Сети и телекоммуникации

111

сигналов при ВРК. В ряде случаев осуществить точную синхронизацию затруд-

нительно. С подобными ситуациями приходится сталкиваться, в частности при организации оперативной связи большого числа подвижных объектов.

Тогда предпочтительными становятся системы асинхронной многока-

нальной связи, когда сигналы всех абонентов передаются в общей полосе час-

тот, а каналы не синхронизированы между собой. За каждым каналом (абонен-

том) закрепляется определѐнная форма сигнала, которая и является отличи-

тельным признаком («адресом») данного абонента. При обычном разделении по форме условие ортогональности выполняется лишь тогда, когда для всех кана-

лов существует единая тактовая синхронизация. В асинхронной многоканаль-

ной системе для обеспечения полного линейного разделения сигналов ортого-

нальность (или, по крайней мере, линейная независимость) между любой парой сигналов должна сохраняться при любом сдвиге во времени.

Это значит, что для пары сигналов Si(t) и Sj(t) должно выполняться усло-

вие:

(Si(t), Sj(t)) = 0 ( ) × ( + ) = 0 , i j ,

при 0 Т0, где Т0 — длительность сигнала. Интегрирование производится на любом интервале времени длительностью Т0. Можно сказать, что рассмотрен-

ное равенство выполняется только в том случае, когда Si(t) представляет собой белый шум, то есть имеет неограниченную ширину спектра и бесконечную дисперсию. Для реальных сигналов это невыполнимо. Можно, однако, постро-

ить сигналы, для которых указанное равенство выполняется приблизительно.

То есть скалярное произведение (Si(t), Sj(t+ )) при любом сдвиге много меньше энергии элемента сигнала:

Эти сигналы можно назвать «почти ортогональными» (квазиортогональ-

ными). На основании ранее сказанного можно предположить, что такие сигна-

112

лы должны иметь очень широкий спектр, или точнее большую базу (произве-

дение FT0).

Основной особенностью подобных сигналов, получивших название шу-

моподобных сигналов (ШПС), является равномерность энергетического спек-

тра и -образная форма (острый пик) автокорреляционной функции (АКФ).

Свойствами ШПС обладают псевдослучайные последовательности (ПСП), по-

следовательности Баркера и др. При передаче ПСП по высокочастотному ка-

налу обычно применяется фазовая манипуляция несущей со сдвигом фазы на

1800.

Другой разновидностью ШПС являются сигналы, формируемые с помо-

щью частотно-временной матрицы (ЧВМ, рис. 8.7). «Адрес» каждого канала

(абонента) можно сформировать из набора «элементарных площадок» час-

тотно-временного пространства. При этом в каждом наборе могут использо-

ваться только те элементарные сигналы («площадки»), которые относятся к разным строкам и столбцам. Число различных перестановок элементов квад-

ратной ЧВМ размером М М с учѐтом указанного выше ограничения определяет количество отличающихся друг от друга последовательностей длиной М. Это число равно М!. Однако не все из полученных сигналов обладают достаточно хорошими авто- и взаимокорреляционными свойствами.

Наличие у сигналов совпадающих позиций ухудшает их взаимокорреля-

ционные свойства, поэтому используются не все комбинации ЧВМ. Макси-

мальное количество комбинаций, для которых уровень боковых лепестков кор-

реляционных функций не превышает

1

с 0 ,

приближается к FсT0.

Комбинационное разделение сигналов

113

Сущность комбинационного способа формирования группового сигнала

дивидуальных каналов. Групповой сигнал представляет собой отображение оп-

ределѐнной комбинации сигналов различных каналов. Разделение сигналов, ос-

нованное на различии комбинаций сигналов разных каналов, называется ком-

бинационным.

Типичным примером многоканальной системы с комбинационным разде-

лением является ДЧТ (см. рис. 6.7). Для передачи четырѐх комбинаций сигна-

лов двух каналов используются четыре частоты: f1, f2, f3, f4. При двукратной фа-

зовой манипуляции (ДФМ) каждой комбинации состояний 1 и 2 каналов соот-

114

ветствует определѐнное значение фазы группового сигнала 1, 2, 3, 4 (Таб-

лица 8.1).

Аналогично можно строить системы комбинационного уплотнения для большого числа каналов. Однако в случае применения многократной манипу-

ляции при выборе частот, обеспечивающих ортогональность совокупности пе-

редаваемых сигналов, занимаемая полоса частот с ростом N растѐт экспоненци-

ально, а не линейно, как при ЧРК. Например, для N = 4 при ЧРК потребуется 8

значений частот, а при комбинационном уплотнении — 24 = 16. Использование многофазной ФМ (ОФМ), как уже отмечалось ранее, практически не связано с расширением занимаемой полосы частот.

При комбинационном уплотнении скорость передачи элементов V в груп-

повом сигнале равна скорости передачи элементов в канале. Скорость же пере-

дачи символов (бит/с) в групповом сигнале увеличивается пропорционально числу каналов уплотнения, так как каждый элемент группового сигнала «несѐт»

N бит.

