Варианты взаимодействия систем коммутации и мультиплексоров СЦИ. Структура VC-12 при асинхронном преобразовании компонентного сигнала 2048 кбит/с.

Современная общая схема группообразования в СЦИ (G.707/ Y.1322, G.708), применение сцепок и sSTM-1n; 2k.

ЛИТЕРАТУРА

а) основная литература:

1.С. А. Курицын. Основы построения телекоммуникационных систем передачи: Учебное пособие / Информационный центр "ВЫБОР". – СПб, 2004. – 392 с.

2.А.Ю. Матюхин, С.А. Курицын. Многоканальные системы передачи. Учебное пособие / ФГОБУВПО СПбГУТ. – СПб, 2013. – 400 с.

3.В. Н. Гордиенко, М.С. Тверецкий. Многоканальные телекоммуникационные системы. Учебник/ М.: "Горячая линия-Телеком", 2007. . – 416 с.

4.Рекомендации МСЭ-Т: G.703 (03/2003).

б) дополнительная литература:

5.И. Г. Бакланов. NGN: принципы построения и организации / под редакцией Ю. Н. Чернышова. М.: Эко-трендз, 2008

6.Дж. Беллами. Цифровая телефония. М.: Эко-трендз, 2004.

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Задача 1

1.Изобразить упрощенную структурную схему оборудования N- канальной системы передачи (СП) с временным мультиплексированием.

2.Пояснить принцип временного мультиплексирования с помощью временных диаграмм формирования группового сигнала.

3.Для заданных значений ширины полосы эффективно переда-

ваемых частот каналов Fн … Fв и полос расфильтровки фильтров Fф, используемых в дискретизаторе и восстановителе непрерывной формы сигналов, рассчитать наименьшее значение частоты дискретизации, при котором будут отсутствовать искажения дискретизации, и привести спектры дискретизированных сигналов.

4.При заданном числе каналов N рассчитать длительность ка-

нального интервала Tк и частоту следования импульсов группового сигнала Fк.

5.При заданной скважности импульсов группового сигнала γ рассчитать длительность канальных импульсов.

5

6.Рассчитать полосу частот, необходимую для передачи группового АИМ-сигнала.

7.Рассчитать тактовую частоту и скорость передачи символов цифрового сигнала, если рассмотренный выше групповой АИМсигнал кодируется методом ИКМ при заданном количестве разрядов в кодовой группе m.

Исходные данные для решения задачи приведены в табл. 1, 2.

Методические указания к решению задачи 1

В большинстве случаев в основу построения цифровых систем передачи (ЦСП) положен метод временного мультиплексирования (временного разделения каналов, ВРК). Функции временного мультиплексирования и демультиплексирования могут быть реализованы для аналоговых отсчетов с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ).

Основная идея ВРК определяет необходимость дискретизации непрерывных сигналов. При этом частота следования отсчётов, т. е. частота дискретизации Fд, выбирается на основании теоремы В. А. Котельникова: Fд ≥ 2 Fв.

Таблица 1 Исходные данные к задаче 1

Последняя	Fн1 … Fв1,		Fф1,	Предпоследняя	Fн2 … Fв2,		Fф2,
цифра номера				цифра номера
cтуденческого	кГц		кГц	студенческого	кГц		кГц
билета				билета
0	0,3	… 3,4	1,2	0	15	… 24	2
1	0,03	… 15,0	0,8	1	37	… 60	1
2	0,05	… 10,0	2,0	2	330	… 530	12
3	0,1	… 6,3	0,5	3	312	… 552	6
4	0,08 … 6,4		1,5	4	60 …108		1
5	0,8 … 23,0		2,0	5	312	… 552	8
6	0,3	… 3,4	0,8	6	45	… 85	5
7	0,05	… 15,0	0,3	7	60 …108		2
8	0,3	… 2,7	1,0	8	330	… 530	4
9	0,2	… 4,1	1,1	9	15	… 20	1

Однако если дискретизируемый сигнал занимает полосу частот меньше одной октавы, т. е. для него 2Fн > Fв, то частоту дискретизации можно также выбирать, используя выражение

2Fв/(k+1) ≤ Fд ≤ 2Fн/k,

где Fн, Fв – нижняя и верхняя граничные частоты спектра сигнала соответственно, а k – целая часть отношения Fн/(Fв - Fн).

6

Расчет наименьшего значения частоты дискретизации заключается в выборе такого значения Fд, при котором:

1)исходный сигнал может быть выделен в неискаженном виде из спектра дискретизированного сигнала;

2)ширина защитного интервала между спектральными составляющими исходного сигнала и ближайшими к ним составляющими боковых полос при гармониках частоты дискретизации (полоса расфильтровки) будет не меньше заданной.

Для сигналов, занимающих полосу частот меньше одной октавы, учесть в расчётах полосу расфильтровки можно, определив новые значения нижней и верхней граничных частот спектра сигнала:

Fн’= Fн - ( Fф/2) и Fв’= Fв + ( Fф/2).

Таблица 2 Исходные данные к задаче 1

	Модуль разности первой
	и второй от конца цифр	N	γ	m
	номера студенческого
	билета
	0	30	2	8
	1	4	2	12
	2	8	4	10
	3	480	2	7
	4	15	4	6
	5	10	4	10
	6	120	2	8
	7	8	4	7
	8	16	2	6
	9	1920	2	12

Длительность канальных импульсов в N-канальной СП с ВРК и АИМ может быть определена из выражения

τ = (NT+д1)γ ,

где Tд – период дискретизации, а ширина полосы частот группового сигнала, обеспечивающая допустимую величину межсимвольных помех, определяется соотношением

FВРК = ατ =α Fд (N +1)γ ,

где α = 0,5 при идеальном фильтре, ограничивающим спектр группового сигнала. На практике α = 0,7÷0,8. Примем в расчётах α = 0,75.

