МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ I НАУКИ УКРАЇНИ
Національний Університет “Львівська політехніка“
Кафедра Телекомунікації
Вивчення основних перетворень телефонного сигналу в системі передачі ІКМ-30
(з використанням емулятора роботи ІКМ-30 на ПК)
Методичні вказівки до лабораторної роботи № 10
з курсу “Канали та системи передавання інформації”
для студентів базового напрямку "Телекомунікації"
Львів 2004
1. Мета роботи
Дослідження основних перетворень які зазнає мовний сигнал в системі передачі з часовим ущільненням каналів на основі системи передачі ІКМ-30.
2. Коротка теорія
2.1. Узагальнена структурна схема цсп
У системах ЦСП неважливо який вид має первинний сигнал. Однаково його перетворять у цифровий.
Рис. 1. Узагальнена структурна схема ЦСП
Вихідний (первинний) сигнал обмежується по спектрі ФНЧ, потім піддається дискретизації (АІМ). Об'єднавши N-первинних дискретизованих АІМ вибірок їх піддають квантуванню нелінійному (КВ) і далі перетворюють у цифровий кодований сигнал (АЦП). З виходу АЦП отриманий ІКМ сигнал поєднується з необхідними сигналами синхронізації (СС), дискретної інформації (ДІ) і сигналами керування й взаємодії (СУВ). В результаті об'єднання їх у формувачі циклу (ФЦ) утвориться цикл передачі певної структури.
Якщо використовуються високошвидкісні системи передачі, то отримані циклові сигнали можуть поєднуватися з подібними ж від інших каналів, тим самим здійснюється часове групоутворення (ЧГ) - мультиплексування. Тут циклічні послідовності від кожного каналу вибудовуються в певному порядку. При мультиплексуванні поєднуються М відносно низькошвидкісних потоків в один, у якому за той же час потрібно передати в М разів більше символів. Значить загальний груповий потік буде більш швидкісним. Мультиплексор повинен здійснювати узгодження швидкостей поєднуваних потоків, а вони можуть бути не зовсім однаковими, тому що отримані від різних джерел, апаратури. Через неповне узгодження низькошвидкісних складових виникають зсуви їх положення в часі відносно один одного, що приводить до фазового тремтіння цифрового сигналу й навіть можлива ситуація втрати моментів початку кожного циклу, тобто втрата синхронізації. Тому питанням синхронізації в ЦСП приділяють особливу увагу.
Останньою ланкою на передавальній стороні служить пристрій перетворювач коду (ПК), що перетворить ІКМ сигнал у кодову комбінацію, найбільш оптимальну для даного виду лінії зв'язку. У проміжних пунктах цифрового лінійного тракту здійснюється регенерація (Рег) цифрового сигналу.
На прийомі ПК робить зворотне перетворення лінійного коду у двійковий груповий сигнал. Пристрій часового поділу (ЧДМ) - демультиплексор розділяє високошвидкісний потік на низькошвидкісні потоки з яких у блоці виділення службових сигналів (ВСС) виділяються сигнали синхронізації, керування й взаємодії. Отриманий АІМгр після ЦАП за допомогою часового селектора (ЧС) виділяються індивідуальні канальні сигнали АІМ. Сам сигнал з АІМ відновлюються за допомогою ФНЧ.
2.2. Формування структури циклу передачі цсп
У процесі групоутворення інформації від кожного низькошвидкісного каналу по черзі вбудовується по осі часу в загальний високошвидкісний потік, тобто відбувається почергова циклічна передача стану інформаційних символів від кожного каналу. Структура кожного циклу (ФРЕЙМУ) строго визначена. Тривалість циклу 125 мкс (відповідає частоті дискретизації 8 кгц). Весь цикл розбивається на певне число канальних інтервалів - таймслотів. Для кожного з N поєднуваних каналів виділяється канальний інтервал КІ (таймслот), у якому буде передаватися кодова група стану даного каналу на момент передачі. Додатково до інформаційних канальних сигналів у цикл вводяться символи синхронізації, команди узгодження; а також сигнали контролю й керування - так називані СЛУЖБОВІ сигнали. Причому службові сигнали вводяться як загальні для всіх каналів (синхронізація, телеконтроль, команди узгодження), так і при необхідності для кожного каналу. Через необхідність введення додаткових, але НЕОБХІДНИХ символів у цикли, зростає швидкість передачі в кбіт/с за час циклу в порівнянні із простою сумою інформаційних швидкостей каналів. Наприклад, 30 каналів по 64 кбіт/с мають швидкість
30 64 = 1920 кбіт/c.
