Сети связи и системы коммутации

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

Задание№1

1. Начертите структурную схему, поясняющую принцип построения систем передач с ЧРК для заданных несущих частот трех каналов. Укажите назначение всех элементов схемы.

2. Рассчитайте полосы частот трех каналов на выходе обеих оконечных станций. Рассчитайте значения и поставьте на рисунок.

3. Начертите схемы. поясняющие структуру преобразования сигнала в тракте передачи и тракте приема, и план линейных частот.

Схема модуляторов и демодуляторов балансные. Полосовые фильтры на выходе каждого модулятора подавляют верхнюю боковую полосу частот Fвбп .Cпектр частот исходного сигнала 0,3-3,4 кГц.

Решение:

Дано: F_н1=28 k_гц F_н2=32 k_гц F_н3=36 k_гц

1. В системах передачи с ЧРК для каждого из каналов отведена определённая полоса частот кан в пределах которой осуществляется передача сигналов одного канала.



Рис.1

1. В системах передачи с ЧРК для каждого из каналов отведена определённая полоса частот кан., в пределах которой осуществляется передача сигналов одного канала рисунок1. Сначала в соответствии с передаваемыми сообщениями первичные (индивидуальные) сигналы, имеющие энергетические спектры G1(),G2(),...G_n/() модулируют несущие частоты каждого канала. Эту операцию выполняют модуляторы M1M2,...,MN канальных передатчиков. Полученные на выходе частотных фильтров Ф1,Ф2,...,Фn/ спектры g_k(), канальных сигналов занимают соответственно полосы частот ….. которые в общем случае могут отличаться по ширине от спектров сообщений ?_1,. ?_2……. ? _{n .}При широкополосных видах модуляции, например ЧМ, ширина спектра 2 т.е. в общем случае . Для упрощения будем считать, что используется амплитудная модуляция с одной боковой полосой . Затем спектры g₁₍ )…… ) суммируются () и их совокупность ) поступает на групповой модулятор (М). Здесь спектр )с помощью колебания несущей частоты переносится в область частот, отведенную для передачи данной группы каналов, т.е. групповой сигнал s(t) преобразуется в линейный сигнал sn(t). При этом может использоваться любой вид модуляции. На приемном конце линейный сигнал поступает на групповой демодулятор (приемник П), который преобразует спектр линейного сигнала в спектр группового сигнала ) . Спектр группового сигнала затем с помощью частотных фильтров Ф1,Ф2,...,Фn вновь разделяется на отдельные полосы соответствующие отдельным каналам. Наконец, канальные демодуляторы Д преобразуют спектры сигналов ) в спектры сообщений Gk ), предназначенные получателям.

Расчёт:

1 канал:

k_гц

k_гц

2канал:

k_гц

k_гц

3канал

k_гц

k_гц

Спектр группового сигнала передачи состоит из трёх полос и занимает диапазон частот k_гц

1 канал:

k_гц

2канал:

k_гц

3канал:

f_вч=36+(35.7|32.6)=71.7|68.6Кгц

Рис. 2 Этапы преобразования спектров сигналов в системе с частотным разделением каналов.

Задание 2

1. Начертите структурную схему поясняющую принцип работы аппаратуры с ВРК, поясните принцип работы, указать назначение узлов, основные требования к их параметрам, на передаче и приёме. Рассчитайте параметры передачи и приёма ВРК-В2, его данные приведены в таблице 1. Определить частоту дискретизации, тактовую частоту, следования циклов и сверхциклов.

Решение:

Дано:

Nк=30

Fкан

Число. Уровней Квантования.n 64

СУВ 2

Найти: F_д ;F_т ;F_ц; F_сц

Принцип временного разделения каналов (ВРК) состоит в том, что групповой тракт предоставляется поочередно для передачи сигналов каждого канала многоканальной системы

Рис 3 Иллюстрация принципа временного разделения каналов

линейный частота сигнал

При передаче используется дискретизация во времени (импульсная модуляция). Сначала передается импульс 1-го канала, затем следующего канала и так до последнего канала с номером N, после чего опять передается импульс 1-го канала и процесс повторяется периодически. На приеме устанавливается аналогичный коммутатор, который поочередно подключает групповой тракт к соответствующим приемникам. В определенный короткий промежуток времени к групповой линии связи оказывается подключена только одна пара приемник/передатчик. Это означает, что для нормальной работы многоканальной системы с ВРК необходима синхронная и синфазная работа коммутаторов на приемной и передающей сторонах. Для этого один из каналов занимают под передачу специальных импульсов синхронизации.

