15

Міністерство освіти України

Національний університет “Львівська політехніка”

Кафедра “Телекомунікації”

Дослідження цифрових систем передачі.

Інструкціядо лабораторної роботи № 4; 6; 7.

по курсу “Канали та системи повідомлення”.

Затверджено на засіданні

кафедри “Телекомунікацій”

протокол № ____________

від “____”____________2000

Львів 2000

1. Мета роботи.

На базі систем ІКМ – 12М вивчити принцип часового розділення каналів, формування ІКМ сигналу і якість передачі інформації цифровими системами.

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

Провести вимірювання характеристик апаратури.

2. Теоретична частина.

   1. Призначення і загальні технічні дані апаратури ІКМ – 12М

Аппаратура з імпульсно-кодовою модуляцією і часовим розділенням каналів ІКМ – 12М призначена для створення пучка з’єднувальних ліній між сільськими АТС. Комплекс апаратури ІКМ – 12М забезпечує ущільнення кабеля КСППІ41,2 або КСППІ40,9 по односмуговій чотирьохпровідній однокабельній системі при відстані до 7 км між неослуговуваними підсилювачами-регенераторами, які дистанційно живляться, і до 50 км між кінцевими станціями.

Аппаратура ущільнення ІКМ – 12М дозволяє організувати:

1. дванадцять каналів ТЧ для з’єднувальних ліній між АТС;

2. два незалежних телеграфних канали, включених безпосередньо в груповий тракт без зайняття каналів ТЧ.

У випадку необхідності замість двох каналів ТЧ може бути організований канал мовлення другого класу і зворотній канал для контролю якості мовлення.

Стандартні канали ТЧ, крім використання їх для передачі телефонних сигналів можуть бути використані для передачі по них сигналів телефонної інформації.

Канал апаратури ІКМ – 12М закінчується чотирьохпровідним трактом з вимірювальним рівнем -13,0 дБ на передачі (на вході каналу) або двохпровідним трактом із залишковим затуханням 6,92 дБ або 3,47 дБ. Ефективно передаюча смуга частот каналів складає 300 – 3400 Гц.

Відхилення залишкового затухання каналів в залежності від частоти відносно його величини на частоті 800 Гц найчастіше не перевищують 1/5 норми МККТТ. Нестабільність залишкового затухання каналів по часу не перевищує ± 0,87 дБ.

На лінії довільної довжини (в межах 50 км) при роботі будь-якої кількості систем на паралельних каналах захищеність від внятних перехідних впливів на дальному кінці на f=800 Гц між каналами однієї системи або між каналами декількох систем не менше 60,8 дБ.

В апаратурі ІКМ – 12М організовано 13 виділених сигнальних каналів, в яких 12 каналів придаються каналам ТЧ, а один сигнальний канал використовується для постійного контролю проходження сигналу між кінцевими станціями. Сигнальний канал забезпечує передачу сигналів керування і взаємодії АТС з швидкістю 20 імпульсів в секунду. Передача по сигнальному каналу здійснюється шляхом підключення на його вхід додатнього полюсу станційної батареї АТС.

Для забезпечення синхронної та синфазної роботи кінцевих станцій передаючий пристрій синхронізації забезпечує передачу в лінію синхросигналу, який представляє собою послідовність імпульсів з частотою повторення 8 кГц, причому форма імпульсу синхронізації індентична формі імпульсів, які передаються по лінії.

Пошук синхросигналу приймальним пристроєм синхронізації здійснюється при збоях (відсутності) сигналу синхронізації в чотирьох послідовних циклах. Середній час входу в синхронізм в найбільш несприятливих умовах складає 10,75 мс.

Електроживлення здійснюється від станційної батареї 60 В. Струм, який споживає аппаратура ІКМ – 12М, не перевищує 0,8 А при живленні від електромережі з напругою 220 В; 2,5 А – при живленні від станційної батареї з напругою 60 В.

Лінія ущільнена апаратурою ІКМ – 12М повинна мати проміжні пункти, в яких встановлюються підсилювачі-регенератори сигналів ІКМ. Максимальна відстань між проміжними пунктами складає 7,2 км для кабеля КСППІ40,9 і 7,8 км для кабеля КСППІ41,2.

Живлення підсилювачів-регенераторів здійснюється дистанційно по фантомному колу тих самих пар кабеля, по яких передається ІКМ-сигнал.

