Проектирование циклов передачи.

От того, каким образом построен цикл передачи, зависят такие важные параметры ЦСП, как скорость передачи, время поиска и вхождения в синхронизм при сбое синхронизации, коэффициент использования пропускной способности цифрового группового тракта и т.д.

На основании этого в курсовом проекте к циклу и сверхциклу предъявляются следующие требования.

1. Длительность сверхцикла не должна превышать (2 - 3) мс из-за ограничения максимального времени восстановления синхронизма в ЦСП

2. Число битов в цикле и число циклов в сверхцикле ограничены:

N_ц 2000 , N_ц.сц  70,

где  N_ц- число битов в цикле;

N_ц.сц- число циклов в сверхцикле.

3. В цикле и сверхцикле должны быть предусмотрены тактовые интервалы для передачи сигналов синхронизации. Число битов в слове циклового синхросигнала рекомендуется принимать равным (7 - 12), а в слове сверхциклового синхросигнала - (4 - 8).

4. Групповой цифровой сигнал ЦСП должен быть получен в результате объединения цифровых сигналов по кодовым группам. Кодовые слова каждого канального сигнала должны располагаться в цикле (сверхцикле) по возможности регулярней, ритмичней. Чем регулярнее поток кодовых групп, тем проще аппаратура объединения и разделения цифровых потоков, так как можно использовать устройства буферной памяти с меньшим объемом и более простой алгоритм формирования управляющих импульсных последовательностей в генераторной аппаратуре. Для регулярного размещения битов цифровых сигналов можно цикл разделить на группы, частота повторения которых выше и кратна цикловой.

5. Допустимо в цикле и сверхцикле иметь тактовые интервалы, не занятые передачей информации. Наличие таких интервалов может быть использовано для повышения регулярности цифровых потоков, а в дальнейшем - как резерв передачи сигналов данных, служебных переговоров и др.

6. Тактовые интервалы в цикле и циклы в сверхцикле рекомендуется нумеровать, начиная с единицы. Первые тактовые интервалы в цикле рекомендуется использовать для передачи сигналов цикловой синхронизации.

При проектировании циклов передачи воспользуемся алгоритмом, предложенным в методических указаниях [1].

Подготовим таблицу исходных данных для проектирования цикла в форме табл. 5. Заполним столбцы 2 - 7 по данным табл. 1, по данным проектирования подсистем аналого-цифрового преобразования (разд. 3) и передачи дискретных сигналов (разд. 4):

Ориентировочное значение тактовой частоты группового цифрового сигнала:

Ориентировочное значение числа тактовых интервалов в цикле:

Примем в качестве частоты повторения циклов наименьшее значение частоты следования кодовых групп из четвертого столбца:0,4 кГц.

Ориентировочное значение числа тактовых интервалов в цикле:

15005 бит

Так как 2000 << 70*2000 то наличие сверхциклов для построения группового сигнала обязательно.

Параметры ЦСП.

Таблица 5

№	Тип канала	Число каналов Ni	min fг.i кГц	max fг.i кГц	оконч. fг.i кГц	mi, бит	Nц.i	Nсц.i	Номера ТИ в цикле	Номера циклов
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Телефонный	6	8	10	8	7	42	672	10-30 466-486	1-16
2	Канал вещания	3	30,8	-	32	11	132	2112	31-96 487-552	1-16
3	ПДС-0,2 кбит/с	10	1,6	2,4	2	1	-	40	8-9 457-465 8-9 457-461	2-4 5
4	ПДС-19,2 осн.	60	19,2	-	24	4	720	11520	97-456 553-912	1-16
5	Канал передачи СУВ	64	0,4	0,8	0,5	1	-	64	8-9 457-465 8-9 457-463	6-10 11
6	Циклов. синхр.	1			8	7	7	112	1-7	1-16
7	СЦ синхр.	1			0,5	4	-	4	8-9 457-458	1
8	Своб. ТИ							68	См. Схему структурного цикла

Области предполагаемых значений частот повторения циклов и сверхциклов.

Области разрешенных значений и:

;

[1,стр.35]

Область разрешенных значений частот повторения циклов:

6002/2000=3,001 кГц 70*0,4=28 кГц.

Область разрешенных значений частот повторения сверхциклов:

0,4 кГц0,8 кГц.

Принимаем = 8 кГц.;= 0,5 кГц.

Выбор окончательных значений частот следования кодовых групп, частот повторения циклов и сверхциклов.

