Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Украины
Одесская национальная академия связи им. А.С.Попова
Кафедра телекоммуникационных систем передачи информации
Комплексное задание
Часть 1: Многоканальная система передачи с СРК
Часть 2: Цифровая система передачи с ЧРК – ИКМ
Выполнил
Студент 3 курса:
Факультета ИК 3.03
Яковенко Владислав
Одесса 2013
Содержание:
Задание.
Исходные данные.
Введение.
1. Раздел 1 - Участок первичной сети:
1.1. Характеристика фрагмента первичной сети;
1.2. Схема узлообразования.
2. Раздел 2 - Многоканальная система передачи МСП К-240:
2.1. Система передачи МСП К – 240;
2.2. Линия передачи МСП К – 240;
2.3. Оконечная станция МСП К – 240:
2.3.1. Структурная схема оконечной станции;
2.3.2. Мультиплексное оборудование оконечной станции;
2.3.3. Оконечная аппаратура линии тракта.
2.3.4. Расчет дины усилительного участка.
3. Раздел 3 - Оконечная станция ЦСП
3.1. Структурная схема оконечной станции;
3.2. Мультиплексорное оборудование оконечной станции ЦСП с непосредственным кодированием;
4. Раздел 4 – Кодер ИКМ КТЧ
4.1. Структурная схема кодера;
4.2. Отклик кодера ИКМ на синхронный испытательный сигнал;
Задание:
Исходные данные:
К разделу 1:
К разделу 2:
К разделу 3:
К разделу 4:
15. Используемый на ВОК частотный диапазон
Введение
Цифровые системы передачи (ЦСП) обладают рядом преимуществ по сравнению с аналоговыми системами передачи, которые передают сообщение в виде непрерывных функций времени.
Системы передачи с частотным разделением каналов (ЧРК) характеризуются применением аналоговых методов модуляции, при которых модулирующий параметр может принимать любые значения в некоторых допустимых пределах. Помехоустойчивость в таких системах сравнительно невелика. Помехи вызывают паразитную модуляцию основных параметров сигналов-переносчиков и после модуляции попадают на выход канала. Помехоустойчивые методы модуляции (ЧМ и ФМ) улучшают соотношение сигнал-помеха (S/N) на выходе канала. Однако, поскольку при аналоговых методах модуляции все значения модулируемых параметров являются разрешенными, при приеме невозможно отличить паразитную модуляцию от полезной, а, следовательно, невозможно отделить полезный сигнал от помехи.
Основные преимущества систем передачи с ИКМ заключаются в следующем:
1. Высокая помехоустойчивость за счет передачи сообщения двоичными сигналами.
2. Цифровые методы передачи позволяют значительно повысить помехоустойчивость и уменьшить накопление помех вдоль тракта передачи путем восстановления (регенерации) сигнала.
3. Удобство настройки и эксплуатации цифровых систем, меньшая чувствительность к искажениям, что обеспечивает более высокие технико-экономические показатели цифровых систем передачи по сравнению с аналоговыми (системы с разделением каналов по частоте).
4. Возможность использования сравнительно простых методов запоминания и хранения сообщений путем записи их в различного рода цифровых регистрах и запоминающих устройствах.
5. Принцип временного разделения каналов, применяемый в системах с ИКМ, используется в электронных автоматических телефонных станциях, что позволяет одновременное использование систем передачи и систем коммутации.
Недостатком цифровых систем связи является расширение полосы частот, требуемой для передачи сообщений с помощью ИКМ. Но этот недостаток не является определяющим по сравнению с теми преимуществами, которыми обладают цифровые системы передачи.
В основном многоканальные системы передачи применяются для передачи речевых сигналов, которые относятся к непрерывным. Речь представляет собой широкополосный процесс, частотный спектр которого простирается от 50-100 до 8000-10000 Гц. Установлено, однако, что качество речи получается вполне удовлетворительным при ограничении спектра частотами 300-3400 Гц. При указанной полосе частот разборчивость фраз составляет более 99%, при этом сохраняется удовлетворительная натуральность звучания.
Для передачи непрерывного сообщения с помощью ИКМ необходимо выполнять следующие операции:
1. дискретизацию сообщений по времени;
2. квантование полученных импульсов по амплитуде;
3. кодирование квантованных сигналов.
1.1 Характеристика фрагмента первичной сети
Первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи. В основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи.
Как следует из определения, в состав первичной сети входит среда передачи сигналов и аппаратура систем передачи. Современная первичная сеть строится на основе технологии цифровой передачи и использует в качестве сред передачи электрический и оптический кабели и радиоэфир.
Внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.
