Алматинский институт энергетики и связи
Кафедра телекоммуникационных систем
МОБИЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ И ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
Методические указания к выполнению расчетно-графической работы
для студентов всех форм обучения по специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации.
Алматы 2008
сОСтавитель: Б.Б. Агатаева. Мобильные телекоммуникационные и цифровые системы передачи. Методические указания к выполнению расчетно-графической работы для студентов всех форм обучения специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АИЭС, 2008. – 24 с.
Методические указания содержат задания к расчетно-графической работе, состоящей из четырех задач, приводимых в методических указаниях, с исходными данными для более 100 вариантов, методические указания по их выполнению, требования к содержанию и оформлению РГР и перечень рекомендуемой литературы.
Содержание
Введение…………………………………………………………………....……..4
1 Требования к выполнению и оформлению РГР………………………………5
1.1 Требования к выполнению РГР ……………………………………………..5
1.2 Требованияк оформлению РГР…………………………………………….. 5
2 Задача 1………………………………………………………………………. 7
Методические указания к задаче 1………….…………………….……....…..7
3 Задача 2………………………………………………………...……………… 10
Методические указания к задаче 2…………………………………………..11
4 Задача 3……………………………………………………………...…....…. 13
Методические указания к задаче 3 …………………………………………..15
5 Задача 4………………………………………………………...........……….…17
Методические указания к задаче 4………………………………….. …………18
Список литературы………………………………………………………………23
Введение
Дисциплина «Мобильные телекоммуникационные и цифровые системы передачи» (МТКиЦСП) изучается студентами специальности Многоканальные телекоммуникационные системы на четвертом курсе в восьмом семестре. Целью дисциплины является изучение принципов построения и основных характеристик многоканальных систем передачи, методов построения оконечного оборудования и линейного тракта, вопросов передачи сигналов по каналам и трактам многоканальных систем передачи и требований к каналам передачи.
В соответствии с учебным планом по дисциплине МТКиЦСП читаются лекции, проводятся практические и лабораторные занятия, выполняется одна расчетно-графическая работа (в восьмом семестре), сдается зачет и экзамен по курсу (в восьмом семестре). Расчетно-графическая работа (РГР), выполняемые студентами в процессе учебы, помогут студентам освоить разделы курса МТиЦСП, получить навыки в решении задач, встречающихся в инженерной практике.
Прежде чем приступить к выполнению заданий по РГР, ознакомьтесь с
требованиями к выполнению и оформлению РГР и порядком выбора варианта.
Задания на контрольную работу (КР) составлены в 100 вариантах. Каждый студент должен выполнить КР по варианту, номер которого определяется двумя последними цифрами номера студенческого билета (цифрой десятков и цифрой единиц). Например, если номер студенческого билета 970037, то студенту следует выполнить работу по 37 варианту.
Алматинский институт энергетики и связи просит студентов бережно относиться к методической литературе, выпускаемой институтом.
1 Требования к выполнению и оформлению РГР
1.1 Требования к выполнению РГР
Решение каждой задачи следует начинать с изучения относящегося к теме задания теоретического материала. В этом поможет учебная литература, приведенная в списке литературы методического указания. Выполнять задания нужно вдумчиво, четко представляя ход решения, умея обосновать полученный результат. Проверенная работа должна быть защищена. После допуска к защите студент защищает её в назначенное преподавателем время. Для успешной защиты необходимо: внести исправления по замечаниям преподавателя, уметь полностью объяснить ход решения задач, обосновать правильность использования расчетных формул, знать смысл входящих в них символов.
В работах не требуется вывода формул, их следует брать готовыми из методических указаний или основных учебников. Если формула, норма, схема и прочее взяты из литературы, необходимо указать ее наименование и номер страницы, номер формулы (если он имеется).
Во время защиты РГР каждый студент должен быть готов дать пояснения по решению задач.
Следует помнить, что РГР, выполненная небрежно, не полностью, или не по своему варианту, не принимается и подлежит переоформлению,доработке или переделке.
1.2 Требования к оформлению РГР
1.2.1 Расчетно-графическая работа выполняется на листах белой бумаги формата А4. Она должна быть аккуратно оформлена, текст разборчиво написан или напечатан (компьютерный набор) на одной стороне листа. Другая сторона листа предназначена для внесения студентом исправлений и дополнений по результатам проверки работы.
