«цифрова багатоканальна система передавання з ікм по металевому кабелю» - nadoest.com ))
Головна
Пошук за ключовими словами:
сторінка 1
Схожі роботи
Назва роботи кіл. стор. розмір
Конспект лекцій Тема 5: Цифрові методи передавання неперервних повідомлень. 1 177.27kb.
Городенківська центральна районна лікарня 2 567.38kb.
Рі 24-2-3 Дата прийняття: 12. 01. 2012 1 55.69kb.
Рі 24-2-4 Дата прийняття: 12. 01. 2012 1 54.36kb.
Перелік дисциплін, які виносяться для вступу на освітньо-кваліфікаційний... 1 113.9kb.
Методичні рекомендації Порядок передавання документів для подальшого 1 354.04kb.
Інформація про розмови атс дані апус атс (сdr data) Керівництво Web-доступ... 1 43.71kb.
Комп’ютерні технології навчання як необхідна умова якісної освіти... 1 77.13kb.
Рішення Національної ради 08. 12. 2010 №1724 Багатоканальна телемережа... 1 202.72kb.
Рішення Національної ради 08. 12. 2010 №1726 Багатоканальна телемережа... 1 202.85kb.
Рішення Національної ради 08. 12. 2010 №1725 Багатоканальна телемережа... 1 202.5kb.
Українська поезія Криму 1 136.49kb.
Таращанський 1 219.63kb.

«цифрова багатоканальна система передавання з ікм по металевому кабелю» - сторінка №1/1


Курсовий проект
На тему:
«ЦИФРОВА БАГАТОКАНАЛЬНА СИСТЕМА ПЕРЕДАВАННЯ З ІКМ ПО

МЕТАЛЕВОМУ КАБЕЛЮ»


Варіант №13

ВСТУП

Курсовий проект присвячений розробці деяких технічних рішень та виконанню розрахунків основних характеристик нестандартної ЦСП, що дозволяє організовувати задану кількість каналів передачі з заданими показниками якості між двома кінцевими пунктами.

Кінцеве обладнання систем з ІКМ, створене на основі принципів побудови цифрових пристроїв, дає змогу вводити цифрові сигнали у СП без перетворення. Це є суттєвою перевагою цифрових систем, що доводить доцільність інтеграції на їх основі різних видів зв’язку. Однак варто пам’ятати, що обладнання СП з ІКМ створювалась для передачі мовних сигналів, що визначило багато технічних рішень, зокрема вибір частоти дискретизації та числа символів в кодових комбінаціях.

Введення та передача сигналів ПД через кінцеві пристрої систем з ІКМ можуть бути втілені шляхом безпосереднього стробування сигналів ПД та передачі інформації про рівень цих сигналів (просте накладання), або впізнання моментів змін рівня і передачі кодованої інформації про них.

Цей проект сприяє вивченню характеристик та особливостей ЦСП, набуттю навичок виконання інженерних розрахунків СП з імпульсно-кодовою модуляцією (ІКМ) та часовим розподілом каналів (ЧРК).

Зміст




  1. Вибір частоти дискретизації телефонних сигналів, розрахунок кількості розрядів у кодовому слові і захищеності від спотворень квантування на виходах каналів ЦСП.

  2. Розробка збільшеної структурної схеми кінцевого обладнання ЦСП.

  3. Розробка структури часових циклів первинного цифрового сигналу і розрахунок тактової частоти агрегатного цифрового сигналу.

  4. Побудова сигналу на виході регенератора (в коді HDB-3) (код високої щільності) для заданої кодової послідовності символів. Розрахунок і побудова часової діаграми сигналу на виході коректувального підсилювача регенератора (в ТРР).

  5. Розрахунок максимальних довжин ділянок регенерації і вибір типу кабелю.

  6. Оцінка надійності лінійного тракту ЦСП.


ВИХІДНІ ДАНІ ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Вихідні дані до курсового проекту визначаються передостанньою та останньою цифрами номеру залікової книжки:



  1. Довжина лінійного тракту: L = 600 км.

  2. Кількість переприймань по: ТЧ n = 3.

  3. Кількість каналів передачі: N=180

  4. Захищеність від спотворень квантування на виході каналу: А кв 24 Б.

  5. С

    ередній час відновлення циклового синхронізму: Тв<4.0 мс.

  6. Допустима вірогідність помилки на один кілометр лінійного тракту: ро = 5 * 10-101/км.

  7. Коефіцієнт шуму коректувального підсилювача: F = 6.

  8. Амплітуда імпульсу на виході регенератора: Uпер= 8 В.

  9. Кодова послідовність символів: 1110000010000101.

1. ВИБІР ЧАСТОТИ ДИСКРЕТИЗАЦІЇ ТЕЛЕФОННИХ СИГНАЛІВ, РОЗРАХУНОК КІЛЬКОСТІ РОЗРЯДІВ У КОДОВОМУ СЛОВІ І ЗАХИЩЕННОСТІ ПІД СПОТВОРЕНЬ КВАНТУВАННЯ НА ВИХОДІ КАНАЛІВ ЦСП



Дискретизація – це представлення аналогового сигналу в дискретному вигляді за допомогою АІМ – перетворення.