Необходимо привести схему узлообразования заданного участка сети, указав на ней сетевые узлы СУВ, СУП и сетевые станции СС, а в тексте пояснить функциональное назначение этих станций.
Рисунок 1. Архитектура фрагмента сети
Рисунок 2. Схема узлообразования
Где:
СУВ – сетевой узел выделения - предназначен для выделения каналов или трактов при развитии сети;
СС – сетевая станция - обеспечивает соединение между собой первичных сетей;
СУП – сетевой узел переключения - предназначен для переключения каналов и трактов из одного направления в другое в случае перегрузки одного из направлений.
2 МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ (МСП) К-240
2.1 Система передачи МСП 240
Рисунок 3. Многоканальная система передачи К-240
Системой передачи называется совокупность технических средств обеспечивающие формирование каналов передачи.
В состав системы передачи, кроме аппаратуры, осуществляющей преобразования и усиление сигналов, входят так же устройства электропитания,телеуправления и телесигнализации, а также среда распространения, т.е. линии передачи - проводные или радиолинии.
Цифровым сигналом называется сигнал электросвязи, у которого счетное множество величин информационного характера описывается огромный набор кодовых слов.
Аналоговым называется источник, который за конечный интервал времени может создать бесконечное множество сообщений.
2.2 Линия передачи МСП К-240
Линия передачи - протяжённое на всём расстоянии от точки передачи до точки приёма устройство, ограничивающее область распространения электромагнитных колебаний и направляющее поток электромагнитной энергии в заданном направлении.
Окончания каналов используются в двухпроводных и четырех проводных линиях.
Приведём расчет количества систем передачи, которая организуется по заданному типу кабеля.
Рассчитаем количество КТЧ организуемых в линии передач:
Расчет количества системы передачи:
Рассчитаем общее количество каналов в линии:
2.3 Оконечная станция МСП К-240
2.3.1 Структурная схема оконечной станции
Рисунок 4. Структурная схема оконечной станции
Где:
Генераторное оборудование (ГО)- предназначено для формирования колебаний индивидуальных и групповых несущих частот, а также служебных сигналов.
Мультиплексное оборудование (МО)- преобразует канальные сигналы в групповые ,а также переносит в линейный спектр.
Канальный интервал оборудования (КИО)- объединяет заданное количество каналов в необходимую группу.
Оконечная аппаратура линейного тракта(ОАЛТ) согласует станционную аппаратуру с линией по уровням передачи,и осуществляет коррекцию сигнала.
Служит для передачи сигналов в полосе частот линейного спектра без разделения на групповые тракты или каналы, а так же ввод на передаче и приеме токов линейных КЧ.
2.3.2 Мультиплексное оборудование оконечной станции
Определим граничные частоты линейного спектра:
где - спектр выделяемый на один канал 4кГц.
Расчитаем ширину линейного спектра:
Расчитаем ширину полосы частот группового сигнала для однополосной модуляции:
Приведём расчет несущих для однополосной модуляции:
Приведём спектральные диаграмы группового сигнала для ОМ с учетом заданого порядка следования частот.
Рисунок 5. Спектральная диаграмма группового сигнала ОМ для инверсного порядка
Рисунок 6. Функциональная схема мультиплексного оборудования с ОМ на основе КТЧ с двухпроводным окончанием
Где:
Дифсистема (ДС) –необходима для передачи с 2-ух проводного окончания на 4-ух проводное, а также обратно. Также дифсистема нужна для параллельной работы фильтров.
Фильтр нижних частот (ФНЧ) – необходим для ограничивания непрерывного сигнала по спектру.
Балансный модулятор (БМ)– преобразует исходные сигналы в диапазон либо верхней полосы, либо нижней.
2.3.3 Оконечная аппатарура линейного тракта
Рисунок 7. Функциональная схема ОАЛТ четырёхпроводной – однополосной системы связи для коаксиального кабеля
Где:
ЛУс – линейный усилитель – обеспечивает необходимый уровень сигнала на передаче и компенсирует затухание предыдущего усилительного участка на приеме.
ЛК – линейный корректор – корректирует искажение сигнала;
АРУ – автоматическая регулировка уровня – устанавливает уровень сигнала для работы ЛУс;
ЛТр – линейный трансформатор – согласует оборудования с линией ( также фильтр питания);
ДП – дистанционное питание – подает по отдельному проводу для работы.
