Цифровые системы передачи

1. Исходные данные
2. Передача аналоговых сигналов
2.1 Расчет fд
2.2 Расчет числа бит в кодовом слове
3. Передача дискретных сигналов
3.1 Расчет параметров подсистемы преобразования дискретных сигналов при использовании способа наложения
3.2 Расчет параметров подсистемы преобразования дискретных сигналов при использовании способа скользящего индекса
3.3 Расчет параметров подсистемы преобразования дискретных сигналов при использовании способа фиксированного индекса
3.4 Выбор способа кодирования
4. Цикл передачи
5. Линейный тракт
5.1 Эффективное напряжение помех на входе регенератора
5.2 Требования к защитному интервалу
5.3 Амплитуда на входе регенератора
5.4 Затухание импульсного сигнала на регенерационном участке наибольшей длины
5.5. Расчет предельно допустимой длины регенерационного участка
5.6 Расчет допустимой вероятности ошибок в передаче символов на регенерационном участке предельно допустимой длины
5.7 Требования к защитному интервалу на этапе итерации (i+1)
6. Структурная схема аппаратуры оконечной станции
6.1 Структурная схема мультиплексора и демультиплексора
6.2 Оконечная аппаратура линейного тракта
6.3 Генераторная аппаратура
Заключение
Литература

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 5.1 – Параметры кодов в цифровых линияхНаименование кодаКоличество уровней в линии, Мт.лТактовая частота в линии, fт.лКоэффициент размножения ошибокAMI (ЧПИ)3fт1HDB-3 (МЧПИ)3fт14B3T (алфавитный)31,256B4T (алфавитный)31,25Все 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):5.1 Эффективное напряжение помех на входе регенератораПомехи, 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 · fт.л.Тогда эффективное напряжение помех, приведенное ко входу регенератора, равно:(5.2)где fт.л. – значение тактовой частоты в линии, подставляемое в МГц (5.1);Zв – волновое сопротивление (табл. 1.5)..5.2 Требования к защитному интервалуЗащитный интервал 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. На первом этапе значение вероятности принимается:(Pl)1 = 8*10-10.Это значение обеспечивается, если отношение защитного интервала и напряжения помехи составляет:.(5.3) В5.3 Амплитуда на входе регенератораПри 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, В(5.4)где – отношение защитного интервала и напряжения помехи (5.3);Uп – эффективное напряжение помех (5.2);∆aз – потери помехозащищенности регенератора (табл. 1.4). В.5.4 Затухание импульсного сигнала на регенерационном участке наибольшей длиныВ ЦСП длина любого регенерационного участка должна быть меньше некоторого предельно допустимого значения. Незначительное превышение длины приводит к чрезвычайно резкому возрастанию вероятности ошибок.Предельно допустимое наибольшее затухание импульсов на регенерационном участке может быть рассчитано по формуле дБ,(5.5)где Uвых – амплитуда импульсов в кабеле на выходе регенератора (табл. 1.4);(Uвх)1 – амплитуда импульсов на входе регенератора (5.4). дБ.5.5. Расчет предельно допустимой длины регенерационного участкаПри расчете предельно допустимой длины регенерационного участка используется формула: км,(5.6)где (as)1 – затухание импульсного сигнала на регенерационном участке (5.5);a(0,5*fт.л) - километрическое затухание кабеля, рассчитанное по формуле, приведенной в таблице 1.4 для заданного типа кабеля, на частоте f=0,5*fт.л (МГц).км.При проектировании линейного тракта удобно взять за строительную длину участок 2 км.5.6 Расчет допустимой вероятности ошибок в передаче символов на регенерационном участке предельно допустимой длиныПроектирование 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. Это означает, что:(5.7)где (ls)1 – предельно допустимая длина регенерационного участка (5.6); к – коэффициент размножения ошибок, величина которого зависит от кода в линии. Для кода 4В3Т составляет 1.25..5.7 Требования к защитному интервалу на этапе итерации (i+1)Для очередного этапа итерации:,(5.8)где (Pl)i+1 – допустимая вероятность ошибок в передаче символов на регенерационном участке предельно допустимой длины (5.7).В.Для этого значения отношения защитного интервала и напряжения помехи аналогичным образом рассчитываются значения амплитуды на выходе регенератора, затухания импульсного сигнала и предельно допустимая длина регенерационного участка. В,дБ.км.Расчет следует закончить в тот момент, когда:, (5.9)0<0.02.Условие (5.9) выполняется, значит, расчет может быть окончен.Таким образом, по результатам расчетов:ls = 2,146 км,as = 80дБ,Uвх = В,Pl = Вт.При расчете количества регенераторов на магистрали заданной длины следует помнить, что длины регенерационных участков не могут превышать предельно допустимое значение, рассчитанное выше, но могут иметь меньшие значения, поэтому:, (5.11)где L – длина линейного тракта проектируемой системы (табл. 1.4);ls – предельно допустимая длина регенерационного участка (5.6)..Следовательно, при проектировании необходимо установить не более 123 регенерационных пунктов через расстояния, не превышающие 2,146 км.Основное применение получили регенераторы прямого действия с полным восстановлением временных соотношений. Обобщенная структурная схема типового регенератора этого типа приведена на рисунке 5.1.