3. Циклдың ұзақтығы оның жоғалуы кезінде синхрондауды қалпына келтіруде өте аз уақытты алуы тиіс.
4. Циклдың құрылымы жүйеде әрі асинхронды, әрі синхронды режимде жұмыс істеуге мүмкіндік беруі тиіс.
Осыдан шығатыны, қосымша позициялардың саны (ақпараттық сандарға қатысты) аз болуы керек, яғни кез келген қосымша сигналдарды разрядтардың барынша аз мөлшерінде (бит) тарату және слоттарды барынша азырақ қамту керек. Басқару және әсерлесу сигналдары әрбір N арнасы үшін ақпараттық сигналдарға қарағанда сирек таратылады. Мысалы, әрбір циклда БӘС тарату бір арна үшін тек кезектесіп немесе бір уақытта екі арна үшін бір циклда кезектесіп жүреді. Демек, барлық арналарға БӘС жіберу үшін не N цикл, не N/2 цикл қажет. Циклдардың мұндай тобы ЖОҒАРҒЫ ЦИКЛ (мультфрейм) құрайды. ЖОҒАРҒЫ ЦИКЛ-дың бірінші циклында, әдетте, БӘС сигналдарының орнына ЖОҒАРҒЫ ЦИКЛ-дық синхрондау сигналы таратылады, ал БӘС таратылмайды. Сондықтан жоғарғы циклда N немесе N/2 қарағанда бір циклға көбірек. Циклдардың жоғарғы циклға мұндай ұйымдастырылуы барлық арналардың БӘС- ін ұйымдастыру үшін және қабылдауда осы сигналдардың дұрыс таралуы үшін қажет. Әртүрлі практикалық жағдайларда ақпараттық, басқарушы және қызметтік сигналдардың біршама өзгеше орналастыру тәсілі жүзеге асырылады.
Мысалы, ИКМ-30 аппаратурасының циклының құрылымын қарастырамыз. Бұл жүйеде 125 мкс ұзақтығы бар цикл 32 бірдей арналық аралыққа (слотқа) бөлінеді. Ақпаратты тарату үшін 8 кГц дискреттеу жиілігі кезінде 8-разрядтық кодты пайдаланады. Әрбір циклда БӘС бір уақытта екі арна (N/2) үшін таратылады. ИКМ-30 30 телефондық арнаны мультиплекстегендіктен, жоғарғы цикл N/2 + 1 = 16 циклға тең болады. Әрбір циклда бірінші слот циклдық синхрондау сигналдары үшін, ал 16-шы слот – БӘС сигналдарын (сигналы управления, аварийные сигналы, служебные и т.п.) тарату үшін және ақпаратты тарату үшін 30 арна бөлінеді. Барлығы әрбір циклда 32 АА. ИКМ-30 жүйесінде тарату жылдамдығын бит/с санап шығу қиын емес.
8кГц дискр × 8разр × 32АА = 2048 кбит/с – біріншілік тығыздау жылдамдығы.
СС цикл. 0011011; СС цикл. жоқ 1у11111
СС жоғарғы цикл. 0000 – БӘС бір арнаның орнына
24 сурет - ИКМ – 30 тарату циклының құрылымы.
Синхрондау сигналдарының құрылымы және СС-тегі разрядтар (позициялар) мөлшері синхрондау жағдайында және синхрондауды оның жоғалтуынан кейін қалпына келтіру уақыты тарату және қабылдау жүйесінің ұстап тұру уақыты үшін елеулі мәнді білдіреді. СС-тің кодтық тобы басқа арналық аралықтардың (АА) кодтық топтарынан айырмашылықта болуы тиіс. Бұл айырмашылығы таратудың әртүрлі жылдамдықтары және АА-тағы разрядтардың мөлшері үшін түрліше болады. СС үшін анағұрлым сәтті кодтық топтарды критикалық нүктелер түсінігі негізінде алуға болады. Критикалық нүкте – бұл логикалық «0» және «1» бірдей кезектесуінің қайталану нүктелері. Мысалы, егер кодтық топ «d» символынан тұрса, онда:
тобы бір критикалық нүктеден тұрады. Соңғысы «1» жаңа «0»
алдында.
- тобы «d»
критикалық нүктеден тұрады.
0101…01 – тобы b/2 критикалық нүктеден тұрады.
0011011 – тобы жалғыз.
Егер барлық циклда шамамен <500 такттік аралық (позиция) болса, онда критикалық нүктелері аз болатын СС кодтарын қолданған тиімді. ТА-ның көп мөлшерінде циклда критикалық нүктелері көп болғаны тиімді («d» данаға шейін). Мұнда синхросигналды іздестіру циклдан циклға қарай жүргізіледі, сондықтан СС жоғалтуы кезінде оларды бірнеше циклдар ішінде іздейді (1-ден бастап 100-ге дейін СС кодына және циклдағы ТА мөлшеріне байланысты). Осы уақыт ішінде ақпарат дұрыс саналмауы мүмкін.
Синхронизмнен шығуды немесе синхронизмге кіруді қадағалау қабылданған СС-ке сәйкес келмеген жағдайда арнайы буферлік құрылғылардың көмегімен жүзеге асырылады. Бірақ біраз уақыт бойы қабылданатын сигналдың және қабылдау құрылғысының сигналдарының такттік жиіліктері өтеді. Мысалы, ИКМ-30 жүйесінде СС-тің қалпына келуінің орташа уақыты 2 мс, ИКМ-120 – 0.75 мс, ИКМ-480 – 0.15 мс. Егер синхронизм өте ұзақ жүрсе, онда арналар бойынша ақпараттың дұрыс саналуы бұзылады. Барлық арналар бойынша қабылдаудың толық бұзылуына дейін қателердің көбеюі болады. Бұл арналарды асинхронды біріктірудің ең басты кемшіліктерінің бірі болып табылады. Жоғары циклдар болған жағдайда басында СС циклдар, содан соң жоғары циклдық СС ізделінеді. Көп сатылы иерархия кезінде синхронизмнің қалпына келтірілуі төменгі сатыдан жоғарғыға өту арқылы жүреді.
