Структурна схема декодера (цАП) системи ІКМ-30.

Розглянемо структуру декодера системи ІКМ-30. Амплітудна характеристика декодера (характеристика перетворення) визначається як зворотна функція по відношенню до характеристики кодера. Тому загальна характеристика тракту, яка включає кодер та декодер, лінійна (з точністю до кроку квантування). При нелінійному декодування здійснюється перетворення за допомогою цифрового експандера 7-символьного коду у 12-символьний. Комбінація символів на виході цифрового експандера використовується для керування ФЕС (формувачів еталонних сигналів – суматорів з вагою). Відновлений однополярний сигнал інвертується або передається без змін на вихід декодера (у залежності від знакового символу d 1 кодового слова).

Структурна схема декодера зображена на рис. 3.15.

 

 

Рис. 3.15

Аналогова частина декодера містить:

- два однакових формувача еталонних сигналів ФЕС-А та ФЕС-В, які по призначенню аналогічним пристроям кодера;

- диференційний підсилювач, який перетворює однополярні відліки сигналу АІМ у біполярний сигнал.

Функціональними вузлами цифрової частини декодера є:

- перетворювач послідовного двійкового коду у паралельний;

- регістр з логікою керування, призначений для зберігання кодового слова на протязі інтервалу часу, необхідного для отримання заданої тривалості відліків вихідного АІМ сигналу;

- цифровий експандер, який виконує перетворення 7-символьного коду у 12-символьний;

- логічні елементи вибору ФЕС, які пропускають сигнали цифрового експандера на входи одного з ФЕС у залежності від значення символу у знаковому розряді.

 

 

Утворення групового сигналу в ЦСП з ІКМ

Формування групового сигналу в ЦСП може здійснюватись на основі часового РК.

 

Рис. 3.16

При цьому послідовно у часі передаються кодові групи, які відповідають відлікам квантованих АІМ сигналів різних каналів. Проміжок часу, який відводиться на передавання кодової групи одного каналу називається канальним інтервалом (КІ). Відповідні ЦСП називають системами ІКМ- часовим РК.

Можливий інший спосіб формування групового сигналу, при якому поєднуються частотне розділення каналів та імпульсно-кодова модуляція. В цьому випадку методами ЧРК формується стандартна група каналів. Потім груповий сигнал піддається дискретизації за часом, квантуванню і кодуванню. В результаті відповідна група передається на протилежну кінцеву станцію у вигляді цифрової послідовності. Відповідні ЦСП називають системами ІКМ- частотним РК. На приймальному кінці в таких ЦСП цифрова послідовність декодується, а потім методами ЧРК груповий сигнал розділяється на канальні сигнали.

Розглянемо структурну схему ЦСП з ІКМ - часовим РК (рис.3.17)

 

 

 

Рис. 3.17

Первинний сигнал (наприклад, телефонний) подається на фільтр нижніх частот, який обмежує спектр сигналу до 3,4 кГц. За допомогою дискретизатора (електронного ключа ЕК) здійснюється дискретизація за часом з частотою F_д. Електронні ключі різних каналів замикаються в моменти, які відрізняються один від одного на величину КІ

t_к = Т_д/N_к

де Т _д =1/ F _д - період дискретизації

N _к - число каналів.

На виході дискретизаторів відліки з’єднуються, утворюючи груповий АІМ сигнал, який поступає на кодуючий пристрій КОД. На виході КОД утворюється груповий цифровий сигнал у вигляді імпульсної послідовності, тактова частота якої:

f_т = F_д m N_к

де m - розрядність кодової групи.

На виході тракту СП з ІКМ- часовим РК встановлюється перетворювач коду (ПК), який перетворює груповий цифровий сигнал так, щоб забезпечити його передавання по лінійному тракту з максимальною завадостійкістю і мінімальними спотвореннями.

В тракті приймання прийнятий цифровий сигнал декодується і методами часового розділення за допомогою електронних ключів розподіляється по каналам СП. Встановлений на вході приймального тракту регенератор (Р) відновлює форму імпульсів ІКМ сигналу, змінену внаслідок впливу завад та спотворень в лінійному тракті, а також здійснює зворотне перетворення імпульсної послідовності, зміненої в ПК. Фільтр нижніх частот на виході тракту приймання кожного каналу виділяє первинний безперервний сигнал із спектру канального АІМ сигналу.

Комутацією електронних ключів, роботою пристроїв кодера, декодера і регенератора керують сигнали, які виробляються генераторним обладнанням (ГО). Для правильного декодування і розділення сигналів на прийманні необхідно, щоб ГО передавальної і приймальної станцій працювали синхронно. Для цього в ІКМ сигнал, який передається в лінійний тракт, додається синхронізуючий сигнал у вигляді імпульсу або групи імпульсів, які несуть інформацію про частоту і моменти появи керуючих сигналів ГО. На приймальній станції синхросигнал виділяється приймачем ПрСС, поступає на ГО приймання і підстроює його під роботу ГО передавання протилежної станції.

 

 

17. Синхронізація в системах з ІКМ- часовим РК.

В СП з КМ- часовим РК розрізняють тактову і циклову синхронізацію.

Тактова синхронізація забезпечує рівність частот прямування імпульсів в пристроях обробки сигналів на передавальній і приймальній станціях, наприклад, в кодері і декодері. Відсутність тактової синхронізації може призвести, наприклад, до того, що декодер не закінчить декодування кодової комбінації попереднього каналу, коли на його вхід поступить кодова група наступного каналу.

Для здійснення тактової синхронізації ГО приймальної станції керується тактовою частотою, яка виділяється із прийнятого ІКМ сигналу. ІКМ сигнал можна представити у вигляді суми регулярної і випадкової складових.

 

 

Рис. 3.18

Спектр регулярної складової G _p(w) є дискретним і містить непарні гармоніки тактової частоти, в тому числі і першу. Цю гармоніку можна виділити вузькосмуговим фільтром.

Випадкова складова має безперервний спектр G _с(w). Повністю відділити гармоніку тактової частоти від усіх складових спектру ІКМ сигналу неможливо, оскільки у смугу перепускання вузькосмугового фільтру попадають складові неперервного спектра. Внаслідок цього форма сигналу виділеної тактової частоти відрізняється від синусоїдальної. Це може призвести до порушення тактового синхронізму і появи помилок при декодування.

Циклова синхронізація.

Циклом передавання називають сукупність сигналів, які передаються за час між двома сусідніми відліками сигналу одного каналу, тобто за період дискретизації. Таким чином, частота прямування циклів і частота дискретизації співпадають (F _д = f _ц). Для правильного розподілу декодованих АІМ сигналів по відповідним приймальним канальним трактам необхідно, щоб замикання електронних ключів даного каналу на приймальній і передавальній станціях відбувались одночасно. Для забезпечення синхронної і синфазної роботи ключів однойменних каналів в склад групового сигналу вводиться спеціальний синхросигнал. Цей сигнал володіє розпізнавальною ознакою, яка дозволяє відрізнити синхросигнал від інформаційних імпульсів. Такою ознакою може бути структура групи імпульсів, вибрана так, щоб вірогідність кодової комбінації такої ж структури була мала.

Додатковою розпізнавальною ознакою синхросигналу є частота проходження, яка звичайно вибирається постійною, тоді як поява інформаційних сигналів носить випадковий характер. Так в системі передавання ІКМ-30 кодова група СС містить сім розрядів і має вигляд 0011011. Ця група передається в перших канальних інтервалах кожного парного циклу. Таким чином, частота прямування циклового синхросигналу удвічі менше частоти дискретизації і дорівнює 4 кГц.

При включенні апаратури в роботу цикловий синхронізм встановлюється не одразу, а через певний проміжок часу, який має назву час входження у синхронізм. Цей час має бути достатньо малим (не більший ніж декілька мілісекунд). У протилежному випадку при випадковій втраті синхронізму може відбутися роз’єднання абонентів приладами АТС.

Пошук стану синхронізму здійснюється послідовним контролем та порівнянням структури кодових груп групового сигналу з еталоном синхросигналу, який виробляється ГО приймальної станції. Якщо кодова група не відповідає еталону, приймач синхросигналу здійснює зсув послідовності керуючих імпульсів, які виробляються ГО приймальної станції, на один період тактової частоти. Такий зсув приймального ГО по відношенню до передаючого здійснюється, поки між кодовою групою та еталоном не встановиться однозначна відповідність, яка відповідає стану синхронізму у системі.

В якості приклада розглянемо реалізацію циклової синхронізації у системі ІКМ-30.

На рис. 3.19 представлена спрощена структура циклу цієї системи передавання.

 

Рис. 3.19

Цикл передавання відповідає рекомендації МККТТ G.732 та складається із 32 канальних інтервалів (КІ0 – КІ30). 30 канальних інтервалів призначені для передавання інформації, один – для передавання сигналу циклової синхронізації (ЦСС), один – для передавання сигналів керування та взаємодії (СКВ), які виробляються приладами АТС, та надциклового синхросигналу (НЦСС). Кожен КІ складається із восьми розрядів (Р 1 – Р 8). Частота прямування циклів дорівнює частоті дискретизації:

F _Ц = F _Д = 8 кГц (T _Ц = 125 мкс).

Частота прямування канальних інтервалів:

F _К = F _Ц k = 8 кГц ´ 32 = 256 кГц (T _К ≈ 4 мкс);

k – кількість канальних інтервалів.

Тактова частота:

F _Т = F _Ц k n = 8 кГц ´ 32 ´ 8 = 2048 кГц (T _Т ≈ 0.5 мкс);

n – кількість розрядів у кодовій групі.

Цикловий синхросигнал передається у КІ0 у парних циклах на позиціях Р 2 – Р 8 та має вигляд 0011011, а у непарних циклах на позиції Р2 передається 1. Позиція Р 1 у КІ0 призначена для передавання дискретної інформації.

У КІ1 – КІ15, КІ17 – КІ31 передається інформація, яка відповідає 30 сигналам ТЧ. При цьому КІ8 може відводиться для передавання дискретної інформації.

У канальному інтервалі КІ16 на позиціях Р 1, Р 2 та Р 5, Р 6 передається по два СКВ для кожного сигналу ТЧ. Передавання СКВ здійснюється почергово в 15 циклах – для 1- та 16-го, 2- та 17-го, 3- та 18-го, …, 15- та 30-го сигналів ТЧ. Для правильного розподілу СКВ передбачено синхронізація роботи пристроїв СКВ. З цією метою 16 циклів об’єднуються у надцикл. У 16-му циклі у КІ16 на позиціях Р 1 – Р 4 передається надцикловий синхросигнал. Частота прямування надциклів:

F _НЦ = F _Ц / 16 = 500 Гц.

З такою частотою передається кожний СКВ.

На позиціях Р 3, Р 6 КІ0 у непарних циклах та Р 6 КІ16 Ц0 формуються сигнали про аварію приймальної частини ІКМ – 30, які передаються у приймальну частину апаратури.

Пошук стану синхронізму здійснюється у два етапи: спочатку встановлюється стан циклового, а потім надциклового синхронізму. Пошук циклового синхронізму здійснюється у зоні, яка дорівнює двом циклам передавання (що відповідає періоду прямування синхросигналу) шляхом послідовного аналізу 7-розрядних кодових комбінацій на відповідність синхросигналу. Якщо група, яка аналізується, відрізняється від синхросигнала, здійснюється зсув на одну позицію, та наступною аналізується 7-розрядна кодова група, яка містить шість символів попередньої групи. Такий аналіз здійснюється, поки кодова комбінація не буде аналогічна синхросигналу. Наступною аналізується комбінація, яка розташована на таких саме позиціях циклу передавання, але зі зсувом на період прямування синхросигналу. Якщо формування кодової групи, аналогічної синхросигналу, викликано випадковим сполученням у груповому сигналі одиниць та нулів інформації (ложна синхрогрупа), у наступному періоді на позиціях, які аналізуються, з’явиться кодова група, яка відрізняється від синхрогрупи, та відбудеться зсув. Такий процес послідовного аналізу буде продовжуватись, поки не буде знайдений істиний цикловий синхросигнал.

Для того, щоб при спотворенні символів циклового синхросигналу не почався процес пошуку синхронізму, вводиться накопичувач по виходу із синхронізму, який забезпечує перехід к пошуку синхронізму тільки після чотириразового підряд спотворення синхросигнала, імовірність чого достатньо мала.

У процесі пошуку синхросигналу, для того, щоб не збільшувати час пошуку, цей накопичувач відключається, та включається знов тільки після встановлення стану циклового синхронізму. Наявність циклового синхронізму фіксується накопичувачем по входу у синхронізм, який спрацьовує після дворазового підряд знаходження синхросигналу на одних та тих саме позиціях у циклі передавання. Імовірність помилкового спрацювання накопичувача по входу у синхронізм достатньо мала.

Після фіксації наявності циклового синхронізму починається процес пошуку надциклового синхросигналу, який передається комбінацією 0000 в нульовому циклі у КІ16 на позиціях Р 1 – Р 4. Ця комбінація може бути легко впізнана, поскільки в усіх циклах (крім нульового) у КІ16 на позиції Р 4 передається 1.

Розглянемо структурну схему циклової синхронізації приймальної частини системи ІКМ – 30 (рис 3.20).

 

 

Рис. 3.20

Приймач синхросигналу містить приймач циклового синхросигналу, приймач надциклового синхросигналу та розподільник СКВ.

У приймачі циклового синхросигналу груповий сигнал надходить на вхід регістра зсуву Р З. Кожна комбінація символів, яка аналогічна цикловому синхросигналу, обумовлює наявність імпульсів на виході дешифратора ДШ1. Якщо передавальна та приймальна частини апаратури знаходяться у стані циклового синхронізму, сигнал з виходу дешифратора співпадає з часом з сигналом на виході елемента І1, який відповідає часовій позиції Р 8 КІ0 у кожному парному циклі. При цьому на виході логічного елемента НІ1, який з’єднаний з накопичувачем по виходу із синхронізму, сигнал відсутній. На виході І2, який виконує функції накопичувача по входу у синхронізм, з’являється сигнал скидання у нульовий стан перших трьох комірок накопичувача по виходу із синхронізму. Остання (четверта) комірка скидається у нульовий стан безпосередньо з виходу ДШ1. В результаті накопичувач по виходу із синхронізму при роботі системи у режимі циклової синхронізації буде повністю розряджений.

Помилкові синхрогрупи, які містяться у груповому сигналі, не співпадають з часом з сигналом на виході логічного елемента І1, та тому не викликають появу сигналів помилки на вході накопичувача по входу у синхронізм. При одиночних спотвореннях синхрогруп сигнал з виходу логічного елементу І1 проходить через відкритий логічний елемент НІ1 на вхід накопичувача по виходу із синхронізму. Але при цьому накопичувач не встигає повністю зарядитися, та збою циклового синхронізму не відбувається. Сигнал з виходу ДШ1, який відповідає першій неспотвореній синхрогрупі, через логічний елемент І2 скине накопичувач у нульовий стан.

При відсутності синхронізму у чотирьох наступних підряд циклах (періодів прямування циклового синхросигналу 0.25 мс) накопичувач по виходу із синхронізму заповниться та здійснює заборону декодера та ввімкнення сигналу аварії циклової синхронізації, а також через логічний елемент АБО1 – заборону приймача СКВ та включення сигналів аварії системи надциклової синхронізації. Одночасно відкривається логічний елемент І3, та перший імпульс, обумовлений прийманням помилкової синхрогрупи, встановить у нульовий стан подільник частоти у ГО1 та останню комірку у накопичувачі по виходу із синхронізму. В результаті наступне впізнання групового синхросигналу буде проводитись на цих саме позиціях, але у наступному циклі (через 0.25 мс). Якщо повторно на цих позиціях помилкова синхрогрупа не сформується, сигнал з виходу логічного елементу І1 знов заповнить накопичувач по виходу із синхронізму, відкриється логічний елемент І3 та пошук синхрогрупи продовжиться. Якщо на позиціях, які аналізуються помилкова синхрогрупа з’явиться два рази підряд, імпульс з виходу ДШ1 пройде через відкритий логічний елемент І2, який виконує функції накопичувача по входу у синхронізм, та скине накопичувач по виходу із синхронізму у нульовий стан. Пошук синхрогрупи у даному випадку буде продовжено тільки після чотириразової підряд появи на позиціях, які аналізуються, кодових груп, які відрізняються від синхросигналу. Однак імовірність помилкового заповнення накопичувача по входу у синхронізм достатньо мала. Після дворазового підряд знаходження істіної синхрогрупи сигнал з виходу логічного елемента І2 скине накопичувач по виходу із синхронізму в нульовий стан.

Приймач надциклового синхросигналу будується аналогічно приймачу циклового синхросигнала. Кожна комбінація символів, аналогічна надцикловому синхросигналу, викликає появу імпульсів на виході ДШ2. Контроль надциклового синхросигналу на відповідність часовому положенню сигналу, який формується логічним елементом І4, здійснюється тільки у режимі циклової синхронізації. Це забезпечується логічним елементом НІ2, на вхід якого подається сигнал з накопичувача по виходу із циклового синхронізму.

При наявності циклового та надциклового синхронізму на виході логічного елементу І5 сигнал відсутній, а з виходу логічного елемента І6, який виконує функцію накопичувача по входу у синхронізм, надходить сигнал скидання першої комірки накопичувача по виходу із надциклового синхронізму. При відсутності надциклового синхронізму у двох підряд надциклах на виході останньої комірки накопичувача виробляється сигнал заборони приймачів СКВ та аварії у системі надциклової синхронізації. Одночасно відкривається логічний елемент І5 та перший імпульс, який з’явився на виході ДШ2, при наявності циклового синхронізму встановить подільник частоти у ГО2 та другу комірку накопичувача у нульовий стан. При повторному формуванні надциклового синхросигналу на цих же позиціях через логічний елемент І6 скидається у нульовий стан перша комірка накопичувача.

Крім вказаних функцій, у приймачі синхросигналу за допомогою логічних елементів І із групового сигналу виділяються СКВ.

 

 

18 Лінійний тракт цифрової системи передавання з ІКМ – часовим розділенням каналів.

3.9.1. Формування лінійного сигналу.

Однополярний дворівневий (1 чи 0) імпульсний цифровий сигнал, який з’являється на виході кодера повинен бути переданий по лінії з мінімальними спотвореннями, тобто форма імпульсів повинна бути по можливості збережена.

Для передавання прямокутних імпульсів без спотворень необхідна нескінченно широка смуга частот. Однак, будь-який реальний лінійний тракт має обмежену смугу частот. Знизу ця смуга обмежена наявністю лінійних трансформаторів. Зверху - тим, що вгамування будь-якої лінії зв’язку зростає з ростом частоти.

Форма імпульсів може також спотворюватись під впливом адитивних завад, тобто завад, які в лінійному тракті сумуються разом з сигналом. До адитивних відносяться власні завади лінії передавання і підсилювачів, завади від лінійних переходів, атмосферні та інші зовнішні завади.

Обмеження смуги перепускання зверху призводить до зміни форми імпульсів і зростанню їх тривалості, що може призвести до помилок при декодуванні ІКМ сигналу. Міжсимвольні завади, які викликані обмеженням смуги тракту передавання зверху називають завадами першого роду.

 

Рис. 3.22

Обмеження смуги частот знизу викликає спотворення імпульсів, які призводять до міжсимвольних завад другого роду.

 

Рис. 3.23

Ці спотворення особливо великі в тому випадку, коли в спектрі імпульсної послідовності є постійна складова, наприклад при передаванні однополярних імпульсів. Міжсимвольні завади другого роду викликаються тривалими викидами протилежної полярності. Вони можуть призводити не тільки до спотворень сигналу в межах одного каналу ЦСП, але й до взаємного впливу між каналами.

В лінійному тракті ЦСП на форму імпульсів здійснюють вплив власні завади вузлів тракту і кабелю, а також завади від лінійних переходів з сусідніх пар кабелю. Нелінійні завади в каналах ЦСП з ІКМ- часовим РК несуттєві, оскільки при часовому розділенні каналів відмінна ознака сигналу - час його появи. Будь-яке нелінійне обладнання, яке змінює форму лінійного сигналу, не може змінити проміжок часу, на протязі якого сигнал відмінний від нуля.

Для зменшення впливу спотворень імпульсів і завад необхідно відповідним чином формувати цифровий сигнал на передавальній станції. Цей сигнал в системах ІКМ- часовим РК повинен задовольняти наступним вимогам:

1. Лінійний сигнал не повинен містити постійну складову. Виконання цієї вимоги знижує міжсимвольні завади другого роду, оскільки зменшується спотворення сигналу за рахунок обмеження смуги частот знизу.

2. Енергія сигналу повинна бути сконцентрована у можливо більш вузькій смузі частот, тобто енергія повинна швидко зменшуватись з ростом частоти. При цьому обмеження смуги частот лінійного тракту зверху в меншому ступеню впливає на форму імпульсів, а також дозволяє зменшити вплив власних завад шляхом обмеження смуги перепускання тракту.

3. Структура лінійного цифрового сигналу повинна бути такою, щоб із його спектру можна було виділити коливання тактової частоти. Це необхідно для забезпечення тактової синхронізації обладнання передавальної і приймальної станцій.

Амплітуда першої гармоніки максимальна при довжині імпульсів t_n = T/2 (T - період тактової частоти). Таким звичайно вибирають t_n.

Смуга частот лінійного тракту, яка необхідна для задовільного відтворення прямокутних імпульсів залежить від тривалості імпульсів і може бути приблизно оцінена:

D f» 0,5...0,6/t_n = 1,0...1,2/ Т = (1...1,2) f _т

Однополярна послідовність двїйкових імпульсів містить у спектрі постійну складову. Низькочастотні складові спектру мають велику потужність, складові спектру в районі тактової частоти також порівняно великі.

Таким чином, однополярний сигнал не задовольняє першим двом із наведених вимог, і його використання в якості лінійного недоцільне.

Для формування лінійного цифрового сигналу використовується перетворювач коду, який перетворює однополярну послідовність в загальному випадку у багаторівневий сигнал. В сучасних ЦСП найбільш часто використовують трирівневі лінійні сигнали з символами 1, 0, -1. З них найбільш простий - квазітроїчний сигнал.

Квазітроїчний сигнал формується з двійкового наступним чином.

 

Рис. 3.24

Полярність першого імпульсу встановлюється довільно. Полярність наступного імпульсу змінюється відносно полярності першого на зворотну. Далі полярності імпульсів чергуються незалежно від числа нулів між ними. Положення нулів при цьому не змінюється. Оскільки кількість додатних і від‘ємних імпульсів приблизно однакова, енергетичний спектр лінійного сигналу не містить постійної складової. Крім того в спектрі квазітроїчного сигналу відсутні дискретні складові, а основна енергія зосереджена в області частот 0,5 f _т.

 

Рис. 3.25

Високочастотні складові швидко зменшуються. Тому обмеження смуги частот лінійного тракту зверху не викликає помітних завад першого роду.

Відсутність в спектрі складової з тактовою частотою не дозволяє здійснити виділення тактової частоти безпосередньо із лінійного сигналу. Однак, якщо попередньо здійснити випрямлення, квазітроїчний сигнал перетворюється в однополярний двійковий і в його спектрі з‘являється частота f _т.

Передавання трьох різних символів не означає використання трійкової системи числення для кодування. Кодування залишається двійковим.

Є й інші види лінійних сигналів, в тому числі багаторівневі, які дозволяють зменшити спотворення форми виділеної тактової частоти і тим самим покращити процес тактової синхронізації. Багаторівневі сигнали дозволяють також контролювати справність обладнання лінійного тракту і виявляти помилки в кодових групах, які виникають в процесі передавання.

 

3.9.2. Регенерація цифрових сигналів.

Одним з основних переваг ЦСП є можливість відновлення (регенерації) цифрових сигналів. Проходячи по лінії зв’язку, цифрові сигнали послаблюються, спотворюються, що призводить до зміни форми та тривалості імпульсів, зменшенню амплітуди і часовим зсувам. Оскільки число можливих значень імпульсного сигналу невелика (для квазітроїчного = 3), з’являється можливість відновлення амплітуди, форми, тривалості кожного імпульсу і величини часового інтервалу між ними.

Регенерацію цифрового сигналу виконують регенератори, які виконують ту ж роль, що й підсилювачі в АСП. Однак підсилювачі не підвищують завадозахищеність групового сигналу, оскільки разом з сигналом підсилюється і завада. Із-за накопичення завад в лінійному тракті АСП завадозахищеність сигналу знижується з підвищенням довжини лінії передавання. Регенератори «очищують» сигнал від завад і завадозахищеність сигналів на виході кожного регенератора залишається практично однаковою.

Регенератори.

Регенератори встановлюються в регенераторних пунктах, які можуть бути обслуговуєми (ОРП) і необслуговуєми (НРП). Також регенератор вмикають на вході приймальної кінцевої станції. Ділянка лінії між двома регенераторами називається регенеруючою ділянкою.

Процес регенерації можна поділити на 4 операції:

1) підсилення і коректування форми імпульсів, які поступають з лінії;

2) оцінка значень символів передаваємого сигналу;

3) формування імпульсів вихідного сигналу із заданою амплітудою і тривалістю;

4) відновлення часових положень сформованих імпульсів.

Схема регенератора містить підсилювач з коректуючим пристроєм, яке звичайно включається в коло зворотного зв’язку, електронний ключ К_л, пороговий елемент (ПЕ) і формуючий пристрій (ФП). До складу регенератора входить також пристрій виділення тактової частоти (ВТЧ), за допомогою якого забезпечується синхронізація роботи регенераторів з частотою імпульсної послідовності, яка подається на вхід регенератора.

 

Рис. 3.26

 

Робота регенератора ілюструється часовими діаграмами

 

Рис. 3.27

Рис. 3.27а - однополярна імпульсна послідовність, яка надходить з виходу кінцевої станції передавання в лінію. На вході регенератора прямокутні імпульси спотворюються із-за обмеження смуги частот знизу і зверху, піддаються під дію завад. В результаті тривалість імпульсів зростає, крутизна фронту зменшується, імпульс розпливається (рис. 3.27б)

Для зменшення спотворень імпульсів перед регенератором включається підсилювач з коректором на вході чи в колі зворотного зв’язку. Коректор забезпечує умову

S_кор (f) = a_л (f)

S _кор - підсилення підсилювача,

a _л вгамування регенераційної ділянки.

Чим ширше смуга частот, в якій виконується ця умова, тим ближче форма імпульсів до прямокутної і тим менше міжсимвольні завади. Однак, чим ширше смуга відкоректованого тракту ЦСП, тим більше потужність завад, які надходять разом з сигналами на вхід ЦСП.

Таким чином, підсилювач-коректор повинен забезпечити необхідну ширину лінійного тракту ЦСП, при якій будуть достатньо малі міжсимвольні завади, і одночасно, адитивні шуми.

Після коректора форма імпульсної послідовності покращується і з’являється можливість розрізнення символів лінійного цифрового сигналу (рис. 3.27в).

Відкоректована імпульсна послідовність дискретизується з часом електронним ключем, який здійснює відліки лінійного сигналу з тактовою частотою. Короткі імпульси, які управляють роботою ключа, поступають з виходу ВТЧ і забезпечують відліки імпульсів в їх середній, найменш спотвореній частині. Стробуючі імпульси повинні бути сфазовані з імпульсною послідовністю, тобто необхідно забезпечити тактову синхронізацію.

Стробованний сигнал надходить на пороговий елемент (рис. 3.27г). Якщо напруга стробованного сигналу менше напруги U _пар, на виході ПЕ сигнал відсутній, що відповідає символу 0. В протилежному випадку на виході ПЕ з’являється імпульс, що відповідає символу 1. Формуючий пристрій формує імпульси тривалістю t_n (рис. 3.27е).

Розглянута схема забезпечує відновлення однополярного сигналу. Регенерація двополярного сигналу (квазітроїчного) здійснюється окремо для додатних і від‘ємних імпульсів. Оскільки в квазітроїчному сигналі відсутня дискретна складова тактової частоти, в ВТЧ встановлюється випрямляч, який перетворює двополярний сигнал в однополярний. Випрямлений сигнал підсилюється і вузькосмуговий фільтр виділяє коливання несучої частоти.

 

Накопичення помилок.

Наявність порогового елементу дозволяє ліквідувати завади, які сумуються з сигналом, спотворюють його форму. Якщо на тактовій позиції у вхідному сигналі передається нуль, то за рахунок адитивних завад на цій позиції при стробуванні може з’явитися деякий відлік. Якщо величина цього відліку мала (< U _пор), то після ПЕ на цій позиції знову буде нуль. Якщо амплітуда завад > U _пор, то можливе помилкове приймання символу - на позиції 0 буде зафіксовано 1. Помилки на виході регенератора можуть виникати також при випадкових змінах порогової напруги, підсилення підсилювача, випадкових змінах часових положень стробуючих імпульсів.

Якість роботи регенератора оцінюється вірогідністю помилки, котра визначається співвідношенням числа переданих помилкових символів до загального числа символів за достатньо великий проміжок часу:

Р_ош = N_ош /N

Якщо вірогідність помилки на вході одного регенератора дорівнює Р _ош, то для лінійного тракту, який містить n регенераторів, результуюча вірогідність:

Р _ош.рез. = n Р_ош

Таким чином, аналогічно тому, як в лінійному тракті аналогових СП має місце накопичення завад при зростанні числа підсилювачів, в цифровому лінійному тракті з ростом числа регенераторів збільшується вірогідність помилки. Розрахунки показують, що для всього лінійного тракту дозволена вірогідність помилки не повинна перевищувати Р _ош.доп. = 10^-6.

Важливою особливістю ЦСП є то, що імовірність помилки в більший степені залежить від завадозахищеності сигналу А _з, тобто невелика зміна завадозахищеності суттєво впливає на імовірність помилки.

 

А З, дБ	19,2	20,5	21,2
Р пом.	10^-6	10^-7	10^-8

 

Така значна зміна імовірності помилки обумовлена пороговим пристроєм. При невеликому зменшені рівня завади на вході порогового пристрою імовірність передавання помилкового символу різко зменшується. Для збереження дозволеної завадозахишеності при збільшені числа ренегераційних ділянок треба збільшити завадозахишеність на вході кожного регенератора на невелику величину. Наприклад, при збільшені кількості регенераторів у 10 разів, імовірність помилки збільшується також у 10 разів. Для збереження допустимого значення Р _пом достатньо збільшити А _з на 1,3 дБ, що значно менше, ніж необхідно збільшити у АСП. Це є значною перевагою ЦСП. Порівняно малі значення дозволеної завадозахищеності дозволяють використовувати ЦСП на лініях передавання з високим рівнем завад, при якому АСП працювати не можуть.

 

19. Ієрархія ЦСП.

Подібно до того, як у АСП для уніфікації обладнання використовуються стандартні спектри груп каналів, у ЦСП рекомендовані стандартні швидкості цифрових потоків. Найнижча швидкість цифрового потоку, рекомендована МККТТ дорівнює 2048 кбіт/с. Система передавання, яка утворює цифровий потік з такою швидкістю називається первинною і є СП найнижчого порядку. Приклад – ІКМ-30.

СП більш високих порядків будуються на основі СП нижчих порядків шляхом об’єднання їх цифрових потоків. З’єднуючи цифрові потоки чотирьох первинних ЦСП отримують вторинну ЦСП, швидкість передавання якої дорівнює 8448 кбіт/с. Приклад – ІКМ-120, яка забезпечує передавання 120 каналів ТЧ.

 

 

Рис. 3.28

Розглянемо принцип об’єднання ЦСП низьких порядків при побудові систем більш високих порядків.

 

 

Рис. 3.29

Послідовності імпульсів кожної із систем передавання ІКМ-30 співпадають у часі. Тому з’єднати їх в один цифровий потік можливо тільки, якщо вкоротити тривалість кожного імпульсу і передати послідовно замість повного імпульсу однієї системи скорочені імпульси усіх чотирьох систем. Такий метод об’єднання називається посимвольним. На початку кожного циклу передавання передають груповий цикловий синхросигнал, який потрібен для правильного розподілу цифрових потоків між первинними системами ІКМ-30. Тому імпульси первинних систем ІКМ-30 скорочуються більше, ніж у 4 рази і швидкість об’єднаного потоку більша, ніж сума швидкостей ІКМ-30.

 

Основні характеристики ЦСП з ІКМ.

Система передавання ІКМ-30.

Апаратура ІКМ-30 призначена для організації з’єднувальних ліній між АТС, між АТС та міжміськими АТС. Система працює по парам симетричних кабелів з жилами діаметром 0,5 … 0,7 мм. Лінійний тракт утворюється одно- або двокабельної схемі. Апаратура ІКМ-30 також використовується у ЦСП більш високих порядків.

Апаратура забезпечує організацію 30 каналів ТЧ. Дозволяється замість 4 каналів ТЧ організувати один канал звукового мовлення 1 класу із смугою частот 50 … 10000 Гц. Тактова частота – 2048 кГц, частота дискретизації телефонних каналів – 8 кГц, сигналів звукового мовлення – 32 кГц. У системі застосовується восьмирозрядне кодування при нелінійному квантуванні. Цикл передавання містить 32 канальних інтервали, кожен з яких розділений на 8 рівних інтервалів часу, за які передаються елементи коду.

Апаратура містить аналогово – цифрове обладнання (АЦО), кінцеве обладнання лінійного тракту (ОЛТ), обслуговуємий та необслуговуємий регенераційні пункти (ОРП та НРП). Довжина регенераційної ділянки в залежності від типу кабелю дорівнює 1,5 … 2,7 км, відстань між ОРП та ОЛТ – 30 … 54 км (визначається можливостями дистанційного живлення). Довжина лінійного тракту – 60 … 108 км, тобто у лінійному тракті може бути встановлено не більш 1 ОРП.

Система передавання ІКМ-120.