На рис.4 представлены временные диаграммы, поясняющие принцип ВРК. А-В -графики трех непрерывных аналоговых сигналов и соответствующих им сигналов амплитудно-импульсной модуляции (АИМ сигналов). Импульсы разных АИМ сигналов сдвинуты друг относительно друга по времени. При объединении индивидуальных каналов в канале (линии) связи образуется групповой сигнал с частотой следования импульсов, в N раз большей частоты следования индивидуальных импульсов. Интервал времени между ближайшими импульсами группового сигнала называется канальным интервалом или тайм слотом (time slot). Промежуток времени между соседними импульсами одного индивидуального сигнала называется циклом передачи Тц. От соотношения Т_ц и Т_к зависит число импульсов, которое можно разместить в цикле, т.е. число временных каналов. При временном разделении, так же как и при ЧРК, существуют взаимные помехи, в основном обусловленные двумя причинами. Во-первых, линейные искажения, возникающие из-за ограниченности полосы частот и не идеальности амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик любой физически осуществимой системы связи, нарушают импульсный характер сигналов. При временном разделении сигналов это приведет к тому, что импульсы одного канала будут накладываться на импульсы других каналов. Иначе говоря, между каналами возникают взаимные переходные помехи или межсимвольная интерференция. Во-вторых, взаимные помехи могут возникать за счет несовершенства синхронизации тактовых импульсов на передающей и приемной сторонах. В силу данных причин временное разделение каналов на основе АИМ не получило практического применения. Временное разделение широко используют в цифровых системах передачи плезиохронной и синхронной иерархий. В общем случае для снижения уровня взаимных помех приходится вводить «защитные» временные интервалы, что соответствует некоторому расширению спектра сигналов. Так, в системах передачи полоса эффективно передаваемых частот F=3100 Гц. Однако в реальных системах частоту дискретизации выбирают с некоторым запасом: f0=8 кГц. При временном разделении каналов сигнал каждого канала занимает одинаковую полосу частот, определяемую в идеальных условиях согласно теореме Котельникова.

Рисунок 4.

Расчёт:

1 Определим разрядность группы:

n=2^m 64=2^m m=6

2. Определим частоту дискретизации по формуле

3.Определим тактовую частоту по формуле где

4 Определим частоту следования циклов по формуле

-число циклов в сверхцикле.

гдечастота следования разрядов

5 Определим частоту следования сверхцикла по формуле:

Задание 3

Построить структурную схему канала работающего по принципу ВРК-ВД. Объяснить назначение узлов, указать входные и выходные параметры передаваемых и принимаемых сигналов на передаче и приёме.

Решение:



