Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Цифровые системы передачи. Учебное пособие для СПО
.pdf
51
Корр. Усил.
АРУ
РУ
УТС
ФУФУ
1 2
3
4 5
3
Рисунок 1.31 – Структурная схема регенератора
Data
0 1 0
t
u(t)
t
u(t)
t
u(t)
t
u(t)
t
u(t)
T
U
пор
1
2
3
4
ЦС на
вых.Пд.
0 1 1
ошибка
Рисунок 1.32 – Временные диаграммы работы регенератора
Искажения принимаемого цифрового сигнала обусловлены при прохождению по каналу передачи шумами и межсимвольными помехами. Эти помехи обуславливаются переходными процессами при прохождении импульсов по каналу с
ограниченной полосой пропускания и неравномерной амлитудно-частотной ха-
52
рактеристикой. Форма импульсов на выходе такого канала искажается, возрастает
их длительность, в результате чего некоторые части импульсов перекрываются.
Это приводит к увеличению коэффициента ошибок в решающем устройстве регенератора.
Наглядно оценить величины межсимвольных помех, выбрать пороговое
напряжение в решающем устройстве и момент стробирования импульсов в регенераторе можно по так называемой глаз-диаграмме [1, 3]. Глаз-диаграмму можно
получить на экране осциллографа, если на его вход подать искаженный цифровой
сигнал, а синхронизацию развертки производить с тактовой частотой этого сигнала рисунке 1.33. При этом достаточно рассмотреть три соседних тактовых интервала цифрового сигнала, причем рассматриваемые тактовые интервалы должны
иметь все возможные сочетания соседних символов, т.е. исследуемая последовательность должна быть псевдослучайной.
На рисунке 1.34 а-з показаны восемь возможных осциллограмм двухуровневого сигнала при отсутствии межсимвольных помех. При наложении этих осциллограмм друг на друга на экране осциллографа получается изображение глаздиаграммы, показанное на рисунке 1.34 и.
На рисунке 1.35 а приведена глаз-диаграмма рисунка 1.34 и крупным
планом. При учете межсимвольных помех диаграммы, приведенные на рисунке
1.34 а-з , будут искажаться за счет переходных процессов. В результате будут
искажены фронты и амплитуды импульсов и глаз-диаграмма примет вид, показанный на рисунке 1.35 б. Из сравнения глаз-диаграмм а и б рисунок 1.35 следует, что в результате действия межсимвольных помех ширина t и раскрыв
глаз-диаграммы уменьшаются соответственно от t до t и от U до U.
Вх
РУ
ВТЧ
регенератор
Вых
F
T
Y
X
Рисунок 1.33 – Структурная схема для наблюдения глаз диаграммы
53
Data
t
u(t)
000
t
u(t)
001
t
u(t)
010
t
u(t)
011
t
u(t)
100
t
u(t)
101
t
u(t)
110
t
u(t)
111
t
u(t)
а
б
в
г
д
е
ж
з
и
Т
Рисунок 1.34 – Цифровой сигнал (а-з) и его глаз-диаграмма (и)
54
Если значение порога U
пор
и момент стробирования t0 в решающем
устройстве выбраны так, что пересечение линий им соответствующих, оказывается внутри раскрыва глаз-диаграммы, то на выходе решающего устройства будет зарегистрировано правильное (безошибочное) решение. Из рисунка 1.35 а и
б следует, что значения U
пор
и t0 наиболее целесообразно выбирать так, чтобы
пересечение линий им соответствующих оказалось бы в центре глаздиаграммы.
1.8. Объединение цифровых потоков
Иерархия ЦСП с ИКМ. Структура первичной сети связи предусматривает
объединение (мультиплексирование) и разделение (демультиплексирование)
цифровых потоков передаваемой информации, поэтому используемые на сети
связи системы передачи должны строится по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам передачи этот принцип заключается в том,
что число каналов ЦСП, соответствующей данной ступени иерархии, больше
числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число раз. Этот коэффициент
называется коэффициентом мультиплексирования. Система передачи, соответствующая первой ступени, называется первичной, в этой ЦСП осуществляется
прямое преобразование относительно небольшого числа аналоговых первич-
t
u(t)
t0 t0+T
t0-T
U
пор
U t
t
u(t)
t0 t0+T
t0-T
U
пор
U
t
б
а
Рисунок 1.35 – Глаз-диаграмма двухуровневого сигнала:
а) при отсутствии межсимвольных помех; б) при наличии межсимвольных помех
55
ных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени
иерархии объединяют определенное число первичных цифровых потоков во
вторичный цифровой поток и т. д. [1, 5, 6, 7, 8].