Параметри сигналу на виході регенератора: код-однополярний; тривалість імпульсу – близько 1,4 мкс; амплітуда – 3 В.

2. Часовий спектр системи.

Часовий спектр (рис.1) апаратури ущільнення ІКМ – 12М складається з періодично повторюваних циклів. Частота повторення циклів дорівнює частоті дискретизації телефонних сигналів і складає 8 кГц. Частота дискретизації сигналів мовлення – 16 кГц. В апаратурі використовується семирозрядний цифровий код. В одному циклі ІКМ – 12М тривалістю 125 мкс розміщено 88 посилок, що відповідає при телефонній передачі швидкості передачі Втлф=888000=704 кбод.

Посилки в циклі використовуються наступним чином:

84 посилки -для передачі розмовних сигналів (12 каналів по 7 посилок в кожному);

одна посилка -для синхронізації кінцевих станцій;

одна посилка -для передачі сигналів керування і взаємодії всіх 13-ти сигнальних каналів;

одна посилка -для синхронізації сигнальних каналів;

одна посилка -може бути використана для організації телеграфного каналу або факсимільного каналу для чорно-білої фототелеграфічної передачі без зайняття каналів ТЧ.

В тактовому інтервалі, який розміщений між інтервалом, відведеним для передачі сьомого розряду дванадцятого каналу і інтервалом першого каналу, передається синхропосилка. Тактовий інтервал, який йде після кодової комбінації дев’ятого каналу, відведений для організації телеграфного каналу. В тактовому інтервалі, розміщеному після кодової комбінації шостого каналу ТЧ, передаються сигнали керування та

взаємодії АТС і контрольний сигнал; після кодової комбінації трерього каналу ТЧ передається сигнал, призначений для фазування каналів передачі СКВ (сигналів керування івзаємодії АТС).

В кожному циклі передачі мовної унформації є один тактовий інтервал, відведений для передачі СКВ в одному з 12 каналів. Крім того, для створення контрольного каналу також потрібно один тактовий інтервал, розміщений на місці, відведеному для передачі для передачі інформації СКВ. Таким чином, цикл передачі СКВ дванадцяти каналів і контрольного тринадцятого каналу займає часовий інтервал, рівний (12+1)125 мкс=1,625 мс.

На протязі циклу передачі СКВ кожному з 12 каналів відводиться одне імпульсне положення в одному з 12 циклів передачі мовної інформації. В кожному циклі передачі мовної інформації передаються імпульси СКВ першого каналу, в другому циклі передачі мовної інформації – імпульси СКВ другого каналу і т.д. на протязі тринадцяти циклів передачі мовної інформації.

3. Структурна схема кінцевої станції

Аппаратура ІКМ – 12М складається з обладнання кінцевих станцій і обладнання лінійного тракту. В обладання кожної станції входять: дванадцятиканальний універсальний блок (ДУБ), блок кінцевої регенеративної трансляції(БКРТ) та перговорний пристрій (ПП). Обладнання лінійного тракту включає в себе від одної до семи проміжних станцій (ПС).

На рис.2 і рис.3 представлені спрощені структурні схеми передавальної та приймальної частин апаратури. Розглядатись схеми будуть по функціональним вузлам в наступному порядку:

1. Тракт передачі телефонного сигналу.

2. Тракт передачі сигналів керування і взаємодії АТС.

3. Генераторне обладнання.

1. Тракт передачі телефонного сигналу

Телефонний сигнал поступає від реле з’єднувальних ліній (РЗЛ) АТС на вхід стандартних каналів ТЧ апаратури ІКМ – 12М. З’єднання з АТС може бути виконано як двохпровідне, так і чотирьохпровідне, для чого в комірках індивідуального одладнання повинні бути зроблені відповідні перепайки (комірками к апаратурі ІКМ називаються функціональні блоки; від номера комірки залежить тип блоку).

На схемі рис.2 телефонний сигнал поступає на чотирьохпровідний вхід передавальної частини комірки індивідуального одладнання (024) в точку з номінальним рівнем –13 дБ одного з дванадцяти стандартних каналів ТЧ. Сигнал проходить через фільтр низької частоти (Д-3,4), призначений для подавлення складових мови з частотами вище 3400 Гц і підсилювач НЧ з низькоомним входом (Підс).

