Построение малоканальных цифровых телекоммуникационных систем с импульсно-кодовой модуляцией и временным разделением каналов (ИКМ-ВРК)

Многоканальные телекоммуникационные системы

Практикум

 

 

Выполнил: Батраченко К.А.

Группа: М-41

Вариант: 9

 

 

Новосибирск,2016

Содержание

1. Собственные помехи в аналоговых системах передачи (АСП)…..… 3

2. Нелинейные помехи в АСП………………………………………………………... 5

3. Структурная схема системы передачи с ИКМ-ВРК.

Расчет основных её параметров…………….………………………….……… 7

Список литературы……………………………………………………………………………… 11

 


Собственные помехи в аналоговых системах передачи (АСП)

Задача 1

Рассчитать суммарный уровень собственных помех в конце участка линейного тракта АСП, содержащего «n» усилителей. Определить мощность собственных помех в ТНОУ.

Рисунок 1.1 – Структурная схема линейного тракта АСП

Исходные данные:

Рсш.прив.=-132дБм

(fр)= 2.9 дБ/км

Рпер= -11 дБм

L1= 11км

L2= 11,5 км

L3= 12 км

L4= 12,5 км

Решение:

1) Затухание каждого усилительного участка определяется:

, [дБ] (1.1)

 

где - километрическое затухание кабеля на расчётной частоте при максимальный температуре грунта; – длина i-го усилительного участка; – поправочный коэффициент 1,4.

2) Уровень собственных помех от усилителя передачи в конце участка магистрали определяется:

, (1.2)

Т.к. Si = Li , то

Рсп 0 (вых) = Рсш.прив. + Sпер ; [дБм] (1.3)

Уровень собственных помех в конце участка магистрали от первого усилителя:

и т.д. (1.4)

Для нахождения суммарного значения мощности СП необходимо уровни перевести в мощности, используя понятие абсолютного уровня по мощности P = 100.1P , [мВт]

3) Суммарное значение мощности СП на выходе участка магистрали определяется путем суммирования значений мощностей СП.

(1.5)

4) Суммарный абсолютный уровень СП определяется как , [дБм]

Приведем расчет для первого участка, и все результаты расчетов сведем в таблицу:

= -132 + 51,04 = - 80,96 дБ

-0,1*80,96 = 8,01*10-9 мВт

 
A=S, дБ 51,04 53,36 55,68
рс.ш.вых, дБ -80,96 -78,64 -76,32 -74
Рс.ш.вых, мВт 0,8*10-8 1,36*10-8 2,33*10-8 3,98*10-8
Pc.ш. , мВт   8,47*10-8

 

рс.ш.вых рез =

5) Суммарный абсолютный уровень СП в ТНОУ определяется как:

= -70,7 – (-11) = -59,7 дБ

Для уменьшения результирующей мощности собственных шумов на выходе канала необходимо уменьшать мощность шумов, поступающих от каж­дого усилителя. При заданном уровне собственных шумов характеризующем усилитель, снизить уровень можно, повышая уровень полезного сигнала . Таким образом, для уменьшения мощности собственных шумов целесообразно передавать полезные сигналы с высокими уровнями.


Нелинейные помехи (НП) в АСП

Задача 2

Построить графики распределения продуктов нелинейности на выходе линейного усилителя 2-го порядка, 3-го порядка 2-го рода, 3-го порядка 1-го рода. Рассчитать мощность НП i-го порядка, j-рода в верхнем по спектру канале в цепочке из n усилителей

Исходные данные:

fлс min = 12 кГц

Nтч = 24

Pсрк (0) = 34мкВт

Рпер = -8 дБм

n=6

i=3

j=1

Аг3 = 98 дБ

Решение:

1) Определить верхнее значение частоты группового сигнала fв ( fлс max ), учитывая, что в АСП один канал ТЧ занимает 4 кГц с учетом защитных частотных интервалов.

fлс max = fлс min + N 4 , [кГц] , (2.1)

Т.е. fн = fлс min

fв = fлс max

fлс max = 12 + 24 4 = 108 кГц

 

2) Диапазон частот продуктов нелинейности будет:

Рисунок 2.1 – Распределение продуктов нелинейности 2-го порядка по спектру

3) Для расчета мощности нелинейной помехи 3 порядка 1 рода в спектре канала ТЧ воспользуемся расчетной формулой:

Pнп3(0)=24Кпс2 100,1[Pмс(0)+2Рпер]10-0,1Аг3(0) [y31()] 109, [nВт, псоф.], (2.2)

Pнп3(0)= 240,752 100,1[-0,88+2(-8)]10-0,1*98 [0,4] 109=0,56 [nВт, псоф.],

где рмс(0)уровень средней мощности группового сигнала в ТНОУ.