Квантування – це визначення значення амплітуди кожного дискретного АІМ – сигналу за допомогою шкали квантування.

Вибираємо частоту дискретизації fд телефонних сигналів: вибір частоти дискретизації fд здійснюють на основі теореми В.А. Котєльнікова.

fд 2fв (1) tд (2)

Приведемо спектральні діаграми АІМ – сигналу:



мал.1


Вибираємо характеристики компресії.

Використовуємо компресію, що основується на 16-сегментній характеристиці, яка відповідає А-закону. В цьому випадку весь динамічний діапазон ділять на 16 відрізків (сегментів) по вісім для кожної полярності. В межах кожного сегменту крок квантування незмінний. Оскільки характеристика компресії є непарною функцією, звичайно розглядають її позитивну гілку.

Таблиця 1

Номер сегменту

Розмір крок квантування

Верхня межа сегменту

7

64δ

U0

(поріг перевантаження)


6

32δ

U0 /2







2



U0 /32

1

δ

U0/64

0

δ

U0/128

В нульовому і першому сегментах крок квантування мінімальний і дорівнює δ, а в кожному наступному сегменті, починаючи з другого, величина кроку подвоюється. Кількість кроків квантування у всіх сегментах однакова.

Звідси слідує, що до тих пір поки амплітуда квантуємого гармонічного сигналу Uм не перевищує U0/64, де U0 – напруга, відповідна порогу перевантаження кодера, квантування є рівномірним. Тому захищеність сигналу від спотворень квантування при змінюється лінійно зі зміною рівня сигналу .


Визначаємо кількість розрядів у кодовому слові m, необхідне для забезпечення захищеності гармонічного сигналу. Розрахунок кількості розрядів у кодовому слові m виконують на основі заданої величини захищеності від спотворень квантування на виході каналу Акв і кількості пере прийомів по ТЧ n.

, (3)

де символ Ц означає найближче ціле число, більше числа, яке стоїть в квадратних дужках.

m = Ц 8

Для знайденої кількості розрядів розраховую і будую залежність захищеності гармонічного сигналу від спотворень квантування в пункті прийому як функцію рівня цього сигналу. Максимум захищеності в діапазоні рівнів –36 дБр досягається при і складає:


, дБ (4)

де m - кількість розрядів в кодовому слові.

При 0р-36 дБ захищеність від спотворень квантування змінюється незначно, оскільки при збільшенні рівня сигналу збільшуються і спотворення квантування (за рахунок збільшення кроку). При р>0 наступає перевантаження кодера, і захищеність різко падає .

Мінімальну величину захищеності від спотворень квантування при нерівномірному квантуванні з характеристикою типу А в діапазоні рівнів можна оцінити так:

Акв мін6m–(16…17), дБ (5)

В розроблюваній ЦСП передбачені переприйоми по ТЧ, то захищеність на виході будь-якого з каналів буде менше розрахованої по формулі (5). Звичайно вважають, що спотворення квантування, які вносяться при кожному переприйомі, некорельовані і тому сумуються по закону складання потужностей. Акв мін6m–(16…17)–10lg(n+1), (6)

де n – кількість переприйомів по ТЧ.

Визначимо по формулі (6) мінімальну величину захищеності сигналу у пункті прийому в діапазоні рівнів з урахуванням заданої кількості переприйомів по ТЧ і апаратурних похибок :

Акв мін = дБ

Максимум захищеності в діапазоні рівнів –36 дБр досягається при і складає


Акв. max = Акв мін + 3 дБ.

Акв. max = 25 + 3 = 28 дБ.

Акво = Аквмін + 2 дБ.



Акво = 25 + 2 = 27 дБ.

Значення захищеності від спотворень квантування в діапазоні рівнів лежать між цими прямими. В діапазоні –36дБр>-∞ квантування є рівномірним і тому Акв зменшується при зменшенні рівня сигналу на таку ж величину. Діапазон зміни рівня сигналу, в якому захищеність лишається не нижче заданої, знаходять безпосередньо з малюнку. При Акв=24 дБ він складає D=39 дБ.


2. РОЗРОБКА ЗБІЛЬШЕНОЇ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ КІНЦЕВОГО ОБЛАДНАННЯ ЦСП
Структурна схема кінцевого обладнання ЦСП, відповідно заданій кількості каналів.

мал.3
Повідомлення від N абонентів надходять на ФНЧ, які обмежують спектр сигналу частотою 3,4 кГц. Канальні АІМ, функцію яких виконують електронні ключі, здійснюють дискретизацію сигналів в часі. Сигнали з виходів модуляторів об’єднуються в груповий АІМ сигнал (Гр АІМпер).

Управляють роботою модуляторів канальні імпульси, що надходять від генераторного обладнання передачі. Ці імпульси подаються на модулятори каналів почергово, що забезпечує правильне формування групового АІМ сигналу. Гр АІМпер надходить на кодер, який одночасно виконує операції квантування по рівню та кодування.