Таким образом, если на данной станции первичной сети требуется ис-
пользовать ЦСП с относительно большим числом каналов, на ней устанавливают аппаратуру соответствующего числа первичных, вторичных и т. д. цифровых систем передачи.
В рекомендациях МСЭ-Т представлено несколько типов иерархий цифро-
вых систем передачи: европейская, североамериканская и японская. Цифровые
системы передачи с ИКМ, используемые на первичной сети России, соответствуют европейской иерархии, рекомендованной МСЭ-Т. На рисунке 1.36 отмечены ступени иерархии, указаны типы соответствующих им ЦСП, а также
скорости цифровых потоков и количество каналов. Во всехцифровых потоках
вводятся специальные позиции для передачи служебных сигналов, что также
указано на рисунке. Например, скорость вторичного цифрового потока, равная 2048×4+256 = 8448 кбит/с, определена скоростями четырех первичных потоков (по 2048 кбит/с) и служебной информацией (64кбит/с × 4 = 256 кбит/с).
Отметим, что информация, передаваемая по одному каналу ТЧ, преобразуется
в цифровой поток со скоростью 64 кбит/с, соответствующий основному цифровому каналу (ОЦК).
Формирование цифровых потоков европейской плезиохронной цифровой
иерархии (рисунок 1.36) можно записать следующим образом
(30IC + 2
SC E1
) ·64 кбит/с = 2,048 Мбит/с {E1} × 4 =
[(120IC + 8
SC E1
) + 4
SC E2
)] )·64 кбит/с = 8,448 Мбит/с {E2} × 4 =
[(480IC + 36
SC E1
+ 16
SC E2
) + 9
SC E3
)] ) ·64 кбит/с = 34,368 Мбит/с {E3} × 4 =
[(1920
IC
+ 128
SC E1
+ 64
SC E2
+ 36
SC E3
) + 28
SC E4
)]) ·64 кбит/с=139,264 Мбит/с {E4}, (1.28)
где IC (Information Channel) – информационный канал;
SC (Service Channel) – служебный канал.
В соответствии с приведенной формулой в потоке Е1 – 2 служебных канала, в потоке Е2 – 12 служебных каналов, в потоке Е3 – 61 служебный канал и
в потоке Е4 – 256 служебных каналов.
Скорости цифровых потоков одной и той же ступени иерархии, но обра-
зуемых ЦСП, расположенными на различных станциях сети, могут несколько
отличаться друг от друга в пределах допустимой нестабильности задающих генераторов. Это требует принятия специальных мер при объединении потоков в
поток более высокой ступени иерархии, что заметно усложняет эксплуатацию
первичной сети связи в целом и снижает ее качественные показатели. Системы
иерархии, где объединяются потоки с небольшими расхождениями скоростей,
называют «плезиохронными» (ПЦИ).
56
MUX
1:4
64 Кбит/с х (30 +
2) = 2048 Кбит/с
(ИКМ-120)
(2М, Е1)
MUX
1:4
(2,048 Мбит/с) х 4
+ +(64 Кбит/с х 4)
= 8448 Кбит/с
(ИКМ-480)
(8М, Е2)
MUX
1:4
(ИКМ-1920)
(34М, Е3)
(8,448 Мбит/с х 4)
+(64 Кбит/с х 9) =
34368 Кбит/с
(140М, Е4)
(34,368 Мбит/с х 4)
+(64 Кбит/с х 28) =
139264 Кбит/с
Рисунок 1.36 – Схема мультиплексирования в европейской плезиохронной цифро-
вой иерархии
На рисунке 1.37 приведён пример структуры плезиохронной цифровой
иерархии при организации передачи 1200 каналов тональной частоты и пяти
каналов звукового вещания высшего класса. Отмечены также резервные системы первого, второго и третьего уровней.
1.8.1. Принципы объединения и разделения цифровых потоков
Структура построения ЦСП с временным группообразованием осуществ-
ляется посредством объединения (мультиплексирования) и разделения (демультиплексирования) типовых цифровых потоков разных уровней иерархии (рисунок 1.36). Смысл любого способа объединения цифровых потоков заключается
в том, что информация, содержащаяся в поступающих потоках, записывается в
запоминающие устройства с тактовой частотой входного цифрового потока
F
ТИЗ
, а затем поочередно считывается с тактовой частотой импульсов считыва-
ния F
ТИС
в моменты, отводимые ей в объединенном потоке (рисунок 1.38).
