Метод временного разделения каналов
ХАБАРОВСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОКОММУНИКАЦИЙ
(ФИЛИАЛ)
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО
БЮДЖЕТНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ»
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕ Л ЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Учебное пособие
Для студентов высшего образования направления 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
Хабаровск 2014
УДК 621.394
Кудашова Л.В., Брокаренко Е.В. Многоканальные телекоммуникационные системы. Учебное пособие для студентов высшего образования направления 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». ХИИК ФГОБУ ВПО СибГУТИ, 2014.
Учебное пособие может быть использовано студентами дневного и заочного обучения высшего образования направления 210700 «Инфокомму-никационные технологии и системы связи» при изучении дисциплин «Мно-гоканальные телекоммуникационные системы электросвязи», «Много-канальные цифровые системы передачи». Квалификация выпускника - бакалавр. Учебное пособие содержит теоретический материал, составленный в пределах программы курса «Многоканальные телекоммуникационные системы».
Рецензенты:
Давыдов Б.И. - доцент кафедры автоматики, телемеханики и связи, к.т.н. ДВГУПС.
Шрейдер А.К. - заместитель руководителя центра – начальника отдела оперативных дежурных филиала ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Востока, Ситуационно-аналитического центра .
|
|
|
Утверждено Советом ФЗО ХИИК ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» и рекомендовано к изданию, протокол №7 от 23.04. 2014 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
| 1 Основы построения многоканальных систем передачи | 5 |
| 2 Метод частотного разделения каналов | 6 |
| 3 Метод временного разделения каналов | 8 |
| 4 Параметры и характеристики типовых каналов тональной частоты | 10 |
| 4.1 Остаточное затухание канала | 10 |
| 4.2 Амплитудно-частотная характеристика канала | 11 |
| 4.3 Амплитудная характеристика канала | 12 |
| 4.4 Помехи | 13 |
| 4.5 Дифференциальная система | 13 |
| 4.5.1 Принцип действия резисторной дифсистемы | 14 |
| 4.5.2 Принцип действия трансформаторной дифсистемы | 15 |
| 5 Основные узлы аппаратуры с частотным разделением каналов и | |
| амплитудной модуляцией | 16 |
| 5.1 Преобразователи частоты | 16 |
| 5.1.1 Принцип действия однотактного ПЧ | 16 |
| 5.1.2 Принцип действия кольцевого ПЧ | 17 |
| 5.2 Генераторное оборудование АСП | 18 |
| 5.3 Корректоры | 20 |
| 5.4 Устройства автоматической регулировки уровней (АРУ) | 21 |
| 5.4.1 Принцип действия АРУ по току контрольной частоты | 21 |
| 6 Принцип построения систем передачи с ЧРК | 22 |
| 6.1 Принцип построения оборудования оконечной станции | 22 |
| 6.2 Способы построения типовых групп и каналов | 24 |
| 6.2.1 Построение основной первичной группы (ПГ) | 24 |
| 6.2.2 Формирование вторичной группы каналов (ВГ) | 25 |
| 6.2.3 Формирование третичной группы каналов | 25 |
| 7 Принципы формирования канального цифрового сигнала с | |
| импульсно-кодовой модуляцией | 26 |
| 7.1 Квантование | 26 |
| 8 Кодирование | 33 |
| 9 Декодирование | 41 |
| 10 Генераторное оборудование цифровой системы передачи | 43 |
| 10.1 Синхронизация в цифровых системах передачи | 45 |
| 10.1.1 Тактовая синхронизация | 45 |
| 10.1.2 Цикловая и сверхцикловая синхронизации | 47 |
| 11 Основы построения первичной телекоммуникационной системы передачи | |
| передачи | 51 |
| 12 Организация цифрового линейного тракта | 53 |
| 12.1 Структура цифрового линейного тракта | 54 |
| 12.2 Причины возникновения искажений и помех в электрических | |
| ЦЛТ | 55 |
| 12.3 Способы оценки влияния искажений и помех | 59 |
| 12.4 Линейные сигналы ЦСП | 60 |
| 12.5 Устройство и работа линейных регенераторов | 68 |
| Приложение. Вопросы и задания для контроля знаний, примеры | |
| решения задач | 72 |
| Список литературы | 84 |
|
|
|
|
|
|
Основы построения многоканальных систем передачи
Передача электрических сигналов от одного абонента к другому осуществляется с помощью электромагнитных волн, которые передаются по каналам связи. Канал связи это совокупность устройств для передачи сигнала от передатчика к приемнику. В состав любого канала входит среда распространения электромагнитных волн. Такой средой могут быть два или четыре провода металлической цепи (воздушной или кабельной) одно или два оптических волокна или радиотракт. Высокая стоимость линий связи обуславливает использование методов, позволяющих использовать линию многократно. Эту задачу реализуют с помощью многоканальных систем передач (МСП). Многоканальные системы передачи служат для того, чтобы по одной линии связи организовать передачу двух и более независимых сообщений одновременно. Таким образом, МСП позволяют увеличить пропускную способность линий связи и сэкономить на дорогостоящих линейных сооружениях.
|
|
|
Различают многоканальные системы передачи двух видов:
- аналоговые (АСП), построенные по принципу частотного разделения каналов (ЧРК);
- цифровые (ЦСП), построенные по принципу временного разделения каналов (ВРК).
