Цифровые системы многоканальной передачи

Относительная величина фазовых дрожаний при использовании способа ФИ равна:

 

 

Для определения величины числа битов в кодовой группе следует рассчитать значение фазовых дрожаний при минимальном числе битов. Сравнить рассчитанное значение с допустимым и, если качество передачи не соответствует требованиям, увеличить число битов до четырех и опять рассчитать значение фазовых дрожаний и т.д.

Минимальное значение частоты следования кодовых групп следует принять равным

Коэффициент использования пропускной способности цифрового канала может быть рассчитан по формуле

.

Для способа ФИ коэффициент размножения ошибок равен значению m.

2.2 Выбор способа передачи

 

Подсистемы преобразования дискретных сигналов, или кодеки, которые могут быть названы и устройствами преобразования типа “цифра-цифра”, при использовании различных способов передачи дискретных сигналов отличаются, значениями частот следования кодовых групп и числом битов в кодовых группах, степенью аппаратурной сложности соответствующих узлов в ЦСП и значениями коэффициента размножения ошибок. При этом все кодеки обеспечивают заданное качество передачи в отношении фазовых дрожаний.

Наиболее сильное влияние на параметры проектируемой ЦСП оказывают численные значения частот следования кодовых групп и числа битов в кодовых группах. С их увеличением увеличивается тактовая частота группового цифрового сигнала ЦСП и уменьшается длина регенерационного участка. При незначительном уменьшении длины регенерационного участка можно считать допустимым использование способа кодирования амплитуды как наиболее простого в реализации. В противном случае предпочтение должно быть отдано способам СИ или ФИ, требующим узлов примерно одинаковой сложности. Но эти способы различаются коэффициентами ошибок.

С учетом сказанного анализ результатов расчета и выбор способа передачи производится в следующем порядке:

Рассчитаем ориентировочные значения тактовых частот группового цифрового сигнала проектируемой ЦСП для случаев использования способов кодирования амплитуды, СИ и ФИ f_т.н ,  f_т.СИ, f_т.ФИ.

Известно, что для двоичных сигналов численные значения скоростей сигналов и тактовых частот одинаковы (например, С (кбит/с) = f (кГц)), поэтому для расчета значений тактовых частот можно использовать следующие формулы:

 

 

 

где i - индекс типа канала по таблице 1, кроме каналов ПДС, для которых был выполнен расчет параметров кодеков в разделе 2.1 и произведение параметров которых составляет отдельное слагаемое;

N_i, m_i, f_r.i - соответственно число каналов данного типа, число битов в кодовых группах и частота повторения кодовых групп.

Сравнить между собой рассчитанные значения тактовых частот при использовании в кодеках способов наложения и СИ.

 

 

 

3 ЦИКЛ ПЕРЕДАЧИ

Разработка цикла передачи - это вариационная задача.

Массив исходных данных для проектирования цикла и сверхцикла образуется данными, приведенными в табл. 1 и результатами проектирования подсистем аналого-цифрового преобразования (раздел 1) и передачи дискретных сигналов (раздел 2). Рекомендуется полагать, что все преобразователи являются одноканальными. Цифровые потоки на выходах преобразователей следует полагать состоящими из кодовых групп, биты в которых следуют друг за другом через интервалы, определяемые структурой проектируемого цикла. Следовательно, цифровые потоки удобно характеризовать частотой повторения кодовых групп и числом битов в кодовых группах.

3.1 Требования к циклу и сверхциклу

 

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.си ≤ 70,

где  N_ц - число битов в цикле; N_ц.си - число циклов в сверхцикле.

Желательно, чтобы эти числа разлагались на целочисленные сомножители возможно меньшей величины, при этом упрощается генераторная аппаратура ЦСП.

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.

7. Для оценки качества проектирования цикла и сверхцикла рекомендуется рассчитать коэффициент использования пропускной способности группового цифрового тракта системы передачи по формуле:

,

где N_сц - число битов в сверхцикле; N_{ц.с.синхр}.  - число битов сигнала цикловой синхронизации в сверхцикле; N_{сц.с.синхр}. - число битов сигнала сверхцикловой синхронизации в сверхцикле; N_св. - число свободных тактовых интервалов в сверхцикле.

Коэффициент использования пропускной способности проектируемой ЦСП должен удовлетворять условию:

η ≤ 0,94.

