МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

Національний Університет “Львівська політехніка“

Методичні вказівки

до лабораторного практикуму

з курсу “Канали та системи передавання інформації”

(на базі цифрової системи передавання ІКМ-30)

для студентів базового напрямку 0924 “Телекомунікації”

Вивчення основних перетворень

телефонного сигналу

в цифрових системах передавачі з ІКМ

Методичні вказівки затверджено

на засіданні каф. «Телекомунікації»

Протокол № 1. від 30.08.2010 р.

Львів 2010

“Вивчення основних перетворень телефонного сигналу в цифрових системах передавачі з ІКМ”. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу “Канали та системи передавання інформації” для студентів базового напрямку 0924 “Телекомунікації”. - Львів 2010. – 29 с.

Укладачі: доцент, к.т.н. Колодій Р.С.

асистент Ратич А.Т.

Відповідальний за випуск Колодій Р.С.

Рецензенти: д.т.н., професор, Климаш М.М.

д.т.н., доцент, Бондарев А.П.

Лабораторна робота присвячена дослідженню технічних аспектів побудови систем передачі інформації, методів обробки та принципів організації обміну інформаційних сигналів на базі цифрової системи передачі ІКМ-30.

Методичні вказівки затверджено на засіданні кафедри телекомунікацій Національного університету “Львівська політехніка” 30.08.2010 р., протокол № 1.

Вступ

Впровадження ЦСП разом з цифровим комутаційним обладнанням дозволяє реалізувати весь апаратний комплекс мережі зв'язку на чисто цифровій основі. У такій мережі передача, транзит і комутація сигналів здійснюються в цифровій формі. При цьому параметри каналів практично не залежать від структури мережі зв'язку, що забезпечує можливість побудови гнучкої розгалуженої цифрової мережі, яка володіє високою надійністю. Крім того, передача і комутація сигналів в цифровій формі дозволяє реалізувати весь апаратний комплекс на основі мікросхемотехнічних рішень, що підтримує високу інтеграцію нових технічних рішень. Використання в цифровій мережі однотипного обладнання, що може об’єднувати операції каналоутворення і комутації, дозволяє підвищити економічну ефективність мережі зв'язку. Така сукупність технічних засобів і середовища розповсюдження утворюють канал передачі сигналу від джерела до одержувача.

Канал передачі - це сукупність технічних засобів і середовища, що забезпечують передачу сигналу обмеженої потужності у визначеній області частот між двома абонентами незалежно від фізичних ліній передачі.

Властивості каналу передачі визначаються рекомендаціями ITU-T, згідно яких вказується на те, що мову людини з достатньою якістю і розбірливістю можна передавати в смузі частот 300 ÷ 3400 Гц. Аналоговий сигнал з такою смугою називають основним, тональним або мовним сигналом, а канал, по якому його передають – телефонним каналом або каналом тональної частоти (КТЧ).

Процес об’єднання (ущільнення) декількох каналів називають ще групоутворенням, а останнім часом мультиплексуваням. Часовий метод групоутворення каналів і створена на його основі система передачі з часовим розподілом каналів (СП із ЧасРК). Згідно принципом роботи СП із ЧасРК сигнали кожного КТЧ піддаються дискретизації, квантуванню і мультиплексуванню. Кожен імпульс при виході із систем передачі займає весь спектр каналу і передається по черзі.

Мета роботи: На базі систем ІКМ – 30 дослідити принципи часового розділення каналів, формування ІКМ сигналу і якість передачі інформації цифровими системами.

Провести візуальне спостереження процесів формування часового спектру і аналогово-цифрового перетворення.

1. Завдання на лабораторний практикум

1. Дослідження перетворення аналогових сигналів тональної частоти в АІМ сигнали при передаванні та зворотного перетворення при прийманні на базі макета ІКМ-30, обмеження спектрів телефонних сигналів і забезпечення необхідного підсилення каналів (Лабораторна робота - 1).

2. Дослідження нерівномірного квантування і кодування (аналогово-цифрового перетворення) групового АІМ сигналу, який поступає з виходів трактів передачі плат ІП-11 (Лабораторна робота - 2).

3. Дослідження генерації сигналу тактової частоти, формування цифрових сигналів з визначеною сіткою частот, які керують послідовністю обробки аналогових і цифрових сигналів електрозв’язку в передавальній частині блоку АЦО–11, формування первинної групи цифрового сигналу електрозв’язку з швидкістю передачі 2048 кбіт/с (Лабораторна робота - 3).