Вихід передачі кожної комірки індивідуального обладнання приєднується до відповідного входу комірки каналоутворюючого обладнання передачі (015), в склад якого входять ключові пристрої (Кл1-Кл12), де здійснюється дискретизація в часі телефонних сигналів, тобто амплітудно-імпульсна модуляція (АІМ). Імпульси з частотою повторення 8кГц і тривалістю 4,3 мкс, які керують роботою ключів, подаються із генераторного обладнання передачі ГО ПРД.

Сигнали всіх дванадцяти каналів об’єднуються і утворюють багатоканальний сигнал всіх дванадцяти каналів х з часовим розділення каналів і амплітудно-імпульсною модуляцією (АІМ-ЧД). Цей сигнал подається на компресор миттєвої дії (К), функцією якого є забезпечення можливості нелінійного кодування. З виходу компресора сигнал подається в розширювач Р, призначення якого – розширення вузьких імпульсів до тривалості, рівної орієнтовно часу кодування з деяким запасом на процеси встановлення, і далі – на кодуючий пристрій (Код.пристр.). Керування розширювачем і кодуючим пристроєм відбувається тактовими імпульсами, які формуються в ГО ПРД.

В кодуючому пристрої АІМ-сигнал перетворюється в ІКМ-сигнал, причому кожному миттєвому значенню АІМ-сигналу відповідає кодова комбінація, яка складається з 0 і 1. Отриманий на виході Код.пристр.

двійковий сигнал подається на перетворювач коду передачі (Пр.код.ПРД), який призначений для перетворення кодових послідовностей, необхідних для отримання потрібних статистичних властивостей двійкового сигналу, тобто в Пр.код.ПРД виконуються наступні операції:

а) інверсія посилок 2-7 розрядів кодової комбінації кожного каналу при наявності символу "1" на місці першого розряду в цьому каналі. При символі "0" в першому розряді кодова комбінація не інвертується. За рахунок інверсії зростає густина одиниць в лінійному каналі, що підвищує надійність роботи проміжних регенераторів

б) запис в перетворений сигнал синхроімпульса, сигналів СКВ, НЧ інформації;

в) перетворення групового двійкового сигналу з метою зменшення ймовірності появи в лінійному сигналі регулярних посилок, слідуючих з частотою 8 кГц.

З виходу Пр.код.ПРД сигнал подається на передавальну частину регенератора передачі (Рег.ПРД), призначення якого є формування лінійного сигналу заданої амплітуди, тривалості і форми. ІКМ-сигнал з лінії зв’язку подається на вхід регенератора прийому (Рег.ПРМ), який відновлює амплітуду, форму і часові співвідношення імпульсів ІКМ, спотворених в лінії зв’язку (див.рис.3).

Приймалний регенератор (рег.ПРМ) виділяє з прийнятої двійкової послідовності тактову частоту 704 кГц, яка подається на ПРМ СИНХР і СКВ ПРМ. Двійковий сигнал, сформований приймальним регенератором , подається на перетворювач коду прийому (Пр.код.ПРМ), який виконує всі операції перетворення в зворотньому порядку по відношенню до того, що було зроблено передавальним перетворювачем коду. Крім того, в Пр.код.ПРМ розміщений пристрій, який забороняє проходження імпульсів лінійного сигналу на вихід Пр.код. при порушенні синхронізації.З виходу Пр.код ПРМ двійковий сигнал подається на декодуючий пристрій (Декод.пристр.), на виході якого утворюється АІМ-ЧД. Цей сигнал подається на експандер миттєвої дії (Експандер), який має характеристику передачі, зворотню характеристиці передачі компресора. Після експандера відбувається розділення АІМ-сигналів по відповідним каналам за допомогою ключів прийому Кл1, Кл2 і т.д., які керують імпульсами від генераторного обладнання прийому ГО ПРМ. Далі АІМ-сигнал проходить через ФНЧ прийому Д-3,4, який виділяє низькочастотний сигнал. Цей сигнал через підсилювач прийому (Підс.) проходить на вихід каналу в точку з відносним рівнем +4,34 дБ.

2. Тракт передачі сигналів керування і взфємодії АТС.

Передача сигналів керування і взаємодії (СКВ) АТС ведеться по виділеному сигнальному каналу. Для передачі цих сигналів на протязі кожного циклу передачі сигналів ІКМ (125 мкс) відводиться одна двійкова одиниця. Цей час використовується для почергової передачі сигналів АТС всіх 12 каналів.