7

В ЦСП с ВРК самое широкое применение нашла импульснокодовая модуляция (ИКМ). При формировании цифрового сигнала на основе ИКМ-ВРК осуществляется дискретизация и квантование аналоговых первичных сигналов, а затем их кодирование.

Тактовая частота цифрового сигнала в ЦСП с ИКМ-ВРК равна

Fт = Fд m (N + 1).

Задача 2

Нелинейный кодек речевого сигнала A = 87,6/13 выполнен на основе линейного кодека и цифрового компандерного устройства. Для заданных значений напряжений дискретных отсчетов на входе кодера U и номинальных шагов квантования определить:

1)структуру кодовых групп на выходе кодера;

2)номер и границы сегмента, которому принадлежит кодируемый отсчет, шаг квантования и номер уровня квантования, соответствующий данному отсчету, в рассматриваемом сегменте;

3)квантованные значения напряжений на выходе декодера;

4)погрешность квантования.

Исходные данные для решения задачи приведены в табл. 3.

Таблица 3 Исходные данные к задаче 2

Последняя			Предпоследняя
цифра номера	U1, мВ	1, мВ	цифра номера	U2, мВ	2, мВ
студенческого			студенческого
билета			билета
0	385	1	0	–7521	4
1	–1123	1	1	5407	3
2	–3278	2	2	–721	3
3	73	2	3	225	4
4	527	2	4	6578	4
5	2000	1	5	–55	4
6	–4037	2	6	6017	3
7	2978	2	7	4391	4
8	3080	2	8	975	3
9	–17	1	9	–1973	3

Методические указания к решению задачи 2

Структурная схема нелинейного кодека, выполненного на основе линейного кодека и цифрового компандерного устройства, приведена на рис. 1.

8

Линейный		Цифровой
ИКМ-кодер		компрессор

Кодер

Линейный		Цифровой
ИКМ-декодер		экспандер

Декодер

Рис. 1. Структурная схема нелинейного кодека

Поступающий на вход нелинейного кодера сигнал с частотой 8 кГц, равной частоте дискретизации речевого сигнала, кодируется в линейном кодере с использованием симметричного двоичного кода с большим числом уровней квантования (4096).

		Представление 12-разрядного кодового слова на выходе линей-
	ного кодера (рис. 2) использует формат «знак - абсолютное значение»,
			в	котором			первый
			бит		(P)	указывает
	P	Q	знак		отсчета			(1 –
			для положительных
		Рис. 2. Структура 12-разрядного кодового слова	напряжений, 0 – для
			отрицательных),					а
	оставшиеся биты (Q) – номер уровня квантования, записанный в нату-
	ральном арифметическом коде.

Таблица 4 Преобразование при цифровом компандировании по закону A

Номер	12-разрядные кодовые	8-разрядные	13-разрядные кодовые
сегмента		кодовые группы на
	группы на выходе	выходе цифрового	группы на выходе
	линейного кодера		цифрового экспандера
		компрессора
0	Р0000000wxyz	Р000wxyz	Р0000000wxyz1
1	Р0000001wxyz	Р001wxyz	Р0000001wxyz1
2	Р000001wxyza	Р010wxyz	Р000001wxyz10
3	Р00001wxyzab	Р011wxyz	Р00001wxyz100
4	Р0001wxyzabc	Р100wxyz	Р0001wxyz1000
5	Р001wxyzabcd	Р101wxyz	Р001wxyz10000
6	Р01wxyzabcde	Р110wxyz	Р01wxyz100000
7	Р1wxyzabcdef	Р111wxyz	Р1wxyz1000000

Q

9

Полученная на выходе линейного кодера 12-разрядная кодовая группа при помощи цифрового компрессора преобразуется в 8-раз- рядную, передаваемую по линии. Цифровое сжатие, осуществляемое в соответствии с правилом, представленным в табл. 4, соответствует европейской шкале неравномерного квантования с компрессией по закону A.

Параметры нелинейного кодера речевого сигнала A = 87,6/13 приведены в табл. 5 в условных единицах ( ).

Структура 8-разрядного кодового слова на выходе цифрового компрессора имеет вид, показанный на рис. 3. Биты S кодовой комбинации указывают номер сегмента, в котором находится кодируемый отсчет, а биты Q – номер уровня квантования внутри данного сегмента, представленные в двоичном исчислении.

Таблица 5 Параметры кодера A = 87,6/13

Номер сегмента	Нижняя граница	Верхняя граница	Шаг квантования
	сегмента	сегмента
0	0	16
1	16	32
2	32	64	2
3	64	128	4
4	128	256	8
5	256	512	16
6	512	1024	32
7	1024	2048	64

	Принцип цифрового экс-
	пандирования (табл. 4) аналоги-
	чен принципу цифровой компрес-		P		S			Q
	сии.
		Рис. 3. Структура 8-разрядного
	Кодирование и декодирова-
				кодового слова
	ние при компрессии по закону

A = 87,6/13 можно выполнить в следующем порядке:

1.Рассчитать структуру 12-разрядной кодовой группы на выходе линейного кодера. Для этого необходимо определить бит полярности, выразить абсолютное значение напряжения кодируемого отсчета в заданных шагах квантования ( ) и представить его в натуральном арифметическом коде.

2.Определить вид 8-разрядной кодовой комбинации на выходе цифрового компрессора.

10