Плотников Н.Д. Цифровые системы передачи - файл n1.doc

Плотников Н.Д. Цифровые системы передачи
скачать (4070 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc4070kb.22.10.2012 06:26скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5




Министерство образования и науки Украины
Харьковский национальный

университет радиоэлектроники


Конспект лекций

по дисциплине

Цифровые системы передачи”

Часть 2


Харьков 2005

СОДЕРЖАНИЕ
Перечень условных обозначений и сокращений 5

Введение 6

1 Объединение и разъединение цифровых потоков. 7

1.1 Способы объединения цифровых потоков. 7

1.2 Объединение синхронных цифровых потоков 8

1.3 Объединение асинхронных цифровых потоков 11

1.4 Структурная схема объединения (разъединения) асинхронных

цифровых потоков. 13

2 Построение цикла передачи ЦСП высшего порядка 17

2.1 Требования к структуре цикла передачи 17

2.2 Цикл передачи ЦСП ИКМ-120. 17

2.3 Цикл передачи ЦСП ИКМ-480 19

2.4 Цикл передачи ЦСП ИКМ-1920. 20

3 Передача данных, сигналов звукового вещания, частотных групп

и телевизионных сигналов по цифровым каналам. 21

3.1 Передача данных. 21

3.2 Передача сигналов звукового вещания 24

3.3 Передача сигналов частотных групп 27

3.4. Передача телевизионных сигналов 31

4 Линейный тракт ЦСП 32

4.1 Структура линейного тракта 32

4.2 Униполярный двоичный код 32

4.3 Линейные коды ЦСП 36

4.3.1 Требования к линейным кодам 36

4.3.2 Элементы видеоимпульсного сигнала 37

4.3.3 Линейные коды с сохранением тактовой частоты. 39

4.3.4 Скремблирование цифрового сигнала 41

4.3.5 Коды с высокой плотностью единиц. 42

4.3.6 Линейные коды с изменением тактовой частоты. 46

4.4 Регенерация цифрового сигнала 50

4.5 Помехи в цифровом линейном тракте. Глаз-диаграмма 56

4.6 Вероятность ошибки при регенерации трёхуровневого

линейного сигнала 58

5 Синхронная цифровая иерархия 61

5.1 Особенности плезиосинхронной цифровой иерархии 61

5.2 Общая характеристика синхронной цифровой

иерархии (SDH) 62

5.3 Структура цикла передачи STM-1 66

5.4 Обобщённая схема мультиплексирования потоков в SDH 67

5.5 Схема формирования модуля STM-1 из потоков Е1, Е3, Е4 70

5.6 Подробная схема формирования модуля STM-1 из

потоков Е1 70

5.7 Маршрутный заголовок (POH) 73

5.8 Секционные заголовки (SOH) и указатель (PTR) 74

5.9 Формирование модулей STM-N 76

5.10 Функциональные модули сетей SDH 78

5.11 Топология сетей SDH 85

5.12 Методы повышения отказоустойчивости синхронных потоков 87

5.13 Краткая характеристика сетевого управления SDH 88

5.14 Общая характеристика синхронизации сетей SDH 90

Список рекомендованной литературы 92

Перечень УслОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ и сокращений
БАС – блок асинхронного сопряжения

ПД – передатчик

ПМ – приемник

АЦО – аналого-цифровое оборудование

ЦЛТ – цифровой линейный тракт

КСС – команды согласования скоростей

ДП – дистанционное питание

МСИ – межсимвольные искажения

ПСП – псевдослучайная последовательность

ЧПИ – код с чередующейся последовательностью единиц

КВП – код высокой плотности единиц

ВТЧ – выделитель тактовой частоты

PDH – плезиосинхронная цифровая иерархия

SDH – синхронная цифровая иерархия

STM – синхронный транспортный модуль

С-n – контейнер уровня n

VC-n – виртуальный контейнер уровня n

TU-n – трибный блок уровня n

TUG-n – группа трибных блоков уровня n

AU-n – административный блок уровня n

AUG – группа административных блоков

SOH – секционные заголовки

PTR – указатель (пойнтер)

SMUX – синхронный мультиплексор

ТМ – терминальный мультиплексор

АДМ – мультиплексор ввода/вывода

DXC – кросс-коммутатор

TMN – сетевая система управления

ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В современном мире средства связи являются неотъемлемой частью экономики и нашего быта. Причем развитие телекоммуникаций идет по пути глобализации (создание глобальных информационных сетей) и одновременно по пути персонализации (доведение разнообразных услуг до каждого пользователя). В этих условиях существенно возрастает роль телекоммуникационных сетей и систем, которые непрерывно развиваются на базе новых технологий с широким использованием цифровых методов обработки и передачи информации, новой элементной базы.

