Учебно-методическое пособие и задания на контрольную и курсовую работы по дисциплине Многоканальные телекоммуникационные системы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра многоканальных телекоммуникационных систем

Четкин С.В.

Учебно-методическое пособие и задания на контрольную и курсовую работы

по дисциплине

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

для студентов-заочников 4 курса (направление 210700)

Москва 2016

сущность каждого из двух способов «экономичной» дискретизации узкополосного сигнала, снабдив свои объяснения соответствующими спектральными диаграммами.

5. Шум равномерного квантования (с. 51…54 [1], введение и тема 5 [3]). Изобразите квантованный и неквантованный АИМ-сигналы. Что такое уровень, шаг и ошибка квантования? В каких пределах может изменяться ошибка равномерного квантования? В чем отличие равномерного квантования от неравномерного? Постройте график зависимости защищенности от шума равномерного квантования от уровня сигнала. Укажите основной недостаток равномерного квантования. Что такое искажения (или шумы) перегрузки и когда

они возникают?

6.Характеристики неравномерной шкалы квантования типа А

(с. 54…59 [1], тема 6 [3]).

Нарисуйте желательную зависимость защищенности от шума квантования и соответствующую ей зависимость величины шага квантования от напряжения сигнала. С какой целью применяют неравномерное квантование? Объясните, как устроена стандартная неравномерная шкала квантования типа А. Приведите структуру кодового слова. Тему можно считать усвоенной, если студент умеет выполнять кодирование/декодирование в соответствии с сегментированным А-законом.

7.Шумы неравномерного квантования (тема 7 [3]).

Изобразите примерную зависимость защищенности сигнала от шума неравномерного квантования от уровня сигнала в случае использования А-закона. Выделите на ней три участка и объясните характер изменения помехозащищенности на каждом из них. В каком динамическом диапазоне помехозащищенность остается примерно постоянной? На сколько децибел она изменится при изменении разрядности кодового слова на единицу?

8.Измерение и нормирование шума квантования (тема 9 [3]).

Какое свойство энергетического спектра шума квантования лежит в основе метода его измерения? Поясните общий принцип измерения защищенности сигнала от шума квантования. Какие виды испытательных сигналов используют в «ишаках»? Как нормируют величину шума квантования? Чем отличается «взвешенный» шум от «невзвешенного»? Почему для измерения шума квантования нельзя применить обычный электронный вольтметр?

9. Шум паузы: происхождение, измерение, нормирование (тема 10 [3]). Объясните, откуда берется шум паузы, нарисуйте схему его измерения. Что

такое псофометр? Почему нельзя измерить шум паузы обычным электронным вольтметром? Как нормируют шум паузы?

10. Структурная схема и принцип действия линейного кодера взвешивания (с. 63…65 [1], тема 11 [3]).

Изобразите упрощенную структурную схему кодера, укажите назначение элементов схемы. Тема считается усвоенной, если студент может правильно закодировать произвольное напряжение при любом шаге квантования.

5

11. Структурная схема и принцип действия линейного декодера

(с. 63…65 [1], тема 12 [3]).

Изобразите структурную схему декодера, укажите назначение элементов. Какую роль играет корректирующая поправка? Тема считается усвоенной, если студент способен декодировать любое заданное ему кодовое слово.

12. Структурная схема и принцип действия нелинейного кодера взвешивания (с. 65…70 [1], тема 13 [3]).

Изобразите упрощенную структурную схему кодера. Укажите назначение элементов схемы. Какова разрядность стандартного кодера? На какие этапы можно разбить его работу? Тему можно считать усвоенной, если студент способен правильно закодировать напряжение произвольной величины.

Изобразите структурную схему стандартного нелинейного декодера и объясните, как он работает. Укажите, в чем смысл корректирующей поправки. Как выбрать ее величину? Тема считается усвоенной, если студент может правильно декодировать любое восьмиразрядное кодовое слово.

14. Цифровое компандирование (тема 15 [3]).

Объясните, что такое компандер и для чего он нужен. Укажите главный недостаток аналогового компандера. Сформулируйте принцип цифровой компрессии/экспандирования. В чем преимущество цифровой компрессии перед аналоговой? Студент должен уметь выполнить процедуру цифрового компандирования при помощи соответствующих таблиц.

