ПЗ_ОПИиСС МТС_акбак
.pdfполосовых фильтров, согласно расчетному спектру частот в п.4.1.
5. Индивидуальное задание №2.
5.1 Произвести расчет спектра вторичной группы, если объединяются m первичных групп. Количество каналов в первичной группе составляет четыре (см. п. 4.1). Исходные данные представлены в таблице 3.
Таблица 3
|
Количество |
Рабочий частотный диапазон линии |
||
Вариант |
первичных групп |
|
связи |
|
|
во вторичной, m |
F1, кГц |
|
F2, кГц |
1 |
4 |
220 |
|
404,3 |
2 |
4 |
217,8 |
|
462,8 |
3 |
5 |
157,3 |
|
400,4 |
4 |
4 |
136,4 |
|
513,5 |
5 |
5 |
216,7 |
|
444,6 |
6 |
5 |
214,5 |
|
475,8 |
7 |
4 |
113,3 |
|
469,3 |
8 |
5 |
176 |
|
413,4 |
9 |
5 |
209 |
|
391,3 |
10 |
5 |
144,1 |
|
510,9 |
11 |
5 |
184,8 |
|
421,2 |
12 |
4 |
111,1 |
|
516,1 |
13 |
4 |
124,3 |
|
517,4 |
14 |
6 |
110 |
|
417,3 |
15 |
6 |
116,6 |
|
495,3 |
16 |
6 |
216,7 |
|
445,9 |
17 |
6 |
206,8 |
|
438,1 |
18 |
6 |
154 |
|
416 |
19 |
5 |
128,7 |
|
453,7 |
20 |
5 |
154 |
|
410,8 |
21 |
6 |
172,7 |
|
412,1 |
Для расчета спектра вторичной группы в рабочей полосе частот линии связи необходимо воспользоваться формулой (3):
FНЕС. k F2 FПГ (k 1) |
(3) |
где FНЕС.k – несущая частота i-й первичной группы во вторичной;
∆FПГ – ширина первичной группы (берется из расчета спектра первичной группы (см. п. 4);
k – номер первичной группы во вторичной.
F2 – верхняя частота линии связи (см. таблицу 3).
Значения частот верхней и нижней составляющей амплитудно41
модулированного процесса рассчитывается аналогично выражению (1):
fНИЖН.ПГ1 |
FНЕС .ВГ |
fВЕРХ. ПГ |
|
|
|
fНИЖН.ПГ2 |
FНЕС .ВГ |
|
|
|
|
fНИЖН. ПГ |
|
||||
fВЕРХ.ПГ1 |
FНЕС .ВГ |
fНИЖН.ПГ |
|
(4) |
|
|
|||||
|
|||||
fВЕРХ.ПГ2 |
FНЕС .ВГ |
fВЕРХ.ПГ |
|
|
|
|
|
||||
где FНИЖШ.ПГ1, FНИЖН.ПГ2 – ширина нижней боковой составляющей амплитудномодулированного сигнала вторичного группообразования;
FВЕРХ.ПГ1, FВЕРХ.ПГ2 – ширина верхней боковой составляющей амплитудномодулированного сигнала вторичного группообразования;
fНИЖН.ПГ, fВЕРХ.ПГ – нижняя и верхняя граница частот первичной группы (см. расчет п. 4).
5.2 Изобразить спектр вторичной группы. Примерный шаблон формирования первичной группы в частотном диапазоне представлен на рисунке 2. Рассчитать количество первичных групп передаваемых во вторичной группе для заданного частотного диапазона линии связи.
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fнес. |
|
|
fнижн.ПГ |
fверх.ПГ |
|
fПГ |
|
|
ПФ |
|
fнижн.ПГ1 |
fнижн.ПГ2 |
fверх.ПГ1 |
fверх.ПГ2 |
f |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
fнижн.ПГ |
fверх.ПГ |
|
|
|
|
fнижн.ПГ1 |
fнижн.ПГ2 |
fверх.ПГ1 |
fверх.ПГ2 |
|
|
f |
|
ПФ |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Fнес. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
fнижн.ПГ |
fверх.ПГ |
fнижн.ПГ1 |
fнижн.ПГ2 |
fверх.ПГ1 |
|
fверх.ПГ2 |
|
|
Канал вторичной |
f |
||
|
|
|
|
группы |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Fлин.связи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F1 |
|
|
|
|
|
|
|
F2 |
|
f |
|
|
Рисунок 2 – Формирование вторичной группы |
|
|
|
|||||||
42
5.3 Вычертить структурную схему системы передачи формирующую вторичную группу для заданного варианта, примерная схема системы передачи формирования вторичной группы представлена на рисунке 3. Указать на схеме значения несущих частот, полосу среза полосовых фильтров согласно расчетному спектру (п. 5.1)
ФНЧ |
ПФ |
|
Fнес.1 |
ФНЧ |
ПФ |
|
Fнес.m |
ФНЧ |
ПФ |
|
Fнес.1 |
ФНЧ |
ПФ |
|
Fнес.m |
ПГ1 |
ПФ |
|
Fнес.ПГ1
ВГ
ПГm
ПФ
Fнес.ПГk
Рисунок 3 – Схема формирования вторичной группы с ЧРК
6 Содержание отчета:
6.1Письменные ответы на вопросы допуска.