ИКМ-30-4 негізгі ерекшеліктері: 1) БӘС сигналдары келістіру құрылғысында АТС-тің станция аралық линиялары сигналдаудың жалпы арнасына (ОКС) біріктіріледі. Сигналдаудың бұл арнасы 64 Кбит/с жылдамдығы бар жай арнаның стандартты торабын тұрады;
2) ҚҚ секциясын және жалпы байланыс қашықтығын екі есе өсіруге мүмкіндік берген ПӘК регенераторлары жақсартылған. Т-0,5 кабельдері үшін L2 = 25 км және L = 50 км орнына ұзақтық L2 = 40 км және L = 80 км болды;
3) 10 – жұпты кабельде екі кабельді жұмыс нұсқасында (мысалы, ТПП –0,7 типті) ИКМ-30-4 жүйесінде регенерациялық аймақтың ұзындығы (L1 = 2,7 км бастап L1 = 3,8 км дейін) 44%- ға өседі;
4) ИКМ-30-4-да бақылау және басқару құрылғысы орналастырылған. Басқару орталығы үшін унифицирленген сервистік құрылғы бар. Қосымша сервистік құрылғы екі бағытта, станция аралық қызметтік байланыс және 32 кбит/с жылдамдығы бар цифрлық арна бойымен байланыс төмен жиілікті қызметтік байланысты ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Айта кетсек, соңғысы мәліметтер сигналдарын дискретті ақпаратты тарату үшін қолданылуы мүмкін. Сервистік құрылғының функциялары АТС-тің техникалық қызмет көрсету орталығы ЭЕМ-на оператор командасы арқылы берілуі мүмкін.
Тағы КСПП – 1×4×1,2 немесе КСПП – 1×4×0,9 типті кабельдерде бір кабельді нұсқа бойынша байланысты ұйымдастыруға арналған ИКМ-30 жүйесі бар. Бұл жүйенің 64 кбит/с жылдамдығы бар сигналдаудың белгіленген ортақ арнасына ие болу және арналар бөлігін бөліп алуды және топтық ағынды әрқайсысы 64 кбит/с жеке цифрлық арналарға бөлуді орындау мүмкіндігі бар.
№11 дәріс. Цифрлық ТЖ иерархиясы. Линия бойымен цифрлық сигналдарды тарату әдістері. ИКМ бар цифрлық ТЖ-дегі синхрондау
Дәрістің мақсаты: цифрлық сигналдардың иерархиясын және оларды линия бойымен таратуды оқып үйрену. Синхрондаудың барлық түрлері.
Дәрістің мазмұны: сигналдарды линия бойымен тарату әдістері және олардың синхрондалуы.
Байланыс желілерінде қолданылатын цифрлық ТЖ (тарату жүйелері) келесі негізгі талаптарды есепке ала отырып, белгілі бір иерархиялық құрылымға сәйкес келеді:
- аналогтық және дискретті сигналдардың барлық түрлерін тарату мүмкіндігі;
- қазіргі кезде бар және болашағы бар байланыс линияларының сипаттамаларын есепке ала отырып, ТЖ-дің параметрлерін таңдау;
- таратылатын сигналдардың қарапайым біріктірілуі, бөлінуі және транзитті мүмкіндігі;
- әрі АЦТ әрі сигналдардың уақыттық топ құру құрылғыларының қолданылуын есепке ала отырып, таратудың стандартталған жылдамдықтарының таңдауы;
- ЦТЖ-нің АТЖ-мен және коммутацияның әртүрлі жүйелерімен әсерлесу мүмкіндігі.
ЦТЖ-ін тұрғызудың иерархиялық принципі арна құрушы құрылғыны унифицирлеуге, дайындау процесін оңайлатуға, сәйкес құрылғыны техникалық эксплуатациялауды енгізуге, яғни жалпы осы жүйелердің техникалық-экономикалық көрсеткіштерін жоғарылатуға мүмкіндік береді.
Қазіргі кезде ЦТЖ-нің иерархиясының анағұрлым ең көп тараған екі түрі бар: европалық және солтүстік америкалық (25-суретті қараңыз).
Европалық иерархия аналогтық-цифрлық құрылғының көмегімен әрқайсысында 64 кбит/с өткізу қабілеті бар (сегізразрядты компандирленген ИКМ қолданылады) 30 арна құрылатын, ИКМ-30 типті біріншілік ЦТЖ-не негізделеді. Топтық сигналды тарату жылдамдығы 2048 кбит/с құрайды. Анағұрлым жоғары деңгейдегі ЦТЖ-нің топтық сигналдарын құру кезінде анағұрлым төменгі деңгейдегі ЦТЖ құрылғыларында құрылған цифрлық ағындарды уақыттық біріктіру (топқұру) принципі қолданылады. 25, а,-суретте көрсетілгендей, біріктіру коэффициенті иерархияның барлық сатылары үшін төртке тең деп алынған.
Солтүстік америкалық иерархия да ұқсас түрде тұрғызылады, бірақ біріншілік ЦТЖ ретінде ИКМ-24 типті жүйе алынған, ал біріктіру коэффициенттері иерархияның барлық сатыларында әртүрлі болады.
Алғашқы екі деңгейде солтүстік америкалық стандартпен сәйкес келетін иерархияның жапондық нұсқасы да практикалық қолданыс тапты.
