Глава 8. Цифровые системы передачи

8.1. Построение цифровых систем передачи

Особенности цифровых систем передачи. Эти системы получили свое название потому, что информация

о сигнале передается по каналу с помощью кодовых групп (цифр). Непрерывный или аналоговый сигнал в этих системах преобразуется при помощи импульсно-кодовой модуля­ции (ИКМ) в последовательность импульсных кодовых групп, которая передается по линейной цепи в пункт приема. Порядок осуществления ИКМ следующий (рис. 8.1): сначала аналоговый сигнал дискретизируется во времени [амплитудно-импульсная модуляция (АИМ)], затем происхо­дит квантование дискретных сигна­лов по уровню отсчетных значений и их кодирование. Обычно квантова­ние и кодирование производятся в одном функциональном узле, называемом кодером.

Дискретизация (отсчет) сигнала (рис. 8.2, а, б) реализуется в виде импульсов, отстоящих друг от друга во временном интервале Т_Л. Значение Г_д выбирается равным 125 мкс, что соответствует частоте дискретизации /_д = 8000 Гц. Количество отсчетных значений уровней квантования при­нимается 256, что позволяет в кодере выразить амплитуду дискретного сигнала в виде кодовой комбинации из восьми импульсов. В результате процесса кодирования на выходе кодера возникают одна за другой кодовые группы, представляющие комбинации токовых и бестоковых импульсов (рис. 8.2, в). В пункте приема происходит обратное пре­образование цифровой последователь­ности в аналоговый сигнал.

Цифровые системы получают все большее распространение благодаря значительным преимуществам по сравнению с аналоговыми системами. В системе передачи с ИКМ получа­ется лучшая помехозащищенность, так как линейные помехи не влияют на качество передачи, если уровень помехи не превышает половины^ уровня сигнала; при передаче кодо­вых импульсов отпадает необходи­мость сохранения без искажения их формы, так как для приема информа­ции достаточно фиксировать наличие или отсутствие импульсов в принима­емой кодовой группе. Система преду-

сматривает восстановление импуль­сов в регенераторах, в результате чего накопления помех в линейном тракте системы передачи не происхо­дит.

Аппаратура цифровых систем передачи строится на интегральных цифровых микросхемах, что делает ее более компактной, надежной в работе и удобной в обслуживании. Однако следует иметь в виду, что спектр частот, используемый в цифровых системах, значительно выше, чем в аналоговых. Кроме того, в процессе квантования сигналов возникают^ помехи (шумы) квантования.

МККТТ были разработаны реко­мендации по стандартизации цифро­вых систем. В качестве основной (первичной) группы была принята 30-канальная система ИК.М-30. Эта система положена в основу создания вторичной системы ИКМ-120, тре­тичной системы ИКМ-480 и т. д. Спектр частот ИКМ-30 до 2048 кГц; частота дискретизации разговорных сигналов 8 кГц; в системе применя­ется восьмиразрядный биполярный код.

Образование биполярной кодовой комбинации показано на рис. 8.2, в.

Принцип организации канала с И КМ. Схема организации канала с ИК.М приведена на рис. 8.3, где показано оборудование оконечных станций Л и Б и промежуточных регенераторов. Аппаратура оконеч­ной станции содержит индивидуаль­ное и групповое оборудование. Индивидуальное оборудование слу­жит для дискретизации передавае­мых аналоговых сигналов на переда­ющем и преобразования" дискретных сигналов в аналоговые на приемном концах. Основное назначение группо­вого оборудования состоит в кодиро­вании АИМ-сигналов для передачи их в цифровом виде, а также декодирования цифровых сигналов в тракте приема. На рис. 8.3 показано индивидуальное оборудование одно­го из /V каналов.

Рассмотрим передачу сигналов от станции А к станции Б. Речевой сигнал от телефонного аппарата ТА, пройдя дифференциальную систему ДС, фильтр ФНЧ, ограничивающий спектр аналогового сигнала частотой 3,4 кГц, усилитель УНЧ, подается к амплитудно-импульсному модуля­тору АИМ1, которым служит элект­ронный ключ. Ключ открывается

импульсами, поступающими от высо-костабилизированного генератора передачи ГПер с частотой дискрети­зации 8 кГц. Время замыкания ключа ti=^=2 мкс. _Импульсные последова­тельности, управляющие работой АИМ1 других каналов, смещены относительно друг друга на одинако­вые временные интервалы, равные длительности кодовой группы. Им­пульсы сигналов от АИМ1 всех каналов объединяются в групповой АИМ-сигдал и подаются к формиро­вателю импульсов АИМ2, где им­пульсы расширяются до принятого стандартного значения Т2 = 4 мкс. При этом йсе импульсы будут иметь плоскую вершину, что позволит выполнить их кодирование. Именно из этих соображений продолжитель­ность замыкания ключей в АИМ1 вы­бирается весьма малой, с тем чтобы, расширяя импульсы в АИМ2, можно было получить постоянную амплиту­ду импульса на протяжении всего интервала кодирования. После АИМ2 групповой сигнал квантуется и кодируется в кодере, на выходе которого получаются кодовые группы импульсов, составленные по восьми­разрядному коду. Каждая родовая комбинация будет содержать восемь импульсов, отражающих номер амп­литуды (00110100, 11001011 и т. д.). Кодовые импульсы должны быть переданы в канал за время длитель­ности импульса Т2 = 4 мкс.