1.2.2 Титульный лист РГР оформляется в соответствии с правилами оформления студенческих работ. Он должен содержать название института, факультета и кафедры, дисциплины, по которой выполнена работа, номер РГР, фамилию с инициалами, номер группы и номер зачетной книжки студента, должность, фамилию и инициалы принимающего защиту работы преподавателя.
1.2.3 В начале каждого задания приводятся условие задачи и исходные
данные для своего варианта.
1.2.4 Страницы текста, рисунки, таблицы и формулы нумеруются. Все
вычисления приводятся достаточно полно, чтобы можно было проверить их правильность, и сопровождаются необходимыми пояснениями.
1.2.5 Расчетные формулы записываются в общем виде с расшифровкой
буквенных обозначений и указанием размерностей. Все числовые значения
необходимо затем подставлять только в основных единицах.
1.2.6 В конце работы приводится список использованной студентом в
работе литературы, составленный в соответствии со стандартами на оформление.
В тексте работы должны быть краткие пояснения решения задачи, а также ссылки на использованную литературу при приведении формул, схем, теоретического материала.
Расчетно-графические работы, выполненные без соблюдения перечисленных требований, возвращаются на доработку.
2 Задача 1
Построить N- канальную систему передачи с временным разделением каналов, с AИM модуляцией. Рассчитать основные ее параметры.
Необходимо:
а) нарисовать упрощенную структурную схему системы передачи
(передающей и приемной частей), указать назначение каждого из ее блоков, описать работу системы и каждого из ее блоков;
б) пояснить принцип временного разделения каналов с помощью
временных диаграмм формирования группового сигнала;
в) рассчитать частоту и период дискретизации аналогового сигнала при
заданном спектре сигнала, приведенном в таблице 1. Обосновать выбор частоты дискретизации;
г) рассчитать длительность канального интервала Тк и частоту следования импульсов группового сигнала Fгр. при заданном количестве каналов согласно таблице 1;
д) рассчитать тактовую частоту Fтакт. и длительность тактового интервала Ттакт. цифрового сигнала, если групповой АИМ сигнал кодировать методом ИКМ при заданном количестве уровней квантования, приведенном в таблице 8;
е) нарисовать структуру цикла передачи цифровой системы с заданным числом каналов (таблица 1).
Методические указания к задаче 1
Принципы временного разделения каналов и построения аппаратуры системы передачи с временным разделением каналов (СП с ВРК) изложены в [2-c.13-15, 204-208; 3- с.14-16, 81-85; 4- с.127-135; 5- с.26-30].
Та б л и ц а 1
|
Предпоследняя цифра студенческого билета |
Спектр аналогового сигнала, кГц |
Последняя цифра номера студенческого билета |
Число каналов
|
Количество уровней квантования |
|
0 |
0,3-3,4 |
0 |
4 |
32 |
|
1 |
0,05-10,0 |
1 |
8 |
64 |
|
2 |
0,06-6,4 |
2 |
2 |
128 |
|
3 |
0,05-6500 |
3 |
6 |
256 |
|
4 |
0,6-5,2 |
4 |
10 |
512 |
|
5 |
0,05-1000 |
5 |
3 |
1024 |
|
6 |
2,1-10,2 |
6 |
5 |
32 |
|
7 |
3,5-8,7 |
7 |
1 |
64 |
|
8 |
1,2-7,4 |
8 |
7 |
128 |
|
9 |
1,8-12,6 |
9 |
9 |
256 |
Примеры структурных схем СП с ВРК приведены в [2- с.14, рисунок 1.4, с.206, рисунок 7.4; 3- с.14, рисунок 1.10; 5- с.27, рисунок 1.10]. Нужно по образцу этих схем построить схему для своего варианта. В схему СП следует включать только основные блоки: ФНЧ, АИМ модуляторы и демодуляторы (электронные ключи), генераторы тактовых импульсов, распределители канальных импульсов, формирователь и приемник циклового синхросигнала, развязывающие устройства (для объединения ветвей схемы).