15. Структура первичного цифрового потока Е1 (с. 74…78 [1],

тема 16 [3]).

Изобразите структуру цикла (кадра) потока Е1. Перечислите элементы структуры и определите длительность каждого из них. Рассчитайте битовую скорость первичного потока. Сколько бит в одном цикле потока Е1? Каков период следования циклового синхросигнала? Для чего нужны сверхциклы? Можно ли обойтись без них?

16. Структурная схема и принцип действия первичного мультиплексора

(с. 83…89 [1], тема 17 [3]).

Укажите назначение первичного мультиплексора, изобразите его структурную схему. За что его называют гибким? Где выполняется функция мультиплексирования? Кодирования/декодирования аналоговых сигналов? Формирования управляющих импульсных последовательностей? Какие линейные и пользовательские интерфейсы он поддерживает? Для чего нужен блок управления и контроля? Какие режимы тактовой синхронизации предусмотрены в мультиплексоре?

17. Виды синхронизации в ЦТС. Проскальзывания и их нормирование

(с. 90, 91 и 306 [1], тема 19 [3]).

Назовите два основных вида синхронизации. Объясните сущность и назначение каждого из них. Укажите последствия, к которым приводит их нарушение. По каким признакам можно обнаружить цикловой синхросигнал в

6

случайном цифровом потоке. Что такое проскальзывания, где и почему они появляются и к каким последствиям приводят? Чем отличаются неуправляемые проскальзывания от управляемых? Сформулируйте общий подход к управлению проскальзываниями и к их нормированию.

18. Источники тактового синхросигнала (с. 91…101 [1], тема 20 [3]). Нарисуйте временную диаграмму тактового синхросигнала. Назовите его

источники. По каким признакам можно выделить тактовый синхросигнал из информационного сигнала? Объясните, в чем отличие активного ВТИ от пассивного? Что является наиболее важной частью пассивного ВТИ? Изобразите схему петли ФАПЧ и поясните назначение ее элементов.

19.Характеристики качества тактового синхросигнала и его источников

(с. 101…104 [1], тема 21 [3]).

Назовите основные показатели качества и приведите их определения. Объясните, что такое фазовые флуктуации и укажите их виды. В каких единицах они измеряются? Дайте определения временной ошибке и ее основным числовым характеристикам: максимальной ошибке временного интервала и временной девиации. Нарисуйте примерные графики временной ошибки для различных источников: идеального, точного, но нестабильного, стабильного, но неточного, неточного и нестабильного.

20.Требования к системе цикловой синхронизации. Принцип скользящего поиска синхросигнала (с. 105, 106 [1], тема 22 [3]).

Объясните, для чего нужна цикловая синхронизация, что такое цикловой синхросигнал и как он выглядит, с каким периодом его передают. Назовите главные параметры системы. Сформулируйте принцип скользящего поиска циклового синхросигнала, приведя соответствующую графическую иллюстрацию.

21.Структурная схема и принцип действия приемника циклового синхросигнала со скользящим поиском (с. 106…109 [1], тема 23 [3]).

Изобразите упрощённую структурную схему приемника. Перечислите все его элементы и укажите их функции. Объясните, как работает приемник в каждом из следующих режимов: режиме удержания синхронизма, режиме

кратковременного сбоя, режиме выхода из синхронизма, режиме поиска синхросигнала и режиме фиксации синхронизма. Для чего нужны накопители по входу и выходу из синхронизма? Как происходит поиск сверхциклового синхросигнала в цифровом потоке Е1?

22. Характеристики приемника циклового синхросигнала и способы их улучшения (с. 109…117 [1], темы 24,25 [3]).

Дайте определения основных параметров приемника. Как можно увеличить время удержания? Перечислите компоненты, из которых складывается время восстановления. За счет чего можно сократить время поиска? Поясните принцип действия приемника циклового синхросигнала с параллельно работающими цепями обнаружения и поиска. Оцените выигрыш такого приемника в быстродействии.

7

23. Принципы мультиплексирования цифровых потоков

(с. 118…126 [1], тема 26[3]).

