Ответы на билеты ЦСП

Скорость передачи численно равна тактовой частоте и определяется количеством символов, передаваемых в 1 секунду Для ИКМ fтакт = fдискр∙m∙N. m=8 бит, fдискр = 8000 Гц,

в N включают также и служебные каналы Для АИМ fтакт = fдискр∙N

22.Дискретизация сигнала во времени

Восновном все сигналы в природе аналоговые, т. е. непрерывные, имеющие бесконечное число состояний как по времени так и по уровню. Согласно теореме Котельникова (в анлийской литературе Найквиста-Шенона): аналоговый сигнал, спектр которого ограничен максимальной частотой Fв, может быть однозначно восстановлен по своим дискретным отсчѐтам, взятым с частотой дискретизации fд≥2Fв. Так как реальные сигналы имеют как правильно бесконечный спектр (т. е. конечную длительность), то перед дискретизацией ставят ФНЧ (для ТЧ частота среза 3,4 кГц). Дальше сигнал проходит через ключи, которые открываются

на короткое время (время импульса τи) с частотй дискретизации. Получается АИМ-1 сигнал (дискретный по времени, но непрерывный по уровню). Амплитуда импульсов повторяет форму сигнала. При АИМ-2 амплитуда каждого отсчѐта неизменна и

равна значению модулирующего сигнала в момент начала отсчѐта. Если скважность τи/T >>1, то разница между АИМ-1 и АИМ- 2 несущественна. Перед операцией квантования групповой АИМ-1 преобразовывают в групповой АИМ-2.

При дисретизации двуполярных сигналов (телефонных) в спектре почти нет постоянной составляющей и составляющих с частотами Fд и k∙Fд

При Fд=8кГц полоса расфильтровки достаточно большая 1,2 кГц. Нельзя сделать Fд=2Fв, т. к. в этом случае понадобился бы фильтр с бесконечно большой крутизной.

Если на выходе ФНЧ передачи появятся плохо подавленные составляющие исходного сигнала с частотами выше Fв+∆Fр, то это приведѐт к искажениям сигнала при его восстановлении на приѐме.

23.Равномерное и неравномерное квантование

Квантование и кодирование осуществляются в одном устройсте — АЦП (аналого-цифровом преобразователь, кодер)

При квантовании из-за округления значений сигнала возникают ошибки Eкв, величина которых случайна, имеет равномерное распределение и не превышает δ0/2.

Известно, что плотность вероятности равномерного распределения 1/(b-a), где b и а — границы. Тогда плотность

вероятности шума квантования: 1/δ0 Дисперсия (мощность) будет (b-a)2/12= δ0/12

При использовании симметричного кода δ0=2Uогр/Nкв. Nкв = 2m

Такая мощность шума в спектре частот от 0 до Fд/2. Поэтому разделив на это число получим шум на 1 Гц и умножим на на требуемый диапазон частот ∆F

Помехозащищенность пропорционально растет с ростом уровня сигнала пока не будет достигнуто напряжение ограничения. Дальнейший рост сигнала приведет к появлению ошибки из-за ограничения сигнала по амплитуде.

Аз кв мин=6m – D +8,4. D≈40 – динамический диалазон. С учѐтом эксплуатационного запаса 4,5 дБ и минимальной требуемой помехозащищѐнность Аз≈22 дБ получаем m=12 для равномерного квантования.

Получаем избыточную помехозащищѐнность для сильных сигналов и большое число разрядов в коде, что усложняет аппаратуру.

При неравномерном квантовании уменьшаем шаг для слабых сигналов и увеличиваем для сильных. Это достигается с помощью компрессора при передаче, и обратное преобразование с помощью экспандера на приѐме (вместе называется компандер, характеристика компандрирования), чтобы избежать нелинейных

искажений.

В каждом сегменте шаг постоянен (равномерное квантование) с каждым следующим сегментом шаг увеличивается в 2 раза, а мощность шумов квантования увеличивается в 4 раза, следовательно помехозащищѐнность падает на 6 дБ, а потом возрастает с ростом мощности сигнала.