Иерархияның жоғарыда көрсетілген түрлері уақыттық топқұру кезінде жылдамдықтары бір-бірінен біршама ажыратылатын, цифрлық ағындарды біріктірудің асинхронды әдістері қолданылатын плезиохрондық цифрлық иерархияға (ПЦИ) жатқызылады.
25 сурет - Цифрлық тарату жүйелерінің иерархиясы.
Бұл жағдайда біріктірілетін ағындардың (компоненттердің) жылдамдықтарын келістіру қажет. Соңғы жылдары синхронды цифрлық иерархияға (СЦИ) жататын жоғары тиімді жүйелердің көптеп енгізілуі жүріп жатыр. Бұл көбінесе ПЦИ-ға тән бірқатар кемшіліктермен байланысты. Солардың бірін алсақ, мысалы, анағұрлым жоғары деңгейдегі ЦТЖ-нің топтық сигналындағы синхронизмнің бұзылуы анағұрлым төмен деңгейдегі барлық компоненттік ағындардағы синхронизмнің бұзылуына алып келеді, ал синхронизмнің қалпына келтірілуі, көп уақытты қажет ететін иерархияның жоғарғы сатысынан төменгісіне бірінен соң бірі өтуі арқылы жүргізілуі тиіс.
ПЦИ-дің басқа кемшілігі, тармақталу, транзиттеу немесе қызметтік ақпаратқа мүмкіндік беру мақсатында цифрлық ағындардан иерархияның анағұрлым төмен сатысына жататын құраушыларды бөліп алусыз (енгізусіз) желіні ұйымдастыру мүмкін еместігінде болып табылады. ПЦИ-дің қолданылуы кезінде бұл белгілеу және транзит орындарында үлкен ақырғы құрылғының қолданылу қажеттілігіне алып келетін, әдетте топтық сигналдың жүйелі түрде таратылу жолымен жүзеге асырылады. Цифрлық ағынның кейбір құраушыларын бөлу мәселесі, ЦТЖ циклдарында қосымша арнайы позициялардың бөлінуін және станциялық құрылғының құрамына сәйкесінше интерфейстік, бақылау және орындау құрылғыларын енгізуді қажет ететін, қазіргі кездегі желілерде бақылау, басқару және қызмет көрсету функцияларын терең автоматтандыруды жүзеге асыру кезінде айтарлықтай одан сайын қиындайды. Одан басқа, қазіргі кезде әртүрлі деңгейлерде тарату жылдамдығының номиналды мәндерімен ажыратылатын ПЦИ-дің үш нұсқасы қалыптасқанын ескерген жөн: европалық (2048 - 8448 - 34368 - 139264 кбит/с), солтүстік америкалық (1544-6312-44736-274176 кбит/с) және жапондық (1544 - 6312 - 32064 - 97728 кбит/с). Бұл цифрлық халықаралық байланысты ұйымдастыру кезінде сәйкес қиындықтарға алып келеді.
Пайда болған мәселелер, сұлбатехникадағы, ЭЕМ желілері техникасындағы және технологиясындағы жаңа жетістіктерді ескере отырып шығарылатын, жаңа бірыңғай цифрлық иерархияның айналасында қолданылатын және байланыстың цифрлық желісі дамуының сапалы түрде жаңа кезеңі болып табылатын СЦИ шеңберінде тиімді шешілуі мүмкін. СЦИ-ның негізгі артықшылықтарына келесіні жатқызуға болады:
- цифрлық ағындарды біріктіру/ажырату процестерін оңайлату;
- барлық жоғары жылдамдықты сигналды біріктіру/ажырату қажеттілігінсіз, жылдамдығы аз компоненттерге тура мүмкіндік беру;
- пайдалану және техникалық қызмет көрсету мүмкіндіктерін кеңейту;
- техниканың дамуына байланысты таратудың анағұрлым жоғары жылдамдықтарына оңай ауысу.
СЦИ-да коммерциялық ақпаратты тарату ақпараттың орын ауыстыру, яғни оның транспортирлену процесі ретінде қарастырылады. Сонымен, СЦИ келесі түрде жүзеге асырылады: тек жаңа кең жолақты қызметтердің сигналдарын ғана емес, сондай ақ ПЦИ құрылғысы көмегімен құрылған сигналдарды да транспортирлеу қарастырылады. Бастапқы сигналдар уақыттық топ құру процедурасы арқылы, блоктық - циклдық құрылымнан тұратын, сәйкес деңгейдегі синхрондық транспорттық модульге (СТМ) түрленеді. Бірінші деңгейдегі СТМ-нің (СТМ-1) тарату жылдамдығы, европалық ПЦИ-дағы төртіншілік ЦТЖ-нің тарату жылдамдығынан (139264 кбит/с) жоғары болып келетін, 155520 кбит/с-қа тең етіп орнатылды. Анағұрлым жоғары деңгейдегі СТМ үшін жылдамдықтың N есеге өсуі қарастырылады, сонда N 4, 16, 64 мәндерін қабылдайды (155520 кбит/с жылдамдықпен салыстырғанда тарату жылдамдығы N есе артады). СЦИ жайлы анағұрлым толық ақпаратты арнайы оқулықтан алуға болады. ЦТЖ-де әрі типтік цифрлық әрі типтік цифрлық емес (аналогтық) арналар және тракттар ұйымдастырылады. Негізінен, ТЖ арнасы, дыбыстық тарату арнасы (ДТ), бейне сигналдарын және дыбыстық тарату арнасы және де біріншілік топ құру (БТ), екіншілік ЕТ, үшіншілік ҮТ, төртіншілік ТТ, тарату жүйесінің топтық тракттары болады. ЦТЖ-дегі негізгі түсінік – бит/с тарату жылдамдығы (Бод). Типтік цифрлық арналардың өзара және сыртқы аппаратурамен түйісуі ГОСТ бойынша анықталған. Түрлері: ИКМ-РСМ-РДН; ИКМ-30; ИКМ-30-4; АКУ- аппаратурасының арна құрушы унифицирленген аймағы 15, ИКМ-15, ИКМ-120А, ИКМ-120У, ИКМ-480, ИКМ-120-4/5; Зона 120, Соната –2,3,4, Сопка – 2,3,4 және ИКМ –1920.