Для сети связи Украины так же характерны интенсивная цифровизация, внедрение новых технологий таких, как SDH, ATM, xDSL и др., современной аппаратуры систем передачи, построенной на базе микропроцессоров и вычислительной техники. В современных системах связи широко используются новые эффективные методы обработки и передачи информации. В этих условиях для качественной подготовки специалистов по направлению «Телекоммуникации» необходимо использовать современную техническую литературу и особенно учебники, учебные пособия. К сожалению, до настоящего времени дисциплина «Цифровые системы передачи» недостаточно обеспечена современной, изданной в последние 5-10 лет, технической литературой и учебниками. В определенной мере существующий пробел в обеспеченности учебной литературой дисциплины «Цифровые системы передачи» может быть устранен изданием данного конспекта лекций.

Содержание конспекта лекций соответствует программе 2-й части учебной дисциплины «Цифровые системы передачи», которая изучается студентами дневной и заочной форм обучения специальностей направления «Телекоммуникации». В соответствии с учебной программой в конспекте лекций излагается материал, посвященный вопросам объединения и разъединения цифровых потоков в системах плезиосинхронной цифровой иерархии (PDH), вопросам формирования и оценки эффективности линейных кодов, регенерации цифровых линейных сигналов в процессе передачи и приема по цифровому линейному тракту, принципам построения и функционирования систем синхронной цифровой иерархии (SDH).

1. Объединение и разъединение цифровых потоков


    1. Способы объединения цифровых потоков


При временном группообразовании в передающей части ЦСП осуществляется объединение компонентных цифровых потоков, которые формируются системами передачи более низкого порядка, в групповой (агрегатный) поток, а в приемной части осуществляется разъединение агрегатного потока на компонентные.

Объединение (мультиплексирование) цифровых потоков может быть синхронным или асинхронным. Если задающие генераторы ЦСП, которые создают компонентные потоки, синхронизированы с задающим генератором ЦСП, которая формирует агрегатный поток, то производится синхронное объединение компонентных цифровых потоков. Если же указанная взаимная синхронизация отсутствует, то осуществляется асинхронное объединение цифровых потоков.

В ЦСП синхронной цифровой иерархии (SDH) объединяемые потоки синхронны, а в ЦСП иерархии PDH – почти синхронные (тактовые частоты ЦСП, формирующих компонентные потоки, за счет нестабильности генераторов незначительно, но все-таки отличаются друг от друга).

Процесс объединения как синхронных, так и асинхронных цифровых потоков предусматривает запись компонентных потоков в ЗУ отведенного для каждого из потоков блока сопряжения (БС). Запись осуществляется с тактовой частотой компонентного потока, а считывание – с частотой, кратной тактовой частоте агрегатного потока. Мультиплексирование компонентных потоков в агрегатный в принципе может быть побитовым (поразрядным), побайтовым (поканальным) и поцикловым (посистемным). На практике используется побитовое объединение, требующее наименьший объем запоминающего устройства(ЗУ). Упрощенная структурная схема оборудования объединения цифровых потоков приведена на рис. 1.1.

Рисунок 1.1

Цифровые потоки от компонентных ЦСП поступают на вход ЗУ соответствующих блоков сопряжения (БС). В каждом БС сигналы записи формируются выделителем тактовой частоты (ВТЧ), а сигналы считывания формируются генераторным оборудованием агрегатной системы. Последовательно считываемые из ЗУ сигналы компонентных систем с добавленными к ним служебными сигналами объединяются в общий агрегатный поток.
1.2 Объединение синхронных цифровых потоков
На рис. 1.2. изображены последовательности импульсов записи и считывания. В принципе разность между частотами записи () и считывания () может быть как постоянной, так и переменной величиной.

Если = (), то существующий временной интервал между импульсами записи и считывания будет постоянной величиной.


Рисунок 1.2
Если же частоты и различаются на постоянную величину(), то после каждого считывания этот временной интервал между моментами записи и считывания будет изменяться.