Объясните, для чего нужно объединять цифровые потоки. Чем отличается синхронное мультиплексирование от асинхронного, побитное от побайтного? Изобразите упрощенную структурную схему формирования потока Е2, укажите главные функции БЦС. Когда возникает необходимость в положительном выравнивании? Отрицательном выравнивании? Что такое стаффинг? Какие команды согласования скоростей используют при двустороннем выравнивании? При одностороннем выравнивании?

24.Структурная схема и принцип действия БЦС передачи (рис. 5.6а [1] и поясняющий его текст, тема 27 [3]).

Изобразите структурную схему БЦС передачи при двустороннем выравнивании, объясните, как он работает. Укажите (приблизительно) объем памяти запоминающего устройства. Какие команды выравнивания формирует БЦС? От чего зависит частота следования активных команд?

25.Структурная схема и принцип действия оборудования демультиплексирования цифровых потоков (рис. 5.6б [1] и поясняющий его текст,

тема 28 [3]).

Изобразите упрощенную структурную схему плезиохронного демультиплексора и объясните, как она работает. Нарисуйте схему БЦС приема, укажите функции всех ее элементов. Поясните назначение и принцип действия системы ФАПЧ. Почему ее работа неизбежно сопровождается фазовыми флуктуациями? Чем определяется их характер (джиттер или вандер)?

26.Структура вторичного потока Е2 при двустороннем выравнивании (табл. 5.1 [1] и поясняющий ее текст, тема 29, табл. 7 [3]).

Изобразите структуру цикла в виде таблицы. Какова его длительность? Сколько всего бит в цикле? Подсчитайте процент служебных бит в цикле. Объясните суть двухкомандного управления. Для чего КСС передают трижды в течение одного цикла? Как исправляют ошибки в КСС? Рассчитайте битовую скорость потока Е2, исходя из структуры и параметров цикла.

27.Структура вторичного потока Е2 при положительном выравнивании (табл. 5.2 [1] и поясняющий ее текст, тема 29, табл. 9 [3]).

Изобразите структуру цикла в виде таблицы. Подсчитайте общее количество бит в цикле и количество служебных бит, а также длительность цикла, исходя из битовой скорости потока Е2. Объясните, как передают КСС и как исправляют ошибки в командах. Может ли в оборудовании с положительным выравниванием возникнуть необходимость отрицательного выравнивания?

28.Структура линейного тракта ЦТС симметричного кабеля (тема 30 [3]). Назовите главные элементы линейного тракта, построенного на основе

симметричного кабеля. В чем суть процедуры регенерации? Как питаются регенераторы? Поясните разницу между однокабельной и двухкабельной схемами. Перечислите основные функции линейных трансформаторов.

8

29. Искажения первого и второго рода в линейном тракте

(с. 145…148 [1], тема 31 [3]).

Объясните, как и почему зависит от частоты коэффициент затухания медной пары. Нарисуйте, как искажается форма прямоугольного импульса при ограничении его спектра сверху. Почему помеху, обусловленную расширением элементов цифрового сигнала (импульсов), назвали межсимвольной? Укажите ее возможные негативные последствия. Изобразите, как сказывается ограничение частотного спектра прямоугольного импульса снизу на его форме. Что такое «базовая линия», каков механизм ее «дрейфа» и каковы его последствия?

30. Методы борьбы с межсимвольными помехами (тема 32 [3]).

Назовите основной метод борьбы с межсимвольной помехой первого рода и устройство, реализующее его на практике. Нарисуйте (приближенно) форму его АЧХ. Какова ширина рабочей полосы частот?

Перечислите способы борьбы с межсимвольной помехой второго рода. Какой элемент линейного тракта является главным источником этой помехи? В чем состоит идея квантованной обратной связи?

31.Идеализированная модель одиночного отклика тракта «кабель+корректор» (рис. 6.7, 6.8 [1] и поясняющий их текст, тема 33 [3]).

Изобразите схему тракта «кабель+корректор». Что такое ТРР? Одиночный отклик? Сформулируйте требования к его форме. Какими свойствами обладают спектры откликов, удовлетворяющих условию Найквиста? Нарисуйте семейство спектров «приподнятый косинус». Что такое коэффициент сглаживания? Какие параметры откликов и их спектров зависят от его величины?