24. Общие принципы кодирования сигналов

В процессе кодирования амплитуда каждого квантованного по уровню АИМ отсчета представляется в виде двоичной последовательности, содержащей m символов (m – разрядной кодовой комбинации). Для определения структуры комбинации в простейшей случае нужно в двоичном коде записать амплитуду АИМ отсчета HАИМ, выраженную в шагах квантования. В

групповой сигнал с ИКМ, называемый цифровым.

На практике находят применение двоичные коды следующих типов: натуральный двоичный код, симметричный двоичный код, рефлексный двоичный код (код Грея).

1) Симметричный двоичный код в основном используется при кодировании двуполярных сигналов (например, телефонных). Для всех положительных отсчетов знаковый символ имеет значение 1 , а для отрицательных отсчетов 0, остальное полностью совпадает 2). Натуральный двоичный код в основном используется при кодировании однополярных сигналов. С помощью натурального

двоичного кода можно кодировать и двуполярные сигналы, обеспечив предварительно их смещение. Для этих кодов ошибка (особенно в старших битах) может привести к значительным искажениям

Код параллельный, если биты, входящие в состав m-разрядной кодовой группы, появляются на разных выходах кодера одновременно. Каждому разряду соответствует свой выход кодера.

Код последовательный, если все биты, входящие в состав m-разрядной кодовой группы, появляется на одном выходе кодера поочередно со сдвигом во времени (начиная со старшего разряда).

Структура комбинаций на выходе нелинейного кодера

Чаще всего кодирующие устройства являются кодерами взвешивающего типа (т. к. они сравнивают поступивший сигнал с эталоном).

Есть линейные и нелинейные кодеры. Нелинейный кодер работает так:

1-й такт. Определение знака

2-4 такты. Определение кода сегмента 4-8 такты. Определение шага квантования внутри сегмента

Простейшая схема 3-х разрядного линейного кодера (не используются) СС — схема сравнения. СВ схема вычитания

25. Общие принципы регенерации сигнала

Функции регенераторов:

•усиление с АРУ, коррекция формы до прямоугольной

•стробирование импульсов, в результате которого импульсы на выходе формируются в строго определѐнный момент времени.

•принятие решения (сравнение). Отделяет информационный сигнал от помехи.

•тактовая синхронизация (хронирование)

Входное и выходное устройство — это трансформаторы для согласования сопротивлений.

Коррекц. усилитель корректирует форму, что изменилась под влиянием АЧ искажений.

В хронирующей устройстве выделяется тактовая частота, формируется стробирующий импульс, если он совпал с импульсов на

решающем устройстве, то сигнал проходит. Не совпал — сигнал не проходит.

Частотная характеристика усиления корректирующего усилителя должна совпадать с частотной характеристикой затухания участка регенерации.

Ошибки накапливаются вдоль магистрали, поэтому:

Искажения же формы и положения во времени не накапливаются. Единственное что может быть

ошибка из-за неправильного решения Решающего устройства.

26. Коды в цифровых линейных трактах

Код — закономерность формирования цифрового сигнала.

Требования к линейным кодам:

•Спектр не должен содержать постоянную составляющую и частоты вблизи нее (трансформаторы не пропускают).

•Спектр на низких частотах. Можно увеличить участок регенерации.

•Должен содержать синхроинформацию (возможность получения

путем его обработки хронирующих последовательностей тактовой частоты fт, управляющих процессом стробирования).

•Должен обладать избыточностью – иметь некоторую регулярность структуры. Эта регулярность при возникновении ошибок в процессе регенерации нарушается. По частоте нарушений регулярности структуры линейного сигнала система ТМ вычисляет показатели ошибок, осуществляя текущий контроль качества.

Трѐхуровненвая структура нужна для подавления постоянной составляющей. Импульсы 1 и –1 балансируют код, осуществляется взаимная компенсация искажений при ограничении спектра снизу. Формат RZ – return to zero. Нули передаются пассивной паузой.

КВП-3 ограничивает число нулей 3-мя. Балансировка КВП-3 хуже, появляются низкочастотные составляющие, однако обеспечивается уверенная тактовая частота.