Структурная схема аналоговой системы передачи представлена на рисунке 1.1 и содержит следующие элементы:
ОС пер оконечная станция передачи - служит для преобразования большого количества исходных сообщений в общий многоканальный сигнал, а также для дистанционного питания и контроля состояния НУП;
Рисунок 1.1 – Структурная схема аналоговой системы передачи
НУП - необслуживаемый усилительный пункт - промежуточная станция, которая служит для усиления сигнала, коррекции амплитудно-частотных искажений (АЧИ), располагается в металлической цистерне и обычно закапывается в землю на глубину прокладки кабеля;
ОУП - обслуживаемый усилительный пункт - промежуточная станция, которая служит для усиления сигнала, коррекции амплитудно-частотных искажений (АЧИ), а также для дистанционного питания НУП и контроля за их состоянием. Располагается в пунктах, где может быть обеспечено питание НУП.
ОСпр – оконечная станция приёма служит для преобразования спектра многоканального сигнала в спектр исходных сигналов, а также для дистанционного питания НУП и контроля за его состоянием.
Структурная схема многоканальной цифровой системы передачи представлена на рисунке 1.2. В состав цифровой системы передачи входят две оконечные станции и ряд промежуточных пунктов, соединенные между собой линией связи.
Рисунок 1.2 Структурная схема цифровой системы передачи
ОСпер– оконечная станция передачи служит для преобразования определенного количества исходных сигналов в общий многоканальный цифровой сигнал, который поступает в линию, а также обеспечивает дистанционное питание НРП, контроль состояния линейного тракта.
НРП - необслуживаемый регенерационный пункт. Это промежуточная станция. Основное оборудование которой - регенераторы, обеспечивающие восстановление амплитуды, формы и временных соотношений цифрового сигнала, прошедшего участок линии связи. Расстояния между НРП в зависимости от типа системы передачи и используемой линии связи.
ОРП - обслуживаемый регенерационный пункт, это промежуточная станция, которая выполняет те же функции, что и НРП, а также обеспечивает дистанционное питание НРП.
ОСпр – оконечная станция приема служит для преобразования многоканального цифрового сигнала, поступившего с линии, в исходные сигналы.
2 Метод частотного разделения каналов
Голосовые связки человека создают звуковые колебания в диапазоне 80Гц - 13 кГц. Ухо человека в зависимости от индивидуальных особенностей воспринимает звуковые колебания в диапазоне частот от 20 Гц - 20кГц. Достаточная разборчивость речи, передаваемая по телефонному каналу, обеспечивается при передаче спектра частот в диапазоне от 300 Гц до 3400 Гц (спектр стандартного канала тональной частоты).
В системах с ЧРК информация всех каналов передается одновременно по одной физической цепи, при этом для каждого канала в спектре многоканального сигнала отводится определенная полоса частот. Защитный промежуток между каналами равен 0,9 кГц. Структурная схема многоканальной системы передачи, построенная по принципу частотного разделения каналов, представлена на рисунке 2.1
Исходный спектр 0,3 - 3,4 кГц подается на модуляторы, которые с помощью индивидуальных несущих (Fн1, Fн2, Fн3) преобразуют спектр каждого из исходных сигналов в соответствующую полосу частот группового многоканального сигнала. На выходе каждого из модуляторов образуется большое количество продуктов преобразования - полезных и паразитных. К полезным продуктам относятся верхняя боковая полоса частот (ВБПЧ) и нижняя боковая полоса частот (НБПЧ). Спектры верхней и нижней боковых полос частот рассчитываются по формулам:
FВБП = Fн + Fисх,
FНБП = Fн + Fисх, 
где Fн – несущая частота, подаваемая на модулятор данного канала;
Fисх – это исходный спектр частот, поступающий на модулятор (0,3 – 3,4 кГц).
Рисунок 2.1 – Построение МСП с ЧРК
Полосовые фильтры ПФ на выходах модуляторов подавляют неиспользуемые боковые полосы частот и все паразитные продукты преобразования. При использовании указанных на рисунке 2.1 несущих частотах FH1=12 кГц, FH2 =16 кГц, FH3=16 кГц полосовой фильтр первого канала ПФ1 пропустит только ВБПЧ первого канала, то есть спектр 12,3 - 15,4 кГц, ПФ2 второго канала пропустит полосу частот 16,3 - 19,4 кГц и т.д. Аналогично можно было бы использовать НБПЧ.