рмс(0) = 10lg = 10lg [дБм] (2.3)

Рк(0) – средняя мощность канального сигнала в ТНОУ.

Fk= 3100 Гц (0,3÷3,4)кГц

=fв - fн = 108-12 = 96 кГц,

y31()=0,4нормированные спектральные функции 3-го порядка 1-го рода соответственно, определяемые по графикам рис. 2.2.

– нормированное значение частоты заданного канала.

= ;

Для верхнего по спектру канала = 1.

Аг2(0) , Аг3(0)затухания нелинейности группового усиления по 2-й и 3-й гармоникам, при нулевом уровне на выходе усилителя.

Рисунок 2.2 – Нормированные спектральные функции y32(), y31()

4) Для нахождения суммарной мощности НП в пределах секции регулирования следует учесть, что нелинейные помехи 3-го порядка 1-го рода суммируются по напряжению:

(2.5)

- суммарная мощность НП 3-го порядка 1-го рода в цепочке из «n» усилителей.

Построение малоканальных цифровых телекоммуникационных систем с импульсно-кодовой модуляцией и временным разделением каналов (ИКМ-ВРК)

Задача №3

Разработать структурную схему ЦСП ИКМ-ВРК, рассчитанную на передачу N сигналов ТЧ с верхней частотой сигналов ТЧ Fв , разрядностью кода m. В соответствии с таблицей 3 для данной ЦСП рассчитать:

-частоту дискретизации Fд ;

-тактовую частоту;

-длительность канального интервала, тактового импульса;

 

Разработать и изобразить структуру цикла передачи, показав на ней:

-длительность цикла;

-длительность канального интервала;

-длительность тактового интервала и импульса;

Построить энергетический спектр двоичного цифрового сигнала (ДЦС). Количество служебных канальных интервалов определить самостоятельно.

Исходные данные для расчета параметров ЦСП

Fвх, 4,8*1,6 = 7,68 кГц

m=9

N=15

Решение:

1) В цифровых системах передачи (ЦСП) все виды сообщений передаются с помощью цифровых сигналов. Одним из них может являться сигнал, преобразованный с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Процедура преобразования может быть представлена в виде трех этапов (операций): дискретизация по времени, квантование по уровню и кодирование.

В основе преобразования непрерывного сигнала в дискретный (отсчеты) лежит теорема В.А.Котельникова. В соответствии с этой теоремой любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой Fв , полностью определяется последовательностью своих дискретных отсчетов, взятых через промежуток времени Tд ·Fв .

Частота следования дискретных отсчетов

 

Fд = µ· Fвх = 2,3·7,68 = 17,66 кГц = 18 кГц (3.1)

 

где обычно µ 2,3÷2,4.

 

2) В настоящее время в цифровых системах передачи разделительным признаком канального сигнала является отрезок времени, в течение которого передается кодовая группа из m символов (разрядность кода).

В групповом сигнале ЦСП с ИКМ-ВРК объединяются кодовые группы разных каналов, разделенные по времени, которое осуществляется в процессе операции дискретизации путем сдвига отсчетов в разных каналах на величину ки (канальный интервал).

Кроме N=15 информационных канальных интервалов организуется два служебных: один для передачи сигнала синхронизации, другой – для передачи сигналов управления и взаимодействия (СУВ): итого 17 КИ.

 

3) Одной из основных характеристик группового сигнала системы передачи ИКМ-ВРК является цикл передачи Тц. Это минимальный отрезок времени, за который по разу передаются символы (кодовые посылки), выполняющие одинаковую функциональную нагрузку. Для малоканальных ЦСП цикл передачи равен периоду дискретизации Тц = Tд. В начале цикла в канальном интервале KИ0 передается синхросигнал; в середине канальный интервал для передачи СУВ. Так как в одном канальном интервале обычно передается СУВ только двух информационных сигналов, то для передачи СУВ всех каналов организуется сверхцикл Тсц. Один цикл используется для передачи сигнала сверхцикловой синхронизации. Число циклов в сверхцикле можно определить как:

= (3.2)

Fд = 18 кГц, N = 15, то

Тц = 1/18000 = 55,5 мкс,

Тсц = 55,5·( + 1 ) = 0,527 мс.

Тактовая частота ЦСП – это частота следования тактов Fm.

В каждом канальном интервале передается m символов (импульсов), при этом скважность импульсов равна 2.