При замиканні контакта кола передачі сигналів АТС відповідного каналу (1,2…12) в передавальній частині кінцевої станції передавач сигналів ПРД СКВ вносить в сигнал ІКМ у відповідний момент часу (див.рис.1) токові посилки. Ці посилки разом з ІКМ-сигналом приходять до приймальної частини кінцевої станції. Тут вони виділяються приймачем сигналів (СКВ ПРМ) і приводять в дію реле відповідного каналу.

3. Генераторне обладнання.

Призначення генераторного обладнання заключається в утворенні серій керуючих імпульсів, необхідних для узгодження під час роботи різних вузлів і схем апаратури. Генераторне обладнання передачі ГО ПРД забезпечує комірки станції натупними сигналами:

а) синусоїдальним коливанням частотою 1408 кГц (для Код.пристр.);

б) імпульсною послідовністю з частотою 704 кГц (для Пр.код.ПРД);

в) імпульсними командами з частотою 96 кГц з різним розміщенням в часі (для розширювача Р, Код.пристр., Пр.код.ПРД, ПРД СИНХР);

г) імпульсними кодами з частотою 8 кГц (12 імпульсних послідовностей для комірок індивідуального обладнання, ПРД СИНХР, ПРД СКВ);

д) імпульсними командами з частотою 615 Гц (для ПРД СКВ).

Генераторне одладнання є автономним і запускається від власного кварцевого генератора. Генераторне одладнання прийому ГО ПРМ запускається від синусоїдального коливання з частотою 704 кГц, виділеного генератором з прийнятого сигналу ІКМ. Воно забезпечує вузли кінцевої станції наступними керуючими сигналами:

а) імпульсними командами з частотою 96 кГц з різними взаємним розміщенням в часі (для Декод.пристр.,Пр.код.ПРМ і ПРМ СИНХР);

б) імпульсними командами з частотою 8 кГц (12 імпульсних послідовностей для комірок індивідуального обладнання, ПРД СИНХР, СКВ ПРМ);

в) імпульсними командами з частотою 615 Гц (для СКВ ПРМ).

Пристрій циклічної синхронізації призначений для правильного розподілення імпульсів кодових груп і декодованих АІМ-сигналів по відповідним колам приймальної станції.

Спосіб сихронізації-маркерний. Як синхропосилки використовується одна регулярна струмова посилка з частотою дискретизації, яка розміщена між сьомим розрядним символом дванадцятого каналу і першим символом першого каналу.

Передаючий пристрій сихронізації призначений для утворення синхропосилки і введення її в груповий тракт. Приймальний пристрій синхронізації призначений для пошуку синхропосилки в лінійному тракті. Пошукова частина приймача синхронізації проводить почергове опробування струмових посилок групового сигналу, який приходить на вхід приймальної станції з метою знаходження синхропосилки. При досягненні стану синхронізму приймач синхронізації підтримує синхронну роботу приймального генераторного обладнання. При випадковому пропаданні синхропосилки генераторне одладнання не повинно виходити із стану синхронізму. Пошук синхроімпульсу починається в тому випадку, якщо більше ніж в чотирьох послідовних циклах відсутня синхропосилка. Максимальний час входження в сихронізм у випадку відсутності в лінійному сигналі синхропосилки дорівнює 11 мс . Приймальний пристрій синхронізації відшукує синхроімпульс, порівнюючи його з місцевим синхросигналом, який виробляється генераторним обладнанням приймальної станції. Суть синхронної роботи передавальної та приймальної станцій полягає в наступному: під час запису в лінійний сигнал синхроімпульсу на передавальній станції відбувається зміна коефіцієнта ділення подільника 1:7 з 1:7 на 1:8.

Коли приймачем сихронізації знайдений синхроімпульс, така ж зміна повинна відбутися і в приймальному генераторному обладнанні.

Запуск подільника 1:7 відбувається імпульсами з частотою 704 кГц, які виділяються в регенераторі прийому. Якщо один із запускаючих

подільник 1:7 імпульсів тактової частоти, які відповідають приходу синхроімпульсу, не буде надходити на вхід генераторного обладнання, запуск при цьому буде відбуватися на один такт пізніше, цикл роботи подільника 1:7, попередній перед приходом синхроімпульсу, збільшиться на один тактовий інтервал, що буде відповідати зміні коефіцієнту поділу. Таким чином, якщо синхроімпульс співпадає з місцевим синхросигналом, зміна темпу підрахунку подільників 1:7 передачі і прийому відбувається в один і той же час по відношенню до лінійного ІКМ-сигналу, і синхронізм в роботі станцій підтримується автоматично.