Арнаны өңдеу аппаратурасы не топтық, не жеке АЦТ және ЦАТ (кодектер) көмегімен орындалуы мүмкін. АЦТ кезінде өтпелі процестер әсерінен аппаратураның топтық АИМ трактінде, ТЖ арналарында анық өтпелі бөгеуілдер пайда болуы мүмкін. Егер жеке кодектерді қолдансақ, онда топтық трактте цифрлық түрде арналық сигналдар біріктіріледі және анық өтпелі бөгеуілдер пайда болмайды. Жеке кодектердің артықшылығы – блоктарды алмастыру жолы арқылы кез келген ТЖ арнасының орнына НЦА алынуы. Кодектер тобы ИКМ-30, ИКМ-30-4 аппаратураларында қолданылады.
Цифрлық сигналдарды тарату тәсілдері. Келесі тәсілдер мүмкін болады:
1) тек цифрлық тарату жүйелері линияда тек регенераторлар.
2) гибридті: линияда күшейткіштер де, регенераторлар да бар.
3) цифрлық сигналдар АТЖ-нің АЖБ бар жұмыс жолағынан тыс таратылатын, аналогтық тракттер бойымен жүреді. Аналогтық күшейткіштер, әдетте, ол үшін кең жолақтың өзі жеткілікті.
4) аналогтық тракттер бойымен, аналогтық арналардың бір бөлігі байланыс линиясының жұмыс жолағы шеңберінде цифрлық сигналға беріледі.
Бірінші тәсіл – ең жақсысы. Екінші тәсілде бірнеше регенеративтік аймақтардан соң, күшейту аймақтарының ұзындығын арттыруға мүмкіндік беретін күшейткіш орнатылады. Цифрлық сигналдар үшін регенераторлар айтарлықтай қымбат, ал күшейткіштер арзанырақ, өйткені АЖС-ға қойылатын қатаң талаптар жоқ (АЖБ бар АТЖ-мен салыстырғанда). Үшінші тәсіл де практикада қолданылады, бірақ ол тиімді емес, өйткені сызықтық трактте «артық» жиілік жолағы аз.
Төртінші тәсіл аналогтық сигналдың орнына цифрлық сигналды тарату қажеттілігі кезінде қолданылады. Линияны қолдану тиімділігі біршама төмендейді, өйткені цифрлық арна аналогтыққа қарағанда жиілік жолағын көбірек қажет етеді.
ИКМ бар цифрлық ТЖ-дегі синхрондау. ИКМ сигналды дұрыс декодтау үшін және генератормен декодталған сигналды қабылдау станциясының сәйкес арналары бойымен тарату үшін такттік мен циклдық синхрондау қажет. Такттік синхрондау тарату және қабылдау станцияларындағы сигналдарды өңдеу жылдамдықтарының теңдігін қамтамасыз етеді. Осы теңдікті орындау үшін ақырғы қабылдау станциясының ГҚ-ны қабылданатын ИКМ сигналынан бөлінетін такттік жиілік басқарады.
Циклдар бойынша синхрондау арналардың дұрыс бөлінуін, яғни белгіленген арналардың декодталған АИМ сигналдарының осы арналардың қабылдау құрылғыларына келіп түсуін қамтамасыз етеді.
Тарату станциясында қалыптасқан синхросигнал ақпараттық сигналдармен бірге сызықтық тракт бойымен таратылады. Қабылдау станциясында синхросигналды бөліп алу үшін ол тұрақты құрылым және еру жиілігі сияқты айрықша қасиеттермен ажыратылады (ИКМ бар жүйелерде). Аппаратура жұмысын бастаған кезде циклдық синхрондау, синхронизмге ену уақыты деп аталатын белгілі бір уақыт аралығында орнатылады. Синхронизмнің бұзылуы кезінде жүйе, синхронизмді іздеу уақытымен сипатталатын іздестіру режиміне ауысады. Циклдық синхронизм болмаған жағдайда ИКМ бар жүйенің жұмысы мүмкін емес, міндетті түрде синхронизмге ену уақыты және іздестіру уақыты барынша аз болуы тиіс. ИКМ бар қазіргі кездегі жүйелерде бұл уақыт бірнеше миллисекундтан аспайды, өйткені бұл артушылық АТС приборларымен абоненттердің ажыратылуына алып келуі мүмкін. Синхросигнал ретінде белгіленген құрылымы бар бір екілік символды немесе символдар тобын қолдануға болады.
Цифрлық құрылғылар тарату станциясында синхросигналды құрушыдан тұрады (24-суретті қараңыз). Құрушы, уақыттық біріктіру құрылғысы арқылы топтық цифрлық трактке енгізілетін алынған құрылымды синхросигналды құрады. Синхросигналдың қабылдағышы жүйе жұмысы кезінде синхронизм циклынің күйін бақылауды, аппаратураны бастапқыда қосқан кезде және жұмыс уақытында синхронизмнің бұзылуы кезінде жүйенің синхронизмге енуін қамтамасыз етеді.
Синхросигналдың қабылдағышының жұмыс істеу принципін ИКМ-30 жүйесінде қолданылатын сырғу іздестіруі және бір разрядтық ығысуы бар қабылдағыштың мысалында қарастырамыз. Циклдық синхронизм күйін бақылау мұнда, линиядан келіп түсетін және қабылдау ГҚ-да өңделетін синхросигналдар символдарының уақыт бойынша сәйкес келуін тексеру арқылы жүзеге асырылады.