Сигнали управління та взаємодії (СУВ) передаються по телефонним каналам для управління приладами АТС; в передавачі СУВ вони дискретизуються імпульсними послідовностями, що надходять від ГОпер та об’єднуються. В результаті формується груповий сигнал передачі (Гр. СУВ).

В пристрої об’єднання кодові групи каналів з виходу кодера, кодовані сигнали СУВ та кодова група синхросигналу від передавача синхросигналу об’єднуються, утворюючи цикли і надцикли.

Сформований ІКМ сигнал – це набір однополярних двійкових символів, імпульси яких, зазвичай, мають позитивну полярність. При передачі по лінії такий сигнал значно спотворюється та загасає, тому перед передачею в лінію перетворюються в біполярний сигнал в перетворювачі коду передачі (ПК пер).

В процесі передачі по ЛЗ ІКМ сигнал періодично відновлюється лінійними регенераторами; на приймальній станції ІКМ сигнал відновлюється станційним регенератором.

З виходу станційного регенератора (РС) в ПКпр сигнал з біполярного перетворюється в однополярний. Пристрій виділення ТЧ виділяє з цього сигналу тактову частоту (fт) , яка використовується для роботи генераторного обладнання прийому (ГОпр). Цим забезпечується синхронна та синфазна робота ГО кінцевих станцій передачі та прицому.

Пристрій розподілення (ПР) розділяє кодові групи телефонних каналів та сигналів СУВ.

Декодер перетворює груповий ІКМ сигнал в груповий АІМ сигнал.

Послідовності канальних імнульсів почергово відкривають часові селектори , забезпечуючи виділення відліків свого каналу з групового АІМ сигналу.

Відновлення неперервного сигналу з послідовності його АІМ відліків виконується за допомогою ФНЧ.

Розробку структурної схеми виконують, виходячи з заданої кількості каналів N. Лінійний тракт розроблюваної ЦСП будується або на основі коаксіального кабелю, що має чотири коаксіальні пари (при однокабельній схемі), або на основі симетричного одночетвіркового кабелю (при двокабельній системі). Для того щоб повністю використовувати всі пари, необхідно включити дві ідентичні ЦСП, кожна з яких має ємність N/2 каналів.

Розробку структурної схеми кінцевого обладнання ЦСП починати з АЦО. Рекомендується використовувати стандартне 30-канальне АЦО, а формування агрегатного цифрового сигналу здійснювати двома ступенями групоутворення(мал.4).



N = 180 N/2 = 90

мал.4
3. РОЗРОБКА СТРУКТУРИ ЧАСОВИХ ЦИКЛІВ ПЕРВИННОГО ЦИФРОВОГО СИГНАЛУ І РОЗРАХУНОК ТАКТОВОЇ ЧАСТОТИ АГРЕГАТНОГО ЦИФРОВОГО СИГНАЛУ


Розробити структуру часових циклів первинного цифрового сигналу. Вибрати значення коефіцієнта накопичення, обґрунтувати вибір. Розрахувати тактову частоту агрегатного цифрового сигналу.

При розробці структури часових циклів приймаю за основу стандартний цикл системи передачі ІКМ-30(мал.5).

Синхронізація приймальної та передавальної станції по циклах забезпечує правильне декодування кодових груп і розподіл групового АІМ сигналу по відповідних приймачах каналів.

Система циклової синхронізації


  • на передавальній станції : пристрій формування та введення синхрогрупи в груповий цифровий сигнал.

  • на прийомній станції : приймач синхросигналу, який забезпечує встановлення синхронізму після включення апаратури в роботу, контроль за станом синхронізму в робочому режимі, а також виявлення збою синхронізму та його відновлення.


Розпізнавач синхросигналу (СС) призначений для виділення з групового сигналу кодових комбінацій, що співпадають за структурою із СС. Будується як регістр зсуву і схема І1 з багатьма входами.



Аналізатор визначає відповідність моменту часу приходу синхрогрупи і контрольного сигналу з ГО.

Схема приймача синхросигналу

мал.6


Поява імпульсу на виході І2 означає збіг за часом СС і контрольного імпульсу від ГО.

Поява імпульсу на виході схеми Ні означає відсутність СС в момент появи контрольпого імпульсу від ГО.



Вирішувальний пристрій визначає стан синхронізму, момент виходу із синхронізму та керування роботою відповідних вузлів ГО в режимі пошуку синхронізму.Вирішувальний пристрій містить накопичувач по виходу із синхронізму (НВихС) та накопичувач по входу в синхронізм (НВхС). НвихС містить 4 – 6 розрядів, а НВхС – 2 – 3.

Керування роботою ГО виконується схемою І3, що у режимі пошуку синронізації при надходженні СС встановить у початкове положення розрядний та канальний розподільники ГО, визначаючи початок їх роботи.

