ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра многоканальной электросвязи

Курсовой проект

по дисциплине

«Оптические цифровые телекоммуникационные системы»

Выполнил: Лампель Л. Ю.

Группа ОС0801

Вариант № 09

Проверил: Шарафутдинов Р.М.

Москва 2012

Курсовой проект по дисциплине “ Оптические цифровые телекоммуникационные системы” содержит: 31 страниц, 14 рисунков, 1 схему

Данная работа содержит следующие основные разделы:

• аналого – цифровое преобразование сигнала и расчет его основных параметров;

• расчёт параметров сигнала при заданной помехозащищённости

• проектирование участка регенерации по затуханию и дисперсии с использованием оптического кабеля;

• проектирование участка регенерации ВОСП – СР;

• расчет параметров надёжности канала ТЧ плезиохронной ВОСП.

Содержание

1. ЗАДАНИЕ ПЕРВОЕ

Аналого – цифровое преобразование сигнала.….....…………….….......4

1.1.Дискретизация сигнала во времени....………….………………….....4

1.2.Равномерное квантование и кодирование отсчётов сигнала.............5

2. ЗАДАНИЕ ВТОРОЕ

Расчёт параметров сигнала при заданной помехозащищённости.......11

2.1.Расчёт минимальной разрядности кодового слова........…………...11

2.2.Определение допустимого диапазона изменения уровня гармонического сигнала.……………………….............................……...13

2.3.Применение неравномерного квантования в ЦСП с ИКМ..….……14

3. ЗАДАНИЕ ТРЕТЬЕ

Преобразование сигнала в нелинейном кодере с хар-ой А-типа...........15

3.1.Неравномерное квантование и кодирование отсчётов U1 и U2.......15

3.2.Нелинейное декодирование кодовых слов...............................……..19

4. ЗАДАНИЕ ЧЕТВЁРТОЕ

Проектирование участка регенерации при ограничении затуханием....21

5. ЗАДАНИЕ ПЯТОЕ

Проектирование участка регенерации одномодового линейного

тракта при ограничении межсимвольной помехой.................................23

6. ЗАДАНИЕ ШЕСТОЕ

Проектирование участка регенерации ОСП с СР....................................26

7. ЗАДАНИЕ СЕДЬМОЕ

Оценка показателей надёжности канала ТЧ плезиохронной ОСП........28

8. Списоклитературы...……………………………………............……...…31

Задание первое

Исходные данные:

Fн, кГц	Fв, кГц	Uогр, В	U1, В	U2, В	m
0	60	6,2	5,2	-2,8	5

F_н – нижняя граничная частота спектра первичного сигнала, кГц;

F_в – верхняя граничная частота спектра первичного сигнала, кГц;

U_огр – напряжение ограничения, В;

U₁ – амплитуда первого отсчёта аналогового сигнала, В;

U₂ – амплитуда второго отсчёта аналогового сигнала, В;

m  – разрядность двоичного кода; 

1.1. На основе теоремы Котельникова определить частоту дискретизации F_д первичного аналогового сигнала, спектр которого ограничен частотами F_н и F_в. Выбрать частоту дискретизации равной 2кF_в. Для рассчитанной на основе теоремы Котельникова и выбранной частоты дискретизации построить спектры АИМ – сигналов, полагая, что первичный сигнал не имеет постоянной составляющей.

Определим частоту дискретизации F_д:

а) по теореме Котельникова F_д = 2F_в = 120 кГц;

б) выбираем F_д с учётом коэффицента k=1,15 F_д ≥ 2F_в = 2кF_в = 138 кГц.

Построим спектры АИМ – сигналов для рассчитанных частот, полагая, что первичный сигнал не имеет постоянной составляющей:

Рис.1 Спектр АИМ – сигнала при F_д = 120 кГц

Рис.2 Спектр АИМ – сигнала при F_д = 138 кГц

Из рис.1 видно, что полоса расфильтровки ∆F_р = (F_д - F_в) – F_в = 0 и, следовательно, потребуется идеальный фильтр нижних частот (ФНЧ) с бесконечно большой крутизной для восстановления исходного непрерывного сигнала на приёме.

При F_д = 138 кГц (рис. 2) полоса расфильтровки ∆F_р = 18 кГц оказывается достаточно большой, что делает возможным восстановление исходного непрерывного сигнала на приёме ФНЧ с частотой среза, равной 60 кГц .

1.2. Для двух отсчётов первичного аналогового сигнала с амплитудами U₁ и U₂ при заданном напряжении ограничения U_огр выполнить операции равномерного квантования и кодирования в симметричном и натуральном m – разрядном коде. Определить величины ошибок квантования этих отсчётов и изобразить полученные в результате кодирования кодовые слова (комбинации) в виде последовательности токовых и бестоковых посылок, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю – бестоковая посылка.

