Цифровые системы многоканальной передачи

 

СОДЕРЖАНИЕ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ	3
ВВЕДЕНИЕ	6
1 ПЕРЕДАЧА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ	7
1.1 Расчет  fд	7
1.2 Расчет m для широкополосных каналов	8
1.3 Расчет Δ1 по допустимой защищенности сигналов от шумов на выходе канала.	9
1.4 Расчет Uогр	10
1.5 Расчет m.	12
1.6 Расчет зависимости  aш(р)	14
2 ПЕРЕДАЧА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ	22
2.1 Расчет параметров подсистемы преобразования дискретных сигналов	22
2.1.1 Способ кодирования амплитуды сигнала	22
2.1.2 Способ скользящего индекса	23
2.1.3 Способ фиксированного индекса	25
2.2 Выбор способа передачи	26
3 ЦИКЛ ПЕРЕДАЧИ	29
3.1 Требования к циклу и сверхциклу	29
3.2 Рекомендуемый алгоритм проектирования цикла	31
4 ЛИНЕЙНЫЙ ТРАКТ	36
4.1 Эффективное напряжение помех на входе регенератора	37
4.2 Требования к защитному интервалу	38
4.3 Амплитуда на входе регенератора	39
4.4 Затухание импульсного сигнала на регенерационном участке наибольшей длины	39
4.5 Предельно допустимая длина регенерационного участка	40
4.6 Допустимая вероятность ошибок в передаче символов на регенерационном участке предельно допустимой длины	40
4.7 Требования к защитному интервалу на этапе итерации i+1	41
5 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АППАРАТУРЫ ОКОНЕЧНОЙ СТАНЦИИ	44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК	48
ПРИЛОЖЕНИЕ А - Структурная схема аппаратуры оконечной станции проектируемой ЦСП	49

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

Исходные данные для проектирования               

 

Таблица 1 - Каналы цифровой системы передачи

Наименование	Параметры	Номер варианта
		3
Канал широкополосный	Число каналов	5
	Частота следования код.гр., кГц	Расчет
	Число битов в код. слове, бит	Расчет
Канал видеотелефонной связи	Число каналов	4
	Частота следования код.гр., МГц	8 - 10
	Число битов в код. слове, бит	1
Канал ПДС-19,2 кбит/с	Число каналов	4
	Частота следования код.гр., кГц	Расчет
	Число битов в код. слове, бит	Расчет
Канал ПДС-2048 кбит/с	Число каналов	12
	Частота следования код.гр., кГц, осн.	2048
	Частота следования код.гр., кГц, доп.	0,4 - 1,2
	Число битов в код. слове, бит, доп.	4
Групповой канал СУВ	Число каналов	1
	Частота следования код.гр., кГц	4 - 6
	Число битов в код. слове, бит	1
Тип кабеля		Коакс. Малого диам.

 

Входное и выходное сопротивления широкополосного канала - 150 Ом.

 

 

Таблица 2 - Требования к каналам.

Каналы	Параметры	Номер варианта
		2
широкополосные каналы	fн, кГц	60,6
	fв, кГц	107,7
	Δfф, кГц	1
	P1, дБм0	-5
	P2, дБм0	+5
	ан, дБ	45
	Pш.и, пВт	1000
	Номер шкалы	3
каналы ПДС	δн , %	20

 

Таблица 3 - Шкалы квантования.

Номер шкалы	Сегмент № 2		Сегмент № 3		Сегмент № 4
3	8		-	-	-	-

 

Таблица 4 - Параметры линейного тракта.

 

Параметры	Номер варианта
	5
L, км	500
Δa3, дБ	16
Uвых, В	6,0

 

 

Таблица 5 - Параметры кабелей связи.

Кабель	a (¦), дБ/км	zв, Ом
С коаксиальными парами малого диаметра 1,2/4,6		75

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Цифровые системы многоканальной передачи занимают господствующее положение на сетях местной связи и находятся в стадии внедрения на сетях зоновой и магистральной связи. Ряд, связанных с этим технических и организационных проблем до сих пор не решен. Продолжается поиск оптимальных решений. Разработка норм и рекомендаций по цифровым системам передачи, выполняемая международными специализированными организациями, продолжается.

 В этих условиях базирование курсового проектирования только на уже принятых рекомендациях представляется нецелесообразным. Оно привело бы к сужению задач курсового проектирования и повторной разработке систем ИКМ-30, ИКМ-120 и других цифровых систем передачи действующей иерархической структуры. Поэтому объектами курсового проектирования названы локальные цифровые системы, лишь частично связанные с разработанными рекомендациями. С их помощью предполагается организовывать каналы связи различных типов. Структура курсового проектирования отражает направленность на приобретение навыков разработки нетиповых цифровых систем передачи.