6.2Структурная схема системы передачи с ЧРК, для первичного и вторичного группообразования.
6.3Графики формирования спектра первичной и вторичной группы.
6.4 Расчет количества каналов в первичной и вторичной группе для заданного диапазона частот линии связи, а также максимально возможное количество передаваемых каналов во вторичной группе, согласно исходным данным индивидуальных заданий.
6.5 Расчет спектра вторичной и первично группы системы передачи с ЧРК. 6.6 Выводы по проделанной работе.
43
Практическая работа №4 Цифровые системы передачи
1 Цель работы:
1.1 Изучение принципов формирования групповых сигналов и синхронизации в системах с временным разделением каналов (ВРК).
1.2 Получить навыки в линейном кодировании (преобразование АИМ сигнала в сигнал ИКМ)
2 Литература:
2.1Олейник П. Корпоративные информационные системы. Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения. – СПб. : Питер, 2011 г. – 176 с Режим доступа: http://ibooks.ru/ reading.php? productid= 26272
2.2Величко В. В. Основы инфокоммуникационных технологий: учеб. пособие для вузов / В. В. Величко, Г. П. Катунин, В. П. Шувалов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009
2.3Сети следующего поколения NGN / под ред. А. В. Рослякова. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2009
2.4Основы построения телекоммуникационных систем и сетей : учеб. для вузов / В. В. Крухмалев, В. Н. Гордиенко, А. Д. Моченов, В. И. Иванов, В. А. Бурдин, А. В. Крыжановский; под ред. В.Н. Гордиенко, В. И. Крухмалев .- 2-е изд.- М. : Горячая линия - Телеком, 2008.
2.5Крухмалев В. В., Гордиенко В. Н., Моченов А. Д. Цифровые системы передачи: Учебное пособие для вузов. – М. : Горячая линия–Телеком, 2012 г. – 376 с. – Электронное издание. – УМО. Режим доступа: http://ibooks.ru/ reading.php? productid= 333998&search_string= основы% 20инфокомму-
никационных % 20систем.
3 Подготовка к работе:
3.1Повторить понятия: многоканальная система передачи с временным разделение каналов, дискретизация аналогового сигнала, АИМ сигнал первого
ивторого рода, квантование, шумы дискретизации и квантования.
3.3Подготовить бланк отчета.
3.4Письменно ответить на вопросы допуска:
1)Что такое цифровой сигнал?
2)Что такое импульсная модуляция?
3)Дать расшифровку модуляций: АИМ, ИКМ, ШИМ, ЧИМ, ФИМ?
4)Что такое дискретизация и квантование?
5)Что такое скважность импульсов?
6)Какими параметрами характеризуется импульс?
7)Какие виды синхронизации применяются в ЦСП?
4 Индивидуальные задание №1.
4.1 Пояснить принцип импульсно-кодовой модуляции на примере
44
преобразования простого синусоидального сигнала в цифровой. Исходные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1
|
|
Исходные данные |
|
||
Вариант |
Частота |
Амплитуда |
Частота |
Количество |
|
уровней |
|||||
|
сигнала, кГц |
сигнала, В |
дискретизации, кГц |
||
|
квантований |
||||
|
|
|
|
||
1 |
4 |
5 |
10 |
48 |
|
2 |
4 |
3 |
10 |
48 |
|
3 |
2 |
1 |
6 |
32 |
|
4 |
2 |
2 |
6 |
16 |
|
5 |
2 |
1 |
6 |
32 |
|
6 |
2 |
2 |
6 |
16 |
|
7 |
3 |
4 |
8 |
48 |
|
8 |
3 |
2 |
8 |
16 |
|
9 |
3 |
1 |
8 |
32 |
|
10 |
3 |
3 |
8 |
16 |
|
11 |
2 |
3 |
6 |
48 |
|
12 |
4 |
2 |
10 |
32 |
|
13 |
2 |
1 |
6 |
16 |
|
14 |
3 |
4 |
8 |
32 |
|
15 |
3 |
5 |
8 |
32 |
|
16 |
3 |
3 |
8 |
16 |
|
17 |
4 |
5 |
10 |
32 |
|
18 |
3 |
3 |
8 |
32 |
|
19 |
2 |
2 |
6 |
16 |
|
20 |
4 |
2 |
10 |
32 |
|
21 |
2 |
5 |
6 |
32 |
|
4.2Изобразить в масштабе синусоидальный сигнала. За амплитуду принять высоту листа в клетку, за период принять ширину листа в клетку, при этом, количество клеток по амплитуде (размаху) и времени должно быть четным. На оси времени отметить период сигнала в мс (см. рисунок 1).