Принятые значения должны удовлетворять требованиям:

для  f_гi  f_ц ; для  f_гi <  f_ц, ;

где - целые числа;f_гi min  f_гi , max  f_гi]

Каналы, входящие в цикл:

Телефонный канал: 8 кГц ==8 кГц;n = = 1

Канал вещания:30,8 кГц >=8 кГц;n = = 4

Канал ПДС (0,2 кбит/с):1,6 кГц <=8 кГц;n == 4

Канал ПДС (19,2 кбит/c ):19,2 кГц >=8 кГц;n ==3

Канал СУВ:f_г = 0,4-0,8 кГц <=8 кГц;n = =1

Число циклов в сверхцикле:

Уточненные частоты следования кодовых групп заносим в 6-й столбец таблицы 5.

Определение числа битов в кодовых словах цикловой и сверхцикловой синхронизации.

При этом будем ориентироваться на результаты работ в области цикловой синхронизации, а также на параметры ЦСП европейской, североамериканской и японской плезиохронных иерархий.

Число битов в слове циклового синхросигнала рекомендуется принимать равным 7 - 12, а в слове сверхциклового синхросигнала - 4 - 8.

Число бит в слове циклового синхросигнала принимаем равным 7; число бит в слове сверхциклового сигнала будет равно 4.

Введем в таблицу 5 дополнительные строки для каналов цикловой и сверхцикловой синхронизации.

Расчет числа тактовых интервалов в цикле и сверхцикле , необходимых для организации каналов каждого типа.

для : ,;

для : ;

Расчет идля конкретных каналов:

Телефонный канал:8 кГц ==8 кГц;,

Канал вещания:30,8 кГц >=8 кГц;,

Канал ПДС (0,2 кбит/с):1,6 кГц <=8 кГц;

Канал ПДС (19,2 кбит/с.):19,2 кГц >=8 кГц;,

Канал передачи СУВ:f_г = 0,5 кГц <=8 кГц;

Сигнал цикл. синхронизации:f_г ==8 кГц,n = = 1,

 , ,

Сигнал сверхцикл. синхронизации: ,

По данным расчета заполняем восьмой и девятый столбцы таблицы 5.

Расчет минимально необходимого числа тактовых интервалов в цикле:

_{где числитель определяется по данным 9-го столбца таблицы 5.}

=

Количество тактовых интервалов в цикле должно превышать минимальное значение.

Исходя из этого, примем =912 , тогда. Свободных ТИ в сверхцикле - 64.

Значение =912 выбрано исходя из того, что число 912 кратно числам 8, 16 (f_ц= 8 кГц,), что позволит разделить цикл на группы, частота повторения которых выше и кратна цикловой и выстроить регулярный поток битов цифровых сигналов в цикле и сверхцикле.

Для оценки качества проектирования цикла и сверхцикла рассчитаем коэффициент использования пропускной способности группового цифрового тракта ЦСП по формуле:

,

где число битов в сверхцикле;

число битов сигнала цикловой синхронизации в сверхцикле;

число битов сигнала сверхцикловой синхронизации в сверхцикле;

число свободных тактовых интервалов в сверхцикле.

Коэффициент использования проектируемой ЦСП должен удовлетворять условию

,

что полностью удовлетворяет условию .

Точное значение тактовой частоты цифрового группового сигнала:

Полученное значение тактовой частоты превышает значение , но не более, чем на 10%.

VI. Проектирование линейного тракта.

6.1 Выбор кода линейного тракта.

В качестве кодов в цифровых медных линиях используются в основном трехуровненвые коды.

При выборе того или иного типа кода в линии обычно руководствуются экономическими и техническими соображениями. Так, например, код АМI(ЧПИ) иHDB-3 (МЧПИ) позволяет использовать наиболее простые устройства для преобразования кодов и обнаружения ошибок. Но они не изменяют тактовую частоту в линии. При тактовой частотедлина регенерационного участка при применении кабеля типа Т, что приведет к значительному увеличению количества регенераторов.

Алфавитные коды 4В3Т и 6В4Т понижают тактовую частоту в линии, что позволяет увеличить длину регенерационного участка. Выбираем код 4В3Т, коэффициент снижения тактовой частоты у которого равен 3/4 (у кода 6В4Т к=2/3). Тактовая частота сигнала в линии

6.2 Эффективное напряжение помех на входе регенератора.

Помехи, приведенные ко входу регенератора, складываются из шумов термического происхождения участка линии и внешних помех. Эквивалентная шумовая полоса помех при обычной трехуровневой передаче близка к

     0,7 .  f_т.л.

Средняя мощность этих помех на входе регенератора:

где k = 1,38 ^. 10^-23(Дж./град. К) - постоянная Больцмана;

T = 293⁰К – абсолютная температура кабеля.

Эффективное напряжение помех, приведённое ко входу регенератора:

U_П. =116,2 мкВ

6.3 Требования к защитному интервалу.

