Вопрос 3. Обобщенная структурная схема цифровой системы передачи

В цифровых системах передачи с временным разделением ка­налов (ВРК) самое широкое применение нашла импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). При формировании цифрового сигнала на основе ИКМ-ВРК осуществляются дискретизация и квантование аналого­вых первичных сигналов, а затем их кодирование. Структурная схема оконечного оборудования цифровой системы передачи с временным разделением каналов на основе импульсно кодовой модуляции (ЦСП-ИКМ) приведена на рис. 10, а временные диа­граммы ее работы на рис. 11.

Первичный сигнал поступает на дифференциальную систему (ДС), предназначенную для разделения трактов передачи и приема. С выхода ДС первичный сигнал поступает на фильтр нижних частот (ФНЧ) тракта передачи, который ограничивает полосу частот пер­вичного сигнала с целью выбора оптимального значения частоты дискретизации F_д. Такое ограничение необходимо для того, чтобы при принятой частоте дискретизации обеспечить возможность восстанов­ления сигнала без искажений с помощью реального ФНЧ тракта приема. С выхода ФНЧ тракта передачи ограниченный по спектру сигнал поступает на канальный амплитудно-импульсный модулятор (КАИМ), на другой вход которого от генераторного оборудования передачи (ГО пер) поступают канальные импульсы, частота следо­вания которых равна частоте дискретизации. В КАИМ осуществля­ется дискретизация непрерывного первичного сигнала, т.е. формирование АИМ-2 сигнала. Длительность импульсов сигнала АИМ-2 должна быть достаточно большой для того, чтобы за время их существования успел закончиться процесс кодирования. Выходы КАИМ всех каналов запараллелены и, следовательно, на их выхо­дах формируется групповой АИМ сигнал.

Рисунок 10 – Структурная схема цифровой системы передачи на основе ИКМ-ВРК

 

Далее этот сигнал посту­пает в кодирующее устройство (КОДЕР), где осуществляется квантование по соответствующему закону и затем кодирование в выбранном типе кода. Процесс кодирования управляется периоди­ческой последовательностью импульсов, поступающих от ГО_пер и следующих с определенной частотой; называемой тактовой f_T. На выходе кодера каждому квантованному значению соответствует кодовая комбинация. С выхода кодера уже цифровой сигнал посту­пает на формирующее устройство (ФУ), где происходит объедине­ний цифрового многоканального сигнала с сигналами управления и взаимодействия автоматических телефонных станций (АТС), поступающих от передатчика сигналов управления и вызова (Пер СУВ) и сигналов синхронизации. Таким образом, на выходе ФУ получается цикл передачи, состоящий из N канальных интервалов (КИ), включая несколько дополнительных КИ, необходимых для передачи сигналов СУВ, синхросигнала, обеспечивающих синхрон­ную работу канальных амплитудно-импульсных модуляторов на передаче и канальных селекторов на приеме, и других вспомога­тельных сигналов. Каждый канальный интервал представляет собой m -разрядную кодовую комбинацию, в разрядах Р_т, Р_{m - 1} ... Р₁ которой передаются двоичные символы (1 или 0).

Для обеспечения необходимого числа каналов передачи СУВ циклы цифровой системы передачи на основе ИКМ-ВРК объединя­ются в сверхциклы. В зависимости от общего числа КИ в цикле и числа разрядов в кодовой комбинации тактовая частота, т.е. часто­та следования импульсов ИКМ-сигнала на выходе ФУ, будет равна

. (59)

Сигнал на выходе ФУ представляет собой однополярные двоич­ные символы. При передаче по линии такой сигнал будет претерпе­вать значительные искажения. Для уменьшения искажений необходимо осуществить перекодирование сигнала для согласова­ния спектральных характеристик сигнала с частотными характери­стиками направляющей среды - линии. Эту операцию выполняет преобразователь кода передачи (ПК пер), на выходе которого полу­чаем линейный цифровой сигнал - ЛЦС.

Линейный цифровой сигнал при прохождении по линии испытыва­ет различного вида искажения, подвергается воздействию помех, испытывает затухание. Для устранения всех этих влияний в тракте приема оконечной станции стоит станционный регенератор (Ст.peг), восстанавливающий пришедший с линии цифровой сигнал по ам­плитуде, форме и временному положению. В преобразователе кода приема (ПК_прм) этот восстановленный сигнал преобразуется в импульсы двоичного кода, аналогичные импульсам на выходе ФУ тракта передачи. В этом же устройстве осуществляется выделение тактовой частоты, управляющей работой генераторного оборудова­ния приема (ГО_прм). Декодер преобразует групповой ИКМ-сигнал в групповой АИМ-сигнал. Временные канальные селекторы (КС) распределяют этот сигнал по отдельным каналам. Импульсные последовательности от ГО прм поочередно открывают КС каждого канала, обеспечивая выделение отсчетов своего канала из группо­вого АИМ - сигнала. С выхода КС канальный АИМ-сигнал поступает на вход фильтра нижних частот (ФНЧ), который из спектра АИМ сигнала выделяет полосу частот исходного первичного сигнала.

Мощность первичного сигнала на выходе ФНЧ незначительна и для доведения ее до номинального значения используется усилитель низкой частоты.

Образование группового сигнала в ЦСП на основе ИКМ-ВРК при­ведено на рис.11.

Рисунок 11 – Образование группового ИКМ сигнала

 

На рис.11, а-впредставлены первичные сигналы C₁(t) - первого, С₂(t) - второго и C_n(t) - N- гоканалов и их дискретные сигналы, взятые через интервал времени Т_д (период дискретизации); на рис. 11, г представлен групповой АИМ сигнал С_аим (t) и на рис. 11, дпредставлен цифровой ИКМ сигнал С_икм.

Определить необходимую полосу частот для передачи группово­го ИКМ сигнала можно следующим образом. Из рис.11, б следует

(70)

Для передачи одиночного импульса длительностью τ_и вполне достаточно полосы частот Δf_икм = 1/τ_и и, с учетом (70), получим

(71)

Полоса частот группового ИКМ сигнала соответствует скорости передачи соответствующего ему цифрового потока, т.е.

(72)

Скорость передачи цифрового потока одного канала

.