4.3Под графиком гармонического сигнала, в масштабе изобразить прямоугольные импульсы, следующие с частотой дискретизацией Fд. Для этого необходимо разбить временной интервал синусоидального процесса на N частей, формула (1):
N |
FД |
(1) |
|
FСИГН. |
|||
|
|
где FД – частота дискретизации;
45
FД – частота синусоидального сигнала. Амплитуду импульсов взять за одну клетку.
4.4 На временном интервале длительности импульса, штриховой областью показать дискретный сигнала синусоидального процесса (см. рисунок 1) Амплитуда импульса изменяется от минимального до максимального значения на временном интервале импульса, такой импульс получил название АИМ первого рада (АИМ-I). Данный тип импульса кодировать нельзя, его необходимо преобразовать в АИМ второго рада (АИМ-II) (см. рисунок 1).
U, В
|
АИМ-I |
|
|
АИМ-II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1,0 |
|
|
|
|
|
16 |
|
Fсигн. = 10 кГц |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
15/16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
U = 1,0 В |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
Fд = 40 кГц |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N = 40/10 = 4 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Ош.кв. |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
8/16 |
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
0,05 |
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-2 |
t, мс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-7 |
|
|
|
|
|
|
-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ош.кв. |
|
|
|
|
|
|
|
|
-6 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-15 |
|
|
-8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-14 |
|
|
-1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-16 |
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 0 0 |
1 |
1 |
1 |
0 0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
t, мс |
|
|||||||||||||||||||||
t, мс
Рисунок 1 – Принцип преобразования аналогового сигнала в цифровой
46
Для преобразования импульса АИМ-I в АИМ-II, необходимо усреднить амплитуду сигнала на временном интервале τи = Ти/2 от минимального до максимального значения амплитуды импульса, как показано на рисунке 2.
U, В
|
|
|
Uмах |
|
|
|
U=(Uмин - Uмах)/2 |
|
U |
|
Uмах |
|
|
U |
|
|
|
|
Uмин |
U |
|
|
|
|
U |
|
|
АИМ-I |
АИМ-II |
|
АИМ-I |
АИМ-II |
||
|
|
|
||
|
Uмин |
|
|
|
t, мс
Рисунок 2 – Принцип преобразования АИМ-I в АИМ-II
4.5 Разбить ось амплитуды сигнала (U, В) на равное количество разрешенных уровней. Расстояние между уровнями называется шаг квантования (∆). Шаг квантования рассчитывается по формуле (2):
|
UМАХ |
(2) |
|
||
|
М КВ. |
|
|
|
где Uмах – максимальная амплитуда сигнала (синусоидального процесса); МКВ. – количество уровней квантований (см. таблицу 1).
Нумерация уровней начинается с нулевой позиции амплитуды сигнала (нулевой уровень), тогда общее число уровней квантований для положительной и
отрицательной области составит: M*кв Mкв 1 . А поскольку сигнал имеет две полярности, то количество бит, отводимых для кодирования одного из разрешенных уровней, определяется по формуле (3):
m log2 (MКВ.) 1 |
(3) |
где m – количество бит для кодирования одного АИМ импульса второго рода; МКВ. – количество уровней квантований (см. таблицу 1).
1 – бит отводимый для кодирования полярности сигнала;
4.6 Присвоить АИМ импульсам второго радо соответствующий разрешенный уровень. Разрешенный уровень присваивается по правилу:
1) Если амплитуда импульса будет больше либо равная половине шага
47
квантование, то амплитуда АИМ импульса округляется в большую сторону (рисунок 3);
2) Если амплитуда импульса будет меньше половины шага квантования, то амплитуда АИМ импульса округляется в меньшую сторону (рисунок 3).