В зависимости от числа каналь-

ных интервалов N, числа разрядов в информационных группах т и ча­стоты дискретизации /_д тактовая частота группового сигнала f₁=f_AmN. Для системы ИКМ-30, рассчитанной на 32 канальных интервала, тактовая частота /_Т = 8Х X 8X32 = 2048 кГц.

Кодированные сигналы поступа­ют из кодера в станционный регене­ратор СР, где усиливаются и переда­ются в линейный тракт. Одновре­менно в канал подаются синхро­импульсы с тактовой частотой 2048 кГц от передатчика ПС, предназначенные для синхронизации генератора приема ГПр на приемной станции. В системе ИКМ-30 кодовая группа синхросигнала имеет вид 0011011 и передается в первых канальных интервалах через цикл передачи.

В промежуточных регенераторах ПР происходит восстановление им­пульсов цифрового сигнала, претер­певающих искажения при передаче по линейному тракту.

В приемной части оконечной станции пришедшие из линейного тракта искаженные импульсы восста­навливаются в станционном регене­раторе СР и поступают в декодер, где они преобразуются в групповой АИМ-сигнал.

Выделенный синхросигнал посту­пает в приемник синхросигналов ПрС, который синхронизирует работу генератора ГПр.

Далее последовательность им­пульсов группового АИМ-сигнала поступает во временные селекторы ВС, которые осуществляют разделе­ние импульсов по отдельным вре­менным каналам. Затем в каждом канале с помощью ФНЧ выделяется исходный речевой сигнал, который усиливается усилителем УНЧ и через дифференциальную систему ДС по­ступает в телефонный аппарат ТА.

Передача сигналов от станции Б к станции А происходит аналогично рассмотренному выше.

Цифровые системы передачи. Цифровые системы передачи стро­ятся с использованием стандартного каналообразующего оборудования. В основу системы передачи по рекомендации МККТ положена пер­вичная система ИКМ-30, рассчи­танная на 30 каналов ТЧ при 32 канальных интервалах. Два дополнительных канальных интерва­ла предназначены для передачи сигналов синхронизации, управления и взаимодействия, а также сигналов контроля. В системе ИКМ преду­смотрены дискретизация аналоговых сигналов с частотой /_д = 8 кГц (период дискретизации Г_д=125 мкс) и восьмиразрядное кодирование. При этом, как уже было сказано, группо­вой цифровой поток передается с тактовой частотой /_т = 2,048 МГц. Принцип образования многоканаль­ной аппаратуры с ИКМ пояснен на рис. 8.4.

На основе ИКМ-30 образуется

вторичная система передачи И КМ-120, которая объединяет четы­ре первичные системы с использова­нием тактовой частоты 8,448 МГц. Объединение систем осуществляется объединителем цифрового потока ОЦП, работающим от тактовой частоты 8,448 МГц. Третичная систе­ма передачи ИКМ-480 строится объединением четырех вторичных систем с тактовой частотой /_т = 35 МГц. Четверичная система передачи И КМ-1920 объединяет четыре тре­тичные системы и имеет тактовую частоту 139 МГц. Дальнейшее объ­единение цифровых потоков позво­ляет получить цифровые системы с еще большей емкостью каналов — пятиричные и т. д. Во всех случаях значение Г_д=125 мкс остается постоянным.

Структурная схема цифровой вторичной системы передачи на 120 каналов приведена на рис. 8.5. На передающей станции четыре первич­ные группы по 30 каналов подаются на блоки цифрового сопряжения БЦС и далее в блок объединения цифровых потоков ОЦП, который служит для получения общего цифро­вого потока в 120 каналов.

Наиболее простым и широко применяемым является способ посим­вольного объединения цифровых потоков. Импульсы цифровых сигна­лов объединяемых систем укорачива­ются и распределяются во времени так, чтобы в интервалах между импульсами каждой из таких систем

89

могли размещаться вводимые через О ЦП импульсы других систем, Как показано на рис. 8.6, длительность кодового импульса в объединенном канале ИКМ-120 примерно в 4 раза меньше, чем в канале первичной группы. Объединенный поток цифро­вых сигналов из ОЦЛ передается в линейный тракт и на приемной станции поступает з распределитель цифровых потоков РЦП (см. рис. 8.5), в котором происходит разделе­ние входящего потока на четыре части. Каждый из четырех потоков направляется в блок БЦС, связанный с соответствующей первичной систе­мой.

Для синхронизации работы гене­раторного оборудования ГО по групповому цифровому каналу пере­даются сигналы синхронизации.

Аппаратура ИКМ-30 и ИКМ-120 может использоваться для уплотне­ния симметричных, коаксиальных и волоконно-оптических кабелей. Система на 1920 каналов предназна­чена для работы, по коаксиальным и волоконно-оптическим кабелям и обеспечивает организацию 1920 стандартных телефонных каналов или 300 телефонных каналов и одного телевизионного ствола.