25. Врк. Временное объединение аналоговых сигналов и цифровых потоков

При временном уплотнении сигналов их передача осуществляется дискрет­но во времени. При этом между соседними дискретами одного сигнала всегда имеются «временные окна», в которых нет передачи этого сигнала. Эти «окна» и заполняются дискретами других сигналов. В зависимости от того, в какой форме представлен дискрет каждого сигнала, возможны два вида временного уплотнения:

а) уплотнение сигналов в аналого-импульсной форме;

б) уплотнение сигналов в цифровой форме.

25.1 В случае уплотнения сигналов в аналого-импульсной форме (рис. 12.15) каждый из сигналов многоканальной систе­мы (рис. 12.16, а, в) предварительно преобразуется из аналоговой формы в сигнал АИМ-1 или АИМ-2. Форми­рование АИМ-сигналов производится с помощью дискретизаторов 1₁—1_n . Дискреты сигналов не совпадают во времени (рис 12.16 б,г) и их можно непосред­ственно объединить в групповой сигнал с помощью линейного сумматора 2 (рис. 12.16, д). Формирование сдвинутых во времени последовательностей импуль­сов осуществляется с помощью генераторного оборудования (ГО) 3. Оно же с помощью передающего устройства синхросигналов 4 формирует специальный сигнал синхронизации, который объединяется с выборками информационных сигналов (рис. 12.16, д).

Н а приемной стороне (рис. 12.17) дискретизаторы 1₁—1_n осуществляют выделение из группового сигнала выборок только «сво­их» каналов. После канального фильтра 3_і , і = 1, ..., п происходит восстановление не­прерывного сигнала из дискретизированного . Приемник синхросигнала 2 из группового сигнала выделяет сигнал синхронизации И подает его на гене­раторное оборудование приема 4.

Вариант временного уплотнения сигналов в амплитудно-импульсной форме применяется в первичных ЦСП типа ИКМ-30. Цикл передачи в этих системах поясняется на рис. 12.18.

Период цикла Тц=периоду дискретизации телефонного сигнала Tд=125 мкс(т.к. Fд=8кГц).В интервале Тц последовательно передаются в цифровом двоичном коде выборки 30 телефонных сигналов и 2 служебных цифровых сигнала: цикловой синхронизации ЦС и сигналов управления и взаимодействия для АТС (СУВ). Каждая выборка передается в своем КИ, имеет длительность кодовой комбинации и состоит из m разрядов. Длительность разряда - . При m=8 получим .

КИ, нумеруемые 0,1..31, используются следующим образом: КИ0 — для передачи сигнала ЦС, КИ16 — СУВ, КИ1 КИ15 и КИ17 + КИ31 — для передачи соответственно 1 —15-го и 16—31-го телефонных сигналов.

О дним из основных недостатков рассмотренного варианта временного уплотнения является то, что затрудняется объединение с аналоговыми сигналами, частота дискрети­зации которых существенно отличается от «стандартной» Fд=8кГц. Этот недостаток может быть устранен за счет некоторой перестройки ти­повой структурной схемы (см. рис. 12.15), как показано на рис. 12.19, а. Здесь широкополосный сигнал, например, звукового вещания а_зв(t) с помощью ФНЧ 5 ограничивается по спектру до частоты и дискретизируется с частотой дискретизации = 32 кГц. Дискретизация осуществляется с помощью 4 «стандартных» дискретизаторов, соответствующих 1, 9, 17 и 25-му телефонным сигна­лам, которые в данном случае от­ключаются от системы передачи. Временной сдвиг сигналов ком­мутации этих дискретизаторов (рис. 12.19, б) обеспечивается ГО 3. Объединенные выборки с этих дискретизаторов, следующие с частотой , затем складываются с выборками теле­фонных сигналов в сумматоре 2.

Предположим, что на оконечный пункт первичной ЦСП приходит стандартный абонентский цифровой сигнал с тактовой частотой = 64 кГц, при этом Fд=8кГц и m=8 (рис. 12.20, а). Такой сигнал в блоке бу­ферной памяти (БП) преобразуется из последовательного кода в параллельный, а затем поразрядно с тактовой частотой =2048 кГц считывается в течение со­ответствующего КИ Т_к (рис. 12.20, б).

Структурная схема объединения-разде­ления цифровых и анало­говых сигналов приведена на рис. 12.21. 3десь, кроме ЦТА_і- и блока БП_і- для і-го абонента, приведены ана­логовые телефонные ап­параты (ТА) 2 для абонен­тов под номерами 1,.. к и j, которые формирует соответственно аналого­вые сигналы а₁ ..., а_к и а_j . Сигналы а₁ ..., а_к преобразуются в цифровую форму с по­мощью группового кодера (ГК) 4.

Канальный кодер (КК) 5 формирует j-й цифровой сигнал в j-м КИ, а на выходе БП,- имеем ЦС_і в КИ_і. Все эти цифровые сигналы имеют одинаковую тактовую частоту, размещены в соответствующих непересекающихся канальных интервалах (за счет ГО пере­дачи 7), поэтому их объединение осуществляется с помощью схе­мы ИЛИ6, на выходе которой имеем стандартный первичный цифровой сигнал (ПЦС). На приемной стороне с помощью ГО приема 14 и схем совпадения И8 ÷ И10 производится выделение цифровых сигналов в соответствующих КИ, а далее их преобразование ведется в обратном поряд­ке. Сигнал ЦС_і (рис. 12.20, б) с помощью блока буферной памяти БП 11 преобразуется в стандартный цифровой абонентский сигнал (рис. 12.20, а). Сигнал ЦС_і с помощью канального декодера (КДК) 13 преобразуется в анало­говый а_j. С помощью группового декодера (ГДК) 12 из цифрового группового сигнала, формируются аналоговые а₁ ..., а_к.