Если , то величина уменьшается от некоторого максимального значения до нуля, а при очередном считывании величина снова оказывается максимальной. На рис. 1.3 приведены последовательности сигналов записи и считывания (для конкретности принято , соответственно =(4/3)).



Рисунок 1.3

Поскольку частота импульсов считывания превышает частоту импульсов записи , то ЗУ «опустошается» к моменту=0 , т.е. некоторые импульсы считывания оказываются лишними и их необходимо изъять, иначе будут считаны «нули» и переданы в качестве информационных, реально отсутствующих в общем информационном потоке. Освободившиеся временные позиции (положительные временные сдвиги) можно использовать для передачи служебной информации. На приемной стороне служебные сигналы выделяются по признаку постоянства их частоты следования.

Если , то временной интервал между моментами записи и считывания увеличивается до некоторого максимального значения, а при очередном считывании он оказывается минимальным. На рис. 1.4 приведены последовательности сигналов записи и считывания для варианта , следовательно, =(3/4).


Рисунок 1.4
Поскольку при ЗУ переполняется, то возникают моменты, которые характеризуются двумя информационными импульсами, приходящимися на один импульс считывания. Для обеспечения нормального процесса объединения потоков в этом случае необходимо в поток импульсов считывания вводить дополнительные импульсы (отрицательные временные сдвиги). Постоянство частоты следования временных сдвигов позволяет правильно восстанавливать информационные сигналы, переданные в моменты возникновения отрицательных временных сдвигов.

Частота временных сдвигов в считанной последовательности импульсов зависит от соотношения частот записи и считывания. Чем в большей мере различаются частоты записи и считывания, тем чаще формируются временные сдвиги. Количество информационных символов (R) между соседними временными сдвигами определяется соотношением

, (1.1)

где - целая часть а с избытком.

Период появления временных сдвиговопределяется соотношением
, (1.2)
а частота их появления() – соотношением
. (1.3)
Так, для приведенных на рис. 1.3 и рис. 1.4 последовательностей с положительными и отрицательными временными сдвигами, значения R, и соответственно равны



для положительных временных сдвигов (рис. 1.3) и

для отрицательных временных сдвигов (рис. 1.4).
Таким образом, при объединении синхронных цифровых потоков соотношение между частотами записи и считывания неизменны. Поэтому при объединении этих потоков временные сдвиги формируются через определенное и строго постоянное число информационных импульсов (R = const). Частота и периодичность временных сдвигов также неизменны (= const; = const).

Потоки, в которых временные сдвиги (стаффинги) формируются строго через определенное и неизменное число информационных импульсов, являются однородными.


    1. Объединение асинхронных цифровых потоков


Цифровые потоки плезиосинхронной иерархии не синхронны. Поэтому в реальных условиях отношение изменяется за счет нестабильности частот записи и считывания. В результате строгая периодичность появления временных сдвигов нарушается и, как следствие, возникают неоднородности, которые нарушают постоянство числа информационных импульсов между соседними временными сдвигами. При этом значение является дробным числом. Указанные неоднородности появляются с периодичностью, которая определяется соотношением

, (1.4)

где L – число временных сдвигов, составляющих цикл неоднородностей;

n – число неоднородностей в этом цикле.

Знак указывает направление изменения временного интервала между временными сдвигами. Положительный знак указывает на увеличение, а отрицательный – на уменьшение этого интервала. Такие потоки являются неоднородными. На рис. 1.5 приведены последовательности импульсов записи и считывания для двух вариантов соотношения между частотами записи и считывания: =(15/11) и =(15/13), следовательно, и соответственно.

Рисунок 1.5
Из рис.1.5,а видно, что при величина , а . Таким образом, между соседними временными сдвигами R=3 импульса, цикл возникновения неоднородности L=4, включая одну неоднородность в цикле (n=1). Отрицательный знак указывает на уменьшение интервала между соседними временными сдвигами. В рассмотренном примере значение R изменяется от 3-х до 2-х.

При значение , а .
Этому соответствует поток, приведенный на рис.1.5 б, в котором между соседними временными сдвигами число информационных импульсов R=7, цикл неоднородностей L=2 временных сдвига, включая одну неоднородность в цикле. Значение R изменяется от 7-ми до 6-ти.

