Кабель с коаксиальными парами

Таблица 1 является основной, определяющей структуру системы. При ее разработке определялся принцип одинаковой сложности проектов по группам вариантов 0 – 9. В таблице для каждого варианта указаны типы и количество каналов, которые должны быть организованы в системе. Если организация канала не предусматривается, то соответствующая клетка варианта прочеркнута. Каналы, характеристики аналого-цифровых преобразователей (АЦП) которых подлежат расчету, имеют надпись “Расчет”. Исходные данные для расчета следует брать из табл. 2 – 4. Для каналов, расчет характеристик АЦП которых не производится, в соответствующей клетке табл. 1 указаны частота следования кодовых групп (или кодовых слов) этого канала и число битов в кодовом слове на выходе соответствующего преобразователя. Как правило, значение частоты приведено в виде двух чисел, соединенных дефисом. Разработчику проекта представляется возможным выбрать точное значение частоты в указанных пределах. Такой выбор упрощает разработку цикла передачи и его структуру, а в реальной системе упрощает генераторное оборудование и аппаратуру цикловой синхронизации.

Поясним сказанное на примере варианта 1. По этому варианту в системе должны быть организованы следующие каналы:

30 телефонных каналов, характеристики АЦП которых подлежат расчету;

1 канал видеотелефонной связи, сигнал которого после аналого-цифрового преобразования, осуществляемого в системе, может быть представлен регулярной последовательностью битов с частотой следования от 10 до 12 МГц (цифра 1 в нижней строке свидетельствует о том, что группы цифрового сигнала состоят из одного бита);

10 каналов передачи дискретных сигналов со скоростями не больше 1,2 кбит/с; требования к соответствующим преобразователям “цифра-цифра” или кодекам подлежат расчету;

1 канал передачи дискретных сигналов со скоростью 1024 кбит/с;

преобразователь “цифра-цифра” или кодек работает с использованием метода кодирования скорости (или согласования скоростей). Частота следования битов в основном потоке равна 1024 кГц, дополнительный поток состоит из кодовых слов по 4 бита в каждом, частота следования кодовых слов дополнительного потока может быть выбрана из значений, заключенных в интервале от 0,4 кГц до 0,8 кГц;

80 каналов передачи сигналов управления и вызова (СУВ), сведения о которых приведены ниже.

В табл.1 включены каналы 12 типов, что существенно меньше числа типов каналов, которые могут быть организованы на практике.

Телефонные каналы различных вариантов проектирования отличаются друг от друга шириной полосы эффективно передаваемых частот, шириной динамического диапазона и требованиями к защищенности канала от помех (см. табл. 2). Следовательно, число битов в кодовом слове телефонного канала может существенно отличаться от принятого в первичных ЦСП. То же относится и к частоте дискретизации.

Под широкополосным каналом здесь понимается первичный или вторичный широкополосный канал в зависимости от требований к нему, сформулированных в табл. 2.

Каналы передачи дискретных сигналов (передачи данных), указанные в таблице, характеризуются их пропускной способностью (число битов, передаваемых по каналу в секунду). Каналы с пропускной способностью не выше 0,2 кбит/с, 1,2 кбит/с, 4,8 кбит/с и 19,2 кбит/с должны быть спроектированы так, чтобы они были способны передавать дискретные сигналы со скоростями следования битов, равными указанным значениям и меньшими их. В остальных случаях (1024 кбит/с и 2048 кбит/с) следует полагать, что номинальная скорость следования битов по каналу постоянна.

Каналы передачи сигналов управления и вызова (СУВ) являются служебными, обслуживающими различные типы основных каналов и систему передачи в целом. В курсовом проектировании необходимость организации таких каналов должна учитываться при построении цикла системы, но их расчет заданием не предусматривается. Следует полагать, что кодовые слова каждого СУВ на выходе кодера состоят из одного бита, а частота их повторения может быть выбрана проектировщиком из значений, заключенных в интервале (0,4 - 0,8) кГц.

Групповой канал СУВ служит для передачи всех СУВ, обслуживающих систему. Соответствующая аппаратура формирования группового сигнала и его разделения на канальные СУВ не входит в состав проектируемой ЦСП.

Для каждого варианта исходных данных в табл. 1 указан тип используемого кабеля. Другие исходные данные, необходимые для расчета линейного тракта приведены в табл. 4.

Ниже приведены требования к каналам, подлежащим расчету согласно табл. 1, а также исходные данные, характеризующие эти каналы. При этом использованы следующие обозначения:

f_н, f_в - соответственно, нижняя и верхняя границы эффективно передаваемых частот канала;

Df_ф - ширина полосы расфильтровки фильтров, используемых в дискретизаторе и восстановителе аналоговой формы сигнала;

P_1, P₂ - соответственно нижняя и верхняя границы нормируемого диапазона уровней преобразуемого сигнала в ТНОУ;

P_ш.н - допустимое значение абсолютного уровня шумов на выходе незанятого телефонного канала или канала вещания в ТНОУ;

а_н - минимально допустимое значение защищенности передаваемого сигнала от шумов в заданном диапазоне изменения его уровней;

P_ш.и - ожидаемое значение средней мощности шумов в канале, возникающих из-за погрешностей изготовления кодеков. Указанное значение приведено в ТНОУ и относится к полосе, равной половине частоты дискретизации;

d н - предельно допустимое значение фазовых дрожаний (краевых искажений) передаваемого дискретного сигнала.