Рисунок 5

Принцип построения систем передачи с ИКМ показан на рис.6. Сообщения Ui(t), u₂ii), ..., u_n(t) от 1, 2, ..., п абонентов через 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 . Управляют работой модуляторов канальные импульсы KH_t--КИ„, поступающие от генераторного оборудования передачи (ГО_пер). Указанные канальные импульсы подаются на модуляторы каналов поочередно (первый, второй и т. д.), что и обеспечивает правильное формирование группового АИМ сигнала. Длительность каждого КИ составляет примерно 125 мкс, что и определяет длительность одного отсчета АИМ" импульса какала; период следования КИ 125 мкс. Групповой АИМ. сигнал поступает на кодирующее устройство -- кодер, который одновременно осуществляет операции квантования по уровню и кодирования. Сигналы управления и взаимодействия (СУВ), передаваемые по телефонным каналам для управления приборами АТС, поступают в передатчик СУВ, где они дискретизируются импульсными последовательностями, следующими от генератора, и объединяются. В результате формируется групповой сигнал передачи (Гр. СУВ). В устройстве объединения УО кодовые группы каналов с выхода кодера, кодированные сигналы СУВ и кодовая группа синхросигнала от передатчика синхросигнала (Пер. СС) объединяются, образуя циклы и сверхциклы. Соответствующими управляющими импульсами от генератора в УО обеспечивается правильный порядок следования циклов в сверхцикле и кодовых групп в цикле передачи. Поясним построение временной диаграммы цикла и сверхцикла, показанных на рис. 5, более подробно. Циклы, Ц_ь Ц₂, ..., Us, каждый длительностью 125 мкс, объединяются в сверхциклы, следующие друг за другом, Каждый цикл состоит из канальных интервалов КИ₁ КИ₂, ..., КИ_n, куда входят и дополнительные канальные интервалы, необходимые для передачи синхросигнала (СС) цикловой синхронизации, каналов СУВ и других вспомогательных сигналов. На рис. 5 эти КИ выделены соответствующими обозначениями. Каждый КИ представляет собой разрядную кодовую группу, в разрядах Р₁ Р₂, ,.., Р_n которой передается закодированная информация соответствующего канала, а в дополнительных КИ -- 'кодовые группы синхросигнала и СУВ. Обычно за один цикл передаются СУВ одного или двух каналов. Таким образом, для передачи СУВ всех п каналов потребуется соответственно п или n/2 циклов, объединенных в сверхцикл. Такое объединение циклов в. сверхцикл необходимо для организации нужного числа каналов передачи СУВ и правильного распределения этих сигналов на приеме., В первом цикле сверхцикла передается синхросигнал сверхцикловой синхронизации, а СУВ не передаются. Таким образом, число циклов в сверхцикле на один больше, чем требуется для передачи СУВ всех каналов. Скорость передачи группового и ИКМ сигнала определяется тактовой частотой системы: f_T -- mnf_A, где т --- разрядность кодовой группы; п -- число каналов в системе, включая канальные интервалы для передачи СУВ, СС и других служебных сигналов; f_A -- частота дискретизации канала ТЧ. Так, для системы передачи ИКМ-30, где используется 8-разрядный код, 32 канальных интервала, /_д==8 кГц, f_T = 8-32-8 = 2048 кГц. Необходимая скорость и последовательность работы передающих устройств системы передачи обеспечиваются задающим генератором (ЗГ). Сформированный ИКМ сигнал представляет собой набор однополярных двоичных символов, импульсы которых всегда, имеют только одну, например положительную, полярность. При передаче по линии такой сигнал подвержен, значительным искажениям и затуханию. Поэтому перед передачей в линию однополярной ИКМ сигнал преобразуется в биполярный сигнал, удобный для передачи по линейному тракту. Это происходит в преобразователе кода передачи ПКпер. В процессе передачи по линии связи ИКМ сигнал периодически восстанавливается (регенерируется) линейными регенераторами (РЛ). На приемной станции ИКМ сигнал восстанавливается станционным регенератором (PC). Процесс обработки сигналов на приемной станции происходит в обратном порядке, С выхода(PC) в преобразователе кода приема сигнал из биполярного вновь преобразуется в однополярный. Устройство выделения тактовой частоты (ВТЧ) выделяет из этого сигнала тактовую частоту, которая используется для работы (ГО_пер). Этим обеспечивается синхронная и синфазная работа (ГО) передающей и приемной оконечных станций. Правильное декодирование и распределение сигналов по своим телефонным каналам и каналам передачи СУВ обеспечивается приемником синхросигналов( Пр.СС). Устройство разделения (УР) разделяет кодовые группы телефонных каналов и каналов СУВ. Приемник групповых сигналов управления и взаимодействия( Пр. СУВ), управляемый импульсными последовательностями (СУВ), поступающих с( ГО_пр), распределяет(СУВ) по своим каналам, а декодер преобразует групповой ИКМ сигнал в групповой АИМ сигнал. Последовательности канальных импульсов КИ₁..КИ₂„ поочередно открывают временные селекторы (ВС) каналов, обеспечивая выделение отсчетов своего канала из группового АИМ сигнала, Восстановление исходного (непрерывного) сигнала из последовательности его АИМ отсчетов производится с помощью ФНЧ.

Рисунок 6

Задание 4

1.Пояснить принцип формирования управляющих сигналов в генераторном оборудование с временным разделением сигналов.

2.Рассчитать параметры сигналов вырабатываемыми ГО: тактовую частоту, скважность, длительность канального интервала, длительность цикла и сверхцикла, частоту следования разрядов, циклов, канальных разрядов. Данные взять из таблицы.