На виході схеми І4 формується імпульс синхронізму від ГО. Поява цього імпульсу в часі повинна відбутися у визначений канальний інтервал та визначений розряд цього канального інтервалу відповідно до тактової частоти. У режимі синхронізму НВхС заповнений, а НВихС порожній.

СС і контрольний сигнал від ГО, що одночасно надходить на схему І2

тримають НВхС заповненим. При відсутності СС контрольний сигнал від ГО пройде через схему Ні на вхід НВихС. Якщо ці порушення короткочасні (1 – 3 цикли підряд), то наступний СС, що збігається із сигналом від ГО запише “1” в НВхС. Так як НВхС заповнений – це призведе до встановлення в “0”-ий стан перших 3-х розрядів НвихС. Короткочасні спотворення СС не порушать роботу ГО. При тривалому порушенні синхронізму – СС відсутній 4 цикли підряд, НвихС буду заповнений, при цьому на йього виході з’явиться “1”, що дозволить почати пошук синхронізму. Перший імпульс від розпізнавача, з появою СС, пройде через схему І3 і встановить “0” в останньому розряді НвихС та у всіх розрядах НВхС, а також встановить у початкове положення розрядний і канальний розподільники ГО.

Вибіраємо значення коефіцієнтів накопичення приймача циклового синхросигналу. В неадаптивному приймачі з послідовно працюючими ланцюгами пошуку і утримання синхронізму середній час його відновлення визначається виразом:

Тв=tнвих+tп+tнвх (7)

де tнвих,tнвх - відповідно час накопичення по входу і виходу до синхронізму; tп - середній час пошуку синхросигналу.Оцінити середній час пошуку можна таким чином:



(8)

де к - кількість інформаційних позицій, обмежених двома сусідніми синхрословами; mс – кількість символів в синхрослові; То – часовий інтервал між двома сусідніми синхрословами.

В стандартному АЦО прийнято m=8, а кількість канальних інтервалів дорівнює 32. В нульовому канальному інтервалі кожного парного циклу передається синхросигнал, який складається з семи розрядів (mc=m–1=8-1=7).

Так як синхрослово передається через цикл, То=2Тц=0,25 мс. В кожному парному циклі розміщено 31х8=248 інформаційних позицій, а в кожному непарному – 32х8=256. Загальна кількість інформаційних позицій між двома сусідніми синхрословами К=248+256=504. Звідси:





Із принципу дії приймача синхросигналу слідує, що tнвихо ּrвих, а tнвхо ּrвх, де rвих і rвх - відповідно коефіцієнти накопичення по виходу із синхронізму і входу в синхронізм. rвих не рекомендується вибирати менше чотирьох, а rвх - меншим двох. Перевіряємо щоб значення Тв розраховане , не виявилося більше заданого:

Тв= мс  Твр< Твз.

Тактову частоту первинного (компонентного) потоку розраховують за формулою:

Fт=32ּfд ּm, кГц; (9)

Fт=32ּ8 ּ8 = 2048 кГц.

Задача другого ступеню цифрового групоутворення полягає в об’єднанні кількох компонентних цифрових сигналів в агрегатний сигнал з відповідно більшою швидкістю передачі. Відомі два методи групоутворення: синхронне і асинхронне. В розроблюваній ЦСП рекомендується використовувати синхронне об’єднання, реалізація якого здійснюється більш простими технічними засобами. Тактову частоту агрегатного цифрового сигналу визначають по формулі:

fт=fт1 ּМּ(1+r) (10)

де М – кількість об’єднаних компонентних сигналів; r – відношення кількості додаткових символів в циклі агрегатного сигналу до загальної кількості символів в циклі (r=0,01…0,02).

fт= МГц.


  1. ПОБУДОВА СИГНАЛУ НА ВИХОДІ РЕГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ЗАДАНОЇ ПОСЛІДОВНОСТІ СИМВОЛІВ. РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА ЧАСОВОЇ ДІАГРАМИ СИГНАЛУ НА ВИХОДІ КОРЕГУЮЧОГО ПІДСИЛЮВАЧА РЕГЕНЕРАТОРА

Зобразити задану в умові двійкову послідовність символів в кодах з ЧПІ(АМІ) і КВЩ-3(HDB-3).


мал.7


В ЦСП з ІКМ широке розповсюдження отримали квазітрійкові коди з AMI та HDB-3. В коді з АМІ символи “1” двійкової послідовності передаються по черзі імпульсами позитивної і негативної полярності. Алгоритм формування HDB-3 більш складніший. До тих пір, поки не з’явиться більше трьох підряд нульових символів, цей код формується так само як і код з AMI. Якщо в війковому коді з’являються чотири або більше «нуля», то кожна комбінація з чотирьох послідовностей “нулів” заміщається однією з комбінацій приведених в таблиці 2.