При расчете величины частоты дискретизации Fд следует учитывать, что
ее величина для одного канала ТЧ выбирается стандартной и равной 8 кГц. Для
дискретизации нетелефонных сигналов величины частот дискретизации должны быть кратны 8 кГц для унификации оборудования. Кроме того, для создания защитного частотного интервала в спектре дискретного АИМ сигнала, позволяющего облегчить восстановление аналогового сигнала по его дискретным отсчетам обычным ФНЧ, следует выбирать Fд > 2·Fв, где Fв – верхняя частота спектра аналогового сигнала.
На временных диаграммах формирования группового сигнала и при
расчете длительности канального интервала не забудьте про выделение в цикле
одного канального интервала для передачи синхросигнала. При этом длительность канального интервала определяется по формуле
Тк = Тц / (N + 1) (1.1)
где Тц – длительность цикла передачи. Длительность цикла передачи равна
периоду дискретизации Тц = Тд;
N - число каналов системы передачи.
Тц = 1/Fд. (1.2)
Тактовая частота цифрового сигнала Fтакт. определяется исходя из разрядности кодовой комбинации отсчета m, связанной с количеством уровней квантования M:
m = 1 + log2M (1.3)
где М – количество уровней квантования;
m – число разрядов (элементов) кодовой комбинации.
Fтакт. = Fд·(N+1)·m. (1.4)
Структуру цикла передачи (временной спектр) ЦСП следует изобразить в общем виде без учета передачи сигналов управления и взаимодействия между АТС и аварийных сигналов. Следует показать лишь канальные интервалы для передачи синхросигнала и информационных сигналов с учетом разрядности кодовой комбинации отсчета. На рисунке проставить численные значения циклового, канального и тактового интервалов. Примеры структуры цикла передачи приведены в [2- с.283, рисунок 8.23, с.287, рисунок 10.5; 3- с.108, рисунок 5.33; с.154, рисунок 7.2; 4- с.173, рисунок 7.20, с.206, рисунок 7.39].
3 Задача 2
Определить псофометрическое напряжение, псофометрическую мощность и псофометрический уровень помехи, создаваемой группой ее составляющих в телефонном канале. Частоты и напряжения составляющих помехи приведены в таблицах 2 и 3.
Та б л и ц а 2
|
Последняя цифра номера студенческого билета |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Частоты составляющих шума F, кГц |
0,3 0,5 1,3 2,5 3,0 |
0,4 0,6 1,2 2,0 3,3 |
0,5 0,8 1,6 2,2 3,1 |
0,4 0,8 1,7 2,0 2,5 |
0,6 0,9 1,3 1,8 2,1 |
0,5 1,0 1,7 2,0 3,0 |
0,7 1,1 1,8 2,4 2,8 |
0,6 0,9 1,1 2,6 3,2 |
0,3 1,0 1,7 2,1 2,4 |
0,4 1,4 1,6 2,2 3,1 |
Та б л и ц а 3
|
Предпоследняя цифра студенческого билета |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Эффективные значения напряжения составляющих шума, мВ |
0,5 1,2 4,5 3,1 0,8 |
0,3 3,5 1,2 0,8 0,1 |
2,8 1,6 1,0 2,5 2,2 |
1,2 0,7 1,6 2,7 3,6 |
1,9 4,5 0,7 1,3 1,5 |
2,1 1,9 3,1 0,5 0,3 |
1,5 2,9 3,3 4,2 0,5 |
6,2 0,3 1,5 0,8 0,1 |
0,4 2,7 4,1 0,5 0,3 |
0,1 3,5 1,5 0,9 3,1 |
В заключение нужно письменно ответить на вопросы:
а) что называется псофометрическим напряжением, мощностью и уровнем помех и какие нормы на них установлены в точке нулевого относительного уровня (ТНОУ) канала ТЧ?
б) каким прибором измеряется псофометрическое напряжение помех и в чем его особенности?
Методические указания к задаче 2
Перед решением этой задачи нужно проработать материал курса, связанный с помехами в каналах и их воздействием на телефонную передачу. Этот материал приведен в [ 2- с.157-159; 3- с.54-57; 4- с.50-54; 5- с.123-126; 7- с.24-25; 8- с.51-53].
