5. Расчет максимальных длин участков регенерации и выбор типа кабеля Задание

Рассчитать максимально допустимые длины участков регенерации при использовании коаксиальных и симметричных пар заданных размеров и выбрать тип кабельной цепи, основываясь на технико-экономических соображениях.

Методические указания по выполнению задания и краткая теория вопроса

Одним из основных видов помех в линейных трактах ЦСП, работающих по кабелю с металлическими жилами, является собственная помеха. Она включает две составляющие: тепловой шум кабеля и шум усилительных элементов регенератора. При увеличении длины участка регенерации защищенность от собственной помехи уменьшается, так как затухание цепи возрастает с увеличением ее длины. Поэтому всегда существует максимально допустимая длина участка, при которой еще обеспечивается требуемая защищенность сигнала от собственной помехи в ТРР, а следовательно, вероятность ошибки в одиночном регенераторе остается не выше допустимой величины.

Ожидаемую величину защищенности от собственной помехи в ТРР можно вычислить по формуле

A_зсп = Р_пер + 121- 10 l_рег , (10)

справедливой при 50 дБ dl_per 90 дБ.

В этой формуле:

Р_пер - абсолютный уровень пиковой мощности импульса на выходе регенератора, дБм;

F - коэффициент шума КУ,

f_т - тактовая частота цифрового сигнала в линии, Мгц,

- коэффициент затухания кабельной цепи на полутактовой частоте, дБ/км,

l_per - протяженность участка регенерации, км.

Величины Р_пер вычисляют по формулам

, P_{пер =} ,

где a - параметр функции, аппроксимирующей частотную зависимость

коэффициента затухания,

U_пер - амплитуда импульса на выходе регенератора, В,

Z_в - волновое сопротивление цепи, Ом.

Требуемую (для получения заданной вероятности ошибки в одиночном регенераторе) величину защищенности при использовании квазитроичного кода в линии и гауссовской помехе можно оценить по формуле

А_з.треб = 10,65 + 11,42 lg lg ⁺ А_з, (11)

справедливой при 10^-15 Р_ош1 10^-4,

где Р_ош1 - вероятность ошибки в одиночном регенераторе,

А_з - запас помехоустойчивости, учитывающий неидеальность регенератора, дБ.

В курсовом проекте можно принять А_з = 5...10 дБ.

Максимальную протяженность участка регенерации l_per.макс находят из уравнения А_зсп = А_з.треб, учитывая что Р_ош1 = Р₀×l_per,

где: Р₀ - допустимая вероятность ошибки на один километр линейного тракта, 1/км.

Это уравнение проще всего решать графически, построив в достаточно крупном масштабе две кривые: А_з.сп (l_per) и А_з.треб(l_per).

Абсцисса точки их пересечения определяет корень уравнения - величину l_per.макс.

Результаты расчетов заносят в табл. 5, графики приводят в тексте пояснительной записки, необходимые исходные данные берут из табл.6.

Табл. 5

l per, км
	коакс. 2,6/9,4 мм
Аз.сп,дБ	коакс. 1,2/4,6 мм
	коакс.0,7/3,0 мм
	симм. 1х4х1,2 мм
Аз.треб, дБ

В линейных трактах, построенных на основе симметричного кабеля, наряду с собственной помехой приходится считаться с переходной помехой между парами одного и того же кабеля. При двухкабельной схеме организации двухсторонней связи наиболее существенной оказывается переходная помеха, связанная с наличием переходного влияния на дальнем конце цепи. Наибольший уровень переходной помехи имеет место при передаче во влияющей цепи последовательности импульсов с чередующейся полярностью, показанный на рис.8.

Табл. 6

Тип кабеля и	Коаксиальный			Симметричный
размер пар, мм	2,6/9,4	1,2/4,6	0,7/3,0	1х4х1,2
а	2,54	5,47	9,03	5,35
Zв, Ом	75	75	75	140
Стоимость одного километра кабеля, Скаб,тыс.руб/км	3,6	1,6	0,9	2х0,345
Стоимость одного НРП, Снрп, тыс.руб.	5,5

Спектр такого сигнала содержит составляющую с полутактовой частотой и ее нечетные гармоники. Поскольку полоса пропускания КУ ограничена тактовой частотой, то мешающее влияние будет оказывать только первая гармоника этой импульсной последовательности.

Рис. 8

В рассматриваемом случае защищенность от переходной помехи в ТРР равна защищенности цепи на дальнем конце на полутактовой частоте (см.разд.6.1).

А_з.пп = А_зl (f_T/2) (12)

Частотная зависимость среднего значения защищенности на дальнем конце для кабеля с кордельно-полистирольной изоляцией имеет вид

А_зl (f) = A _зl (f ₌ 1мгц) - 40 • lgf (13)

Здесь, как и ранее, частота выражена в мегагерцах.

Пользуясь формулами (12) и (13), определите защищенность от переходной помехи, сравните найденное значение защищенности с допустимым А_{з.пп.доп} = 18 дБ, сделайте вывод о возможности использования симметричного кабеля на расчетных частотах. Примите, что защищенность цепи на дальнем конце на частоте 1 Мгц составляет

А_зl (f = 1мгц) = 60 дБ.

Выбор типа кабеля осуществляют на основе экономических соображений: рассчитывают затраты на кабель и аппаратуру линейного тракта для всех заданных вариантов пар и анализируют полученные результаты. Порядок расчета следующий.

Определяют количество НРП на магистрали Q_нрп = Ц (L/l_per) - n и их стоимость С_нрп = С_нрп· Q_нрп . Находят затраты на кабель С_каб = С_{каб ·} L и суммарные затраты С₀ = С_нрп + С_каб. Здесь С_нрп - стоимость одного НРП; С_каб - стоимость одного километра кабеля; n - количество ОРП на магистрали, равное по условию количеству переприемов по ТЧ.

Символ Ц означает ближайшее целое число, большее числа, стоящего в скобках. Исходные данные для расчета берут из табл.6.