Таблиця 2



Полярність останнього імпульсу перед заміною

Вид заміщуваної комбінації для кількості імпульсів після останньої заміни




Непарного

Парного (включаючи нуль)

-

(000-)

(+00+)

+

(000+)

(-00-)

При використанні такого алгоритму відбувається систематична зміна полярності імпульсів, яка порушує правило чергування знаків, прийняте в коді з AMІ. Це веде до вирівнювання кількості позитивних і негативних імпульсів у сигналі, який передається, що забезпечує відсутність в його спектрі частот постійної складової і зменшення рівня низькочастотних складових. На приймальній стороні заміна розпізнається по порушенню правил чергування полярності і в свою чергу заміщаються комбінаціями (0000).

Перші три символи формуються так само, як і в коді з АМІ. Далі послідовність з чотирьох, слідуючих один за одним “нулів“ замінюється комбінацією (000+), так як полярність останнього імпульсу позитивна. Далі передається 9,10-й символи як у АМІ, а комбінація з 4-х нулів замінюється на (000-) тому що полярність останнього імпульсу перед заміною негативна і кількість імпульсів після останньої заміни - непарна. 14,15,16-символи записуємо без змін.

Важлива перевага ЦСП перед аналоговими СП полягає у можливості регенерації цифрового сигналу. Задачею регенерації є відновлення початкової форми, амплітуди і часового положення імпульсів.

Причинами спотворень прямокутної форми імпульсів на виході фізичного кола є лінійні (частотні і фазові) спотворення, що вносяться колом. Через них спотворений імпульс значно збільшує свою тривалість. Тому на кожний символ сигналу в лінії, який поступає на вхід регенератора після проходження ділянки кола діє безліч сусідніх символів цифрового коду. Такий сильний вплив між символами, який називається міжсимвольними спотвореннями, приводить до неможливості правильної регенерації цифрового сигналу.

Для зменшення міжсимвольних спотворень сигнал до регенерації корегують. Одночасно здійснюють його підсилення. Ці операції виконуються коректувальним підсилювачем (КП) , включеним на вході регенератора (мал.8 ).

Рішення про переданий символ (0 або1 для двійкового коду, -1, 0, +1 для трійкового коду) виносить вирішальний пристрій (ВУ). Вхід ВП будемо називати точкою рішення регенератора (ТРР).


мал.8


Часова діаграма сигналу на виході коректувального підсилювача регенератора в (ТРР), що відповідає заданій послідовності символів в коді HDB-3.

Раціональний вибір тривалості і форми імпульсного відгуку в ТРР на один прямокутний імпульс, що подається на вхід ділянки регенерації, є одним з важливих питань, що виникають при проектуванні цифрових лінійних трактів. Пояснимо, чому питання настільки важливе. Для цього розглянемо діаграми, показані на мал.9.

Н
ТТ
а діаграмі а), а зображений цифровий сигнал на вході ділянки регенерації; Тт=1/fт – тактовий інтервал. На діаграмі б), суцільними кривими зображені сигнали в ТРР при тривалості відгуку на самотній імпульс 2Тт (по основі імпульсу). Пунктирними кривими показані відгуки на кожний окремий кодовий імпульс. Суцільний сигнал знаходять сумуванням цих відгуків. Для зручності максимум кожного відгуку поєднаний з серединою прямокутного імпульсу.


a)



t

мал.9



В дійсності імпульси на виході КП з’являються з деякою затримкою в часі, яка не має значення для подальших розмірковувань і тому не враховується. Сигнал з виходу КП поступає на ВП регенератора, на другий вхід якого подаються синхроімпульси, сформовані у виділювачі тактового синхросигналу. (ВТС) (діаграмі в). На виході ВП в кожний тактовий момент часу з’являється “одиниця”, якщо напруга сигналу на його вході по абсолютній величині більше порогового значення Uпор. В іншому випадку формується “нуль” (пробіл). Величину Uпор вибирають рівною половині амплітуди імпульсу на виході КП.

Розглянемо сигнал, зображений на діаграмі б). Сигнал, отриманий сумуванням відгуків з подвійною тривалістю може бути регенерований без помилок, не дивлячись на те, що міжсимвольні спотворення мають тут місце. Чи означає це, що для зменшення вірогідності помилки при регенерації необхідно повністю позбавитись від міжсимвольних спотворень? Ні, не означає. Справа в тому, що приведений вище якісний аналіз не враховує наявності завад в лінійному тракті. Щоб зменшити тривалість відгуку, необхідно збільшити ширину смуги частот, в якій використовується кабельне коло (нагадуємо, що чим вужче імпульс, тим ширше його спектр частот). Це в любому випадку приведе до зменшення захищеності від власної завади в ТРР і збільшенню вірогідності помилки регенерації за рахунок цієї завади. Тому вибір форми і тривалості відгуку в ТРР є результатом компромісу між величиною міжсимвольних спотворень і рівнем завад.

В курсовому проекті рекомендується використовувати відгук, який описується виразом (11)

(11)

Його ефективна тривалість (по основі) дорівнює 2Тт.