32.Количественная оценка межсимвольной помехи первого рода при помощи глаз-диаграммы (с. 155…160 [1], тема 34 [3]).

Поясните назначение глаз-диаграммы и происхождение такого названия. Изложите метод ее построения. Нарисуйте примерный вид глаз-диаграммы двоичного сигнала и укажите на этом рисунке числовые характеристики области принятия решения. Как они зависят от длительности одиночного отклика тракта «кабель+корректор»? Изобразите схему установки, позволяющей визуально изучать глаз-диаграмму. Сколько «глаз» увидит наблюдатель при исследовании L-уровневого кода?

33.Расчет ожидаемой защищенности сигнала от собственной помехи в ТРР

(тема 35[3]).

Объясните физическую природу собственной помехи (шума). Приведите определение помехозащищенности (в децибелах). При заданных параметрах сигнала и кабельной цепи рассчитайте величину ожидаемой защищенности.

34.Расчет требуемой помехозащищенности в ТРР (с.152…155 [1], тема 36 [3]). Назовите причины появления цифровых (битовых) ошибок. Приведите

определение помехозащищенности. Рассчитайте:

-вероятность ошибки при заданной помехозащищенности (для гауссовской помехи) в ТРР,

-требуемую для получения заданной вероятности ошибки помехозащищенность в ТРР.

9

35. Характеристики переходных влияний в симметричных кабелях

(тема 37 [3]).

Назовите причины влияния одной кабельной цепи на другую. Изобразите схему влияния, объясните, что такое ПВБК и ПВДК. Дайте определение переходному затуханию на ближнем конце и защищенности цепи на дальнем конце. Рассчитайте среднее значение переходного затухания на ближнем конце и защищенности цепи на дальнем конце на заданной частоте. Как зависят эти параметры влияния от длины цепи? Как оценить их минимальные значения?

36.Расчет защищенности сигнала от переходной помехи из-за ПВДК в ТРР

(тема 38 [3]).

Объясните, что такое ПВДК и когда этот вид переходного влияния является преобладающим. При какой форме сигнала во влияющей цепи переходная помеха максимальна? Какую форму она имеет в ТРР? Изобразите частотную модель влияния. Рассчитайте защищенность сигнала от переходной помехи из-за ПВДК в ТРР при заданном линейном коде и битовой скорости сигнала.

37.Расчёт защищенности сигнала от переходной помехи из-за ПВБК в ТРР

(тема 38 [3]).

Объясните, что такое ПВБК и когда этот вид переходного влияния является преобладающим. При какой форме сигнала во влияющей цепи переходная помеха максимальна? Какую форму она имеет в ТРР? Изобразите частотную модель влияния. Рассчитайте защищенность сигнала от переходной помехи из-за ПВБК в ТРР при заданных линейном коде, битовой скорости сигнала и затухании цепи на полутактовой частоте.

38.Расчёт максимальной протяженности регенерационного участка, ограниченной собственной помехой (тема 39 [3]).

Объясните физическую природу собственной помехи. В чем состоит идея, замысел или принцип расчета максимальной длины участка? Или так: из какого условия исходят при расчете его максимального затухания? Рассчитайте максимальную протяженность регенерационного участка, ограниченную собственной помехой, при следующих исходных данных: битовая скорость сигнала, линейный код, коэффициент затухания цепи, исходящий уровень сигнала (на передаче), коэффициент шума корректирующего усилителя, требуемая защищенность от собственной помехи в ТРР.

39.Расчет максимальной протяженности регенерационного участка, ограниченной переходной помехой (тема 39 [3]).

Объясните природу переходной помехи. Что такое ПВБК и ПВДК? Когда преобладает тот или иной вид влияния? Запишите уравнение, определяющее максимальную длину регенерационного участка при однокабельной схеме. Из каких соображений вычисляют требуемую защищённость от переходной помехи? Рассчитайте максимальную протяженность регенерационного участка, ограниченную ПВБК, при следующих исходных данных: битовая скорость сигнала, тип линейного кода, коэффициент затухания цепи, переходное затухание на ближнем конце.

10