Скалин Цифровые системы передач

Обычно фазовые дрожания разделяют на систематические и несистематические. Систематическое дрожание вызывается случайной скважностью цифрового линейного сигнала, расстройкой фильтров выделителей тактовой частоты, межсимвольной интерференцией и т. д.

Несистематическое дрожание вызывается воздействием помех на выделитель тактовой частоты. При систематическом фазовом дрожании во всех регенераторах линейного тракта возникают однотипные искажения временных соотношений в цифровом сигнале всех регенераторов. Например,

увеличение числа пробелов между двумя импульсами линейного сигнала приводит к смещению временных положений тактовых импульсов в одну и ту же сторону во всех регенераторах. Фазовые дрожания импульсов тактовой синхронизации относительно номинального временного положения могут быть как высокочастотными, так и низкочастотными.

Фазовые дрожания вызывают двоякое воздействие на качество цифровой передачи. Первый вид воздействия вызывает рост вероятности ошибки в одиночном регенераторе и в цифровом линейном тракте в целом.

Связано это с тем, что в процессе регенерации за счет фазового дрожания импульсов тактовой синхронизации смещается момент принятия решения регенератором относительно центра сигнала (глаз-диаграммы), что может привести к неправильному решению.

Произведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что увеличение числа ошибок в основном связано с высокочастотным фазовым дрожанием линейного сигнала, частота которого сравнима с тактовой частотой цифровой системы.

Второй вид воздействия фазовых дрожаний на качество передачи связан с тем, что они вызывают фазовые дрожания управляющих сигналов генераторного оборудования приема, приводящие в конечном итоге к изменению временного положения АИМ сигналов на выходе декодера относительно номинального. Это приводит к тому, что огибающая АИМ сигнала при наличии фазовых дрожаний будет по форме отлична от сигнала

на передаче (рис. 4.15). Отклонения возникают, так как отсчеты АИМ сигнала (на рисунке они показаны штриховой линией) сдвинуты относительно истинных положений: первый отсчет на Ах', второй на Лт" и т.

д. В результате восстановленный сигнал (на рисунке показан штриховой линией) будет отличаться от истинного. Иными словами, фазовые дрожания приводят к появлению на выходе канала шумов, аналогичных шумам квантования. Они зависят в основном от низкочастотных дрожаний с частотами, близкими к /д=8 кГц.

Рис. 4.15. Возникновение шумов от фазовых дрожаний:

1 — отсчеты сигнала на передаче; 2 — отсчеты сигнала на приеме; 3 —

передаваемый сигнал; 4 — принятый сигнал; 5 — шум фазовых дрожаний цифрового сигнала

Доказано, что защищенность от помехи, вызванной фазовым дрожанием цифрового сигнала в канале ТЧ, порядка 33 дБ обеспечивается при Тф.д=1,4 мкс. В низкоскоростных и среднескоростных ЦСП, которые в настоящее время используются на сетях связи, фазовые дрожания значительно меньше 1,4 мкс, поэтому вызванные ими шумы практически не влияют на качество передачи.

Еще более жесткие требования к фазовым дрожаниям сигнала предъявляются при передаче стандартных групп систем с ЧРК по цифровым трактам. При этом существенную роль имеет ширина спектра помехи А/ф.д,

вызванной фазовым дрожанием. Если Д/фд меньше защитного интервала 0,9

кГц между каналами стандартной группы системы с ЧРК, то действие

«•=1

Если считать, что рош 1=Рош 2 = —=Рош п, то вероятность ошибки в линейном тракте из п регенераторов возрастет в п раз:

Рош = «Рош ь (4.3)

Так как ошибки регенераторов приводят к появлению помех, можно говорить о накоплении их в ЦЛТ. В то же время накопление помех в ЦСП отлично от накопления помех в аналоговых системах передачи с ЧРК-

Ошибки одиночного регенератора вызывают помехи во много раз меньше, чем помехи на входе регенератора, т.е. в линейном тракте ЦСП накапливаются помехи, мощность которых во много раз меньше мощности воздействующих помех, тогда как в аналоговых системах с ЧРК накопление помех будет более значительным (отношения сигнал-помеха на входе и выходе промежуточных усилителей этих систем равны).