На ці 30 каналів необхідно за цей же час передати додаткових символів ще на два канали 2 64 = 128 кбіт/с. Разом в ІКМ-30 виходить швидкість потоку 1920 + 128 = 2048 кбіт/с, що й становить швидкість первинного групоутворення. Тобто в ІКМ-30 передається 30 інформаційних й 2 додаткових канальних інтервалів.
Чим вище по ієрархії щабель мультиплексування, тим більше треба додаткових позицій у фреймі, тому швидкість передачі групових сигналів не є простою сумою канальних 64 кбіт/с швидкостей. Отже, у циклі (фреймі) повинні бути позиції для сигналів синхронізації, інформаційних, для передачі сигналів керування, контролю й можливо інших додаткових сигналів. Ці звичайно корисні сигнали можуть бути розподілені або побітно, або покодово. При розподілі цих позицій по фрейму керуються наступними міркуваннями:
Символи синхронізації повинні бути добре помітними, і повинні забезпечувати мінімальний час їхнього пошуку у випадку втрати синхронізму. Звичайно їх формують у вигляді зосередженої групи сигналів у певній позиції (слоті) фрейму (циклу).
Розподіл команд узгодження швидкостей, керування й т.п. (тобто сигналів керування і взаємодії СУВ) повинні бути такими, щоб забезпечувалася їхня максимальна завадостійкість. Їх часто рівномірно розподіляють по циклі, щоб випадково не одержати помилкові сигнали від зосередженої перешкоди, але можуть їх передавати й у вигляді групи в певному слоті (канальному інтервалі).
Тривалість циклу повинна бути мінімальною, щоб забезпечити мінімум часу на відновлення синхронізму у випадку його втрати.
Структура циклу повинна дозволяти працювати системі як в асинхронному, так й у синхронному режимі.
Виходячи із цього очевидно, що додаткових позицій (щодо числа інформаційних) повинно бути мало, тобто будь-які додаткові сигнали необхідно передавати як можна меншим числом розрядів (біт) і якнайменше займати слотів.
Сигнали керування й взаємодії для кожного з N каналів можуть передаватися рідше чим інформаційні сигнали. Наприклад, у кожному циклі передавати СУВ тільки по черзі для одного каналу, або по черзі в одному циклі для двох каналів відразу. Виходить, треба або N циклів або N/2 циклів для того, щоб передати СУВ для всіх каналів. Така група циклів утворить ЗВЕРХЦИКЛ (мультфрейм). У першому циклі ЗВЕРХЦИКЛУ звичайно передається сигнал ЗВЕРХЦИКЛОВОЇ синхронізації замість сигналів СУВ, а СУВ не передається. Тому у зверхциклі на один цикл більше, ніж N або N/2. Така організація циклів необхідна для організації СУВ всіх каналів і правильного розподілу цих сигналів на прийомі. У різних практичних випадках може бути реалізований трохи, що розрізняється спосіб, розміщення інформаційних, керуючих і службових сигналів.
Розглянемо, наприклад, структуру циклу, застосовувану у вітчизняній апаратурі ІКМ-30. У цій системі цикл, тривалістю 125 мкс ділиться на 32 однакових канальних інтервали (слоти). Для передачі інформації використовують 8-розрядний код при частоті дискретизації 8 кгц. У кожному циклі передаються СУВ відразу для двох каналів (N/2). Так як ІКМ-30 мультиплексує 30 телефонних каналів, те зверхцикл буде N/2 + 1 = 16 циклів. У кожному циклі перший слот приділяється для сигналів циклової синхронізації, а 16-й слот - для передачі сигналів СУВ (сигнали керування, аварійні сигнали, службові й т.п.) і 30 каналів на передачу інформації. Разом 32 КІ в кожному циклі. Неважко підрахувати швидкість передачі в системі ІКМ-30 у біт/с:
8кгц дискр × 8разр × 32КИ = 2048 кбіт/с
– швидкість первинного ущільнення.
Рис.2. Формування циклів ЦСП
СС циклів. 0011011
відсут. СС цикл. 1у11111
СС зверхцикл. 0000 - замість СУВ одного каналу.
Структура сигналів синхронізації й кількість розрядів (позицій) у СС мають істотне значення для часу втримання системи ПРД-ПРМ у стані синхронізму й часу відновлення синхронізму після втрати його. Кодова група СС повинна відрізнятися від кодових груп інших КІ.