Цифровые системы многоканальной передачи

 

Полагается, что все виды помех в линии, включая переходные, имеют нормальный или гауссовский закон распределения вероятностей мгновенных значений. Что потери помехозащищенности регенератора не зависят от характеристик используемого корректора (т.е. от фактической длины регенерационного участка). Процесс проектирования имеет итерационный характер. Число ступеней итерации, как правило, не превышает трех. Расчету должен предшествовать выбор кода линейного тракта. В качестве кодов в цифровых металлических линиях используются в основном трехуровневые коды. В таблице 8 приведены параметры некоторых кодов в цифровых линиях.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 8 - Параметры кодов в цифровых линиях

Наименование кода	Количество уровней в линии, Мт.л	Тактовая частота в линии, fт.л	Коэффициент размножения ошибок
AMI (ЧПИ)	3	fт	1
HDB-3 (МЧПИ)	3	fт	1
4B3T (алфавитный)	3		1,25
6B4T (алфавитный)	3		1,25

 

Все приведенные выше коды - это избыточные коды. Избыточность для кодов AMI и HDB-3 равна 0,58. Как видно из таблицы 8, значение тактовой частоты в линии зависит от выбранного кода. Коды AMI и HDB-3 не изменяют тактовую частоту. Алфавитные коды понижают тактовую частоту в линии, что позволяет увеличить длину регенерационного участка при высокой тактовой частоте системы.

Принимаем трехуровневый код 6B4T (алфавитный):

 

 

 

4.1 Эффективное напряжение помех на входе регенератора

 

Помехи, приведенные ко входу регенератора, складываются из шумов термического происхождения участка линии и внешних помех. Эквивалентная шумовая полоса помех при обычной трехуровневой передаче близка к   0,7 · f_т.л.

Тогда эффективное напряжение помех, приведенное ко входу регенератора, равно:

 

 

,                                (26)

,

 

где f_т.л выражена в мегагерцах.

 

4.2 Требования к защитному интервалу

 

Защитный интервал или полураскрыв глаз-диаграммы определяющим образом влияет на вероятность ошибок в передаче символов в пределах одного регенерационного участка. С другой стороны, допустимое значение вероятности ошибок в пределах одного регенерационного участка зависит от принятых норм на достоверность передачи битов по линейному тракту и от числа регенераторов, установленных в тракте. Чрезмерно сложный характер обеих зависимостей ведет к необходимости проведения расчетов итерационного характера. Номера этапов итерации i=1, 2, …

На первом этапе итерации рекомендуется принять (P₁)_i  8 ·10^-10.

Регенератор может обеспечивать такую вероятность ошибок, если

,

тогда (U₃)_i = 6,2 . U_n.

На последующих этапах итерации отношение защитного интервала и напряжения помех, приведенных ко входу регенератора, определяется по значению вероятности ошибок, определяемому требованиями, которые предъявляются к достоверности передачи.

 

 

 

 

4.3 Амплитуда на входе регенератора

 

При идеально точном выполнении всех узлов регенератора, отсутствии  межсимвольных помех в трехуровневой передаче амплитуду импульса на входе регенератора, определенную с учетом действия корректора, можно принять 2 ·U₃ .

Для реального регенератора, для которого известны потери помехозащищенности (таблица 4) эта величина должна быть увеличена

,                                             (27)

 

4.4 Затухание импульсного сигнала на регенерационном участке наибольшей длины

 

В ЦСП длина любого регенерационного участка должна быть меньше некоторого предельно допустимого значения. Незначительное превышение длины приводит к чрезвычайно резкому возрастанию вероятности ошибок.

Известно, что предельно допустимое наибольшее затухание импульсов на регенерационном участке может быть рассчитано по формуле:

(дБ),                                           (28)

,

где U_вых - амплитуда импульсов в кабеле на выходе регенератора (таблица 4);

( U_вх) - амплитуда импульсов на входе регенератора, значение которой рассчитано выше.

С увеличением затухания сигнала в линии возрастают требования к конструкции усилителя регенератора. На практике значение затухания импульсного сигнала на регенерационном участке ограничивают сверху. В курсовом проекте рекомендуется принимать a_s ≤ 80 дБ. 

 

5. Предельно допустимая длина регенерационного участка

 

 

Затухание импульсов в кабеле примерно равно затуханию кабеля на частоте (0,5 - 0,6) значения тактовой частоты сигнала в линии. При выполнении курсового проекта этот коэффициент рекомендуется принимать равным 0,5.

  (км),                                              (29)

,

где α( 0,5 .  f_т.л ) - километрическое затухание кабеля, рассчитанное по формуле, приведенной в таблице 5 для заданного типа кабеля (таблица 1), на частоте  f=0,5 · f_т.л   (МГц).

 

6. Допустимая вероятность ошибок в передаче символов на регенерационном участке предельно допустимой длины

 

 

Проектирование линейных трактов ЦСП может выполняться из расчета, что суммарная, результирующая вероятность ошибок на трактах длиной    10000 км не должна превышать 10^-6. Такие же требования предъявляются к линейному тракту при курсовом проектировании. Это означает, что

,                                                  (30)

где к - коэффициент размножения ошибок, величина которого зависит от кода в линии. 