Если в ЦСП групповой цифровой сигнал имеет только цикловую структуру, то формулу для расчета коэффициента использования пропускной способности необходимо изменить.

3.2 Рекомендуемый алгоритм проектирования цикла

 

Подготовим таблицу исходных данных для проектирования цикла в форме таблицы 7. Заполнить столбцы 1 - 6 по данным таблицы 1, по данным проектирования подсистем аналого-цифрового преобразования (раздел 1) и передачи дискретных сигналов (раздел 2):

столбец 1 - типы каналов ЦСП;

столбец 2 - количество каналов данного типа;

столбцы 3 и 4 - наименьшие и наибольшие значения частот следования кодовых групп, если они установлены; для широкополосного канала необходимо указывать два интервала возможных значений частот следования кодовых групп;

столбец 5 - значение частоты следования кодовых групп, если по данным табл. 1 для данного канала предусмотрено только одно значение;

столбец 6 - число битов в кодовых группах для каждого типа канального сигнала ЦСП.

2. В качестве ориентировочного значения тактовой частоты группового цифрового сигнала, принимаем значение этой частоты в качестве способа передачи был выбран способ наложения, то f_тн= 140190 кГц _.

3. В качестве частоты повторения циклов наименьшее значение частоты следования кодовых групп из четвертого столбца f_ц=4 кГц. Рассчитаем ориентировочное значение числа тактовых интервалов в цикле как ближайшее большее целое отношения

.

Таблица 7 - Параметры ЦСП

Тип канала	Чис-ло _анна-лов	Min fr.i, кГц	Max  кГц	Оконч. Fr.i, кГц	fr.i, бит	Nц.i	Nсц.i	Номера тактовых интервалов в цикле	Номер циклов
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Широкополосный	5	236,94	243,4	240	9	135	3240	1402-1536	1-24
Видеотелефонной связи	4	8000	10000	8064	1	336	8064	8-343	1-24
ПДС-19,2	4	96			1	4	96	1537-1540	1-24
ПДС-2048	12	2048			4	1056	25344	344-871 874-1401	1-24
	12	0,4	1,2	1,2	4		48	1541-1542	1-24
СУВ	1	4	6	4	1		4	872-873	10-11
Цикловой синхронизации	1			96	7	7	168	1-7	1-24
Сверхцикловой синхронизации	1			4	4		4	1543-1544	23-24
Свободные тактовые интервалы						2	40	1543-1544 872-873 872-873	1-22 1-9 12-24

 

4. Так как 2000 < N_ц · 70, то наличие сверхциклов обязательно.

Определим области предполагаемых значений частот повторения циклов:

Выбираем окончательные значения частот следования кодовых групп, частот повторения циклов. Принятые значения должны удовлетворять требованиям:

, для  f_r.i ≥ f_u ,

где - целые числа;  f_r.i [min  f_r.i,; max  f_r.i].

Для , для  f_r.i <  f_u,

,

где - целые числа;  f_r.i [min  f_r.i,; max  f_r.i]

Рассчитаем число тактовых интервалов в цикле, необходимых для организации каналов каждого типа:

N_ц.i  = N_.i ^. m_i ^.  n_{i  ,}   для  f_r.i  ≥  f_u;

По данным расчета следует заполнить седьмой столбец таблицы.

Минимально необходимое число тактовых интервалов в цикле:

.

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

.

Рассчитаем точное значение тактовой частоты цифрового группового сигнала проектируемой частоты по формуле:

                     f_т = f_u ^. N_u = 96∙1542=148032 кГц.

 

Основные параметры системы ЦСП :

Структура циклов проектируемой цифровой системы передачи представлена на рисунке 3.

 

 

Рисунок 3 - Структура циклов ЦСП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ЛИНЕЙНЫЙ ТРАКТ

 

Исходные данные для проектирования приведены в таблице 4. Результатом проектирования являются численные значения следующих параметров:

 

ls	- предельно допустимая длина регенерационного участка;
as	- допустимое затухание сигнала на регенерационном участке;
n	-наиболее вероятное число регенерационных участков в линейном тракте проектируемой системы;
Uвх	-амплитуда импульсов, приведенная ко входу регенераторов;
Р1	- допустимая вероятность ошибок в передаче символов в регенерационном участке.