Составитель лекций оптсс - к.Т.Н., Ухловская Людмила Георгиевна г. Москва, мтуси, ноябрь 2011 г.

Цифровые телекоммуникационные сети

1950-е годы - впервые речевой сигнал был представлен в цифровой форме и передан по телефонному каналу.

1970-е годы - начало использования цифровых систем передачи (США), разработана и запущена в эксплуатацию первая в мире цифровая система радиосвязи (Япония).

1980-е годы - начало внедрения систем цифровой коммутации на телефонной сети общего пользования (Франция).

С развитием микроэлектроники фирмы, производящие телекоммуникационное оборудование, ориентируются на активное развитие цифровой телефонии. Качество цифровой телефонной связи значительно выше аналоговой, поскольку цифровые сигналы не подвержены нелинейным искажениям и устойчивы к помехам.

Преимущества цифровых телефонных сетей:

-простота группообразования;

-простота сигнализации;

-интеграция систем передачи и систем коммутации;

-слабая чувствительность к помехам, в т.ч. - к малым значениям отношения

сигнал / шум;

-регенерация сигнала;

-возможность засекречивания информации.

-низкая стоимость оборудования;

-высокие качественные показатели, в т.ч. отсутствие внутренних блокировок в коммутационных системах.

Недостатки цифровых телефонных сетей:

-более широкая, чем в аналоговых сетях, полоса частот речевого сигнала;

-несовместимость с аналоговым оборудованием, необходимость аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования;

-необходимость временнόй синхронизации;

-топологические ограничения группообразования.

Основное внимание при разработке цифровых систем передачи уделяется выбору конечного семейства дискретных электрических сигналов (импульсов) для кодирования информации (не путать с управляющей, информацией, используемой для установления, соединения и контроля соединений, т.е. сигнализацией).

В терминологии теории связи под обработкой сигнала понимаются: фильтрация, формирование и преобразование электрических сигналов, но не обработка управляющих сигналов процессором центров коммутации (коммутационных систем: станций, узлов, центров).

.

.

.

.

.

Аналого-цифровое - АЦП и цифро-аналоговое преобразование – ЦАП сигналов

В микропроцессорных системах роль импульсного элемента выполняет аналого-цифровой преобразователь - АЦП, а роль обратного преобразователя - экстраполятора – цифро-аналоговый преобразователь - ЦАП.

Аналого-цифровое преобразование заключается в преобразовании информации, содержащейся в аналоговом сигнале, в цифровой код.

Цифро-аналоговое преобразование призвано выполнять обратную задачу, т.е. преобразовывать число, представленное в виде цифрового кода, в эквивалентный аналоговый сигнал.

АЦП устанавливаются в цепях каналов цифровых систем для преобразования аналоговых сигналов в цифровые сигналы (коды). АЦП выполняют функции: дискретизация, квантование по уровню, кодирование.

Общая функциональная схема АЦП

АИМ

(амплитудно- импульсная модуляция)

Q

(устройство квантования по уровню)

К

(кодирование)

S(t) S^´(t)

На вход АЦП подается сигнал в виде тока или напряжения, который в процессе преобразования квантуется по уровню тока (или напряжения) и кодируется

трехразрядным двоичным числом. В аппаратуре импульсно-кодовой модуляции кодирование осуществляется восьмиразрядным двоичным числом.

Характеристика 3-х разрядного АЦП

U_LSB

U_{начальн.} = U_0,1 – 0,5U_LSB

где:U_0,1 – напряжение первого межкодового перехода

Входные сигналы могут принимать любые значения в диапазоне:

от –U_max до + U_max,

Например, выходные сигналы в системе ИКМ соответствуют восьми дискретным уровням.

Величина входного напряжения, при которой происходит переход от одного значения кода АЦП к другому соседнему значению, называется напряжением межкодового перехода. Разность между двумя смежными значениями межкодовых переходов называется шагом квантования.

U_LSB – шаг квантования - LSB – Least Significant Bit.

Начальной точкой характеристики преобразования называется точка, определяемая значением входного сигнала, определяемого как:

U_{начальная} = U_0,1 – 0,5U_LSB

Цифровая передача включает в себя установление определенных временных соотношений между передаваемыми сигналами. Передающее оконечное устройство осуществляет передачу отдельных сигналов с использованием заранее установленных временных соотношений (тактов) таким образом, чтобы на приемном конце можно было бы опознать каждый дискретный сигнал по мере его поступления.