Для зручності виконання подальших розрахунків відгук нормується відносно свого максимального значення: gо(0)=1. Вид відгуку показаний на рис.11 , з якого видно, що відгук (11) має малий рівень бокових пелюсток (при т). Практично можна вважати, що при t більше 2Тт, gо=0. Тому міжсимвольні спотворення розповсюджуються тут не більше ніж на 4 сусідні символи. Крім того, імпульс (11) має доволі вузький спектр частот, зосереджений переважно в низькочастотній області частотного діапазону: від 0 до fт, де загасання кабельного кола невелике. Ці властивості відгуку і його спектру частот дозволяють в певній мірі забезпечити допустимий компроміс між завадами і міжсимвольними спотвореннями.

Щоб побудувати часову діаграму сигналу на виході КП, необхідно в першу чергу визначити значення відгуку (11) у фіксовані моменти часу. Рекомендується вибрати крок зміни аргументу t/Тт=0,2, а потім по формулі (11) знайти значення відгуку в моменти часу t1=0,2Тт, t2=0,4Тт і т.д. Результати розрахунку зводимо в табл. 3.



мал.10


Таблиця 3

t/Тт

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

go (t/Тт)

1

0.9

0.65

0.35

0.12

0

-0.0265

-0.01

0.006

0.007

0

Так, як функція (11) парна, то gо(t)=gо(-t).


-2

мал.11
5. РОЗРАХУНОК МАКСИМАЛЬНИХ ДОВЖИН ДІЛЯНОК РЕГЕНЕРАЦІЇ І ВИБІР ТИПУ КАБЕЛЮ

Розрахувати максимально допустимі довжини ділянок регенерації при використанні коаксіальних і симетричних пар заданих розмірів і вибрати тип кабельного кола, базуючись на техніко-економічних міркуваннях.

Одним з основних видів завад в лінійних трактах ЦСП, які працюють з металевими жилами, є власна завада. Вона включає дві складові: тепловий шум кабелю і шум підсилювальних елементів регенератора. При збільшенні довжини ділянки регенерації захищеність від власної завади зменшується, так як загасання кола збільшується зі збільшенням його довжини. Тому завжди існує максимально допустима довжина ділянки, при якій ще забезпечується захищеність сигналу, що вимагається, від власної завади в ТРР, а значить вірогідність помилки у регенераторі лишається не вище допустимої величини.

Очікувану величину захищеності від власної завади в ТРР можна розрахувати за формулою:

lрег, (12)

що справедлива при .

В цій формулі:

рпер - абсолютний рівень пікової потужності імпульсу на виході

регенератора;



F = 6 - коефіцієнт шуму КП;

fm= 6.236 - тактова частота цифрового сигналу в лінії, МГц;

α - коефіцієнт загасання кабельного кола на напівтактовій частоті, дБ/км.

lрег - довжина ділянки регенерації, км

Величини і р пер розраховують за формулами:



(13)





(14)

дБ/км; дБ/км;

дБ/км; дБ/км.

Uпер = 8 - амплітуда імпульсу на виході регенератора, В;

Zв - хвильовий опір кола, Ом

Величину захищеності, яка вимагається (для отримання заданої вірогідності помилки в самотньому регенераторі) при використанні квазітрійкового коду в лінії і гаусівській заваді можна оцінити по формулі:



, (15)

що справедлива при , де

рпом10ּlрег - вірогідність помилки у самотньому регенераторі;

ро = 5 * 10-10- допустима вірогідність помилки на один кілометр лінійного тракту, 1/км.



- запас завадостійкості, який враховує неідеальність регенератора, дБ. Приймемо = 8 дБ. Максимальну довжину ділянки регенерації lр макс знаходять з рівняння Азвпзвим. Це рівняння краще розв’язувати графічно, побудувавши в достатньо великому масштабі дві криві Азвп (lрег) і Азвим (lрег). Абсциса точки їх перетину визначає корінь рівняння величину lр макс .Результати розрахунків заносять до табл.4 .

Таблиця 4



lрег, км

2

4

5.7

9.5

20.4




Коакс.2,6/9,4 мм

127

116

107

87

29.6




Коакс.1,2/4,6 мм

115

92

73

30

-

Азвп,дБ

Коакс.0,7/3,0 мм

100

62

30.2

-

-




Симетр.1х4х1,2 мм

113

90

72

30

-

А з вим, дБ

30.329.6

Приведемо графіки:


мал.12
Таблиця 5



Тип кабелю, розмір пар, мм

Коаксіальний

Симетричний




2,6/9,4

1,2/4,6

0,7/3,0

1х4х1,2



2,54

5,47

9,03

5,35

Z в, Ом

75

75

75

140

Вартість одного кілометру кабелю, Скаб, тис.грн./км

3,6

1,6

0,9

2 х 0,345

Вартість одного НРП, Снрп,, тис.грн.

5,5

В лінійних трактах, побудованих на основі симетричного кабелю, наряду з власною завадою доводиться враховувати перехідну заваду між парами одного й того ж кабелю. При двокабельній схемі організації двостороннього зв’язку, найбільш суттєвою є перехідна завада, пов’язана з наявністю перехідного впливу на дальньому кінці ланцюга. Найбільший рівень перехідної завади має місце при передачі у впливовому колі послідовності імпульсів з полярністю, яка чергується, показаній на мал13.