Полосы частот всех трёх каналов перед поступлением в линию объединяются, в результате чего формируется спектр многоканального сигнала 12,3 – 23,4 кГц.
На приемной станции установлены полосовые фильтры, которые имеют те же полосы пропускания, что и фильтры соответствующих каналов на передаче. Они выделяют из спектра многоканального сигнала полосы частот соответствующих каналов.
Демодуляторы с помощью несущих частот (таких же, как на передающей стороне) преобразуют выделенные полосовыми фильтрами диапазоны частот. В результате преобразования на выходах демодуляторов появляются исходные сигналы со спектром 0,3 – 3,4 кГц, а также высокочастотные продукты преобразования. Фильтры нижних частот ФНЧ, установленные на выходах демодуляторов, подавляют высокочастотные составляющие, а исходные сигналы каждого из каналов поступают далее к абонентам.
Метод временного разделения каналов
При ВРК сигналы различных каналов передаются по общей линии поочередно во времени путем периодического подключения передающего и соответствующего ему приемного устройства каждого из каналов к общей линии на определенный промежуток времени.
Возможность передачи непрерывных сигналов отдельными значениями и восстановления исходного непрерывного сигнала из последовательности его отсчетов основана на теореме В.А.Котельникова, согласно которой:
непрерывный сигнал с ограниченным спектром частот полностью определяется своими дискретными отсчетами, взятыми через интервалы времени ТД 
, где FВ – это верхняя граничная частота спектра непрерывного сигнала. Интервал следования дискретных отсчетов называют периодом дискретизации. Периоду дискретизации соответствует частота дискретизации FД, которая, соответственно, определяется FД 
2FВ. Только в случае правильного выбора периода и частоты дискретизации возможно восстановление исходного сигнала из последовательности его отсчётов. В многоканальных системах передачи принято соотношение Fд = 2,3Fв.
Для телефонного сигнала с верхней граничной частотой 3,4 кГц период дискретизации установлен 125 мкс, а частота дискретизации 8 кГц. Эти значения справедливы для всех отечественных и зарубежных систем передачи, построенных по принципу временного разделения каналов.
На рисунке 3.1 представлена структурная схема системы передачи с ВРК. Фильтры нижних частот ФНЧ на передаче ограничивают спектр исходного непрерывного сигнала до значения 3,4 кГц.
Рисунок 3.1 – Структурная схема системы передачи с ВРК
Электронные ключи ЭК одновременно подключают передающие и приемные устройства каждого из каналов к линии на определенный короткий промежуток времени, в течение которого проходит импульс сигнала данного канала. Работой электронных ключей управляют импульсы, поступающие от распределителя канальных импульсов РКИ. Такой же РКИ управляет работой электронных ключей на приемной стороне. РКИ приема и РКИ передачи должны быть синхронизированы. В этом случае при передаче сигнала по первому каналу замыкаются электронные ключи только этого канала, при передаче сигнала второго канала срабатывают электронные ключи второго канала и так далее. Таким образом, передача непрерывного сигнала осуществляется в виде импульсов, соответствующих мгновенным значениям непрерывного сигнала в момент открывания электронного ключа. Последовательность импульсов на выходе каждого из электронных ключей передачи является дискретизированным сигналом. Этот сигнал также называют сигналом амплитудно-импульсной модуляции (АИМ), а электронные ключи на передающей стороне, соответственно, модуляторами АИМ. На рисунке 3.2 приведены временные диаграммы выходных сигналов каждого из модуляторов, а также объединенный групповой АИМ-сигнал.
Рисунок 3.2 – Сигналы АИМ в системе передачи с ВРК
На приемной стороне электронные ключи выполняют роль временных селекторов ВС, то есть выделяют из последовательности отсчетов многоканального группового АИМ-сигнала отсчеты своего канала.
Сигнал АИМ характеризуется широким спектром, в состав которого входит спектр исходного сигнала. Из рисунка 3.3 видно, что для восстановления исходного непрерывного сигнала из АИМ сигнала довольно легко выделить спектр исходного сигнала.
Рисунок 3.3 - Спектральный состав АИМ сигнала
Отсчеты канальных АИМ-сигналов поступают на фильтры нижних частот ФНЧ соответствующих каналов, которые выполняют функции демодуляторов сигналов АИМ. ФНЧ выделяют огибающую импульсов АИМ, преобразуя последовательность отсчетов в исходный непрерывный сигнал со спектром 0,3 - 3,4 кГц.
Дата добавления: 2019-08-30; просмотров: 1082; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!