Другим видом помех, накапливающихся в ЦЛТ, являются помехи,

вызванные фазовыми дрожаниями. Каждый регенератор создает собственные фазовые дрожания, которые передаются по цепочке регенераторов, причем фазовые дрожания изменяются от регенератора к регенератору, так как величина их зависит не только от фазового дрожания на входе регенератора,

но и от нестабильности тактовой частоты, определяемой параметрами ВТЧ.

Было установлено, что накапливаются главным образом систематические фазовые флуктуации, связанные со статистической структурой сигнала. Например, появление в сигнале длинной серии нулей приводит к смещению относительно номинального положения стробимпульсов всех регенераторов в одну и ту же сторону, что в целом увеличивает смещение символов цифрового сигнала относительно номинального положения в конце линейного тракта по сравнению со смещением, создаваемым одним регенератором. В предположении идентичности параметров систем тактовой синхронизации регенераторов

линейного тракта было установлено, что среднеквадратическая величина фазовых дрожаний в линейном тракте, содержащем п регенераторов,

пропорциональна Уп и полосе пропускания ВТЧ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Каковы особенности передачи цифровых сигналов по линейным

трактам?

2.Укажите причины возникновения искажений цифрового сигнала 1-го

и2-го рода. Каким образом эти искажения влияют на помехозащищенность?

3.Назовите основные свойства квазитроичного цифрового сигнала с чередованием полярности импульсов и объясните, чем вызвано преимущественное использование кода ЧПИ в кабельных ЦЛТ.

4.Чем отличается модифицированный квазитроичный код МЧПИ от кода ЧПИ и каков алгоритм формирования МЧПИ?

5.Каким способом можно увеличить помехоустойчивость передачи по ЦЛТ при сохранении скорости передачи информации?

6.Поясните отличие регенераторов прямого и обратного действий.

7.Как влияет на структуру регенератора число уровней цифрового линейного кода?

8.Каким образом в регенераторах осуществляется тактовая синхронизация?

9.Укажите причины, приводящие к появлению ошибок на выходе регенератора и к фазовому дрожанию цифрового сигнала.

10.От чего зависит величина коэффициента ошибки регенератора?

11.От чего зависит величина фазовых дрожаний в линейном тракте?

12.Как влияет число регенерационных участков на коэффициент ошибки ЦЛТ?

13.Поясните принцип получения глаз-диаграммы, охарактеризуйте влияние ее формы на коэффициент ошибки.

14.Как влияют коэффициент ошибки и фазовые дрожания на качество приема сигналов частотных групп в системах ИКМ—ЧРК?

15.Как влияют коэффициент ошибки и фазовые дрожания на качество телевизионного сигнала, передаваемого по ЦЛТ?

Глава 5 ОБЪЕДИНЕНИЕ И РАЗДЕЛЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ

5.1 СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Для рационального построения ЦСП необходимо, чтобы число каналов ТЧ, на которые они рассчитываются, было кратно минимальному стандартному числу. Это дает возможность использовать стандартное каналообразующее оборудование. Аналогично строятся и аналоговые системы передачи с ЧРК, где стандартные первичные, вторичные, третичные группы каналов позволяют применять унифицированное индивидуальное и групповое оборудование. Цифровые системы передачи также строятся согласно определенной иерархии. При этом учитываются следующие требования:

возможность передачи всех видов аналоговых и дискретных сигналов;

обеспечение как синхронного, так и асинхронного объединения,

разделения и транзита цифровых потоков и сигналов в цифровом виде;

выбор стандартизированных скоростей передачи цифровых потоков с учетом возможности использования цифровых и аналоговых систем передачи.