Таким образом, положение временных сдвигов и количество неоднородностей изменяется при изменении соотношения между частотами записи и считывания. Если на рис. 1.5, а при заданном соотношении между частотами записи и считывания возникает одна неоднородность, то при ином соотношении этих частот появляется иное число неоднородностей. Например, при величина , а .

Полученные результаты указывают на то, что цикл неоднородностей L=5, в составе которого содержится n=2 неоднородности. Значение R изменяется от 3-х до2-х.

Следует заметить, что в реальных условиях соотношение между частотами записи и считывания изменяется в небольших пределах. Вместе с тем очевидно, что смещение положения временных сдвигов в последовательности импульсов необходимо компенсировать, чтобы обеспечить размещение и передачу служебных символов на определенных и неизменных временных позициях. Указанная компенсация возможна либо исключением на передающей стороне «лишних» импульсов считывания информационных символов из ЗУ (при ), либо их добавлением (при ). В результате происходит согласование скорости компонентного потока со скоростью агрегатного в пересчете на один компонентный поток. Оповещение приемной стороны обо всех операциях (исключение – добавление импульсов считывания) осуществляется передачей команд согласования скоростей (КСС). Кроме того, в асинхронных системах для цикловой синхронизации приемного оборудования агрегатной системы в составе служебных сигналов передаются синхросигналы. Принятый агрегатный поток разделяется на компонентные, каждый из которых записывается в «свое» ЗУ тактами агрегатной системы в расчете на компонентную, а считывание осуществляется тактами компонентной системы. В европейском варианте плезиосинхронной цифровой иерархии (PDH) значение кратности частоты считывания равно четырем, т.е. , где - тактовая частота группового (агрегатного) потока. Так, например, при объединении 4-х первичных потоков (Е1) во вторичный (Е2) частота записи каждого из потоков Е1 составляет значение кГц, а частота считывания каждого из этих потоков кГц. Превышение частоты считывания над частотой записи дает возможность передавать в агрегатном потоке служебную информацию, которая необходима для обеспечения нормальной работы агрегатной системы. Таким образом, в расчете на один компонентный поток , где , а - частота (скорость) передачи служебных сигналов в расчете на один компонентный поток. Например, в ЦСП ИКМ-120 для каждой компонентной системы (ИКМ-30) частота записи кГц, а частота считывания кГц. Поэтому частота передачи служебных сигналов кГц в расчете на один компонентный поток. В агрегатном потоке частота следования служебных сигналов в четыре раза выше: кГц, а скорость передачи агрегатного потока составляет

Следует подчеркнуть, что номинальная частота считывания при объединении асинхронных цифровых потоков всегда выбирается выше частоты записи. Временные сдвиги, которые появляются за счет разности номинальной частоты считывания и частоты записи, является нормированными, не требующими передачи информации об их наличии. В качестве неоднородностей воспринимаются и устраняются те временные сдвиги, которые нарушают нормированное соотношение между частотой записи и номинальной частотой считывания.

При построении аппаратуры объединения цифровых потоков предусмотрена возможность как положительного, так и отрицательного согласования скоростей, т.е. двухстороннего (положительно-отрицательного) согласования скоростей.
1.4 Структурная схема объединения (разъединения) асинхронных цифровых потоков
Структурная схема оборудования объединения асинхронных цифровых потоков приведена на рис. 1.6.


Рисунок 1.6
В каждом из блоков асинхронного сопряжения (БАС-1 … БАС-4) поступающий компонентный поток записывается в ЗУ тактами компонентных потоков (систем передачи). Сигналы считывания поступают в ЗУ каждого из БАС с соответствующих выходов генераторного оборудования (ГО) передатчика агрегатной системы.

Если соотношение между частотами записи и считывания () неизменно, то сигналы считывания поступают на вход БАС через элементы ИЛИ-2 и НЕТ без каких-либо изменений.

Если же это соотношение изменяется в ту или иную сторону и разность между последовательностями импульсов записи и считывания достигает периода считывания, то временной дискриминатор (ВД), который определяет моменты появления и знак неоднородности, выдает соответствующий сигнал в передатчик команд согласования скоростей (КСС). По этому сигналу в поток импульсов считывания либо добавляется импульс через схему ИЛИ-2, либо исключается один из импульсов считывания путем запрета по команде из передатчика КСС прохождения импульса через схему НЕТ.