Все расчѐты проводятся на частоте Fтакт/2. В КВП-3 нарушение нарушения биполярности трактуется как ошибка. Требование синхронизации не выполняется (в спектре нет Fтакт). Поэтому для выделения тактовой частоты преобразовывают биполярный код в униполярный код.

27 Принципы построения SDH. Цифровая иерархия

Объединяют потоки более низкого уровня (компонентные) в поток более высокого уровня (групповой, агрегатный) Требования цифровым иерархия в телекоммуникационных сетях:

1)возможность передачи по каналам и трактам ЦСП всех видов аналоговых, дискретных и цифровых сигналов;

2)возможность простого объединения, разделения, выделения передаваемых цифровых потоков;

3)кратность скоростей обработки и передачи сигналов на различных ступенях иерархии;

4)возможность взаимодействия ЦСП с аналоговыми СП и различными системами коммутации.

Внастоящее время приняты два вида иерархии ЦСП:

1)плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) или

Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH);

2)синхронная цифровая иерархия (СЦИ) или

Synchronous Digital Hierarchy (SDH).

Принцип иерархии при построении ЦСП позволяет:

1)унифицировать каналообразующее оборудование;

2)упростить процессы производства;

3)упростить техническую эксплуатацию;

4)повысить технико–экономические показатели телекоммуникационных систем и сетей.

Параллельное развитие 3-х ПЦИ сдерживало развитие. И вот придумали синхронную цифровую иерархию, где основной информационной структурой является синхронный транспортный модуль STM–1 со скоростью передачи 155,52Мбит/с

Скорости соответствующих уровней получаются умножением скорости первого уровня на число, соответствующее наименованию уровня. Коэффициент мультиплексирования = 4. STM–1 представляет собой блочную

циклическую структуру с периодом повторения 125 мкс. Все модули кроме основной информационной нагрузки несут значительный объем избыточных сигналов, обеспечивающих управление, контроль и другие функции.

Модуль представля собой рамку (9+261)9 = 2430 бит

AU — Административный модуль (заголовк, чтобы определить маршрут) RSOH — Регенеративная секция (восстановление потока, повреждѐнного помехой)

MSOH — Мультиплексорная секция (доставка информации в то место, где этот транспортный модуль будет переформировываться)

Каждая клеточка соответствует скорости 8бит*8кГц=64 кбит/с

Значит 8*270*64 = 155,52 Мбит/с

28. Коды в линии. Характеристики кодов.

Коды бывают алфавитные и неалфавитные.

Если изменение статистических свойств исходной двоичной информации происходит при некоторых определенных условиях (например, при заданном количестве подряд следующих «0»), то в результате формируются неалфавитные коды.

Если же изменение статистических свойств исходной двоичной последовательности осуществляется делением ее на группы с постоянным числом тактовых интервалов и последующего преобразования этих групп по определенному алфавиту в группы символов кода с другим основанием счисления (больше двух) и с новым количеством тактовых интервалов, то в результате получаются алфавитные коды.

Внеалфавитных кодах типа КВП-3 предельная помехоустойчивость совпадает с ЧПИ и минимальная верхняя частота спектра за счет сокращения числа элементов , не содержащих признаков тактовой частоты, увеличивается до значений (0,6 – 0,7)fт.

Коды типа nBkM – алфавитные. Здесь n - количество символов в кодируемой двоичной группе, k – количество символов в группе кода. Последняя буква (или буквы) отражают новое основание счисления M. Например, в коде 4B3N каждая группа из 4- х двоичных символов преобразуется в соответствующую группу из трех троичных символов. Двоичные комбинации из 4-х битов требуют только 16 из 27 возможных троичных трехсимвольных комбинаций.

Внеалфавитных кодах увеличивается пропускная способность за счѐт снижения Fтакт и повышается стабильность признаков

Fт.

Кроме nBkM есть ещѐ ABC – абсолютно биимпульсный код, PST парно-селективный троичный и алфавитные B3ZS, B6ZS

Характеристики алфавитных кодов:

•количество групп двоичных символов

•количество групп символов кода Mk

•коэффициент изменения тактовой частоты

•избыточность кода

Коды вообще сравнивают по потенциальной помехоустойчивости и среднему значению тактовой частоты

Над ответами работали: Максим Черкас, Епин Роман.