На рисунке 1.38 приняты следующие обозначения:
ИИ1, ИИ2, ИИ3 и ИИ4 – информационные символы 1, 2, 3 и 4 объединя-
емых цифровых потоков;
ИО – информационные символы объединенного цифрового потока;
ИСО – импульсы считывания объединенного цифрового потока, которые включают в себя импульсы считывания служебной информации (СИ) и поочередное
считывание информационных символов объединяемых цифровых потоков.
57
1-3
кан ЗВ
1-18
кан ТЧ
ИКМ-
30
1
4-5
кан ЗВ
19-40
кан ТЧ
ИКМ-
30
2
41-70
кан ТЧ
ИКМ-
30
3
71-100
кан ТЧ
ИКМ-
30
4
MUX1
1
(ИКМ-
120)
1
1E
2
1E
3
1E
4
1E
1171-
1200
кан ТЧ
ИКМ-
30
41
41
1E
MUX1
2
(ИКМ-
120)
51E8
1E
MUX1
11
(ИКМ-
120)
42
1E
43
1E
441E64
1E
Резерв
MUX2
1
(ИКМ-
480)
1
2E
2
2E
3
2E
4
2E
MUX2
3
(ИКМ-
480)
11
2E
9
2E
10
2E
12
2E
Резерв
16
2E
MUX3
1
(ИКМ-
1920)
1
3E
2
3E
3
3E
4
3E
Резерв
4E
Рисунок 1.37 – Иерархическая структура для заданных условий
При объединении (мультиплексировании) асинхронных (плезиохронных)
цифровых потоков в объединенный цифровой поток помимо синхросигнала,
указывающего порядок объединения входных цифровых потоков, вводится
служебная информация, обеспечивающая необходимое согласование скоростей
объединяемых цифровых потоков.
Операции разделения (демультиплексирования) цифровых потоков явля-
ются обратными операциям объединения: информация объединенного потока
записывается в запоминающие устройства, соответствующие исходным потокам, а затем считывается со скоростями, равными скоростям объединяемых потоков.
58
ИИ1
ЗУ
ИИ2
ЗУ
ИИ3
ЗУ
ИИ4
ЗУ
F
Т ИЗ
F
Т ИС
ИИ1
ЗУ
ИИ4
ЗУ
ИИ3
ЗУ
ИИ2
ЗУ
F
Т ИС
F
Т ИЗ
ИО
Т Т Т Т Т
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
С
И
С
И
С
И
С
И
С
И
Т Т Т Т Т
i
1
i
2
i
3
i
4
i
5
ИСО
ИИ1
F
ТИЗ
= F
ТИС
1)
Т Т Т
Т
i
1
i
2
i
3
i
4
ИИ1
F
ТИЗ
< F
ТИС
2)
Т Т
Т Т Т
Т
i
1
i
2
i
3
i
4
i
5
i
6
ИИ1
F
ТИЗ
> F
ТИС
3)
M
U
X
D
E
M
U
X
t
t
t
t
Рисунок 1.38 – Пояснение принципа объединения и разделения цифровых
потоков
В плезиохронных цифровых иерархиях объединение цифровых потоков
осуществляется посимвольно, т. е. считывание информации из запоминающих
устройств происходит по разрядам: вначале считывается и передается символ
первого потока, затем - второго и т.д., после считывания символа последнего из
объединяемых потоков вновь считывается очередной символ первого, т. е. цикл
повторяется.
Предположим, что тактовая частота импульсной последовательности считы-
вания F
ТИС
устройства объединения потоков имеет скорость, превышающую ско-
рость записи F
ТИЗ
(рисунок 1.38 – случай 2 – F
TИС
> F
TИЗ
). Через несколько десятков
или сотен циклов исходного потока (зависит от скорости потоков и относительной
нестабильности задающих генераторов) временное расхождение F
TИС
и F
TИЗ
достиг-
нет величины тактового интервала (рисунок 1.39), в результате чего появится лишний импульс считывания, который повторно считает второй информационный символ (рисунок 1.38) и возникнет необходимость в выравнивании (согласовании) фаз
импульсных последовательностей записи и считывания.