2.3.4 Расчет длины усилительного участка МСП
Длина усилительного участка l определяется уравнением длины
() = ()
– ожидаемая защищенность;
– допустимая защищенность;
lp – расчетная длина усилительного участка;
Определим расчетную длину усилительного участка:
где – уровень передачи на выходе ОП, ОУП, НУП, дБ;
– ожидаемый уровень шумов в дБ, приведённый ко входу усилителя промежуточной или оконечной станции;
L– длина проектируемой линии передачи (АГ), км;
–допустимая защищённость;
– коэффициент затухания при средней температуре грунта t°ср = 8 градусов Цельсия, дБ/км.
- для электропроводного кабеля
– коэффициент затухания кабеля при температуре грунта
Нормированое значение аппроксимируется полиномом:
Частота f должна быть выражена в МГц и соответствовать верхней граничной частоте линейного спектра:
Расчитаем расчетную длинну усилительного участка :
Для того чтобы обеспечить запас на неучтенные факторы, номинальная длина усилительного участка берется меньше расчетной и приблизительно равна:
Рисунок 8. Упрощенная структурная схема линии передачи
Таблица 1: Исходные данные
|
№ |
КТЧ |
ОЦК |
ШВ |
Кодер |
||
|
тип |
Кол-во |
|||||
|
10 |
19 |
4 |
ШВ 1 |
1 |
2 |
-446 |
Приведем структурную схему ОСЦСП с непосредственным кодированием, то есть без высших значений структурообразования. Дадим назначение узлов схемы.
Рисунок 9. Структурная схема оконечной станции
Где:
ОЦК – основной цифровой канал – скорость передачи – 64кб/с;
ШВ – сигналы звукового широкополосного вещания, канал;
МО – мультиплексное оборудование – служит для дискретизации передаваемых аналоговых сигналов и выделение спектров этих сигналов на приеме;
ЛТ – линейный тракт или ОЛТ (оборудование) – согласует формированный сигнал с линией по уровню, по сопротивлению, а также для коррекции характеристик предыдущего участка.
Основной цифровой канал – ОЦК – представляет из себя цифровой сигнал вместе со служебными сигналами, подаваемый на ОС ЦСП со скоростью 64 кбит/с. Основными характеристиками этого сигнала являются: скорость передачи данных – 64 кбит/с; ширина полосы частот – 64 кГц;
ШВ. Источниками звука при передачи программ вещания обычно являются музыкальные инструменты или голос человека. Динамический диапазон сигналов вещательной передачи (дБ) – разность максимального и минимального уровней сигнала. Максимальным считается уровень, вероятность превышения которого составляет 2%, а минимальным – уровень, вероятность превышения которого равна 98%. Значение средней мощности сигнала вещания существенно зависит от интервала усреднения. В точке с нулевым измерительным уровнем средняя мощность сигнала вещания существенно зависит от интервала усреднения. В точке с нулевым измерительным уровнем средняя мощность сигнала вещания составляет 923 мкВт при усреднении за час, 2230 мкВт – за минуту и 4500 – за секунду. Максимальная мощность сигнала вещания в точке с нулевым измерительным уровнем составляет 8000 мкВт.
Частотный спектр сигнала вещания расположен в полосе частот от 15 до 20000 Гц. Однако в зависимости от требований к качеству воспроизведения полоса частот, отводимая для передачи сигналов вещания, может быть ограничена.
Для достаточно высокого качества (каналы вещания первого ШВ – 1) эффективная полоса частот должна составить 0,05 – 10 кГц с амплитудно – частотными искажениями не более 4,3 дБ на краях по отношению к остаточному затуханию на частоте 0,8 кГц и с неравномерностью времени распространения 80 мс на частоте 0,05 кГц и 8 мс на частоте 10 кГц по отношению к минимальному значению времени распространения. Скорость потока ОЦК – 64 кбит/с.
3.2. Мультиплексорное оборудование оконечной станции ЦСП с непосредственным кодированием
Необходимо привести характеристики первичных сигналов, которые объединяться в МО. А также сформулировать требование к аналоговой части каналов. Приведу структуру линейного тракта отражающего функциональное назначение его узлов; показал цепи дистанционного питания, телеконтроля (телемеханики) и служебной связи.
Приведем спектральную диаграмму АИМ сигнала и АЧХ, ФЧХ для КТЧ и ШВ и определим частоту дискретизации.
Рисунок 12. Спектр АИМ сигнала; АЧХ; ФЧХ
Приведем требование к фильтрам, протока конструкции в полосе задержки 70 ÷ 80 дБ, а в полосе пропускания не больше 1-го дБ. Приведем спектральные диаграммы для ШВ – 1
Рисунок 13. Спектральная диаграмма для ШВ – 1
Определим величину переходной области фильтра КТЧ:
Дифференциальная система (ДС) – предназначена для перехода с двухпроводного окончания на четырехпроводное, а так же обратно.