Защитный интервал или полураскрыв глаз-диаграммы определяющим образом влияет на вероятность ошибок в передаче символов в пределах одного регенерационного участка. С другой стороны, допустимое значение вероятности ошибок в пределах одного регенерационного участка зависит от принятых норм на достоверность передачи битов по линейному тракту и от числа регенераторов, установленных в тракте. Чрезмерно сложный характер обеих зависимостей ведет к необходимости проведения расчетов итерационного характера. Номера этапов итерации

i=1, 2, …

На первом этапе итерации рекомендуется принять

(P₁)_i  8 ^. 10^-10

Регенератор может обеспечивать такую вероятность ошибок, если

,

тогда

(U₃)₁ = 6,2 ^. U_П. = 6,2*116,2 = 720,4 мкВ

На последующих этапах итерации отношение защитного интервала и напряжения помех, приведенных ко входу регенератора, определяется по значению вероятности ошибок, определяемому требованиями, которые предъявляются к достоверности передачи.

6.4 Амплитуда на входе регенератора.

При идеально точном выполнении всех узлов регенератора, отсутствии  межсимвольных помех в трехуровневой передаче амплитуду импульса на входе регенератора, определенную с учетом действия корректора, можно принять

2 ^. U₃ .

Для реального регенератора, для которого известны потери помехозащищенности (табл. 4) эта величина должна быть увеличена

[1, стр.39]

5,74 мВ.

6.5 Затухание импульсного сигнала на регенерационном участке наибольшей длины: Предельно допустимое наибольшее затухание импульсов на регенерационном участке может быть рассчитано по формуле

[1, стр.39]

где U_вых - амплитуда импульсов в кабеле на выходе регенератора из исходных данных;

С увеличением затухания сигнала в линии возрастают требования к конструкции усилителя регенератора. На практике значение затухания импульсного сигнала на регенерационном участке ограничивают сверху. В курсовом проекте рекомендуется принимать a_s  80 дБ, дБ.

6.6 Предельно допустимая длина регенерационного участка.

Затухание импульсов в кабеле примерно равно затуханию кабеля на частоте 0,5-0,6 от значения тактовой частоты сигнала в линии. Примем коэффициент равным 0,5.

где ( 0,5 ^.  f_т.л ) - километрическое затухание кабеля, рассчитанное по формуле, приведенной в табл. 5 [1] для заданного типа кабеля, на частоте  f =0,5 ^. f_т.л   (МГц).

Для кабеля с симметричными парами типа Т

, (fв Мгц)

Предельно допустимая длина РУ на первом этапе итерации:

6.7 Допустимая вероятность ошибок в передаче символов на регенерационном участке предельно допустимой длины.

Проектирование линейных трактов ЦСП может выполняться из расчета, что суммарная, результирующая вероятность ошибок на трактах длиной 10000 км не должна превышать 10^-6. Такие же требования предъявляются к линейному тракту при курсовом проектировании. Это означает, что

,

где к – коэффициент размножения ошибок, величина которого для кода 4В3Т равна 1,25.

6.8 Требования к защитному интервалу на этапе итерации (i +1)

Чтобы фактическое значение вероятности ошибок не превысило полученного выше значения, необходимо, чтобы защитный интервал в достаточной мере превышал действующее напряжение помех. Вероятность превышения абсолютными значениями помех напряжения защитного интервала равна

Соотношение между P₁ и P зависит от структуры регенератора и вероятности появления символов в регенерируемом сигнале. Обычно

P₁ = ( 0,5 - 1,0 ) ^. Р.

Принимая P₁= P, из вышеприведенной формулы для очередного этапа итерации можно получить

Амплитуда импульсов на входе регенератора:

5,95 мВ.

Предельно допустимое наибольшее затухание импульсов на регенерационном участке

Предельно допустимая длина РУ на втором этапе итерации:

Расчет можно считать законченным, если точность вычисления длины регенерационного участка в процессе итерационных расчетов окажется не хуже 2%, что примерно эквивалентно критерию

. ,

следовательно, расчет считаем законченным, принимаем

При расчете количества регенераторов на магистрали заданной длины L следует помнить, что длины регенерационных участков не могут превышать предельно допустимое значение, рассчитанное выше, но могут иметь меньшие значения, поэтому

Схема магистрали с НРП и ОРП.

ОРП-1

ОРП-2

НРП-1

НРП-2

НРП-181

НРП-182

l_s= 2.2 км

L= 350 км

Рис.3.

7. Разработка структурной схемы аппаратуры оконечной станции ЦСП.

Исходными данными для разработки структурной схемы являются данные табл. 1, результаты проектирования подсистем АЦП (разд. III), передачи дискретных сигналов (разд. IV), результаты разработки цикла и сверхцикла (разд. V) и результаты проектирования подсистем линейного тракта (разд. VI).

В результате разработки должны быть составлены:

 структурная схема мультиплексора и демультиплексора;

 схема оконечной аппаратуры линейного тракта передачи и приема;

 схема генераторной аппаратуры.