Формирование агрегатного потока осуществляется путем объединения выходных сигналов блоков асинхронного сопряжения и служебных сигналов.
На приемной стороне агрегатный поток разделяется на компонентные потоки. Структурная схема оборудования разъединения принятого агрегатного потока на компонентные приведена на рис.1.7.

Агрегатный поток поступает на устройство разделения, состоящее из схем совпадения И1…И4. Под действием импульсных последовательностей из ГО происходит распределение принятого потока между приемными блоками асинхронного сопряжения (БАС-ПМ-1…БАС-ПМ-4). В этих блоках осуществляется восстановление скорости (тактовой частоты) компонентных потоков. Для этого в каждом БАС-ПМ цифровая последовательность, выделенная устройством разделения, поступает в ЗУ. Сигналы записи поступают в ЗУ с соответствующих выходов ГО через ИЛИ2 и НЕТ. Считывание из ЗУ осуществляется сигналами, которые формируется устройством фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Частота считывания равна среднему значению частоты записи. В состав ФАПЧ входят временной дискриминатор (ВД), генератор, управляемый напряжением (ГУН), и схема управления (СУ). ФАПЧ формирует сигнал, соответствующий текущему значению временного интервала между моментами записи и считывания.

Рисунок 1.7
Если в составе принятого цифрового потока отсутствуют КСС, то сигналы записи из ГО поступают в ЗУ без каких-либо изменений. В случае появления КСС о наличии положительного временного сдвига (один из импульсов считывания исключен на передающей стороне) приемник КСС выдает сигнал на запрещающий вход схемы НЕТ, в результате чего запрещается запись в ЗУ. При получении КСС о наличии отрицательного временного сдвига (на передающей стороне произведено считывание информации из ЗУ дополнительным импульсом) приемник КСС формирует сигнал (импульс), который проходит через ИЛИ1, открывает элемент И1 по одному из входов, что обеспечивает прием дополнительно считанного информационного импульса. Этот же импульс из приемника КСС через ИЛИ2 и НЕТ поступает в ЗУ в качестве дополнительного сигнала записи. Кроме того, этот же сигнал записи поступает на вход ВД схемы ФАПЧ. На второй вход ВД поступают сигналы считывания из ГУН. На выходе ВД формируется напряжение постоянной составляющей сигнала, которым и осуществляется управление частотой ГУН.

Объединение синхронных цифровых потоков является частным случаем объединения асинхронных цифровых потоков, при котором частота считывания кратна частоте записи. При этом импульсные позиции временных сдвигов можно полностью использовать для передачи служебной информации.

Переход в синхронный режим работы позволяет упростить оборудование объединения цифровых потоков. В частности, поскольку в этом режиме поддерживается неизменное соотношение между частотами записи и считывания , то в передающей части оборудования (рис. 1.6) оказываются ненужными передатчик КСС, схема ИЛИ-2. На запрещающий вход схемы НЕТ управляющий сигнал поступает с временного дискриминатора. В приемном оборудовании (рис. 1.7) принятые сигналы после разделения поступают в ЗУ, в котором считывание осуществляется с частотой, равной частоте записи этих сигналов в ЗУ передающей части оборудования. В оборудовании объединения синхронных цифровых потоков отпадает необходимость в устройстве ФАПЧ, приемнике КСС, элементах И, НЕТ. При этом осуществляется равномерное распределение временных сдвигов, сформированных в передающем устройстве.

2 Построение цикла передачи ЦСП высшего порядка
2.1 Требования к структуре цикла передачи
Структура цикла должна удовлетворять следующим требованиям:


2.2 Цикл передачи ЦСП ИКМ-120.
Цикл передачи ЦСП ИКМ-120 характеризуется следующими параметрами:

- число компонентных потоков n=4;

- тактовая частота каждого из компонентных потоков ;

- тактовая частота агрегатного потока ;

- скорость передачи ;

- частота записи каждого из компонентных потоков ;

- частота считывания в расчете на каждый из четырех компонентных потоков кГц;

- расчётное количество информационных символов между соседними временными сдвигами
; (2.1)
- длительность цикла передачи ;

- частота циклов передачи;

- число символов (бит) в цикле передачи

.

Структура цикла передачи ЦСП ИКМ-120 приведена на рис. 2.1.