Проектирование подсистемы аналого-цифрового преобразования обычно включает в себя синтез оптимальной шкалы квантования. Эта достаточно сложная задача в курсовом проекте не решается. Форма шкалы считается заданной. Ее номер указан в таблице 2. Параметры шкалы приведены в таблице 3.

При расчете шумов квантования закон распределения вероятностей мгновенных значений преобразуемых сигналов рекомендуется принять нормальным

,

где U – мгновенное значение сигнала, s - среднеквадратическое значение сигнала.

Закон распределения вероятностей мгновенных значений сигналов, передаваемых по телефонным каналам, каналам вещания и широкополосным каналам может заметно отличаться от нормального. В частности для телефонных сигналов он близок к экспоненциальному. Тем не менее МСЭ-Т рекомендует измерение защищенности сигналов от шумов квантования производить в условиях передачи сигналов с нормальным распределением вероятностей мгновенных значений. Соответственно этому расчет шумов в курсовом проекте предлагается производить исходя из нормального или гауссовского распределения вероятностей мгновенных значений преобразуемых сигналов.

Входное и выходное сопротивления телефонного канала и канала вещания следует принять равным 600 Ом, а широкополосного – 150 Ом.

Заметим также, что диапазон изменения уровней группового сигнала, передаваемого по широкополосному каналу, обычно гораздо шире, чем это указано в таблице. Необходимое сужение диапазона до значений, указанных в таблице, достигается суммированием передаваемого сигнала с некоторым дополнительным шумовым сигналом при одновременном принятии мер по стабилизации уровня образующей суммы.

В таблице 3 представлены 14 шкал квантования. Шкалы с первой по пятую - трехсегментные (в положительной ветви характеристики – двухсегментные), шкалы с шестой по десятую – пятисегментные, шкалы с 11 по 14 – семисегментные (в положительной ветви – четырехсегментные). Все шкалы симметричные и ориентированы относительно системы координат так, как это показано на рисунке 1. Номер шкалы, которую следует применять при проектировании подсистемы аналого-цифрового преобразования, указан в таблице 2.

В пределах каждого сегмента шаги квантования одинаковы. Шаги квантования центрального (симметричного сегмента) равны D₁ . В двух примыкающих к нему сегментах значение шага квантования обозначено через D₂ . В следующих - D₃. Число шагов квантования в первом сегменте положительной ветви характеристики равно n₁ , во втором - n₂ и т.д. Шкалы в таблице 3 характеризованы отношением шага квантования каждого сегмента к шагу квантования первого сегмента и отношениями числа шагов в каждом сегменте к числу шагов в первом сегменте. Шкала квантования определяется однозначно, если дополнительно к указанным отношениям известны численное значение шага квантования в первом сегменте (или напряжения ограничения) и разрядность кода (или число битов в кодовом слове). Расчет требуемых значений величины шага квантования в первом сегменте и числа битов в кодовых словах выполняется студентами на стадии проектирования системы.

На рисунке 1 в качестве примера приведена пятисегментная характеристика с параметрами:

, , , при m=5.

Входные напряжения, соответствующие верхним границам сегментов, обозначены соответственно через U₁, U₂, U₃.

Напряжение ограничения, соответствующее началу зоны ограничения квантующей характеристики, в данном случае равно U_огр = U₃

Рисунок 1 – Амплитудная характеристика квантования кодера

Параметры кодера: число битов в кодовом слове равно 5. Для кодирования используется симметричный код.

Алгоритм кодирования: первый бит - бит полярности, второй и третий биты - номер сегмента в двоичном коде. Но для кодирования первый сегмент надо разделить на два

Для указанных параметров шкалы

, .

U_огр = U₃ = 32 ^. D₁

В общем случае для сегментных шкал справедливо:

,

,

U_огр =l ^. 2^{m-1 .} D_1.

где N– число сегментов в положительной ветви квантующей характеристики;

2£ l £N ;

.

В таблице 4 приведены исходные данные, необходимые для проектирования линейного тракта. Их номенклатура определяется типом используемого кабеля, который указан в таблице. 1. Например, если по таблице 1 Вам задан вариант № 7, а по таблице 4 – вариант № 4, то проектировать линейный тракт следует на симметричном кабеле МКСА, полагая при этом:

L=300 км, Da₃ = 15 дБ, P_вп = - 60 дБм и U_вых = 5,5 В.

В таблице 4 использованы следующие обозначения: L - длина линейного тракта проектируемой системы; Da₃ - потери помехозащищенности регенератора; P_вп - абсолютный уровень внешних помех на входе регенератора; U_вых - амплитуда импульсов в кабеле на выходе регенератора.

Километрическое затухание используемых кабелей и их волновое сопротивление указаны в таблице 5. Значение частоты в приведенных формулах следует подставлять в МЕГАГЕРЦАХ.

Таблица 5 - Параметры кабелей связи