При одинаковом мешающем действии составляющей помехи частотой ƒ и гармонического колебания частотой 800 Гц, их напряжения будут различными: U800=kƒ∙Uƒ. Здесь kƒ - псофометрический (взвешивающий) коэффициент напряжения для данной частоты ƒ. Он служит для оценки степени мешающего действия составляющей помехи с частотой ƒ относительно мешающего действия гармонического колебания с частотой 800 Гц (kƒ =U800/Uƒ).
Псофометрическое напряжение помехи, или напряжение взвешенной помехи Uп.псоф, - это эффективное (действующее) значение напряжения помехи, измеренное на активном сопротивлении 600 Ом с учетом неодинакового воздействия напряжений различных частот на качество телефонной или вещательной передачи, то есть с учетом весовых коэффициентов, учитывающих частотную неравномерность чувствительности системы телефон-ухо.
Расчет суммарного псофометрического напряжения помехи производится с
учетом влияния каждой ее составляющей. Это влияние зависит как от эффективного
напряжения составляющей, так и от ее частоты, что учитывается при помощи
псофометрического коэффициента. При передаче телефонного сигнала
Uп.псоф=(1/k800)∙√
∙
)2 , В псоф. (2.1)
где Uƒ – среднеквадратическое (эффективное) значение напряжения отдельных частотных составляющих помехи, В;
kƒ – псофометрический коэффициент напряжения для частоты ƒ ;
k800 – псофометрический коэффициент напряжения для частоты сравнения, равной 800 Гц, k800=1.
Тогда
Uп.псоф=√∙)2 , В псоф. (2.2)
В состав псофометра (измерительного прибора псофометрического напряжения) входят частотно-избирательный (псофометрический) фильтр, коэффициент передачи которого для частот в пределах 0,3-3,4 кГц равен kƒ (разный для разных частот), а также квадратичный детектор. Шкала псофометра проградуирована в мВ псоф. (или мВ п).
Псофометрические коэффициенты для телефонного канала, впервые рекомендованные МСЭ (МККТТ еще в 1934 году приведены в таблице А.1 приложения.). Если помеха имеет равномерный спектр, то значениепсофометрического напряжения помехи определяется как
Uп.псоф=kп∙Uп.эфф., В псоф. (2.3)
где kп – псофометрический коэффициент напряжения для помехи с равномерным спектром;
Uп.эфф. – эффективное значение напряжения помехи, В.
Значение псофометрической мощности помехи
Рп.псоф.=k2п∙Рп.эфф., Вт псоф. (2.4)
где Рп.эфф.- эффективное значение мощности помехи (значение мощности невзвешенной помехи), Вт;
k2п- псофометрический коэффициент мощности для помехи с равномерным спектром.
При использовании псофометра с характеристикой чувствительности, которая приведена в таблице А.1 приложения и при эффективно передаваемой полосе частот канала 0,3-3,4 кГц (канал ТЧ) псофометрический коэффициент мощности k2п=0,56, а псофометрический коэффициент напряжения равен kп=0,75.
Значение псофометрического коэффициента мощности получено как среднеарифметическое значение псофометрических коэффициентов мощности всех составляющих помехи в канале ТЧ (таблица А.1):
k2п=
/32
(2.5)
Значение псофометрического коэффициента
напряжения получено как
kп=√k2п = √0,56 = 0,75.
Тогда
Рп.псоф.= 0,56∙Рп.эфф., Вт псоф, (2.6)
Uп.псоф=0,75∙Uп.эфф., В псоф. (2.7)
Псофометрический уровень помехи по мощности определим как
pм.п.псоф.=10∙lg(Рп.псоф.[мВт псоф.])= 10∙lg(Рп.эфф.[мВт]) – 2,5= рп.эфф.-2,5, дБм псоф.
4 Задача 3
Определить запас устойчивости двустороннего канала ТЧ при заданных условиях работы. Исходные данные к задаче приведены в таблицах 4, 5, 6.
При выполнении задания необходимо:
а) определить запас устойчивости канала при заданных в таблицах условиях;
б) определить величины затухания удлинителей а1 и а2, а также усиления S1 и S2 (рисунок 1), при которых обеспечивается нормальный режим работы (режим, который обеспечивается при номинальных уровнях передачи в канале) и рассчитать для этого режима запас устойчивости канала.