Рисунок 2.1
Цикл делится на четыре группы по 264 бита в каждой. В каждой из групп содержится 256 информационных и 8 служебных бит.

В четырех группах цикла размещаются последовательно чередующиеся информационные биты компонентных потоков. Служебные биты размещаются в начале каждой группы.

Сосредоточенный 8-разрядный синхросигнал (синхрогруппа – СГ) 11100110 размещен на временных позициях 1…8 группы 1.

Чередующиеся биты 3-разрядных команд согласования скоростей (КСС) размещены на позициях 1…4 каждой из групп 2, 3 и 4.

Сигналы цифровой служебной связи (ЦСС) размещены на позициях 5…8 группы 2. Скорость передачи этих сигналов .

Позиции 5…8 группы 3 свободны. Они предназначены для размещения технологических сигналов, передачи обратного аварийного сигнала, сигнала вызова по цифровой служебной связи.

Информационные биты, передаваемые при отрицательном согласовании скоростей, размещаются на позициях 5…8 4-й группы, а при положительном согласовании скоростей – на позициях 9…12 той же группы.
2.3 Цикл передачи ЦСП ИКМ-480
Цикл передачи ЦСП ИКМ-480 характеризуется следующими параметрами:

- число компонентных потоков n=4;

- тактовая частота компонентных потоков ;

- тактовая частота агрегатного потока ;

- скорость передачи ;

- частота записи каждого из компонентных потоков ;

- частота считывания каждого из компонентных потоков ,

- расчётное количество информационных импульсов между соседними временными сдвигами ;

- длительность цикла передачи ;

- частота передачи циклов ;

- число символов (бит) в цикле передачи

.

Цикл передачи разделен на 3 группы. В каждой группе размещено 716 битов (704 информационных и 12 служебных).

Структура цикла приведена в табл.2.1.

Таблица 2.1

Вид передаваемой информации

Номер группы в цикле

Номера позиций в группе

Цикловый синхросигнал (111101000000)

Информационные символы

I

1…12

13…716

Первые символы КСС

Символы служебной связи

()

Сигналы контроля и сигнализации

Вторые символы КСС

Информационные символы

II

1…4

5…6
7…8

9…12

13…716

Третьи символы КСС

Символы дискретной информации

Информационные символы, формируемые при отрицательном согласовании скоростей

Информационные символы

III

1…4

5…8
9…12

13…716


2.4 Цикл передачи ЦСП ИКМ-1920
Приведем краткую характеристику цикла передачи четверичной группы ЦСП (ИКМ-1920), в которой используется чередование бит и положительное согласование (выравнивание) скоростей:

- число компонентных потоков n=4;

- тактовая частота компонентных потоков ;

- тактовая частота агрегатного потока ;

- скорость передачи ;

- частота записи каждого из компонентных потоков ;

частота считывания каждого из компонентных потоков ;

- расчётное количество информационных импульсов между соседними временными сдвигами ;

- частота циклов передачи равна 64 кГц;

- число символов в цикле передачи (2148 – информационных и 28 служебных);

- цикл передачи разделен на 4 группы по 544 бита в каждой.

3. Передача данных, сигналов звукового вещания, частотных групп и телевизионных сигналов по цифровым каналам
3.1 Передача данных
Существуют два метода передачи низкоскоростных данных по цифровому каналу: метод простого наложения и метод кодирования фронтов.

Метод наложения предусматривает стробирование информационных импульсов последовательностью более коротких импульсов, в результате чего каждый информационный импульс преобразуется в пачку коротких импульсов (рис. 3.1). Указанное преобразование легко реализуется с помощью схемы совпадения, на один вход которой подаются информационные, а на второй – стробирующие импульсы (СИ).

Рисунок 3.1
В приемном оборудовании информационные импульсы восстанавливаются по огибающей принятой импульсной последовательности. Поскольку при таком методе передачи информационные и стробирующие импульсы не синхронизованы между собой, то восстановление информационных импульсов происходит с краевыми искажениями, максимальная величина которых равна тактовому интервалу (периоду повторения) стробирующих импульсов, т.е. , а относительная величина краевых искажений , где и – скорости потоков информационных и стробирующих импульсов соответственно.

Чем выше частота следования стробирующих импульсов () по сравнению с частотой повторения информационных импульсов (), тем меньше величина краевых искажений. Для заданных значений и допустимая скорость передачи информационных импульсов составляет величину =.