ки = = 3,26 [мкс]

Тактовый интервал: ти=

Если =9, то

Тти = = 0,362 [мкс]

Сверх цикл будет состоять из 9 циклов, так как в одном цикле передаются СУВ от двух каналов, а один цикл понадобится для передачи сверхциклового синхросигнала (0 цикл комбинация 0000) . Цикл передачи будет состоять из 17 канальных интервалов (№0 – синхросигнал 0011011), №9 – для передачи СУВ, и 15 КИ для информации КТЧ). Одновременно за время одного цикла в 9 КИ будут передаваться СУВ для двух каналов.

Рисунок 3.1 – Цикл передачи ИКМ-15

 

Отсчет канальных интервалов в цикле начинается с КИ 0, содержащего цикловой синхросигнал вида 0011011, передаваемый в Р3…Р9 четных циклов сверхцикла. Разряд Р1 в КИ 0 всех циклов используется для передачи дискретной информации со скоростью 8 кБит /с. Символ разряда Р4 в КИ 0 нечетных циклов используется для передачи сигнала о нарушении циклового синхронизма на противоположную станцию (А) .

Отсчет циклов в сверхцикле начинается с Ц0, в котором передается сверхцикловой синхросигнал (СЦС) в 10 КИ в виде комбинации 0000 в разрядах Р1…Р4 ; разряд Р6 используется для передачи сигнала о нарушении сверхцикловой синхронизации на противоположную станцию.

Передача сигналов СУВ для каждого телефонного канала осуществляется один раз в сверхцикле. При этом в каждом цикле, начиная с Ц1 и заканчивая Ц8, в КИ10 передаются СУВ для двух каналов. Например СУВ первого телефонного канала 1 (ТК1 в КИ1 ) располагается в КИ10 первого цикла на позициях Р1 и Р2, в этом же цикле в КИ10, только на позициях Р6 и Р7, располагается СУВ для телефонного канала 10 (ТК10 в КИ11) .

Структурная схема оконечной станции ЦСП с ИКМ на 15 каналов приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Структурная схема ИКМ-15

 

Исходные сигналы от 15 абонентов через фильтр нижних частот (ФНЧ) поступают на канальные амплитудно-импульсные модуляторы (М), функцию которых выполняют электронные ключи. С помощью модуляторов осуществляется дискретизация передаваемых сигналов во времени.

Сигналы с выходов модуляторов объединяются в групповой АИМ сигнал (Гр. АИМпер). Управляют работой модуляторов канальные импульсные последовательности, поступающие от генераторного оборудования (ГО) передачи. При этом импульсы подаются на модуляторы каналов поочередно (со сдвигом по времени), что и обеспечивает правильное формирование группового АИМ сигнала.

Длительность каждого импульса в этих последовательностях определяется длительность одного отсчета АИМ импульса канала, а период следования составляет 55,5 мкс, что соответствует частоте дискретизации fд=18 кГц. Групповой АИМ сигнал поступает на кодирующее устройство – кодер (К), который одновременно осуществляет операции квантования по уровню и кодированию.

Сигналы управления и взаимодействия (СУВ), передаются по телефонным каналам для управления приборами АТС, поступают в передатчик (Пер.) СУВ, где они дискретизируются с помощью импульсных последовательностей, формируемых в ГОпер, и объединяются. В результате формируется групповой сигнал (Гр.) СУВ.

В устройстве объединения (УО) кодовые группы каналов с выхода кодера, т.е. групповой ИКМ сигнал, кодированные сигнала СУВ и кодовая группа синхросигнала от передатчика синхросигнала (Пер. СС) объединяются, образуя циклы и сверхциклы. Соответствующими управляющими импульсами от ГОпер в УО обеспечивается правильный порядок следования циклов в сверхцикле и кодовых групп в цикле передачи.

Список литературы

1. Шувалов В.П. и др. «Телекоммуникационные системы и сети» Том 1, 2012г.

2. Попов Г.Н. Телекоммуникационные системы передачи PDH. Часть 1. Основы построения PDH. Новосибирск, 2007г.

3. Кудрявцева Э.А., Гавриленко О.Б. Телекоммуникационные цифровые системы передачи. Учебное пособие, Новосибирск, СибГУТИ, 2005г.

4. Кудрявцева Э.А. «Многоканальные телекоммуникационные системы». Конспект лекций.

5. Шувалов В.П. и др. «Телекоммуникационные системы и сети» Том 3. 2005г.

6. Баева Н.Н., Гордиенко В.Н. Многоканальные системы передачи. Москва «Радио и связь», 1997г.