Қабылдағыш танушыдан, анализатордан, шешуші құрылғыдан тұрады. Синхросигналды танушы қабылданған ИКМ сигналынан синхротопты айырып алу үшін керек. Регистрге берілген құрылымды синхросигналды танушы келіп түскенде ол жұмысын бастайды және И1 жүйесінің шығысында бірлік сигнал қалыптасады. Анализаторда осы сигналдың пайда болу мезеті мен И2 сұлбасы құратын жергілікті бақылау сигналының келіп түсу мезетін салыстыру орындалады. Егер осы сигналдардың пайда болу мезеттері сәйкес келсе, онда анализатор синхронизмнің бар болуы және оның «синхро» шығысында синхронизмді растайтын сигнал жайлы шешім қабылдайды. Егер бұл сәйкестік байқалмаса, онда анализатордың шығысында «Қате» деген синхронизмнің болмау сигналы пайда болады. ШҚ синхронизмнің болмау сигналын санайды және бірінен соң бірі келіп түскен бірнеше қате сигналдар синхронизмнің болмауы жайлы шешім қабылдайды және ГҚ-ға тыйым сигналын береді. Осы сигналды алған кезде ГҚ бөлгішінің жұмысы және сигналдың декодталуы тоқталады, жүйе синхронизмді іздестіру режиміне өтеді.
Іздестіру режимінде ИКМ сигналдың разряд бойынша жазылуы жалғасады. Синхросигналды тану құрылғысына келіп түсу кезінде И1сұлбасының шығысында қайтадан сигнал пайда болады. Анализатордың «синхрондау» шығысында синхросигналдың бар болуы жайында сигнал пайда болады, ШҚ ГҚ-ның жұмысынан тыйым сигналын алып тастайды.
ШҚ бірнеше қате сигналдарының бірінен соң бірі келіп түсуі кезінде синхронизмнің болмауы жайында шешім қабылдайды, жүйені синхросигналдың қысқа уақыттағы бұрмаланулары кезінде синхрондаудың істен шығуының алдын алады.
СЦС қабылдағышының жұмыс істеу принципі ұқсас келеді, тек СЦС циклдық синхрондаудан соң жүзеге асырылады.
Циклдық синхрондау (циклдар бойынша синхрондау). Циклдар бойынша синхрондау кадрлардың дұрыс бөлінуін, яғни белгіленген арналардың декодталған АИМ сигналдарының осы арналардың қабылдау құрылғысына келіп түсуін қамтамасыз етеді. Аппаратура жұмысын бастаған кезде циклдық синхрондау синхронизмге ену уақыты деп аталатын белгілі бір уақыт аралығында орнатылады. Синхронизмнің бұзылуы кезінде жүйе синхронизмді іздеу уақытымен сипатталатын іздестіру режиміне ауысады. Циклдық синхронизм болмаған жағдайда ИКМ бар жүйенің жұмысы мүмкін емес, міндетті түрде синхронизмге ену уақыты және іздестіру уақыты барынша аз болуы тиіс.
Нағыз синхронизмді тапқан кезде жинақтаушы синхронизмге шыға салысымен толтырылады және нәтижесінде синхрондау синхронизмді ұстап тұру режимінде синхронизмнен нөлдік күйге шығу арқылы жинақтаушыны алып тастайды.
24 сурет- Циклдық және жоғары циклдық синхрондау құрылғысы.
25 сурет- Синхронизмді жинақтау уақытының сұлбасы.
Суретте көрсетілгендей, синхросигналдың адаптацияланбаған қабылдағышында қалпына келтіру уақыты tқ синхронизмнен шығу уақыты tж.шығ арқылы жинақтау уақытынан синхронизмге ену бойынша жинақтау уақыты және времени поиска синхросигналды іздестіру уақыты tі бойынша жасалынады.
Кемшіліктері: синхронизмнен шығу және синхронизмге ену бойынша жинақтаушының сыйымдылығының мәндері бекітілген; практика жүзінде синхронизмді қалпына келтіру уақытының оптималды параметрлеріне ешқашан қол жеткізілмейді.
Кабельді линияда символдарды таратудың бұрмалануларының ықтималдығы өте төмен 10-6 және РРЛ бойынша 10-3 жоғары болады. Көрсетілген кемшіліктер синхросигнал қабылдағышында, тракт символдарының бұрмаланулары ықтималдықтарының артуын жояды.
Жылдамдықтарды келістіру командаларын құрушы (ССЖ). ССЖ шамамен синхросигналдар сияқты бөгеуілден қорғанушылықтан тұруы керек. Бұл аталған команданың бұрмалануы n-ші ретті цифрлық байланыс жүйесінде циклдық синхрондаудың істен шығуы (n-1)-ші ретті жүйедегі осы командаға сәйкес келеді және кейін циклдық синхрондаудың істен шығуы барлық біріктірілетін анағұрлым төменгі ретті жүйелерде түсіндіріледі. Жылдамдықтардың бір жақты келістірілуі кезінде ақпаратты көрсетуді тарату үшін қажетті символдар саны жылдамдықтардың екі жақты келістірілуі бар жүйелерге қарағанда анағұрлым аз болады. Мұндай жүйені жылдамдықтарының екі жақты келістірілуі бар жүйе және екі командалы басқару деп атайды. Таратылатын командалар саны бойынша мұндай жүйелер жылдамдықтарының бір жақты келістірілуі бар жүйелерге ұқсас келеді.
Жазу және санау импульстері арасындағы уақыттық аралық Тс санау импульстерінің периодынан асып кетсе, онда санау импульстерінің уақыттық орналасуларын түзету жүргізілетін бір белгісі бар екі команда құрылады.