Дано:

Fк кГц=0.3-3,4 Тип ИМ-ЧПИ Чис.разр m=7 СУВ=2 Число»0»=11

Исходный аналоговый сигнал = -63 Nк-28

Решение:

Генераторное оборудование вырабатывает определенный набор импульсных последовательностей, используемых для управления работой функциональных узлов аппаратуры, синхронизации соответствующих узлов оконечных и промежуточных станций, а также определяющих порядок и скорость обработки сигналов в трактах передачи и приема. Структура построения ГО во многом зависит от принципов формирования группового ИКМ сигнала и места конкретной системы в типовой иерархии ЦСП. Структура управляющих сигналов, вырабатываемых ГО, определяется структурой цикла и сверхцикла передачи. Принцип формирования цикла и сверхцикла определяется тактовой частотой первичного цифрового потока (ПЦП) /_т == 2048 кГц. Так как каждый символ цифрового потока занимает половину тактового интервала, то нужна последовательность импульсов с частотой следования f_t и скважностью q = 2. Все остальные управляющие импульсные последовательности могут быть сформированы путем деления тактовой частоты.

Рисунок 7

На рис.7 представлены структурная схема ГО первичной ЦСП. На выходе задающего генератора ЗГ формируется гармонический высокостабильный сигнал, формирователь тактовой последовательности ФТП вырабатывает основную импульсную последовательность с частотой следования f_r.. Распределитель разрядный РР формирует т импульсных последовательностей (Р₁, Р₂, ..., Рт). Число разрядных импульсов, формирующих РР, равно числу разрядов в кодовой комбинации. При т --8 частота следования f_p=f_T/m = 256 кГц. Эти импульсные последовательности используются для правильного определения каждого разряда комбинации, при выполнении операций кодирования и декодирования, при формировании группового цифрового сигнала, когда необходимо выделить временные интервалы для передачи соответствующих позиций синхросигнала, СУВ, служебных сигналов. Распределитель канальный РК. формирует управляющие канальные импульсные последовательности КИ₀, КИ₁ ..., КИ_n, где п -- число канальных интервалов в цикле. Частота следования К.И равна частоте дискретизации и при 32 канальных интервалах = 8 кГц. Распределитель цикловой РЦ служит для формирования цикловых импульсных последовательностей Ц_0,Ц_1…..Ц_S, где S число циклов в сверхцикле. С целью обеспечения синхронной и синфазной работы передающей и приемной станции в ГО приемной станции вместо ЗГ используется выделитель тактовой частоты системы устройств.

Расчёт:

Определим частоту дискретизации:Fд=2*3,4=6,8Кгц

Определим тактовую частоту: Fт= Fд*m*Nки=6,28*7*(28+1+1)=1318,8Кгц

Определим период импульса тактовой частоты: Тт=

Определим длительность импульса: =мкс

Определим скважность сигнала: ==2

Определим длительность канального интервала: Тки=Тт*m=0.758*7=5.3мкс

Определим длительность цикла: Тц=Тки*Nки=5,3*30=159мкс

Определим длительность сверхцикла: Тсц=Тц*S=159*14=2,226мкс

число циклов в сверхцикле

Определим частоту следования разрядов Fр=

Определим частоту следования каналов

Определим частоту следования циклов: Fц=



Задание 5

1. Ааналоговый сигнал преобразовать его в двоичную систему ,далее закодировать в цифровую последовательность прямоугольных импульсов и сформировать линейный цифровой сигнал и преобразовать его в ЧПИ и далее в КВП-3. Для этого определить тактовую частоту ,скважность сигнала, число каналов, число разрядов, число последовательных нулей в коде (данные взять из таблицы ).

2. Составить последовательность двуполярных прямоугольных импульсов, полученных после преобразования однополярных импульсов в ЧПИкод. При необходимости заменить полученный код , на код высокой плотности (КВП). Изобразить форму линейного сигнала. Дано:

Fк кГц=0.3-3,4 ; Тип ИМ-ЧПИ ; Число»0»=11; Исходный аналоговый сигнал = -63

Чис.разр m=7 ; Nк-28; СУВ=2.

Расчёт:

Первый разряд кодовой комбинации содержит информацию о полярности кодируемого отсчёта.0- отрицательный. 1- положительный.

Код ЧПИ -63=01(-1)1(-1)1(-1)



Нет необходимости преобразовывать в КВП так как нет чередующихся нулей, приводящих к сбою систем синхронизации.



Литература

1. Скалин Цифровые системы передачи.

2. Якуб Аппаратура К-60.

3. Гаранин М.В. Системы и сети передачи информации.

4. Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло.

5. Н.Н. Слепов.

Размещено на Allbest.ru

...