Электрический ключ (ЭК) – преобразует аналоговый сигнал в дискретный.
Приемник синхросигнала (ПСС) выделяет цикловой синхросигнал из группового цифрового сигнала и тем самым определяет начало цикла передачи.
Кодер ИКМ – преобразует дискретный сигнал в цифровой.
Декодер ИКМ – преобразует кодовую комбинацию поступающую на его вход в дискретные отсчеты;
Генераторное оборудование (ГО) – предназначено для управления работой функциональных узлов аппаратуры, производящих обработку сигналов на передающей и приемной частях. ГО состоит из двух частей обеспечивает формирование импульсных последовательностей. При использовании аппаратуры ИКМ-30 для организации межстанционных связей на городской телефонной сети, на ряду с передачей разговорных токов, необходимо обеспечить передачу сигналов управления и взаимодействия (СУВ).
ГТС – разделитель группового сигнала;
ПД – передача сигнала.
Рисунок 14. Функциональная схема первичного мультиплексора МО
4.1. Структурная схема кодера ИКМ
Изобразим структурную схему кодера ИКМ
Рисунок 15. Структурная схема нелинейного кодера с компрессирующей логикой в цепи обратной связи
Кодирование – преобразование многоуровневого сигнала в многоразрядный двоичный сигнал (ИКМ сигнал). На выходе нелинейного кодера, кодовое слово имеет 12 разрядов, кодер формирует m = 8 в одном кодовом слове.
РИ – расширитель импульса преобразует АИМ-1 в АИМ-2;
Компаратор – сравнивающие устройство, сравнивает АИМ сигнал и сумму весовых множителей. Если
Сумматор с весом – преобразует последовательность двоичных чисел ИКМ сигнала в квантованной по амплитуде АИМ сигнал, т.е. происходит декодирование сигнала в цепи обратной связи.
Цифровой экспандер (ЦЭ) – преобразует из 8-и р – в 12р. – расширяет.
ЦУУ – цифровое управляющее устройство – подключает эталонное напряжение в определенном порядке.
Алгоритм кодирования
1 этап (1 шаг)
Определим первый разряд полярностью сигнала:
2 этап (2 шаг)
Определим используя метод дихотомии (метод половинного деления). Характеристика нелинейного кодера которая разбивается на 8-мь сегментов
Каждый сегмент разбит на уровни, поэтому последнее 4-е разряда определяют N в сегменте.
2 этап (3 шаг)
2 этап (4 шаг)
3 этап
Определим N уровней в сегменте используя эталонное напряжение. Для этого определим границы и ширину заданного сегмента
Рассчитаем эталонное напряжение:
2 этап (5 шаг)
2 этап (6 шаг)
2 этап (7 шаг)
2 этап (8 шаг)
4.2. Отклик кодера ИКМ на синхронный исполнительный сигнал
Величина АИМ сигнала задано в исходных данных:
Приведём алгоритм кодирования для заданной величины , а также зарисуем диаграммы.
1 этап (1) определим полярности сигнала т.к.
3 этап: Определим номер уровня в сегменте используя эталонное напряжение для чего рассчитываем границы и ширину заданного сегмента:
Рассчитаем эталонное напряжение:
(7)
(8)
Полученная комбинация: 10100000
Рисунок 16. Временные диаграммы отсчетов
а) дискретный сигнал на выходе ключа
б) символы кодовых комбинаций, соответствующие отсчетам сигнала;
в) двоичный сигнал на выходе кодера
Список используемой литературы
Выводы:
Таким образом многоканальная система передачи - это совокупность технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу сообщений от нескольких источников к получателям по одной линии передачи. К передатчику N-канальной системы связи подводятся первичные сигналы от N источников сообщений. Эти первичные сигналы подвергаются специальной обработке, (преобразуются в канальные сигналы), затем объединяются в общий групповой сигнал, направляемый в линию передачи. В приемной части системы из группового сигнала выделяются индивидуальные сигналы отдельных каналов, соответствующие первичным передаваемым сообщениям.
При построении многоканальных систем передачи одной из основных является задача разделения канальных сигналов. Для решения этой задачи требуется осуществить операцию преобразования первичных сигналов, состоящую в том, что в передающей части системы сигналы отдельных каналов наделяются некоторыми, заранее обусловленными признаками, которые должны быть такими, что бы в приемной части системы сигналы могли быть различены и разделены.
Произвели расчет длины усилительного участка. Рассчитали длину усилительного участка МСП. На участке проектирования ЦСП с непосредственным кодированием была предусмотрена передача сигнала КТЧ и ШВ-1. Привели алгоритм кодирования для заданной величины сигнала.