2 5.2 Временное уплотнение сигналов в цифровой форме отличается тем, что объедине­ние и разделение производится с двухуровневыми цифровыми сигналами (рис. 12.22). Здесь входные цифровые потоки, имеющие тактовую скорость , объединяются в устройстве объединения (УО) в один суммарный цифровой по­ток, который имеет тактовую скорость, в М раз превышающую . На при­емной стороне этот поток разделяется устройством разделения (УР) на М пер­вичных (исходных) потоков.

Различают два варианта объединения цифровых потоков: синхронное и асинхронное.

Есть несколько способов объединения: 1) посимвольное, 2) поканальное, 3) посистемное.

Рассмотрим сначала посимвольное синхронное объединение (рис. 12.23). Принцип работы устройства объединения поясняется с помощью рис. 12.24.

Здесь каждый из исходных цифровых потоков ЦП_і , і = 1, ..., М (рис. 12.24, а, 12.24, б), поступает на соответствующую схему И_і, на второй вход которой по­дается последовательность импульсов той же частоты , но длитель­ностью τ < Т_Т/М. Последовательности , сдвинуты друг относительно друга на интервал и не пересекаются во времени (рис. 12.24, в, г). На выходе схемы И_i получаем цифровой поток той же частоты, но с укоро­ченными по времени символами, а на выходе схемы ИЛИ («1») — суммарный поток (ЦП_∑), у которого на каждом интервале размещается М символов (по одному из каждого исходного ЦП, р.12.24 д).

В Европе принята следующая иерархия цифровых систем: четыре первич­ные цифровые системы объединяются в одну вторичную (ВЦСП); четыре вто­ричные в одну третичную (ТЦСП); четыре третичные в одну четверичную (ЧЦСП); четыре четверичные в одну пятиричную (ПТЦСП). Как уже говори­лось, ПЦСП типа ИКМ-30 обеспечивает передачу 30 телефонных сигналов. Тогда соответственно ВЦСП обеспечивает передачу 120 сигналов, ТЦСП — 480, ЧЦСП — 1920 и ПТЦСП — 7680 сигналов.

Для разделения суммарного ЦП на исходные необходимо ввести в его сос­тав сигнал синхронизации (СС). Если СС вводить после каждой группы по М информационных символов (см. рис. 12.24, д), то эффективность суммарного ЦП будет равна Э_∑=М/(М+С), где С — число синхросимволов. Чтобы су­щественно повысить информационную эффективность суммарного потока, ис­пользуют дополнительную ступень преобразования (рис. 12.25).

З десь суммар­ный поток, полученный путем синхронного объединения и имеющий скорость ) поступает в блок буферной памяти 2. Считывание цифровой информа­ции из памяти производится с частотой , в результате блок цифро­вых символов объемом K*М бит (К— целое число) передается за меньшее вре­мя (см. рис 12.26, а, б). В освободившееся временное окно вставляется группа синхросигнала, содержащая q символов, следующих с той же частотой считы­вания (рис. 12.26, в). На выходе схемы ИЛИ 3 (см. рис. 12.25) получаем полный цифровой поток, содержащий как информационные, так и синхрони­зирующие символы (кроме СС в блок импульсов на рис. 12.26, в включают так­же ряд других служебных символов).

Н а практике вместо одной буферной памяти емкостью КМ бит удобнее ис­пользовать для каждого первичного потока свой индивидуальный блок памяти емкостью К бит (рис. 12.27). При этом блоки БП₁ ÷ БП_М работают синхронно С частотой считыва­ния, равной , и на их выходах образуются синхронные цифровые потоки вида рис. 12.26, б при условии, что М = 1. Временное «окно» в каждом считан­ном потоке рассчитано на q/М бит, причем во всех первичных потоках эти не­занятые позиции совпадают во времени. Посимвольное объединение пре­образованных первичных потоков осуществляется с помощью схем И, ИЛИ. Группойвой поток ЦП_∑ на выходе УО в схеме рис. 12.27 равен сумме двух сигналов, изображенных на рис. 12.26, а, б.

Объединение асинхронных цифровых потоков предусматривает две ступе­ни. На первой каждый из исходных ЦП_i, i = 1, ..., М, поступает на свой блок буферной памяти БП, (рис. 12.28), при этом на выходах блоков получаем синхронные потоки с Одинаковой тактовой частотой . На второй ступени осуществляется типовое объединение полученных потоков с помощью блока синхронного объединения (БСО). При выполнении БСО по схеме рис. 12.27 удобно объединить индивидуальные блоки памяти, используемые для каждого ЦП_i на первой и второй ступенях преобразования, и тогда приходим к обоб­щенной схеме устройства временного объединения (рис. 12.29).

БАС_ПД - блок асинхронного согласования, формирует ЦП с частотой

УО – в устройстве объединения синхронные преобразованные потоки посимвольно объединяются и формируют вторичный ЦП с тактовой частотой следования

УР - в устройстве разделения ЦП_∑ делится на М синхронных первичных преобразованных пото­ков

ГО_пр - генераторное оборудование приема синхронизируется по тактовой час­тоте и частоте следования синхросигнала СС с помощью приемника син­хросигнала (ПрСС) и выделителя тактовой частоты ВТЧ, входящего в состав ГО_пр.