В расчетах можно принять затухания дифсистем в направлениях передачи и приема, равными 3 дБ, затухание транзитных удлинителей атр=3,5 дБ.
Та б л и ц а 4
|
Предпоследняя цифра студенческого билета |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Сопротивления нагрузки с линейной стороны |
Модуль сопротивления zл1, кОм Угол сопротивления
Модуль сопротивления zл2, кОм Угол
сопротивления |
1,25 -6 0,7 -14 |
1,3 -12 0,95 +27 |
0,35 -35 1,2 -11 |
0,8 +15 1,14 -8 |
0,35 +6 1,65 +12 |
0,95 +25 1,3 -18 |
1,2 -14 1,75 +14 |
0,7 +35 0,6 -22 |
0,5 -12 0,85 +6 |
0,45 +8 1,1 -10 |
л1, градТа б л и ц а 5
|
Последняя цифра номера студенческого билета |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивления нагрузки с балансной стороны |
Модуль сопротивления zб1, кОм Угол сопротивления
Модуль сопротивления zб2, кОм Угол сопротивления
|
1,4 -4 1,7 -12 |
2,3 -12 0,9 -25 |
0,3 -16 1,2 +8 |
0,9 +15 1,95 -18 |
1,3 -9 0,85 -12 |
0,9 +20 1,1 +6 |
1,4 -7 0,9 +20 |
0,7 +10 1,35 -13 |
0,8 -25 1,4 -5 |
1,6 -15 1,0 +25 |
Та б л и ц а 6
|
Разность цифр номера варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Усиления в канале, дБ |
S1 S2 |
4,5 2,5 |
5,0 6,2 |
3,5 5,5 |
9,0 4,1 |
3,7 8,0 |
7,5 4,8 |
6,5 5,1 |
4,8 3,5 |
7,0 6,7 |
8,1 4,7 |
|
Затухания удлинителей, дБ |
а1 а2 |
4,1 2,1 |
3,5 3,3 |
6,8 1,5 |
7,1 4,5 |
8,5 5,2 |
5,5 6,0 |
4,8 4,7 |
9,0 5,8 |
3,1 6,9 |
5,1 7,5 |
В заключение необходимо письменно ответить на вопросы:
а) что такое замкнутая электрическая система и при каких условиях она самовозбуждается?
б) каковы значения запаса устойчивости по нормам для телефонных каналов ТЧ и НЧ?
в) почему в канале ТЧ устанавливается остаточное затухание, а не усиление?
Методические указания к задаче 3
Перед выполнением этой задачи нужно проработать материал курса, связанный со свойствами телефонного (двухстороннего) канала ТЧ как замкнутой электрической системы. Этот материал изложен в [2- с.69-82; 3- с.16-22; 4- с.33-43, 99-103; 5- с.92-113; 6- с.42-45, 54-57; 7- с.64-76].
S1
а1 а1
атр а 1
ДС1 ДС2 атр
а2 а2
S2
Рисунок 1- Структурная схема двустороннего канала с двухпроводным окончанием
дБ- удлинитель; ДС- дифференциальная система (дифсистема); БК- балансный контур дифсистемы; ПЕР- передающее оборудование канала; ПР- приемное оборудование канала; а1, а2 - затухание в удлинителях; атр- затухание в транзитном удлинителе; S1, S2- усиление на участках.
При организации двусторонних каналов неизбежно возникают замкнутые электрические системы. Их появление в каналах ТЧ обусловлено использованием (для перехода с двухпроводной цепи на четырехпроводную и обратно) развязывающих устройств-дифференциальных систем, имеющих конечную величину затухания между встречными направлениями передачи. Из-за конечной величины переходного затухания развязывающих устройств в такой системе будет иметь место влияние одного направления передачи на другое.
