18 Лінійний тракт цифрової системи передавання з ікм – часовим розділенням каналів.
3.9.1. Формування лінійного сигналу.
Однополярний дворівневий (1 чи 0) імпульсний цифровий сигнал, який з’являється на виході кодера повинен бути переданий по лінії з мінімальними спотвореннями, тобто форма імпульсів повинна бути по можливості збережена.
Для передавання прямокутних імпульсів без спотворень необхідна нескінченно широка смуга частот. Однак, будь-який реальний лінійний тракт має обмежену смугу частот. Знизу ця смуга обмежена наявністю лінійних трансформаторів. Зверху - тим, що вгамування будь-якої лінії зв’язку зростає з ростом частоти.
Форма імпульсів може також спотворюватись під впливом адитивних завад, тобто завад, які в лінійному тракті сумуються разом з сигналом. До адитивних відносяться власні завади лінії передавання і підсилювачів, завади від лінійних переходів, атмосферні та інші зовнішні завади.
Обмеження смуги перепускання зверху призводить до зміни форми імпульсів і зростанню їх тривалості, що може призвести до помилок при декодуванні ІКМ сигналу. Міжсимвольні завади, які викликані обмеженням смуги тракту передавання зверху називають завадами першого роду.
Рис. 3.22
Обмеження смуги частот знизу викликає спотворення імпульсів, які призводять до міжсимвольних завад другого роду.
Рис. 3.23
Ці спотворення особливо великі в тому випадку, коли в спектрі імпульсної послідовності є постійна складова, наприклад при передаванні однополярних імпульсів. Міжсимвольні завади другого роду викликаються тривалими викидами протилежної полярності. Вони можуть призводити не тільки до спотворень сигналу в межах одного каналу ЦСП, але й до взаємного впливу між каналами.
В лінійному тракті ЦСП на форму імпульсів здійснюють вплив власні завади вузлів тракту і кабелю, а також завади від лінійних переходів з сусідніх пар кабелю. Нелінійні завади в каналах ЦСП з ІКМ- часовим РК несуттєві, оскільки при часовому розділенні каналів відмінна ознака сигналу - час його появи. Будь-яке нелінійне обладнання, яке змінює форму лінійного сигналу, не може змінити проміжок часу, на протязі якого сигнал відмінний від нуля.
Для зменшення впливу спотворень імпульсів і завад необхідно відповідним чином формувати цифровий сигнал на передавальній станції. Цей сигнал в системах ІКМ- часовим РК повинен задовольняти наступним вимогам:
1. Лінійний сигнал не повинен містити постійну складову. Виконання цієї вимоги знижує міжсимвольні завади другого роду, оскільки зменшується спотворення сигналу за рахунок обмеження смуги частот знизу.
2. Енергія сигналу повинна бути сконцентрована у можливо більш вузькій смузі частот, тобто енергія повинна швидко зменшуватись з ростом частоти. При цьому обмеження смуги частот лінійного тракту зверху в меншому ступеню впливає на форму імпульсів, а також дозволяє зменшити вплив власних завад шляхом обмеження смуги перепускання тракту.
3. Структура лінійного цифрового сигналу повинна бути такою, щоб із його спектру можна було виділити коливання тактової частоти. Це необхідно для забезпечення тактової синхронізації обладнання передавальної і приймальної станцій.
Амплітуда першої гармоніки максимальна при довжині імпульсів n = T/2 (T - період тактової частоти). Таким звичайно вибирають n.
Смуга частот лінійного тракту, яка необхідна для задовільного відтворення прямокутних імпульсів залежить від тривалості імпульсів і може бути приблизно оцінена:
f 0,5...0,6/n = 1,0...1,2/Т = (1...1,2) fт
Однополярна послідовність двїйкових імпульсів містить у спектрі постійну складову. Низькочастотні складові спектру мають велику потужність, складові спектру в районі тактової частоти також порівняно великі.
Таким чином, однополярний сигнал не задовольняє першим двом із наведених вимог, і його використання в якості лінійного недоцільне.
Для формування лінійного цифрового сигналу використовується перетворювач коду, який перетворює однополярну послідовність в загальному випадку у багаторівневий сигнал. В сучасних ЦСП найбільш часто використовують трирівневі лінійні сигнали з символами 1, 0, -1. З них найбільш простий - квазітроїчний сигнал.
Квазітроїчний сигнал формується з двійкового наступним чином.
Рис. 3.24
Полярність першого імпульсу встановлюється довільно. Полярність наступного імпульсу змінюється відносно полярності першого на зворотну. Далі полярності імпульсів чергуються незалежно від числа нулів між ними. Положення нулів при цьому не змінюється. Оскільки кількість додатних і від‘ємних імпульсів приблизно однакова, енергетичний спектр лінійного сигналу не містить постійної складової. Крім того в спектрі квазітроїчного сигналу відсутні дискретні складові, а основна енергія зосереджена в області частот 0,5 fт.
Рис. 3.25
Високочастотні складові швидко зменшуються. Тому обмеження смуги частот лінійного тракту зверху не викликає помітних завад першого роду.
Відсутність в спектрі складової з тактовою частотою не дозволяє здійснити виділення тактової частоти безпосередньо із лінійного сигналу. Однак, якщо попередньо здійснити випрямлення, квазітроїчний сигнал перетворюється в однополярний двійковий і в його спектрі з‘являється частота fт.
Передавання трьох різних символів не означає використання трійкової системи числення для кодування. Кодування залишається двійковим.
Є й інші види лінійних сигналів, в тому числі багаторівневі, які дозволяють зменшити спотворення форми виділеної тактової частоти і тим самим покращити процес тактової синхронізації. Багаторівневі сигнали дозволяють також контролювати справність обладнання лінійного тракту і виявляти помилки в кодових групах, які виникають в процесі передавання.