59
На рисунках 1.38 и 1.39 изображена условная ситуация, при которой за
рассматриваемое время t1 произошло расхождение скоростей на один бит (один
тактовый интервал), в реальной ситуации это расхождение наблюдается через
десятки или сотни тысяч тактовых интервалов [1, 8]. В рассматриваемых ситуациях для третьего импульса считывания рисунок 1.38 и для пятого импульса
считывания рисунок 1.39 не успел прийти информационный символ i и этот
импульс считывания оказывается «лишним», ему нечего считывать.
Очевидно, согласование скоростей, в данном случае уменьшение скоро-
сти считывания, осуществляется исключением одного из импульсов считывания ИС третьего на рисунке 1.38 или пятого на рисунке 1.39. Такое согласование при F
ТИС
– F
ТИЗ
> 0 получило название положительное согласование скоро-
стей.
Теперь предположим, что тактовая частота импульсной последовательности
считывания F
ТИС
устройства объединения потоков имеет скорость ниже скорости за-
писи F
ТИЗ
(рисунок 1.38 – случай 3 – F
TИС
< F
TИЗ
). Через несколько десятков или со-
тен циклов исходного потока (зависит от скорости потоков и относительной нестабильности задающих генераторов) временное расхождение F
TИС
и F
TИЗ
достигнет
величины тактового интервала (рисунок 1.40) и возникнет необходимость в выравнивании (согласовании) фаз импульсных последовательностей записи и считывания.
На рисунке 1.38 – случай 3 и на рисунке 1.40 изображена ситуация когда
за рассматриваемое время t1 произошло расхождение скоростей записи и считывания на один бит (один тактовый интервал). В рассматриваемых ситуациях
для третьего информационного символа рисунок 1.38 и для четвёртого информационного символа рисунок 1.40 не успел прийти импульс считывания и этот
информационный символ оказывается «лишним», его нечем считывать.
Очевидно, согласование скоростей, в данном случае уменьшение скорости записи, осуществляется, исключением из информационного потока одного
из информационных символов импульсов третьего на рисунке 1.38 или пятого
на рисунке 1.40.
t
t
ИЗ
ИС
i1
i2
i3
i4
1
t1 t
1
2
3 4 5
Рисунок 1.39 – Временные диаграммы при положительном согласова-
нии скоростей (F
ТИС
– F
ТИЗ
> 0 )
60
В системе объединения цифровых потоков обязательно предусматривает-
ся передача служебных сигналов, поэтому для них существуют свои импульсы
считывания. Так вот, оказавшийся «лишним» информационный символ считывается импульсом, предназначенным для считывания служебных сигналов. Таким образом, недостаток скорости считывания приходится компенсировать тем,
что очередной информационный импульс объединяемого потока приходится
передавать вместо импульса служебной информации. Такой процесс называется отрицательным согласованием скоростей.
Управление согласованием скоростей осуществляется посредством
передачи команд согласования скоростей (КСС), которые вырабатываются в
оборудовании объединения по мере достижения расхождения в тактовый интервал. В оборудование разделения потоков эти команды поступают на определенных позициях, отведенных для передачи служебной информации.
Итак, на служебных позициях передаются: синхросигнал объединенного
потока; команды согласования скоростей каждого из объединяемых потоков;
информация, которая не успевает быть передана в потоке при отрицательном
согласовании скоростей.
Ошибка в команде согласования скоростей приводит к увеличению ко-
эффициента ошибок в данном информационном потоке Поэтому при передаче
КСС для повышения помехозащищенности команд используется избыточное
кодирование – каждый бит информации КСС утраивается, что позволяет правильно восстанавливать команду на приеме, даже если один из ее символов будет принят с ошибкой.
«Реализацию процедуры согласования скоростей осуществляют с помо-
щью блоков асинхронного сопряжения (БАС). На рисунке 1.41 показаны БАС
передающего и приемного оборудования, относящиеся к одному из объединяемых потоков. Последовательность ИЗ в передающем оборудовании (БАС
пер
)
вырабатывается в ГО
1
управляемом тактовой частотой информационных им-
t
t
ИЗ
ИС
i1
i2
i3
i4
t
1
t
1
1 2 3
4
Рисунок 1.40 – Временные диаграммы при отрицательном согласова-
нии скоростей (F
ТИС
– F
ТИЗ
< 0 )
i5
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]