По критерию Найквиста условие устойчивости замкнутой системы имеет вид
∑S < ∑а (3.1)
∑φ ≠ 2π∙n
Согласно этому критерию, система самовозбудится, если одновременно будут выполнены два условия: условие амплитуд ∑S ≥ ∑а, (т. е. сумма усилений больше или равна сумме затуханий по петле обратной связи) и условие фаз ∑φ = 2π∙n, где =0,1,2 ... (т. е. сумма сдвигов по фазе по петле обратной связи кратна 2π). Поскольку в рассматриваемых замкнутых системах связи практически нет возможности контролировать фазовые соотношения, то полагают, что условие фаз выполняется хотя бы на одной какой-нибудь частоте эффективно передаваемой полосы частот. Следовательно, для обеспечения требуемой безусловной устойчивости системы необходимо соблюдать неравенство ∑а > ∑S, тогда замкнутая система будет устойчива.
Величина, показывающая, на сколько сумма затуханий больше суммы усилений, называется запасом устойчивости замкнутой системы- Х, а величина, показывающая, на сколько можно увеличить усиление усилителей, прежде чем система самовозбудится (при выполнении условия фаз), называется устойчивостью замкнутой системы- σ.
σ = Х/2. (3.2)
При расчете суммы затуханий по петле обратной связи необходимо учесть затухания удлинителей а1 и а2 на передающей и приемной сторонах и переходные затухания дифсистем апер на обоих сторонах. Переходное затухание равноплечей дифсистемы определяется из выражения
апер=Ае+6 дБ (3.3)
где Ае – балансное затухание дифсистемы.
Ае=20∙lg|(Żл + Żб) / (Żл - Żб)|. (3.4)
Эквивалентная схема стандартного канала ТЧ с указанием номинальных (нормированных) значений измерительного уровня в стандартных точках канала приводится в [3- с.21, рисунок 1.23; 4- с.100, рисунок 4.4; 5- с.109, рисунок 3.14; 6- с.43, рисунок 4.1].
Следует отметить, что запас устойчивости стандартного канала двухстороннего действия не зависит от величины затухания транзитного удлинителя (оно равно половине значения остаточного затухания канала атр= аост/2), т. к. увеличение его затухания потребует увеличения на ту же величину усиления. В противном случае изменится требуемое значение остаточного затухания канала.
5 Задача 4
Составить структурную схему оконечной станции цифровой системы передачи с временным разделением каналов (ЦСП с ВРК) по исходным данным, приведенным в таблице 7. Привести краткое описание назначения каждого из блоков схемы. Составить структуру цикла передачи заданной ЦСП.
Необходимо также:
а) определить интервал (период) и частоту дискретизации аналогового сигнала с заданной верхней граничной частотой спектра сигнала fв;
б) рассчитать тактовую частоту и длительность тактового интервала (ТИ)
группового ИКМ сигнала, предусмотрев в групповом тракте передачу циклового и сверхциклового синхросигналов, а также передачу сигналов управления и взаимодействия между АТС (СУВ);
в) определить количество уровней квантования системы при заданной разрядности кодового слова;
г) представить в восьмиразрядном двоичном коде десятичное число номера варианта, изобразить временную диаграмму цифрового сигнала, соответствующего этому кодовому слову.
Т а б л и ц а 7
|
Последняя цифра номера студенческого билета |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Число каналов N |
6 |
12 |
18 |
24 |
30 |
36 |
42 |
48 |
54 |
60 |
|
Предпоследняя цифра студенческого билета |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Количество разрядов кодового слова m |
7 |
8 |
6 |
5 |
9 |
8 |
6 |
9 |
10 |
5 |
|
Разность цифр номера варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Верхняя частота спектра сигнала fв, кГц |
1,6 |
3,4 |
6,8 |
12,4 |
26,2 |
36,5 |
41,8 |
54,4 |
60,6 |
73,7 |
Методические указания к задаче 4
Перед решением задачи необходимо изучить основные принципы построения ЦСП с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), принципы построения аппаратуры оконечных станций ЦСП с ИКМ, а также разобраться в принципах синхронизации в ЦСП, особенностях передачи сигналов СУВ и формирования циклов (Ц) и сверхциклов (СЦ) передачи. Это изложено в [2- с.214-215, 219, 232-233, 237-240, 282-293; 3- с.81-82, 91, 104-108, 109, 111, 153-155, 163-165; 4- с.145-147, 172-174, 180-181, 205-206, 211-212; 4- с.172-174; 5- с.279-280, 296; 7- 159-164; 8- с.103-107].