Спектр такого сигналу містить складову з напівтактовою частотою і її непарні гармоніки. Оскільки смуга пропускання КП обмежена тактовою частотою, то заважаючий вплив буде чинити тільки перша гармоніка цієї імпульсної послідовності.

мал.13


В цьому випадку захищеність від перехідної завади в ТРР дорівнює захищеності ланцюга на дальньому кінці на напівтактовій частоті.

А з.пп зl (fт /2). (16)

Частотна залежність середнього значення захищеності на дальньому кінці ланцюга з кордельно-полістерольною ізоляцією має вигляд:

Азl(f)=Aзl(f=1МГц)–40lgf (17)

Захищеність ланцюга на дальньому кінці на частоті 1МГц складає Азl=(f=1 МГц)=60 дБ.

Азl(f)=60 – 40 lg3.118= 40 дБ.

Тут, як і раніше, частота виражена у мегагерцах.

Використовуючи формули (16), (17), визначаю захищеність від перехідної завади і порівнюю знайдене значення захищеності з допустимим:

зl(f)=40 дБ][Азпп.доп=18 дБ].

Вибір типу кабелю здійснюю на основі економічних міркувань: розраховую затрати на кабель і апаратуру лінійного тракту і вирішую, що краще взяти кабель Коакс.2,6/9,4 мм ,так як він має найкращу захищеність і найбільше lрег.



Порядок розрахунку такий.

Визначаю кількість НРП на магістралі:

Qнрп =Ц (L/lрег) – n - 1



Qнрп коакс1 = Ц; Qнрп коакс2 =;

Qнрп коакс3 =; Qнрп сим =.

Вартість НРП:

Снрпнрп х Qнрп. ;



Снрп коакс1 = 5.5х 26 = 143 тис. гр.; Снрп коакс2 = 5.5х 60 = 330 тис. гр.

Снрп кракс3 = 5.5х 102 = 561 тис. гр.; Снрп сим = 5.5х 60 = 330 тис. гр.

Затрати на кабель:

Скабкаб х L ;



Скаб коакс1 = 3.6 х 600 = 2.16 млн.грн.; Скаб коакс2 = 1.6 х 600 = 960 тис. гр.

Скаб коакс3 = 0,9 х 600 = 540 тис. гр.; Скаб сим = 2 х 0,345 х 600 = 414 тис. гр.

Сумарні затрати:

Сонрпкаб. ;



Со коакс1 = 143 тис. гр. +2.16 млн.грн = 2.303 млн.грн.

Со коакс2 = 330 тис. гр. + 960 тис. гр. = 1.29 млн.грн.

Со коакс3 = 561 тис. гр. + 540 тис. гр. = 1.101 млн..грн.

Со сим = 330 тис. гр. + 414 тис. гр. = 744 тис. гр.

Тут Снрп – вартість одного НРП; Скаб – вартість одного кілометру кабелю; n - кількість ОРП на магістралі, рівне згідно умові кількості переприймань по ТЧ.

Символ Ц означає найближче ціле число, більше числа, яке стоїть в дужках. Вихідні дані беруть з табл.5

6. ОЦІНКА НАДІЙНОСТІ ЛІНІЙНОГО ТРАКТУ ЦСП



Оцінити надійність лінійного тракту ЦСП, яка проектується по наступним показникам: інтенсивності відмов, середньому часу напрацювання на відмову, вірогідності безвідмовної роботи протягом доби, місяця і року, коефіцієнту готовності.

Під надійністю елемента (системи) розуміють здатність виконувати задані функції з заданою якістю протягом деякого часу в певних умовах. Зміна стану елемента (системи), яка тягне за собою втрату вказаної властивості, називається відмовою. Системи передачі відносяться до відновлювальних систем, в яких відмови можливо усувати.

Одне з центральних положень теорії надійності полягає в тому, що відмови в ньому розглядають як випадкові події. Інтервал часу від моменту включення елемента (системи) до його першої відмови є випадковою величиною, яка називається “час безвідмовної роботи”. Інтегральна функція розподілу цієї випадкової величини, яка представляє собою (згідно визначення) вірогідність того, що час безвідмовної роботи буде менше ніж t, позначається q(t) і має смисл вірогідності відмови на інтервалі 0…t. Вірогідність протилежної події - безвідмовної роботи на цьому інтервалі дорівнює p(t)=1-q(t).

Зручною мірою надійності елементів і систем є інтенсивність відмов , яка представляє собою умовну щільність вірогідності відмов в момент t, при умові, що до цього моменту відмов не було. Між функціями і p(t) існує взаємозв’язок



В період нормальної експлуатації (після припрацювання, але ще до того як наступив повний фізичний знос) інтенсивність відмов приблизно постійна



= .

В цьому випадку .

Таким чином, постійній інтенсивності відмов, характерній для періоду нормальної експлуатації, відповідає експоненціальне зменшення вірогідності безвідмовної роботи з плином часу.