Крім цього пристрою синхронізації, є ще пристрій синхронізації для сигналів керування і взаємодії АТС. Він забезпечує маркування і правильне розміщення каналів передачі СКВ, передавальна частина цього пристрою ввімкнена в комірку ПРД СКВ.

У випадку виходу кінцевої станції з синхронізму необхідно заблокувати прилади АТС від можливості підключення абонентів до апаратури ущільнення. Для цього , а також для індикації пошкодження апаратури ІКМ – 12М, існує пристрій контролю каналу, комірка ”контроль”(див.рис.2).

Література

1. Баева Н.Н. Многоканальная электросвязь и РРЛ, – М.:Радио и связь. c.312 -.1988.

2. Баева Н.Н., Бобровская И.К.,Брескин В.А., Федорова Е.А. Многоканальная электросвязь и РРЛ. –М.: Радио и связь, с 216.- 1984.

3. Аппаратура уплатнения ИКМ – 12М. Альбоми 1,2,3.

Завдання до лабораторної роботи № 4

”Дослідження часового спектру апаратури ІКМ – 12М”

1. Вивчити:

• характеристики часового спектру апаратури ІКМ – 12М;

• призначення і склад генераторного обладнання ІКМ – 12М.

2. Зняти осцилограми з вказаних нижче точок з визначенням часових параметрів сигналів.

(Синхронізація осцилографа з гнізда ”12 Ввих” комірки 015.)

1. Комірка 017, гнізда ”НЕЧЕТ ПРД” і ”ЧЕТ ПРД” – тактові імпульси для керування тригерами формувача канальних інтервалів. Прослідкувати зсув між тактовими імпульсами за допомогою двохканального осцилографа.

2. Комірка 027, гніздо ”ТИ” – тактові імпульси після регенерації в приймальній частині апаратури. Для перевірки синхронної роботи передавальної і приймальної частин апаратури підключити гніздо ”ТИ” (027) на один канал осцилографа, а гніздо ”ЧЕТ ПРД”(017) – на другий канал.

3. Комірка 028, гніздо ”СИ” – імпульси циклової синхронізації (ЦС).

4. Комірка 016, гніздо ”ЗПР” – імпульси формування циклу. Для визначення початку циклу на другий канал осцилографа подати імпульс ЦС з гнізда ”СИ”(028). Звернути увагу на тривалість 3,6,9 і 12 канальних інтервалів.

5. Комірка 015, гніздо ”7Вих” – імпульс сьомого канального інтервалу. Для визначення його часового положення на другий канал осцилографа подати сигнал з гнізда ”ЗПР”(015).

6. Комірка 025, гніздо ”12Вих” – імпульс 12-го канального інтервалу приймальної частини. Для перевірки синфазної роботи приймальної і передавальної частини на другий канал осцилографа подати сигнал з гнізда ”ЗПР”(015).

7. Комірка 019, гніздо ”ІР” – імпульс перешого розряду кодової комбінації (підключити до одного каналу осцилографа): комірка 019, гніздо ”2-7Р” – імпульси 2-7 розрядів кодової комбінації (підключити до другого каналу осцилографа).

8. Комірка 015, гніздо ”ЗПР” підключити на вхід одного каналу осцилографа; комірка 025 гніздо ”ЗПР” підключити до другого каналу осцилографа – перевірка синхронної і синфазної роботи передавальної і приймальної частин апаратури.

9. Комірка 029, гніздо ”10Вих” – імпульси 10-го канального інтервалу СКВ (підключити до одного каналу осцилографа); комірка 029, гніздо ”ЗПР” – імпульси формування зверхциклу (підключити на другий канал осцилографа).

10. Комірка 028, гніздо ”Вих” – груповий сигнал передавача СКВ. Синхронізація осцилографа з гнізда ТГ (028). Звернути увагу на: імпульси синхронізації зверхциклу, які розташовані в першому циклі через зверхцикл, імпульси каналу контролю, які розташовані в кожному першому циклі зверхцикла і імпульси СКВ, які розташовані в 2-13 циклах зверхциклу.

3. Зміст звіту.

1. Часовий спектр апаратури ІКМ – 12М і його характеристики.

2. Призначення і склад генераторного обладнання ІКМ – 12М.

3. Часові діаграми, при побудові яких має витримуватись маштаб часу відносно циклу або зверхциклу. На діаграмах необхідно вказати призначення сигналів і їх часові параметри.