5.12 Цифровые многоканальные системы

Цифровые многоканальные системы являются системами с временным уплотнением (разделением) (ВРК) являются цифровыми системами передачи. Их отличительной способностью является то, что в каждом отведенном для начала временном интервале передается не значение отсчета переданного сигнала, а кодовая группа (комбинация), обозначающая дискретное значение этого отсчета. Для получения таких кодовых комбинаций нужно не только провести квантование по времени, а и преобразовать каждый полученный отсчет в кодовую комбинацию. Такое преобразование содержит в себе квантование по амплитуде (по уровню) и кодирование. Все эти операции (квантование по времени, уровню и кодирование) называются аналого-цифровым преобразованием. Для каждой кодовой комбинации, полученной в результате кодирования, отводится свой временной интервал. Получаемый групповой сигнал включает комбинации всех каналов, передаваемых циклами. Продолжительность цикла равна временному интервалу, обусловленному квантованием сигналов по времени. Цикл продолжительностью кроме канальных сигналов (1…N) содержит синхрогруппу (СГ) и служебные сигналы (СС) (рис. 4.46).

Рис. 5.41. Структура цикла

Синхрогруппа предназначена для цифровой синхронизации приемной аппаратуры. Обобщенная структурная схема цифровой системы передачи (ЦСП) изображена на рис. 5.42. Сигналы от абонентов поступают на аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Полученные на их выходах кодовые комбинации поступают на устройство объединения. После передачи сигнала n – го абонента выдается синхрогруппа. На приемной стороне после обнаружения этой группы специальным дешифратором выдается разрешающий импульс на выдачу принятых кодовых комбинаций сначала первому абоненту, затем второму и т.д. Из принимаемых сигналов формируются тактовые импульсы (ТИ), управляющие работой приемной аппаратуры. В процессе передачи информации аналого-цифровому преобразованию могут подвергаться сигналы от группы абонентов. В этом случае на вход АЦП подается сигнал с выхода многоканальной аппаратуры уплотнения.

Рис. 5.42 Структурная схема

При аналого-цифровом преобразовании учитывают, что реальный непрерывный сигнал имеет спектр, основная часть энергии которого сосредоточена в ограниченной полосе частот. Это обусловлено тем, что приборы, которые формируют и превращают сообщение и сигналы, а также каналы связи имеют конечную полосу пропуска. Функция времени с ограниченным по ширине спектром полностью определяется своими мгновенными значениями, считываемыми через интервалы времени:

,

где - максимальная частота спектра сигнала.

Это положение составляет содержание теоремы Котельникова. В соответствии с этой теоремой непрерывная детерминированная функция времени , которая имеет ограниченный спектр, может быть разложена в ряд по ортогональным функциям времени вида:

,

с коэффициентами равными откликам функции . Это выражение, которое называется рядом Котельникова, имеет следующий вид:

.

При квантовании сигнала с выхода канала ТЧ частота принимается равной 4 кГц. Следовательно,=125 мкс. Частота дискретизации равна

При этом фактическое значение функции заменяется ближайшим уровнем квантования. Возникающая за счет этого погрешность в передаче уровня называется шумом квантования. Считая, что все значения погрешностей за счет квантования в пределах от кравновероятны и выбирается ближайший уровень квантования,то получим, что среднеквадратическая ошибка передачи уровня, обусловленная квантованием, равна:

.

Мощность шума квантования равна:

.

Если выбирается только верхний или нижний уровень, то среднее значение ошибки будет равна:

, а .

Для передачи по каналу связи кантованные сигналы преобразуются в кодовые комбинации, которые состоят из импульсов с одинаковыми амплитудами и длительностью, т.е. преобразуются в цифровую форму (рис. 5.43).

Рис. 5.43 Принцип аналого-цифрового преобразования

В телефонии каждый отсчет кодируют 8-ю разрядами. Поэтому частота следования импульсов в канале будет равна

.

Это основной цифровой канал.

Стандарты цифровых систем передачи основаны на использовании указанного основного цифрового канала.

Европейским стандартом определена 30-канальная первичная группа (ИКМ-30) с частотой передачи цифрового потока 2,048 МГц.

Такой цифровой поток может быть передан по одной паре симметричного кабеля или радиорелейной линии.

Четыре стандартных первичных группы образуют вторичную стандартную границу ИКМ-120 (рис. 5.44).

Рис. 5.44 Стандарты ЦСП

Тактовая частота передачи цифрового потока равна 8448 кГц. Вторичная группа может использоваться при непосредственном аналого-цифровом преобразовании сигналов 120 каналов ТЧ.

Вторая группа предназначена для передачи сигналов симметричными междугородными кабелями, коаксиальными кабелями, а также радиорелейными и спутниковыми линиями связи. Третичная стандартная группа ИКМ-480 состоит из четырех вторичных групп. Тактовая частота передающего цифрового потока равняется 34 368 кГц. Она предназначается для передачи сигналов коаксиальными кабелями и радиорелейными линиями. Четыре третичных группы составляют четвертичную стандартную группу ИКМ-1920. Тактовая частота переданных сигналов с выхода этой группы равняется 139 264 кГц.

Кроме европейского стандарта существует и североамериканский. В этом стандарте первичная стандартная группа 24-канальная, вторичная, третичная и четвертичная группы организуются по аналогии с описанным выше вариантом.