Например, для =0,05 и =8 допустимая скорость передачи данных . Для передачи низкоскоростных данных (например, телеграфных сигналов) по каналу передачи дискретной информации ЦСП ИКМ-30 используется последовательность импульсов первого разряда (Р1) канального интервала КИО. Скорость передачи этого канала
=8 .

Поскольку обычно значение значительно превышает , то для полного использования пропускной способности цифрового канала в нем можно организовать несколько каналов передачи данных. Число этих каналов определяется соотношением . Например, для заданных значений =5%, =8 и =50 Бод величина каналов.

Достоинством метода наложения является его простота. Недостаток – низкая эффективность использования цифрового канала. Коэффициент использования этого канала (К) численно равен относительной величине краевых искажений, т.е. .

Метод наложения из-за низкой эффективности использования пропускной способности цифрового канала применяется для передачи сигналов со скоростью не выше 1200 . Так, например, при значениях =64 (для передачи данных используется ОЦК) и =1200 величина ==, т.е. краевые искажения небольшие, но и коэффициент использования цифрового канала крайне низкий (К=0,02).

Существует более эффективные, хотя и более сложные методы передачи данных, обеспечивающие повышение эффективности использования цифрового канала. Одним из этих методов является метод кодирования фронтов информационных импульсов (метод скользящего индекса).

Метод кодирования фронтов предусматривает передачу информации о наличии и направлении переходов в дискретном сигнале (фронтов информационных импульсов) внутри тактового интервала импульсной последовательности цифрового канала. Эта информация передается кодовыми комбинациями, состоящими из разрядов. Значение первого (стартового) разряда определяет наличие фронта (переднего или заднего) информационного импульса внутри тактового интервала , значение второго – направление перехода информационного импульса (из нижнего уровня «0» в верхний «1» - 1, из верхнего уровня «1» в нижний «0» - 0). Значения остальных n-2 разрядов определяют положения фронта информационного импульса внутри тактового интервала. Для n=3 значение 1 может соответствовать положению фронта импульса в левой половине тактового интервала , а 0 – положению импульса в правой половине интервала . Если n=4, то положение фронта определяется с точностью до длительности интервала .

Пример, поясняющий рассматриваемый метод передачи данных для n=3, приведен на рис 3.2.

Рисунок 3.2
Восстановление переданного сигнала в приемнике осуществляется с задержкой на З (при n=3). Относительная величина краевых искажений составляет значение , т.е. в раза меньше, чем при методе простого наложения при той же частоте стробирующих импульсов и скорости передачи цифрового канала.

Поскольку для кодирования фронта информационного импульса необходимо не менее трех импульсов цифрового канала, то максимальное значение коэффициента использования этого канала составляет величину .

В методе кодирования фронтов момент изменения уровня (наличие фронта) информационного импульса и положение стартового импульса, указывающего на наличие этого изменения, не синхронизированы между собой. Это вызывает «скольжение» стартового импульса по временной оси, что определило иное название этого метода – “метод скользящего индекса”.
3.2 Передача сигналов звукового вещания
Существует три класса сигналов ЗВ, которые различаются полосой эффективно передаваемых частот. Ее величина составляет 6,4 , 10 и 15 кГц для каналов ЗВ 2-го, 1-го и высшего классов соответственно. Поэтому частота дискретизации (F?) сигналов 3В должна быть не менее 12,8 , 20 и 30 кГц для каналов 3В 2-го, 1-го и высшего классов соответственно. Поскольку частота дискретизации должна быть кратна частоте дискретизации речевого сигнала одного канала, равной 8кГц, то канал 3В 2-го класса организуется в ЦСП ИКМ-15 вместо двух ОЦК (что соответствует частоте дискретизации F? = 16кГц). Для организации канала 3В-1-го класса в ЦСП ИКМ-30 частота дискретизации выбирается равной 32кГц, т.е. используется четыре канала (канальные интервалы КИ1, КИ9, КИ17 и КИ25). При этом скорость передачи сигнала 3В составляет .

Структурная схема приемника и передатчика сигналов ЗВ 1-го класса приведены на рис.3.3,а и рис.3.3,б.