№12 дәріс. Цифрлық сызықтық тракт (ЦСТ). Бұрмалануларды азайту тәсілдері. ЦСТ-ның сызықтық кодтары.
Дәрістің мақсаты: сызықтық бұрмалануларды азайту тәсілдерін оқып үйрену. ЦСТ-ның сызықтық кодтары.
Дәрістің мазмұны: Цифрлық сызықтық тракт, ЦСТ-ның сызықтық тракттерінде қолданылатын кодтар. ЦСТ-ның түйіскен кодтары.
ЦТЖ-нің ЦСТ-де ақырғы станция, бағыттаушы орта, қызмет көрсетілмейтін регенерациялық орындар (ҚКРО) және қызмет көрсетілетін күшейту орындары (ҚККО). Линияның көп бөлігі ақырғы орындардан және ақырғы регенерациялық орындардан қашықтан қоректенетін қызмет көрсетілмейтін болып табылады. ҚКАСТ таратылатын топтық (цифрлық) сигналдың сипаттамаларын қашықтық орын, телебақылау, телемеханика аппаратураларының параметрлерімен және сипаттамаларымен, қызметтік байланысты таратудың резервті тракттеріне ауысуды және т.б. келістіруге арналған. ЦСТ цифрлық сигналды таратудың сапасын анықтайтын бірқатар көрсеткіштермен сипатталады. Солардың негізгісі байланыс линиясындағы сигнал бұрмалануына тәуелді жеке символдарды таратудағы қате ықтималдығы және магистральдегі бөгеуілдердің әсері болып табылады. Сигналдың бұрмалануларының көздері байланыс линиясының аймақтары және линияның байланыс аппаратурасының кірісімен және шығысымен түйісу блоктары болып саналады. Жолақтың айтарлықтай шектелуі кезінде, цифрлық сигналдың ұзақтығының артуы есебінен символдарының беттесу құбылысы пайда болады. Бұл көршілес символдардың қатемен қабылдануына алып келеді, яғни мұндай бұрмаланулар бірінші ретті символ аралық бұрмаланулар деп аталады. Символ аралық бұрмаланулар төмен жиіліктер аймағында сызықты тракттің өткізу жолағын шектеу есебінен болады. Төменгі жиіліктер аймағында сызықты тракттің өткізу жолағын шектеу есебінен пайда болатын цифрлық сигналдың бұрмаланулары екінші ретті символ аралық бұрмаланулар деп аталады.
Бұрмалануларды азайту тәсілдері. Бөлетін элементтер әсерін компенсациялау үшін негізінде Ктүз(f) тарату коэффициенті бар, сызықты тракттің Кст(f) тарату коэффициентіне кері болатын және Ктүз(f)Кст(f)=const шартын қанағаттандыратын түзеткішті қолдануға болады. Осының нәтижесінде, f ®0, Ктүз ® ¥ болғанда, түзеткіштің практикалық жүзеге асуы мүмкін емес. Қуатты төмен жиілікті құраушылары бар цифрлық сигналды таратудан басқа, линия бойымен ҚҚ тұрақты тогын тарату қажет, ал бұл сигналдың тұрақты құраушысын және ҚКРО-дағы ҚҚ тогын бөлу мәселесіне алып келеді.
Бастапқы біріншілік сигналдар RZ және NRZ кодтау («нөлге қайтып келу немесе қайтып келмеу арқылы») жолымен алынады. RZ форматындағы код q=Т/t=2 қуыстылығы бар униполярлы импульстерді білдіреді.
Мұндай сигналдың энергетикалық спектрі G(f) дискретті компоненттерден, соның ішінде fт бар тербелістен, төмен жиілікті интенсивті құраушылардан тұрады. Бірінші бөлігінің спектрінің кеңдігі 2fт тең.
26 сурет- Сигналдың энергетикалық спектрі; а) екілік сигнал
NRZ форматындағы код q=1 қуыстылығы, бар бір полярлы импульстердің перпендикулярлығынан тұрады (сурет, а). Мұндай сигналдың энергетикалық спектрі дискретті құраушылардан тұрмайды, оның үздіксіз құраушысы ТЖ аймағында концентрацияланады және қуатты тұрақты құраушысы бар. Мұндай сигналдар символ аралық бұрмаланулар мен қателерсіз линия бойымен таратылмайды, сондықтан екілік униполярлы сигналды линия бойымен тарату үшін ыңғайлы сызықтық сигналға түрлендіру қажеттілігі пайда болады. Осылайша, сызықтық тракт бойымен бастапқы цифрлық сигналдарды тарату кезінде жоғарыда аталған талаптарды орындайтын «линиядағы кодқа» қайтадан кодталады. Екілік сигналды сызықтыға түрлендіру әдістерінің ішінде біреуі жоғарыда аталған талаптарға сәйкес келмейді, сондықтан әртүрлі ЦТЖ-де әртүрлі сызықтық кодтар қолданылады.