4.7 Требования к защитному интервалу на этапе итерации (i+1)

 

 

Чтобы фактическое значение вероятности ошибок не превысило полученного выше значения, необходимо, чтобы защитный интервал в достаточной мере превышал действующее напряжение помех. Вероятность превышения абсолютными значениями помех напряжения защитного интервала равна:

           (31)

 

Соотношение между P₁ и P зависит от структуры регенератора и вероятности появления символов в регенерируемом сигнале.

Обычно    P₁ = ( 0,5 - 1,0 ) ^. Р.

Принимая P₁= P , из вышеприведенной формулы для очередного этапа итерации можно получить:

,

 

.

Затем рассчитать амплитуду импульсов на входе регенератора и т.д.

 

Завершение расчета 

 

Расчет можно считать законченным, если точность вычисления длины регенерационного участка в процессе итерационных расчетов окажется не хуже 2%, что примерно эквивалентно критерию

,

 

 

При расчете количества регенераторов на магистрали заданной длины (таблица 4) следует помнить, что длины регенерационных участков не могут превышать предельно допустимое значение, рассчитанное выше, но могут иметь меньшие значения, поэтому

,

.

 

Если в ходе расчетов значение затухания импульсов на регенерационном участке оказалось принудительно ограниченным значением, равным 80 дБ, то это значит, что амплитуда импульсов на входе регенератора будет больше минимально допустимой, обеспечивающей допустимую вероятность ошибок. Следовательно, в этом случае:

U_вх = U_вых  ^. 10^{-0,05 . аs} =U_вых ^. 10^-4 В ,

 

 

Основное применение получили регенераторы прямого действия с полным восстановлением временных соотношений. Обобщенная структурная схема типового регенератора этого типа приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структурная схема типового регенератора

 

Сокращение принятое в схеме:

ЛТр₁- линейный трансформатор;

РИЛ - регулируемая искусственная линия;

Кус - корректирующий усилитель;

АРУ - схема автоматической регулировки усиления;

УВТЧ - устройство выделения тактовой частоты;

ФП - устройством формирования порога;

РУ - решающие устройства;

ФВИ - формирователя выходных импульсов;

ЛТр₂ - дифференциальный трансформатор.

 

Электропитание необслуживаемых регенерационных пунктов НРП производится дистанционно из обслуживаемых регенерационных пунктов стабилизированным током. В случае использования коаксиальных кабелей электропитание осуществляется по внутренним проводникам коаксиальных пар.

5 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АППАРАТУРЫ ОКОНЕЧНОЙ СТАНЦИИ 

 

В данном разделе приведены методические указания по разработке структурной схемы аппаратуры оконечной станции проектируемой ЦСП.

Исходными данными для разработки структурной схемы являются данные таблицы 1, результаты проектирования подсистем АЦП (раздел 1), передачи дискретных сигналов (раздел 2), результаты разработки цикла и сверхцикла (раздел 3) и результаты проектирования подсистем линейного тракта (раздел 4).

В результате разработки должны быть составлены:

-  структурная схема мультиплексора и демультиплексора;

-  схема оконечной аппаратуры линейного тракта передачи и приема;

-  схема генераторной аппаратуры.

Все схемы должны быть представлены на рисунке А.1.

Мультиплексор

 

 

Для организации аналоговых каналов мультиплексор содержит АЦП, с ИКМ  модуляцией. Каждый АЦП содержит: фильтр, АИМ-2, кодер;

Для передачи дискретных сигналов со скоростями не выше 19,2 кбит/с используются кодеры; со скоростями 2048 кбит/с также применяются кодеры, но при этом используется кодирование скорости входного сигнала, и кодеры имеют два выхода: ПДС осн. и ПДС доп.

Выходы кодеров подключаются ко входам формирователя группового сигнала (ФГС), который содержит устройства памяти для записи входных сигналов и для считывания символов этих сигналов при формировании группового сигнала в соответствии с циклом.

В схему мультиплексора включены: передатчики сигналов цикловой и сверхцикловой синхронизации.

Входы этих передатчиков подключаются к генераторной аппаратуре, выходы - к отдельным входам ФГС. 

Демультиплексор

 

 

На вход демультиплексора поступает двоичный сигнал с тактовой частотой. Далее включается разделитель группового сигнала (РГС), который содержит буферные устройства памяти, в которые сигналы записываются в соответствии с циклом и из которых считываются в приемные устройства каналов. Аналоговые каналы, содержат ЦАП: ИКМ - декодер, фильтр, усилитель.

Каналы ПДС содержат декодеры.

Для каналов со скоростью передачи информации 2048 кбит/с декодеры должны иметь два входа для подключения ПДС осн. и ПДС доп.

В схему демультиплексора включаются: приемники сигналов цикловой и сверхцикловой синхронизации.

Входы приемников подключены к общему, единственному входу демультиплексора, выходы - к генераторной аппаратуре приемной части ЦСП. 

Оконечная аппаратура линейного тракта

 

 

Передающая часть оконечной аппаратуры линейного тракта подключается к выходу мультиплексора. В ее состав входит кодер линейного тракта.

На выходе кодера линейного тракта формируется сигнал 6B4T , оптимальными для данного типа кабеля в отношении качества передачи и стоимости.

Приемная часть оконечной аппаратуры линейного тракта приема подключается ко входу демультиплексора. В ее состав входят: станционный регенератор и декодер линейного тракта.