Схема оконечной станции цифровой системы передачи должна содержать
передающую и приемную части, включающие основные блоки, служащие для формирования линейного цифрового сигнала в передающей части и обратного его преобразования в приемной части.
Примеры структурной схемы оконечной станции ЦСП даются в [2- с.237, рисунок 8.21, 288, рисунок 10.6; 3- с.105, рисунок 5.31; 4- с.172, рисунок 7.19; 5- с.279, рисунок 8.5; 7- с.160, рисунок 8.1].
В задании даны ЦСП с нестандартными на практике количествами каналов и верхней частотой спектра аналогового сигнала. Поэтому составление структуры цикла передачи и расчет основных параметров заданной ЦСП будут несколько отличаться от расчетов для стандартных на практике систем передачи.
Расчет частоты дискретизации проводится на основании теоремы Котельникова
fд ≥ 2∙fв. (4.1)
При расчете величины частоты дискретизации аналогового сигнала следует учитывать, что ее величина для телефонного сигнала (для канала ТЧ) со спектром 0,3-3,4 кГц выбирается стандартной и равной 8 кГц. Для дискретизации нетелефонных сигналов ее величина должна быть больше удвоенной верхней частоты спектра сигнала и одновременно быть кратной частоте 8 кГц.
Расчет длительности тактового интервала следует проводить после составления структуры цикла передачи ЦСП с учетом дополнительных канальных интервалов в цикле и циклов в сверхцикле для передачи циклового (ЦС) и сверхциклового (СЦС) синхросигналов, а также сигналов СУВ. На вопрос составления структуры цикла передачи для заданной по емкости ЦСП следует обратить особенное внимание. Примеры построения циклов передачи ЦСП, а также примеры структуры циклов передачи стандартных ЦСП можно найти в [2- с.238-239, рисунок 8.23, 282-283, рисунок 10.2, 286-287, рисунок 10.5; 3- с.153-155, рисунок 7.2, 164-165, рисунок 7.9, 4- с.173-174, рисунок 7.20, 206, рисунок 7.39, 212].
Число циклов в сверхцикле и канальных интервалов в цикле выбирается с
учетом количества каналов в ЦСП и количества дополнительных циклов и канальных интервалов для организации синхронизации ЦСП и передачи сигналов СУВ. Необходимо разобраться с выбором количества циклов в сверхцикле и количества канальных интервалов в цикле, рассмотрев примеры структур цикла передачи в стандартных ЦСП.
Системой цикловой синхронизации обеспечивается правильное разделение каналов. Цикловая синхронизация ЦСП обеспечивается путем передачи специального синхронизирующего сигнала (ЦС), по отношению к которому устанавливается порядок распределения кодовых групп по каналам системы. Синхросигнал располагается на определенных импульсных позициях в определенных канальных интервалах определенных циклов передачи. Он может передаваться в каждом цикле или через цикл («мигать»).
Для передачи сигналов СУВ в ЦСП используются сигнальные каналы (СК), для организации которых отводятся специальные импульсные позиции в определенных канальных интервалах циклов передачи. Такие каналы обеспечивают передачу только одного дискретного уровня, соответствующего передаче СУВ, поэтому СУВ не подвергаются квантованию по уровню и кодированию, а, минуя АИМ тракт, через устройство объединения вводятся в ИКМ сигнал непосредственно на импульсные позиции цикла, предназначенные для их передачи.
Количество циклов в сверхцикле определяется тем количеством СК, которое может быть получено на импульсных позициях цикла, отведенных для передачи СУВ. За один сверхцикл должно производиться опробование всех сигнальных каналов по 1 разу. Счет циклов в сверхцикле и правильное распределение СК на приеме обеспечиваются системой сверхцикловой синхронизации. Сверхцикловой синхросигнал (СЦС) располагается на определенных импульсных позициях в определенных канальных интервалах определенных циклов передачи (обычно в нулевом цикле Ц0, с которого начинается сверхцикл). Чаще всего отсчет циклов в сверхцикле начинается с цикла, содержащего сигнал СЦС, а отсчет канальных интервалов- с канального интервала, содержащего сигнал ЦС.