ЦТЖ-де қолданылатын кодтар: КВП-2, КВП-3, МЧПИ немесе НДВ – 2,3. q – 2,3 және т.б. (q- бастапқы ДС-дағы нөлдердің максималды саны). Егер нөлдердің нақты «дестесінде» олардың саны q-дан аз болса, онда сызықты кодтау ЧПИ коды бойынша жүзеге асырылады, яғни нөлдер түрленбейді, ал әрбір бірлік Тт такттік аралықтың жартысындай ұзақтықта болады, соған қоса оның полярлығы өткен бірліктің полярлығына қарама- қарсы болады. Егер нөлдердің «дестесінде» олардың саны q-дан көп болса, онда (q+1) нөлдердің әрбір дестесі 000V немесе B00V сигналдарымен алмастырылады. B және V енгізілетін импульстер полярлығы, (q+1) такттері аралығында полярлықтың кезектесу заңының бір рет бұзылуы болатындай етіп таңдалады. Сондықтан ОС-ның қабылдау жағында бұзылу, СС (сызықтық сигналдың) екілік сигналға (ЕС) түрленуі кезінде дестенің нағыз мазмұны жайында шешім қабылдайды. Импульстің В полярлығы алдыңғы импульстің полярлығына әрқашан қарама - қарсы болады; егер q+1=3+1=4 қарағанда нөлдер саны көбірек ЕС-дың екі көршілес кідірістері арасында бірліктердің жұп саны алынса, онда екінші кідірістің толтырылуы B00V сигналынан басталады. Егер кідірістері арасында бірліктер саны тақ болса, онда екінші кідірістің толтырылуы 000V сигналынан басталады. Өте ұзақ кідірісті толтыру процесінде (q+1) нөлдерінің дестесі B00V комбинациясымен алмастырылады (26-суретті қараңыз).
ЧПИ кодының ең басты кемшілігі − тональді жиілікті бөлу күшейткішін (ТЖБК) жүзеге асырудың қиындығы. Егер екілік сигналда ұдайы бірнеше 0 символдары пайда болса, онда ТЖБК кірісінде оның жұмысының нашарлауына алып келетін ұзақ кідіріс қалыптасады. ЧПИ кодының модификациясы, ұзындығы n нөлдерден көп болатын кідірісті балластты сигналдарға орналастырылады. Олар УВТЧ жұмысының нашарлауына қарсы тұрады, бірақ оңай байқалады және қабылдауда оңай алынады. Мысалы, n=3 болатын КВП-3 коды.
Балластты сигналдар ретінде 000V және B00V шартты белгіленуі бар сигналдардың екі түрі қолданылады. Полярлыққа әрқашан алдыңғы импульстің полярлығы қарама - қарсы болады, импульстің полярлығы V әрқашан алдыңғы импульстің полярлығына сәйкес келеді.
26 сурет- Кодты түрлендіру мысалы.
Бастапқы екілік сигнал сияқты, fт жиілікпен үш деңгейлі кодпен таратылатын МЧПИ (НДВ) коды, симметриялы және коаксиалды кабельдер бойынша жұмыс істейтін біріншілік, екіншілік және үшіншілік ЦТЖ-де (ИКМ-30, ИКМ-120, 480) кеңінен қолданылады. Одан басқа, ол әртүрлі иерархиялық құрылымдарды жалғастыру үшін ақырғы аппаратурада «түйістіру» сигналы ретінде қолданылады.
Сигналдың скремблирленуі. Нөлдердің немесе бірліктердің ұзын дестелерін алып тастау мүмкіндігі скремблирлеу деп аталатын такттік жиілігі мен рұқсат етілген деңгейлер санын сақтау арқылы ЕС-дың СС-ға түрленуінің үшінші тәсілін сипаттайды. Сонымен қатар, ЕС қандай да бір алдын ала белгілі кездейсоқ екілік тізбекпен көбею операциясына ұшырайды (ПСП): ЛС=ДСÅПСП. Қабылдау жағында кері операция орындалады: ДС=ЛСÅПСП.
Скремблирленген сигналдың артықшылықтарына келесіні жатқызуға болады:
а) ВТЧ регенераторларының параметрлерінің нақты есептелуі, себебі сызықты сигналда кез келген комбинацияның пайда болу ықтималдығы анықталуы мүмкін;
б) кез келген цифрлық тракт арқылы байланыс желісі бойымен скремблирленген сигналды тарату мүмкіндігі бар әмбебаптылық, өйткені бастапқы екілік сигналдың скремблирленуі оны басқа түрге түрлендірмей-ақ жүзеге асырылады, ал бастапқы сигналды белгілеу тек ОС-ның қабылдау құрылғысында орындалады;
в) бастапқы сигналдың статикалық параметрлерінің әсерін линиядағы цифрлық сигналдың фазалық діріліне төмендетуі;
г) скремблирлеуді қарапайым ЧПИ кодымен бірге қолдану кезінде, импульстер полярлығының кезектесуінің бұзылуы кезінде тарату сапасын бақылау мүмкіндігін қамтамасыз ету.
Скремблирлеу кезінде қателердің көбеюі берілген тәсілдің қолданылу аймағын біршама шектейді.
Біріктірілген сызықтық кодтар. Практикадағы кең қолданысты еске сақтау (ЕС) СС-ға түрлендірудің біріктірілген тәсілін тапты. Бұл тәсілдер бір уақытта ЕС-дың СС-ға өтудің қарастырылған бірнеше нұсқаларын қолдануға негізделген.
Осылайша, ЦТЖ-де ИКМ-480С, ЕС сигналынан такттік жиілігі бар екілік униполярлы 5В6В коды құрылатын, сызықтық кодтау қолданылады
fт=fс=6fт/5=6*34368/5=41241 Кбит/с
Кейін оның екілік-симметриялы сызықтық кодқа түрленуі орындалады. Осы ЦТЖ-дегі fт өсуі екі деңгейлі симметриялы кодпен таратылатын сызықты сигналдың анағұрлым жоғары бөгеуілден қорғанысымен компенсацияланады. Бастапқы ЕС скремблирленуі мен оның алдағы уақытта екілік симметриялы кодқа немесе ЧПИ кодына түрленуінің бірлесіп қолданылуы кеңінен пайдаланылады.
Талшықты-оптикалық ЦТЖ-де оптикалық сәулеленудің модуляциясы, әдетте, тек екі деңгейлі униполярлы СС-мен іске асырылады. Сондықтан мұнда mBnB түрдегі блоктық кодтарды, скремблирлеу немесе осы түрленулердің тіркесуін қолданады.