1 ПЕРЕДАЧА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

Результатом проектирования подсистемы являются следующие ее параметры:

fд	- частота дискретизации преобразуемых сигналов или час-         тота повторения кодовых слов (кодовых групп);
m	- число битов в кодовом слове на выходе АЦП;
Uогр	- напряжение, соответствующее порогу ограничения квантующей характеристики;
аш(р)	- зависимость помехозащищенности передаваемых сигналов от их уровня в диапазоне от    дБ до    дБ;
Рш.н	- уровень шумов на выходе незанятого телефонного канала (или канала вещания) ТНОУ.

 

  

Расчет .

 

Частота дискретизации должна быть выбрана так, чтобы исходный сигнал мог быть выделен в неискаженном виде из спектра дискретизированного сигнала.

Для численного нахождения f_д рекомендуется использовать выражение:

f_д = 2f_в(1+ξ),                                                      (1)

где ξ - коэффициент запаса. Его значения лежат в пределах от 0,1 до 0,13.

 

Спектр АИМ сигнала S(f) представлен на рисунке 1

 

Рисунок 1- Спектр сигнала АИМ.

 

Демодуляция АИМ сигнала, т.е. выделение модулирующего сигнала, осуществляется фильтром нижних частот (ФНЧ). Это обуслов_анна наличием в спектре АИМ сигнала исходного сигнала с полосой частот f_в  -  f_н . Для реализации ФНЧ необходима полоса расфильтровки, которая равна:

 

Δ f_ф =   f_д  -  f_в - f_в= f_д  -  2f_в;                                              (2)

                                  Δ f_ф =236,94-2·107,7=21,54 кГц

 

1.2 Расчет m для широкополосных каналов

 

Особенности  расчета широкополосных каналов:

• наличие единственного ограничения в отношении качества передачи, а именно, при передаче сигналов в заданном динамическом диапазоне ожидаемая помехозащищенность должна быть больше номинальной или допустимой;
• более узкий динамический диапазон, для которого нормируется помехозащищенность;
• более высокие требования к значению номинальной помехозащищенности передаваемых сигналов.

1.3 Расчет Δ₁ по допустимой защищенности сигналов от шумов на выходе канала.

 

Пиковые значения сигналов наиболее низкого уровня сравнимы обычно с U₁. Можно считать, что передача таких сигналов осуществляется при их линейном квантовании и мощность шумов на выходе канала в ТНОУ равна:

                                   (3)

Защищенность сигнала от этих шумов:

,                       (4)

не должна превышать значение номинальной защищенности (таблица 2). Это может иметь место только при:

 

.                            (5)

 

 

 

 

1.4 Расчет U_огр

 

Известно, что составляющими шума на выходе канала являются:

• шумы, вызванные ошибками квантования при передаче отсчетов сигнала, попадающих в зоны сегментов 1, 2, … квантующей характеристики;
• шумы, возникающие из-за наличия зон ограничения квантующей характеристики;
• шумы, вызванные погрешностями изготовления цифровых узлов.

Минимальному значению числа битов в кодовом слове соответствует такое значение напряжения ограничения, при котором шумы второй группы примерно равны шумам первой, когда уровень сигнала наибольший, т.е. при   P_c = P₂ должно обеспечиваться:

,                                               (6)

где - мощность шумов из-за зон ограничения;

P_ш2 = 10^{0,1 . (р2 -ан) .} 10^-3 (Вт) - предельно допустимая мощность шумов на выходе канала в ТНОУ.

Ошибка ограничения в данном случае равна

.                                  (7)

Подставляя это значение в вышеприведенную формулу, после некоторых преобразований получим:

.     (8)

Формула пригодна для нахождения отношения напряжения ограничения и эффективного напряжения, соответствующего верхней границе динамического диапазона сигнала, методом итераций или методом последовательных приближений. В качестве начального значения рекомендуется принять:

.                                                  (9)

Расчет проводился в приложении EXСEL. Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6

(i)	р2	ан	Рш.и.	Uогр  / Uэфф2	Uогр / Uэфф2
1	5	45	10-9	4,27	4,342
2	5	45	10-9	4,28	4,341
3	5	45	10-9	4,29	4,341
4	5	45	10-9	4,30	4,340
5	5	45	10-9	4,31	4,340
6	5	45	10-9	4,32	4,339
7	5	45	10-9	4,33	4,339