Иерархия ЦСП показана на рис. 5.1. В качестве базовой МККТТ рекомендует систему ИКМ-30 со скоростью передачи группового сигнала

2048 кбит/с. Коэффициент кратности объединения цифровых потоков выбран равным 4, поскольку в основе техники ИКМ лежит двоичная система счисления.

Рис. 5.1. Построение иерархии цифровых систем передачи

Первичная ЦСП ИКМ-30 предназначена для городских и сельских сетей и обеспечивает организацию 30 каналов ТЧ. Скорость передачи группового сигнала 2048 кбит/с. Система ИКМ-30 работает по кабелям типов Т, ТП и может быть использована в качестве каналообразующей для ЦСП более высокого порядка.

Вторичная ЦСП ИКМ-120 предназначена для местных и зоновых сетей и обеспечивает организацию 120 каналов ТЧ. Предусмотрена возможность совместной передачи стандартной вторичной группы (исходный спектр

312...552 кГц) в цифровом виде и одного первичного цифрового потока.

Скорость группового цифрового потока 8448 кбит/с. Цифровой поток организуется путем объединения четырех первичных цифровых потоков со скоростью 2048 кбит/с. Система передачи может работать по симметричным междугородным кабелям, волоконно-оптическим, радиорелейным и спутниковым линиям.

Третичная ЦСП ИКМ-480 предназначена для работы на зоновых и магистральных сетях связи и обеспечивает организацию 480 каналов ТЧ.

Скорость группового цифрового потока 34368 кбит/с. Цифровой поток организуется путем объединения четырех вторичных цифровых потоков со скоростью 8448 кбит/с. Система передачи может работать по кабелю МКТ-4,

волоконно-оптическим, радиорелейным и спутниковым линиям.

Четверичная ЦСП ИКМ-1920 предназначена для зоновых и магистральной сетей связи и обеспечивает организацию 1920 каналов ТЧ.

Возможна совместная передача одного телевизионного сигнала в цифровом виде и одного третичного цифрового потока. Скорость группового цифрового потока 139264 кбит/с. Цифровой поток организуется путем объединения четырех третичных цифровых потоков со скоростью 54368

кбит/с. Система может работать по кабелю КМ-4 и волоконно-оптическим линиям.

Субпервичная ЦСП ИКМ-15 предназначена для сельских сетей и обеспечивает организацию 15 каналов ТЧ. Скорость группового цифрового потока 1024 кбит/с. Система работает по кабелю КСПП.

Цифровая система передачи ЗОНА-15 также предназначена для сельских сетей и обеспечивает объединение двух 15-канальных групп,

образованных ИКМ-15. Скорость группового цифрового потока 2048 кбит/с.

Он организуется путем объединения двух цифровых потоков со скоростью

1024 кбит/с. Система передачи «ЗОНА-15» работает по кабелю КСПП.

В североамериканских странах в качестве основной цифровой системы используется ИКМ-24 со скоростью передачи группового цифрового потока

1544 кбит/с. 120

5.2 ВРЕМЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ

Объединение цифровых потоков происходит при формировании группового цифрового сигнала из цифровых потоков систем более низкого порядка, а также при объединении различных сигналов, передаваемых в цифровом виде, в единый цифровой поток.

Рис. 5.2. Формирование группового цифрового сигнала различными способами объединения цифровых потоков:

а — посимвольный: б иоканяльмый

При формировании группового цифрового сигнала возможны следующие способы объединения цифровых потоков: посимвольный

(поразрядный); поканальный (по кодовым группам каналов) и посистемный

(по циклам потоков объединяемых систем). На рис. 5.2, а показан принцип посимвольного, а на рис. 5.2, б поканального объединения цифровых потоков. В обоих случаях объединяются четыре потока. При посимвольном объединении импульсы цифровых сигналов объединяемых систем укорачиваются и распределяются во времени так, чтобы в освободившихся интервалах могли разместиться вводимые импульсы других систем. При