На рисунке структуры цикла необходимо указать длительности сверхцикла, цикла, канального и тактового интервалов, а также их назначение. Не забудьте, что канальный интервал состоит из тактовых интервалов (импульсных позиций, разрядов, разрядных интервалов), количество которых определяется разрядностью m кодовых комбинаций (слов) двоичного симметричного кода. Разрядность кода зависит от числа уровней квантования Nур, подлежащих кодированию и связана с ним соотношением
Nур=2m. (4.2)
При представлении номера варианта в восьмиразрядном двоичном коде, следует помнить, что кодирование в ЦСП осуществляется симметричным двоичным кодом, где первый (старший) разряд двоичного числа указывает на его полярность кодируемого отсчета (1- положительный отсчет, 0- отрицательный отсчет), а последующие разряды несут информацию о номере уровня квантования. Временная диаграмма цифрового сигнала, соответствующего этому кодовому слову, содержит токовые (соответствующие двоичной «1») и бестоковые (соответствующие двоичному «0») элементы.
Приложение А
Т а б л и ц а А.1- Псофометрические коэффициенты для телефонного канала (канала ТЧ)
|
ƒ, кГц |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
|
kƒ |
0,295 |
0,484 |
0,661 |
0,794 |
0,902 |
1 |
1,072 |
1,22 |
1,072 |
1 |
0,955 |
|
k2ƒ |
0,087 |
0,254 |
0,497 |
0,63 |
0,814 |
1 |
1,149 |
1,488 |
1,149 |
1 |
0,912 |
|
ƒ, кГц |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
|
kƒ |
0,905 |
0,861 |
0,824 |
0,791 |
0,76 |
0,732 |
0,708 |
0,689 |
0,67 |
0,652 |
0,634 |
|
k2ƒ |
0,819 |
0,741 |
0,679 |
0,626 |
0,578 |
0,536 |
0,501 |
0,475 |
0,449 |
0,425 |
0,402 |
|
ƒ, кГц |
2,5 |
2,6 |
2,7 |
2,8 |
2,9 |
3,0 |
3,1 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
|
|
kƒ |
0,617 |
0,598 |
0,58 |
0,562 |
0,543 |
0,525 |
0,501 |
0,473 |
0,444 |
0,412 |
|
|
k2ƒ |
0,381 |
0,358 |
0,336 |
0,316 |
0,295 |
0,276 |
0,251 |
0,224 |
0,197 |
0,17 |
|
Список литературы
1. Под редакцией Баевой Н.Н., Гордиенко В.Н. Многоканальные системы передачи: Учебник для ВУЗов. − М: Радио и связь, 1997.
2.Баева Н.Н. Многоканальная электросвязь и РРЛ: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1988.
3.Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи. – М.: Радио и связь, 1995.
4. Основы многоканальной связи. Под ред. И.К. Бобровской.–М.: Связь, 1975.
5. Шмытинский В.В., Глушко В.П. Многоканальные системы передачи для железно-дорожного транспорта (для колледжа). − М.: Радио и связь, 2002.
6. Крухмалева В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи: Учебное пособие для ВУЗов. − М.: Радио и связь, 1996.
7. Шмалько А.В. Цифровые сети связи. − М: Эко –Трендз, 2001.
8. Гаранин М.В., Журавлев В.И. и др. Системы и сети передачи информации. – М.: Радио и связь, 2001.
9. 7. Баева Н.Н., Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Проектирование цифровых каналов передачи: Учебное пособие. – М.: МТУСИ, 1996.
10. Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. – М.: Радио и связь, 1989.
11. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. – М.: Радио и связь, 1982.
12. Зингеренко А.М., Баева Н.Н., Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи. – М.: Связь, 1980.
13. Четкин С.В. Методические указания и задания на курсовой проект «Цифровая многоканальная система передачи с ИКМң. – М.: МИС, 1991.
14. Иванов Ю.П. и др. Унифицированное каналообразующее оборудование для цифровых систем передачи. – М.: Средства связи, 1985.
15. Голубев А.Н., Иванов Ю.П., Левин Л.С. Аппаратура ИКМ–120. – М.: Радио и связь, 1988.
16. Кириллов Л.В. Многоканальные системы передачи: Учебник для ВУЗов. М.: Радио и связь, 2003.