4. Дослідження характеристик КТЧ та відмови обладнання (Лабораторна робота – 4)

2. Теоретичні відомості

1. Телефонний (мовний) сигнал

При створені систем передачі історично склалося так, що ущільнення провадилося, як правило, для телефонних каналів. Тому цей канал використовується в якості основного. Часто його називають канал тональної частоти (КТЧ) або мовний канал (МК) (Voice Channel). Інші види передачі (телеграфія, мовлення, факсимільні і т.д.) оцінюється в порівнянні з каналом ТЧ. Тому цей канал стандартизований комісією МККТТ і має строго регламентовані параметри однакові практично в усьому світі. Канал ТЧ займає смугу частот 0,3 – 3,4 кГц. По такому каналу можна передавати не тільки телефонні (мовні) сигнали, але й іншу інформацію, що займає ідентичну смугу частот. Для передачі більш широкосмугових сигналів (мовлення, телебачення і т.д.) поєднують по кілька каналів ТЧ.

Електричні сигнали при передачі від одного абонента до іншого проходить через нелінійні перетворювачі, підсилювачі, проміжні (лінійні – від поняття лінії зв'язку) підсилювачі, підсилювачі – регенератори, вузлові АТС, лінії зв'язку. Щоб підтримувати якість зв'язку повинні бути витримані стандартні вимоги на рівні потужності сигналів завади, рівні підсилення в заданій смузі частот і з заданими характеристиками АЧХ підсилювачів і ліній передачі. У системі зв’язку завжди є теплові й інші шуми, що породжуються в лініях зв'язку й обладнанні. Тому обмовляються також рівні припустимих завад, а точніше рівні співвідношення сигнал/завада на різних ділянках каналу. А це у свою чергу приводить до стандартних довжин ділянок лінії зв'язку, через які необхідно ставити лінійні підсилювачі – регенератори, що відновлюють сигнал і підтримують необхідне співвідношення сигнал/шум.

Основними характеристиками КТЧ є:

- потужність мовного сигналу . Згідно даним ITU-T в точці з нульовим вимірювальним рівнем в межах інтервалу активності 88 мкВт. З активність , середня потужність телефонного сигналу рівна 22 мкВт. З урахуванням сигналів управління, набору номера, виклику і т. д., середню потужність телефонного сигналу приймають рівною 32 мвВт;

- динамічний діапазон мовного сигналу - це відношення максимальної потужності до мінімальної (або різниця між максимальним і мінімальним рівнями сигналу)

дБ; (1.1)

- пікфактор мовного сигналу - відношення максимальної потужності до середньої (або різниця між максимальним і середнім рівнями сигналу)

дБ; (1.2)

- енергетичний спектр мовного сигналу – це область частот, в якій зосереджена основна енергія сигналу (рис. 1)

, (1.3)

де - спектральна щільність середнє значення квадрата звукового тиску; - поріг чутливості ( мінімальний звуковий тиск, для людини з нормальним слухом на частотах 600... 800 Гц ); Гц.

З алежність, що на рис.1 вказує на те, що якість мови вважається цілком задовільною при обмеженні спектру частотами 300 ... 3400 Гц. Вважається, що вказана смуга частот є ефективно передаванню смугою частот (ЕПСЧ) мовного сигналу, цілком достатньої з позиції розбірливості, що складає близько 90%, розбірливість фраз - більше 99% при цьому зберігається задовільна натуральність звучання при обробці та відтворені мови;

- коефіцієнт активності телефонного джерела , тобто відношення часу, протягом якого потужність сигналу на вході каналу перевищує задане порогове значення (40 Дб), до загального часу заняття каналу абонентами. При розмові кожен з абонетів розмовляє приблизно 50% часу. Крім того, окремі слова, фрази відділяються паузами. Звідси можна стверджувати, що = 0,25 ...0,35.

• кількість інформації, що міститься в мовному сигналі описується виразом

, (1.4)

де Гц; ;  мкВт; пВт - допустима потужність шуму.

Т.ч., біт/с.

З алишкове загасання – величина загасання, внесена лінією зв'язку від її початку до її кінця.

(1.5)

Загасання в лінії зв'язку завжди росте з ростом частоти сигналу. Рекомендується використовувати лінії зв'язку, у яких залишкове загасання укладається в спеціальний шаблон рис. 2.

Також відомі спеціальні шаблони АЧХ для підсилювачів (їх декілька для різних умов організації зв'язку).

Величина, що рівна різниці суми загасань і суми підсилень в каналі відповідає уже наведеному вище, залишковому загасанню: Залишкове загасання каналу ТЧ складає 7 дБ. Максимальне відхилення загасання в часі роботи на одній транзитній ділянці не повинне перевищувати 2,2 дБ з імовірність 0,95.