Рисунок 3.3
Аналоговый сигнал ЗВ проходит через предыскажающий контур (ПрК), который ослабляет низкочастотные составляющие сигнала ЗВ. Фильтр НЧ ограничивает спектр сигнала частотой 10 кГц. Далее модулятор (М) дискретизирует сигнал ЗВ, после чего АИМ-сигнал ЗВ поступает в групповой тракт АИМ-сигналов, кодируется и после преобразования в линейный код групповой ИКМ-сигнал передается в цифровой линейный тракт (ЦЛТ).

На приемной стороне после декодирования из группового АИМ-сигнала с помощью временного селектора (ВС) выделяются отсчеты ЗВ-сигнала, следующие с частотой F=4*8=32кГц. Фильтр НЧ преобразует АИМ-сигнал ЗВ в АМ-сигнал. Восстанавливающий контур (ВК) компенсирует предыскажения, которые были внесены на передающей стороне предыскажающим контуром. Для компенсации этих предыскажений необходимо, чтобы зависимости затухания от частоты предыскажающего () и восстанавливающего () контуров были взаимно обратно пропорциональны, т.е. . Для этого необходимо, чтобы выполнялось условие (в дБ) Общий характер частотных зависимостей затухания контуров ПрК и ВК приведен на рис.3.4.


Рисунок 3.4
Целесообразность предыскажений можно пояснить следующим образом. Частотный спектр сигнала ЗВ неравномерный. Его основная часть сосредоточена в области 0,5…2 кГц. С увеличением частоты спектральная плотность мощности сигнала ЗВ резко уменьшается. В противоположность этому спектр шумов квантования равномерный во всей полосе частот сигналов ЗВ. В результате этого на верхних частотах мощность шумов квантования становится соизмеримой с мощностью сигнала. Вследствие этого влияние шумов квантования становится заметным на слух. На рис. 3.5 приведены зависимости спектральной плотностей мощности сигнала () и спектральной плотности мощности шумов квантования () от частоты.


Рисунок 3.5
За счет того, что затухание ВК возрастает с увеличением частоты, спектральная плотность мощности шумов квантования уменьшается, что делает шумы квантования в области этих частот менее заметными.

Для качественной передачи сигнала ЗВ используется аппаратура АЦВ-480, которая обеспечивает дискретизацию сигнала ЗВ с частотой 40 кГц, нелинейное квантование и 12-ти разрядное кодирование. Увеличение разрядности с 8-ми до 12-ти приводит к увеличению в 16 раз точности отсчета каждой дискреты, что в свою очередь обеспечивает повышение защищенности сигнала от шумов квантования на 24 дБ. Аппаратура АЦВ-480 сопрягается с первичным цифровым трактом аппаратуры ИКМ-30 и позволяет организовать в нем 4 моно, или 2 стерео канала ЗВ, или 8 каналов ЗВ 2-го класса.

Для повышения помехозащищенности сигнала от помех в цифровом тракте в каждую кодовую группу вводится дополнительный бит проверки на четность 6-ти старших разрядов, используется перемежение разрядов, что повышает защищенность сигнала от сосредоточенных помех (групповые ошибки превращаются в одиночные, которые обнаруживаются). С учетом вводимой избыточности скорость передачи по каждому из 4-х каналов ЗВ составляет 512 кбит/с.

Структурная схема аппаратуры АЦВ-480 приведена на рис 3.6.



Рисунок 3.6
На передающей стороне в аппаратуре ККВ (комплект кодирования) сигнал ЗВ преобразуется в цифровой. Сформированные цифровые сигналы 4-х каналов ЗВ поступают со скоростью 512 кбит/c в аппаратуру комплекта первичного временного группообразования (КПВГ), где осуществляется синхронное объединение этих цифровых сигналов в цифровой поток со скоростью 2048 кбит/с, а на приемной стороне осуществляется разделение общего потока на 4 потока со скоростью 512 кбит/c каждый. После декодирования в аппаратуре КДВ (комплект декодирования) сигналы ЗВ поступают на терминалы.

В аппаратуре цифровой передачи сигналов ЗВ ИКМ-В 6/12 за счет усовершенствования метода аналого-цифрового преобразования требуемая скорость передачи уменьшена до 316 . В свою очередь это позволяет передавать сигналы ЗВ 6-ти моно, или 3-х стерео каналов высшего класса, или 12-ти каналов 2-го класса (с полосой частот до 7 кГц).

  1   2   3   4   5


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации