Синхронизация в цифровой системе передачи с икм

 

Для правильной работы передающей и приемной станций систем передачи с ИКМ необходимо обеспечить равенство скоростей обработки сигналов на этих станциях, согласованное распределение АИМ сигналов и сигналов управления и взаимодействия АТС по соответствующим каналам. С этой целью предусматривается синхронизация работы генераторного оборудования приемной и передающей станций по тактовой частоте, по циклам и сверхциклам.

Тактовая синхронизация обеспечивает равенство скоростей обработки сигналов на приемной и передающих станциях, что достигается синхронизацией по частоте и фазе генераторного оборудования приемной станции со станцией передачи. Для этого используется тактовая частота, выделяемая из линейного цифрового сигнала.

Тактовой частотой называется частота следования импульсов группового цифрового сигнала в линии. Значение тактовой частоты цифровой системы передачи определяется по формуле

 

,

 

где – количество канальных интервалов.

Так, например, в системе ИКМ-30 число разрядов () в кодовой комбинации 8, число канальных интервалов 32, два из которых используются для передачи синхросигналов, СУВ и других служебных сигналов, частота дискретизации канала тональной частоты 8 кГц, тогда .

Если рассмотреть спектр однополярного цифрового линейного ИКМ сигнала (см. рисунок 13 и 14), то он будет содержать дискретную и непрерывную части. При ( – длительность импульса кодовых групп) дискретная часть спектра будет состоять из постоянной составляющей, тактовой частоты и ее гармоник. Следовательно, задача получения тактовой частоты заключается в выделении дискретной составляющей тактовой частоты (первой гармоники) с помощью узкополосного фильтра (резонансного контура) и формировании последовательности прямоугольных импульсов тактовой частоты.

Цикловая синхронизация обеспечивает правильное декодирование кодовых групп отдельных каналов и правильное распределение группового АИМ сигнала между соответствующими приемниками каналов.

Для синхронизации работы систем с ИКМ по циклам в начале каждого цикла в состав группового цифрового сигнала вводится специальный синхросигнал (см. рисунок 16), который представляет собой отдельный импульс или группу импульсов. Для того чтобы синхросигнал цикловой синхронизации можно было отличить от импульсов канальных кодовых групп, он наделяется отличительным признаком. Таким признаком обычно является постоянное наличие импульсов в синхросигнале при постоянной частоте повторения, в то время как появление импульсов в кодовых группах канальных сигналов носит случайный характер. Например, в системе ИКМ-30 кодовая группа синхросигнала имеет вид 0011011, однако частота следование синхросигнала в два раза меньше частоты дискретизации и равна 4 кГц.

К системам цикловой синхронизации предъявляются следующие требования:

w время вхождения в синхронизм при первоначальном включении аппаратуры в работу и время восстановления синхронизма после перерыва связи должно быть минимальным;

w состояние синхронизма при работе аппаратуры должно поддерживаться непрерывно и автоматически;

w приемник синхросигнала должен быть помехоустойчивым.

Среднее значение времени восстановления синхронизма в системе в случае его сбоя, равное нескольким десяткам миллисекунд, при передаче телефонных сообщений является приемлемым, так как абонент практически не замечает такие перерывы связи. Однако при сбоях синхронизма блокируются приборы АТС, что может привести к разъединению абонентов. Поэтому время восстановления синхронизма в системе должно исчисляться единицами миллисекунд, что не вызовет нарушения соединения.

Сверхцикловая синхронизация обеспечивает правильное распределение сигналов СУВ.

ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ

ПЕРЕДАЧИ С ИКМ

 

Принцип работы передающего устройства поясняет структурная схема системы передачи (рисунок 19). Сообщения … от 1.2... N источников информации (абонентов) через фильтры нижних частот (ФНЧ) (300 – 3400 Гц) и усилители низких частот (УНЧ) поступают на канальные амплитудно-импульсные модуляторы АИМ (ключи). С помощью АИМ-модуляторов осуществляется дискретизация передаваемых сигналов по времени. Управляют работой AИM-модуляторов последовательности управляющих канальных импульсов УКИ₁ – УКИ _N, поступающие от генераторного оборудования ГО_пер. При этом модулируемые импульсные последовательности, вырабатываемые в генераторном оборудовании ГО_пер, имеют частоту
8 кГц и сдвинуты по времени друг относительно друга на величину равную одному канальному интервалу. На АИМ-модуляторы каналов канальные импульсы подаются поочередно, при этом длительность каждого канального импульса составляет . Выходы АИМ-модуляторов соединяются в одной точке, в которой образуется групповой АИМ сигнал. Групповой АИМ сигнал поступает на кодирующее устройство – кодер, который одновременно с кодированием осуществляет операцию квантования по уровню.

Сигналы управления и взаимодействия (СУВ), передаваемые по телефонным каналам для управления приборами автоматических телефонных станции (АТС), поступают в передатчик СУВ (Пер. СУВ), где они дискретизируются импульсными последовательностями, следующими от ГО_пер. В результате формируется групповой сигнал передачи СУВ (Гр. СУВ).

В устройстве объединения (УО) групповой ИКМ сигнал с выхода кодера, групповой сигнал передачи СУВ (Гр. СУВ), а также сигналы передатчика синхросигналов (Пер. СС), объединяются, образуя так называемый ИКМ-сигнал. Здесь формируется диаграмма временных циклов системы, определяющая порядок следования циклов в сверхцикле и кодовых групп в цикле передачи (для системы ИКМ-30 структура сигналов показана на рисунке 17).

Поясним построение диаграммы временного цикла более подробно. Циклы Ц₁, Ц₂... Ц _N, каждый длительностью Т ₀, объединяются в так называемые сверхциклы, следующие друг за другом. Объединение циклов в сверхциклы необходимо для получения нужного числа каналов передачи СУВ, организуемых, как правило, на определенных импульсных позициях или в определенном канальном интервале цикла передачи. Обычно за один цикл передают СУВ одного или двух каналов, тогда для передачи СУВ всех N ₀ каналов потребуется N ₀ или N ₀ / 2 циклов, объединенных в сверхцикл. Каждый цикл сверхцикла состоит из N ₀ канальных интервалов: КИ₁, КИ₂,... КИ , куда входят и дополнительные канальные интервалы, необходимые для передачи сигналов синхронизации (СС), каналов передачи СУВ и других вспомогательных сигналов.

Сформированный ИКМ сигнал (цифровой поток) представляет собой набор однополярных двоичных импульсов, которые всегда имеют только одну, например, положительную полярность, и не согласован с параметрами линии, При передаче по линии связи такой сигнал подвержен значительным искажениям и быстро затухает (т. е. дальность передачи такого сигнала невелика). Поэтому перед передачей в линию однополярный ИКМ-сигнал преобразуется в сигнал с чередованием полярности импульсов, удобный для передачи по линейному тракту. Это происходит в преобразователе кода передачи ПК_пер.

В процессе передачи по линии связи ИКМ-сигнал периодически восстанавливается (регенерируется) линейным регенератором (РЛ). На приеме сигнал восстанавливается станционным регенератором (РС) (на схеме не показан).

Процесс обработки сигналов, т. е. процесс приема, преобразования, разделения и получения исходного сигнала на принимающей оконечной станции носит обратный характер. Вначале ИКМ-сигнал из биполярного (с чередованием полярности) вновь преобразуется в однополярный в ПК_пр, из которого устройство выделения тактовой частоты (ВТЧ) выделяет тактовую частоту системы, которая используется для работы ГО_пр. Этим достигается равенство скоростей обработки сигналов на передающей и принимающей оконечных станциях. Правильное разделение сигналов телефонных каналов и каналов передачи СУВ обеспечивается приемником синхросигналов (Пр. СС).

Устройство разделения (УР) разделяет цифровые потоки СУВ и телефонных каналов. Приемник групповых сигналов СУВ (Пр. СУВ), управляемый импульсными последовательностями, следующими от генераторного оборудования приема ГО_пр, распределяет сигналы СУВ по телефонным каналам, а декодер декодирует цифровой поток телефонных каналов. Последовательность управляющих канальных импульсов УКИ₁ – УКИ поочередно открывают временные селекторы каналов (ВС), обеспечивая выделение отсчетов своего канала из группового АИМ-сигнала. Восстановление исходного (непрерывного) сигнала из последовательности его отсчетов производится с помощью фильтра нижних частот.

Приведенная структурная схема поясняет принцип передачи сигналов в одном из направлений. Передача сигналов в обратном направлении осуществляется аналогично. Таким образом, организация двухсторонней связи требует двух пар проводов, при этом пары направлений передачи и приема могут находиться как в одном кабеле (однокабельная система организации связи), так и в разных кабелях (двухкабельная система организации связи).

В системе связи обеспечена возможность передачи сигналов во встречных направлениях. На местных телефонных сетях для организации двусторонней связи между абонентами чаще всего используют двухпроводные физические цепи.

Каналы многоканальных ИКМ-систем передачи являются односторонними. Для двусторонней связи используются два встречных канала. При этом возникает необходимость соединения четырехпроводного окончания двустороннего канала многоканальной системы с двухпроводной местной линией. Это соединение осуществляется с помощью специального переходного устройства, которое называют дифференциальной системой.