Середній час безвідмовної роботи (напрацювання на відмову) знаходять як математичне очікування випадкової величини “час безвідмовної роботи “



Отже, середній час безвідмовної роботи в період нормальної експлуатації обернено пропорційний інтенсивності відмов tсер=1/.

Оцінимо надійність деякої складної системи, яка складається з множини різнотипних елементів. Нехай р1(t), р2(t),………рr(t) – вірогідність безвідмовної роботи кожного елемента на інтервалі часу 0…t, r - кількість елементів в схемі. Якщо відмови окремих елементів проходять незалежно, а відмова хоча б одного елементу веде до відмови всієї системи (такий вид з’єднань елементів в теорії надійності називається послідовним), то вірогідність безвідмовної роботи системи в цілому дорівнює добутку вірогідностей безвідмовної роботи окремих її елементів.

, (18)

Рсист1 (t) = е – 0,000744 = 0,99926;

Рсист2 (t) = е – 0,02232 = 0,9779;

Рсист2 (t) = е – 0,27156 = 0,7622.

де - інтенсивність відмов системи;



- інтенсивність відмови i-го елемента.

Середній час безвідмовної роботи системи:

(19)

.

До числа основних характеристик надійності відновлювальних елементів і систем відноситься коефіцієнт готовності.



, (20)

де tв – середній час відновлення елемента (системи). Він відповідає вірогідності того, що елемент (система) буде дієздатна в будь-який момент часу.

Методика розрахунку основних характеристик надійності лінійного тракту полягає в наступному:

1. Розрахунок інтенсивності відмов і середнього часу напрацювання на відмову тракту.

У відповідності з виразом (18) інтенсивність відмов лінійного тракту визначають як суму інтенсивності відмов НРП, ОРП і кабелю:



3 10 -8 х 26 + 10 -7 х 3 + 5 10 - 8 х 600 = 3.108 х 10 - 5.

де - інтенсивність відмов НРП і ОРП;

Qнрп, Qорп - кількість НРП та ОРП;

- інтенсивність відмов одного кілометра кабелю;

L =600 км - довжина магістралі;



1.Середній час безвідмовної роботи лінійного тракту визначають по формулі (19). Результат повинен бути визначений в роках.

2. Розрахунок вірогідності безвідмовної роботи.

Вірогідність безвідмовної роботи протягом заданого відрізку часу знаходять по формулі (18) для t1=24 години (доба), t2=720 годин (місяць) і t3=8760 годин (рік).



3.Розрахунок коефіцієнту готовності.

Цю характеристику надійності розраховують по формулі (20).

Середній час відновлення зв’язку знаходять як:

, (21)

де tвнрп, tворп, tвкаб – час відновлення відповідно НРП, ОРП та кабелю.

Значення необхідних для розрахунків параметрів візьміть з табл.6

Таблиця 6



Найменування елемента

НРП

ОРП

Кабель

, 1/год


3 10-8

10-7

5 10-8 (на один кілометр)

tв, годин

4,0

0,5

5,0

Висновок
Курсова робота була присвячена розробці цифрової 180-канальної системи передавання з ІКМ по металевому кабелю, яка дозволяє організовувати задану кількість каналів передачі з заданими показниками якості між двома кінцевими пунктами. Спочатку вибрали частоту дискретизації fд телефонних сигналів, визначили кількість розрядів у кодовому слові m, необхідне для забезпечення захищеності гармонічного сигналу, що вимагається, від спотворень квантування Акв в каналах розробленої ЦСП, в пункті приймання. Розробили структурну схему кінцевого обладнання ЦСП, відповідну заданій кількості каналів, структуру часових циклів первинного цифрового сигналу, розрахували тактову частоту агрегатного цифрового сигналу. Розрахували і побудували часову діаграму сигналу на виході коректувального підсилювача регенератора в (ТРР), відповідну заданій послідовності символів в коді HDB-3. Розрахували максимально допустимі довжини ділянок регенерації при використанні коаксіальних і симетричних пар заданих розмірів і вибрали тип кабельного кола, базуючись на техніко-економічних міркуваннях. В результаті цього вибрали кабель Коакс.2.6/9.4 мм. Довжина регенераційної ділянки lрег = 20.4 км. А сумарні затрати на прокладку кабеля склали 2.303 млн.грн. Оцінили надійність лінійного тракту ЦСП, яка проектується по наступним показникам: інтенсивності відмов, середньому часу напрацювання на відмову, вірогідності безвідмовної роботи протягом доби, місяця і року, коефіцієнту готовності.
Література

  1. Зингиренко А. М., Баєва Н.Н., Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи- М.: Связь, 1980

  2. Гитлиц М.В., Лев А.Ю. Теоретические основы многоканальной связи. – М.: Радио и связь, 1985

  3. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. М.: Радио и связь, 1982.

  4. Расчет электрических характеристик линейных трактов кабельных ЦСП/ВЗЭИС.- М. , 1988

5. Конспект лекций.