Рис.3 Амплитуды отсчётов двух аналоговых сигналов

а) Для симметричного двоичного 5 – ти разрядного кода:

Число шагов квантования N_кв = 2^m = 2⁵ = 32. [ 1 ]

Абсолютное значение шага квантования δ = 2U_огр/ N_кв =12,4/ 32 = 388 мВ. [ 1 ]

Рис.4 Отсчёты, квантованные по уровню для симметричного двоичного

Таким образом отсчёту U₁ = 5,2 В соответствует амплитуда, выраженная в шагах квантования H₁ = = 13, отсчёту U₂ = -2,8 В амплитуда

H₂ = = -7.

Ошибкой квантования называется разность между истинным значением отсчёта и его квантованным значением. Из рис.4 видно, что ошибка квантования для первого остщета равна -0,1625, а для второго 0,0875. Максимально возможная ошибка квантования равна половине шага квантования 0,19375.

Выполним операцию кодирования полученных отсчётов Для этой цели чаще всего используют кодер взвешивающего типа. Кодирование методом взвешивания заключается в сравнении кодируемого мгновенного значения со значениями, создаваемыми источником эталонных токов (ИЭТ). Набор ИЭТ для 5 разрядного кодера содержит эталоны: δ, 2δ, 4δ, 8δ.

Закодируем первый отсчёт U₁ = 13δ:

1. Сравнение начинается с определения полярности отсчёта. Положительным значениям соответствует 1, отрицательным – 0. Так как H₁ = +2δ то старшему разряду соответствует 1.

2. Во 2 такте отсчёт сравнивается с наибольшим эталоном – 8δ:

13δ > 8δ → 1.

3. В 3 такте отсчёт сравнивается с суммой эталонов – 8δ + 4δ = 3δ:

13δ > 12δ → 1.

4. В 4 такте отсчёт сравнивается с суммой эталонов – 8δ + 4δ + 2δ = 14δ:

13δ < 14δ → 0.

5. В 5 такте отсчёт сравнивается с суммой эталонов – 8δ + 4δ + δ = 13δ

13δ = 13δ → 1.

Полученная кодовая комбинации 11101.

Аналогичным образом закодируем второй отсчёт U₂ = -7δ:

1. H₂ = -7δ, следовательно старшему разряду соответствует 0.

2. Во 2 такте отсчёт сравнивается с эталоном – 8δ:

7δ < 8δ → 0.

3. В 3 такте отсчёт сравнивается с эталоном –4δ:

7δ > 4δ → 1.

4. В 4 такте отсчёт сравнивается с суммой эталонов – 4δ + 2δ = 6δ:

7δ > 6δ → 1.

5. В 5 такте отсчёт сравнивается с суммой эталонов –4δ + 2δ + δ = 7δ:

7δ = 7δ → 1.

Т.о. получена кодовая комбинации 00111.

Изобразим полученные в результате кодирования кодовые слова:

Рис.5 Кодовые комбинации

б) Для натурального двоичного 5 – ти разрядного кода:

Данный код используется при кодировании однополярных сигналов. Так как второй отсчёт отрицательный, закодировать возможно только первый отсчёт.

Число шагов квантования N_кв = 2^m = 2⁵ = 32 (0..31). [ 1 ]

Абсолютное значение шага квантования δ = 2U_огр/ N_кв =6,2/ 32 = 194 мВ

Рис.6 Отсчёты, квантованные по уровню для натурального двоичного кода

Таким образом отсчёту U₁ = 5,2 В соответствует,

U₂ = 0,3 соответствует амплитуда, выраженная в шагах квантования

H₁ = = 26,8 26,

Ошибка квантования первого отсчёта равна 0,8 = 0,8*194мВ=155мВ

U₂ = -2,8 соответствует код 00000

Выполним операцию равномерного кодирования первого отсчёта методом взвешивания.

Закодируем первый отсчёт U₁ = 26δ:

1. В 1 такте отсчёт сравнивается с наибольшим эталоном – 26δ:

26δ > 16δ → 1.

2. Во 2 такте отсчёт сравнивается с суммой эталонов – 16δ + 8δ = 24δ:

26δ > 24δ → 1.

3. В 3 такте отсчёт сравнивается с суммой эталонов – 16δ + 8δ + 4δ = 28δ:

26δ < 28δ → 0.

4. В 4 такте отсчёт сравнивается c суммой эталонов – 16δ + 8δ + 2δ = 26δ

26δ = 26δ → 1.

5. В 5 такте отсчёт сравнивается с суммой эталонов – 16δ + 8δ + 2δ + δ = 27δ

26δ < 27δ → 0.

Т.о. получена кодовая комбинации 11010.

Изобразим полученные в результате кодирования кодовые слова:

Рис.7 Кодовые комбинации, полученные в результате кодирования.