U, В |
|
|
Ош. кв |
|
|
|
|
|
||||
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
110000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
/2 |
|
101111 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
/2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
16 |
|
|
|
15 |
/2 |
|
101110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, мс 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
t, мс
Рисунок 3 – Квантование АИМ сигнала
4.7 Изобразить импульсно-кодово-модулированный (ИКМ) сигнала всех АИМ импульсов второго рода на одной оси времени, как показано на рисунке 1 или 3. Записать для каждого импульса значение амплитуды в вольтах; записать разрешенный уровень, которому соответствует данное напряжение АИМ импульса.
5 Индивидуально задание №2.
5.1 Для заданного АИМ тока (таблица 2) вычертить структурную схему линейного кодера симметричного кодирования (для двухполярного сигнала).
Таблица 2
Вариант |
|
IАИМ, ∆ |
1 |
|
106,08 |
2 |
|
33,08 |
3 |
|
59,08 |
4 |
|
112,08 |
5 |
|
81,08 |
6 |
|
7,08 |
7 |
|
13,08 |
8 |
|
97,08 |
9 |
|
43,08 |
|
48 |
|
Продолжение таблицы 2
Вариант |
IАИМ, ∆ |
10 |
76,08 |
11 |
124,08 |
12 |
76,08 |
13 |
62,08 |
14 |
56,08 |
15 |
93,08 |
16 |
7,08 |
17 |
22,08 |
18 |
58,08 |
19 |
86,08 |
20 |
43,08 |
21 |
1,08 |
Шаблон структурная схема линейного кодера симметричного кодирования представлен на рисунке 4.
IАИМ,
К
2 |
2 |
4 |
4 |
8 |
8 |
16 |
16 |
32 |
32 |
64 |
64 |
|
|
|
|
|
-Е |
ГЭТ |
+Е |
||
8 |
|
7 |
|
6 |
|
5 |
ЦР |
|
|
4 |
|
3 |
|
2 |
|
1 |
|
|
ПК |
ГО
ИКМ
м
Рисунок 4 – Структурная схема линейного кодера
49
Кодер состоит из: К – компаратор; ЦР – цифровой регистр; ПК – преобразователь кода (преобразует параллельный код в последовательный); ГЭТ – генератор эталонных токов (состоящий из источников тока, ключей и резисторов).
Если кодируется отрицательное значение тока АИМ, то на выходе компаратора включается логический инвертор. Кодирование начинается сравнения кодируемого тока IАИМ с нулем. Сравнение происходит в компараторе, если IАИМ.≥ IГЭТ, то на выходе компаратора формируется единица, если меньше, то ноль. Этот логический элемент (ноль или единица) записывается в ячейку ЦР №1. Далее, ток АИМ сравнивается по порядку с эталонными токами поступающих с ГЭТ. Таким образом, после того как цифровой регистр полностью заполнится, преобразователь кода считывает информации с выходов ЦР, и на выходе ПК формируется восьмиразрядная кодовая комбинация (ИКМ).
5.2 Согласно исходным данным, для IАИМ, ∆ заполните таблицу 3, которая поясняет принцип кодирования и работы линейного кодера.
Таблица 3
Такт работы |
IАИМ > IЭТ |
Компаратор |
Состояние |
Кодовая |
|
ключа |
комбинация |
||||
|
|
|
|||
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
5.3По расчетным данным таблицы 3, на рисунке линейного кодера показать состояние ключей для заданного значения тока АИМ (IАИМ, ∆).
5.4Рассчитать ошибку квантования, и уровень квантования для заданного
АИМ тока (IАИМ, ∆).
5.5 Пример кодирования: пусть кодируется ток IАИМ = 5,04 ∆. Произведем округление данного числа в меньшую сторону (см. п. 4.6), тогда получим IАИМ = 5∆. Этапы кодирования сведем в таблицу 4. Тогда, согласна расчетной таблицы 4, схема кодера примет вид рисунок 5.
Таблица 4
Такт работы |
IАИМ > IЭТ |
Компаратор |
Состояние |
Кодовая |
|
ключа |
комбинация |
||||
|
|
|
|||
1 |
5 > 0 |
1 |
замкнут |
1 |
|
2 |
5 < 64 |
0 |
разомкнут |
0 |
|
3 |
5 < 32 |
0 |
разомкнут |
0 |
|
4 |
5 < 16 |
0 |
разомкнут |
0 |
50