Екілік сигналды түрлендіру қажеттілігі оны тек байланыс линиясы бойымен тарату кезінде ғана емес, сондай-ақ ақырғы орында жеке бағандар мен цифрлық құрылғының блоктарын өзара жалғастыру кезінде пайда болады. Себебі аппаратураның әртүрлі бағандары мен блоктары тұрақты ток бойынша әртүрлі потенциалдардан тұрады, сондықтан сигналдық (коаксиалды және симметриялы) кабельдер бөлетін элементтер (трансформаторлар, конденсаторлар) арқылы қосылуы тиіс. Ал олар екінші ретті өте қатты символ аралық бұрмалануларды туғызады. Осы бұрмалануларды жою үшін бір блоктың (бағанның) шығысындағы екілік сигнал алдын ала түйістіруші кодер, ал басқа блоктың кірісінде түйістіруші декодер арқылы өтеді.
Түйісетін кодтау кезінде екілік сигнал, сигналдың тұрақты құраушысы алдын ала белгілі болатын түйістіру сигналына түрленеді. Бұл оны жоғалтып, ал кейін тізімдік сигналдың формасының бұрмалануынсыз оңай қалпына келтіруге мүмкіндік береді.
27 сурет- ЦТЖ-де қолданылатын түйістіру кодтары.
Түйісу кодтары ретінде біріншілік, екіншілік және үшіншілік ЦТЖ әдетте ЧПИ и МЧПИ кодтарын, ал төртіншілік ЦТЖ CMI кодын қолданады. Біріншілік ЦТЖ-нің төртсымды цифрлық жалғауы мен цифрлық абоненттік телефон арасындағы түйісуде таратылатын түйістіру сигналы да стандартталған. Сигналдың ерекшелігі онда Fт=64 Кбит/с жиілікпен берілетін такттік аралықтардан басқа, сөздер арасындағы шекара–8-разрядты кодалық комбинациялар оңай байқалуы тиіс. Осы талаптарды қанағаттандыратын түйістіру сигналы келесі түрде тұрғызылады: ең алдымен, бастапқы ЕС-дың 0 символдары 1010 түрдегі 4-символды комбинациямен, ал 1 символдары 1100 комбинациясымен алмастырылатын, 1В4В түрінде түрлендіру орындалады. Бұл жағдайда мұндай сигналдағы тұрақты құраушы кез келген такттік аралықта тұрақты болады. Оны жоғалту үшін (нөлге тең) әрбір аралықта символ полярлығын қарама - қарсы мәнге кезекпен ауыстыру жеткілікті. Кодалық комбинацияның шекарасын анықтау үшін МЧПИ (НДВ) кодымен бірге әрбір соңғы 8 разрядтағы комбинацияда осы полярлықтың кезектесуінің ережесін бұзу жеткілікті. Әрбір мультиплексордың цифрлық кірісінде/шығысында сәйкес цифрлық сигнал екілік униполярлы кодта емес, берілген амплитудасы, импульс формасы және номиналды fт жиілігі бар белгілі бір түйістіру кодында құрылуы тиіс:
Е0 – 64 Кбит/с; Е1 – 2048 Кбит/с НДВ-3 кодында; Е2 – 8448 Кбит/с – НДВ-3 кодында; Е3 – 34368 Кбит/с – НДВ-3; Е4 – 139264 Кбит/с – СМI кодында таратылады.
28 сурет- Екілік сигналдың үштік сигналға түрленуі.
B3ZS коды модифицирленген квазиүштік болып табылады және логикалық 1 символымен үш нөлдің ауыстырылуы бар, ұзақтығы такттік аралықтың жартысына тең болатын биполярлы код деп аталады.
ҚБС – қатыстық биимпульсті
АБС – абсолютті биимпульсті
ЖСҮ – жұпсайлаушы үштік
ШАКҮК – шамамен айырымды квазиүштік код
Јдебиеттер тізімі
1. Кирилов В.И. Многоканальные системы передачи: Учебник. - М.: Новое поколение, 2002.
2. Баева Н.Н., Гордиенко В.Н. Многоканальные системы передачи: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1997.
3. Галкин В.А., Григорьев Ю.А. Телекоммуникации и сети. - М.: МГТУ им. Баумана Н.Э., 2003.
4.Телекоммуникационные системы и сети. Под ред. В.П.Шувалова: Учебное пособие. -т.1. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003.
5.Гаранин М.В., Журавлев В.И. и др. Системы и сети передачи информации. - М.: Радио и связь, 2001.
6.Иванов В.И. Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи. - М.: Радио и связь. 1995.
7.Баева Н.Н., Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Проектирование цифровых каналов передачи: Учебное пособие. - М.: МТУСИ, 1996.
8.Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. - М.: Радио и связь, 1989.
9.Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. - М.: Радио и связь, 1982.
10.Зингеренко А.М., Баева Н.Н., Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи. - М.: Связь, 1980.
11.Четкин С.В. Методические указания и задания на курсовой проект «Цифровая многоканальная система передачи с ИКМ». - М.: МИС, 1991.
12.Иванов Ю.П. и др. Унифицированное каналообразующее оборудование для цифровых систем передачи. - М.: Средства связи, 1985.
13. Баева Н.Н. Многоканальная электросвязь и РРЛ: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1988.
14. Голубев А.Н., Иванов Ю.П., Левин Л.С. Аппаратура ИКМ-120. -
М.: Радио и связь, 1988.
15. Цифровые и аналоговые СП. Под ред. В.И.Иванова.- М.: Горячая линия, 2003.
16. Галкин В.А., Григорьев Ю.А. Телекоммуникации и сети. - М.: МГТУ им. Баумана Н.Э., 2003.
17. Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Проектирование и техническая эксплуатация СП: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1996.