Синхронизация в сетях

При построении сетей передачи цифровых сигналов необходимо обеспе-

чить синхронизацию двух типов: обычную (тактовую, цикловую и т.п.), необхо-

димую для синхронного режима обработки сигналов в приѐмных устройствах абонентов, и сетевую синхронизацию узлов. Рассмотрим только единую сете-

вую тактовую синхронизацию.

Из-за отклонений частот тактовых генераторов различных коммутацион-

ных узлов возможны искажения в виде вставок. Чтобы предотвратить это явле-

ние, необходимо синхронизировать между собой тактовые генераторы узлов связи (УС). Вместе с тем стремление обеспечить взаимодействие синхронной сети с другими сетями, в том числе и на международном участке, диктует необ-

ходимость руководствоваться требованиями ITU-T по синхронизации. В част-

1.главного тактового генератора (ГТГ);

2.взаимной синхронизации.

Принудительная синхронизация по способу ГТГ. Это наиболее простой

116

передаѐтся специальный сигнал опорной частоты (для этого можно предусмот-

реть специальную распределительную сеть синхронизации). ГТГ, как правило,

имеет атомный эталон частоты ( f/f 10-11). Остальные тактовые генераторы построены на основе высокостабильных кварцевых генераторов с ре-

гулируемой фазой. При отключении канала синхронизации они могут опреде-

лѐнное время сохранять необходимые фазовые соотношения.

Взаимная синхронизация в сети. При этом способе синхронизации ни один отдельно взятый генератор не определяет частоту и фазу остальных гене-

раторов сети (рис. 8.9). Формирование сигналов тактовой частоты на каждом УС осуществляется путѐм усреднения частот всех входящих цифровых потоков и частоты тактового генератора данного узла. Для этой цели на каждом УС имеется свой компаратор (устройство сравнения), к которому подводятся все синхросигналы входящих потоков и сигнал местного ТГ. В результате сравне-

ния вырабатывается сигнал управления собственным ТГ. Очевидно, что управ-

ление распространяется на всю сеть, поскольку исходящие потоки син-

хронизированы местным ТГ.

Синхронизацию в сети можно построить и по принципу комбинации рас-

смотренных способов, тогда она будет многоуровневой иерархического типа.

УС верхнего уровня сети содержат высокостабильные атомные генераторы, а

УС более низких уровней — менее стабильные (кварцевые) генераторы. Сис-

тема синхронизации каждого уровня иерархии строится по принципу взаимной синхронизации. Генераторы более высоких уровней являются ведущими для генераторов низшего уровня.

Принудительная синхронизация может осуществляться как без специаль-

ного канала для синхронизации, так и с выделением специального дуплексного канала для передачи команд о подстройке частоты (фазы) ведомого генератора.

В первом случае нестабильность задержки приводит к возникновению дополнительных погрешностей частоты синхронизируемого генератора. Вели-

чина еѐ за сутки достигает 3,7 10-3 мкс/км, то есть относительная суточная не-

117

стабильность частоты сигнала на выходе кабельной линии длиной 1000 км со-

ставляет 4,3 10-11.

Организация между узлами сети дуплексного канала, а также использова-

ние компенсации постоянной составляющей задержки и низкочастотных со-

ставляющих еѐ нестабильности позволяют практически исключить или, по крайней мере, резко снизить влияние этого серьѐзного дестабилизирующего фактора.

Обеспечение дальности связи

Многоканальные системы передачи с частотным и временным разделе-

нием каналов — это сложный комплекс технических средств, включающий в себя оконечную аппаратуру, устанавливаемую на оконечных пунктах (ОП),

промежуточную аппаратуру, размещаемую в обслуживаемых (ОУП) или необ-

служиваемых (НУП) усилительных пунктах, а также линий связи (рис. 8.10).

В отличие от аналоговых систем во временных (цифровых) системах на обслуживаемых и необслуживаемых пунктах устанавливается аппаратура для восстановления (регенерации) импульсных сигналов линейного тракта. Отсюда обслуживаемые и необслуживаемые пункты в этих системах принято называть регенерационными (ОРП, НРП).

Рис. 8.10. Структурная схема построения систем передачи

Поясним, для чего нужны усилительные и регенерационные пункты.

Дальность передачи сигналов по физическим цепям (средам) определяется,

прежде всего, затуханием (ослаблением) сигнала из-за того, что в цепи теряется часть энергии передаваемого сигнала. Конкретные электрические параметры

119

земную части. В камере размещаются вводно-коммутационное и усилительное

(регенерационное) оборудование. Аппаратура ОП и ОУП (ОРП) размещается в зданиях, где постоянно находится технический персонал для ее обслуживания.

аост = а1-2 — SА-Б(Б-А) + a4-1 .

Желательно, чтобы а1-2 и a4-1 были минимальны.

Основная трудность при организации перехода от четырех- к двухпро-

водному каналу с помощью РУ состоит в появлении петли обратной свя-

зи (ОС). Сигнал, попадая в двухпроводный канал, начинает циркулировать по петле ОС, что приводит к искажениям формы сигналов и в пределе — к са-

мовозбуждению канала.