Рисунок 5.1 - Структурная схема типового регенератораСокращение 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. Схема магистрали с НПР и ОПР (необслуживаемых и обслуживаемых регенерационных пунктов) показана на рисунке 5.2.6. Структурная схема аппаратуры оконечной станции6.1 Структурная схема мультиплексора и демультиплексораСхема мультиплексора в данном курсовом проекте должна содержать аналого-цифровые преобразователи и кодеры для подсистем аналоговых сигналов и кодеры для подсистем передачи дискретных сигналов. На рисунке 6.1 представлена структурная схема мультиплексора.Рисунок 6.1 – Структурная схема мультиплексораНа рисунке 6.2 представлена структурная схема демультиплексора.Рисунок 6.2 Структурная схема демультиплексора6.2 Оконечная аппаратура линейного трактаЛинейный тракт подключается на передающей стороне к мультиплексору, а на приемной к демультиплексору. На всей длине магистрали должны находиться обслуживаемые и необслуживаемые регенерационные пункты, а также при необходимости промежуточные станции. Передающая часть оконечной аппаратуры линейного тракта содержит кодер линейного тракта, на выходе которого формируется сигнал с тактовой частотой линейного тракта, рассчитанной в предыдущем пункте. Для кодирования используется код 4В3Т, обеспечивающий три уровня в линии.Приемная часть оконечной аппаратуры линейного тракта содержит станционный регенератор и декодер линейного тракта. Станционный регенератор должен иметь значение вероятности ошибочного приема не более допустимого значения вероятности ошибок в передаче символов на регенерационном участке. В состав станционного регенератора входят усилитель с корректором, два решающих устройства, выделитель тактовой частоты с полосовым фильтром или устройством фазовой автоподстройки частоты и выходное устройство.На рисунке 6.3 представлена структурная схема регенератора.Рисунок 6.3 – Структурная схема регенератораНа схеме ВУ – входной усилитель; ИЛ – искусственная линия; Корр – корректор; ОУ – основной усилитель; ПФ – узкополосный фильтр; Фазовр. – фазовращатель; Форм. – формирователь; РУ – решающее устройство; ВК – выходной каскад.На рисунке 6.4 представлены диаграммы работы регенератора.Рисунок 6.4 – Временные диаграммы работы регенератора:а) - импульсы на входе; б),в) - импульсы на входе РУ; г) – импульсы на выходе выделителя; д) – сигнал на входе формирователя; е),ж) – хронирующие импульсы на выходе формирователя; з) – импульсы на выходе регенератора.Диаграммы, представленные на рисунке 6.4 дают наглядное представление работы регенератора.6.3 Генераторная аппаратураГенераторная аппаратура располагается в мультиплексоре и демультиплексоре. Генераторная аппаратура приемной части отличается от генераторной аппаратуры передающей части тем, что передающая часть может иметь как внутреннюю синхронизацию, так и внешнюю, а приемная часть может имеет только внешнюю синхронизацию по цифровому сигналу линейного тракта.Аппаратура формирования управляющих импульсов.Выбор делителей. 70680/1240=57 кГц (ЦС)70680/1240/10=5,7 кГц (СЦС, СУВ, ПДС-2048доп)70680/1240/10*2=11,4 (Тел)70680/1240/10*2*45=513 (ШПС)70680/1240/10*2*45*4=2052 (ПДС-2048осн)70680/1240/10*2*45*4/40=51,3 (ПДС-4,8)70680/1240/10*2*45*4/40*51=2622 (Видеотел.)На рисунке 6.5 представлена структурная схема генераторной аппаратуры.Рисунок 6.5 – Структурная схема генераторной аппаратурыЗаключениеВ результате курсового проектирования были рассчитаны параметры аналого-цифрового преобразователя с неравномерной характеристикой квантования для телефонных каналов. При проектировании была исследована зависимость защищенности сигнала от величины его уровня, график которой представлен в курсовом проекте.Выбор частоты повторения кодовых групп для канала передачи дискретных сообщений осуществлялся по результатам сравнения трех методов кодирования: способа наложения, способа скользящего индекса и способа фиксированного индекса. Результатом сравнения стал выбор способа наложения.Были рассчитаны значения частоты повторения кодовых групп, число бит в кодовом слове, коэффициент использования пропускной способности цифрового канала и значение тактовой частоты группового сигнала.Результатом расчета цикла передачи сигналов стали значения частоты повторения циклов и сверхциклов, число циклов в сверхцикле. Были рассчитаны также значения тактовой частоты группового сигнала и коэффициент использования пропускной способности проектируемой системы передачи, который составил. В курсовом проекте приведена возможная структура цикла.При разработке линейного тракта был выбран код 4В3Т с тремя уровнями в линии. В результате по рассчитанным параметрам была спроектирована структурная схема оконечной станции, которая представлена в курсовом проекте.В данном курсовом проекте рассчитывалась нетиповая система передачи, поэтому некоторые значения не соответствуют реально существующим системам, что не принципиально для данной работы.ЛитератураМногоканальные системы передачи: Учебник для вузов / Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын, и др.; Под ред. Н.Н. Баевой и В.Н. Гордиенко. – М.: Радио и связь, 1997.Телекоммуникационные транспортные системы и сети: Сборник задач / ГОУВПО СПбГУТ. – СПб, 2007.