Цифровые системы многоканальной связи. Особенности преобразования аналоговых сигналов в цифровые. Понятие стандартного цифрового телефонного канала.
МСП(многоканальная система передачи) – представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающий одновременную и независимую передачу нескольких сигналов с требуемым качеством по одной линии передачи.
Современные МСП состоят из 3 основных частей:
КОА – каналообразующая аппаратура (передачи и приема), которая из N индивидуальных сигналов формирует групповой сигнал и осуществляет обратное преобразование
2) АС – аппаратура преобразования (сопряжения), которая выполняет прямое преобразование группового сигнала
в линейный
на передающей стороне и обратное – на
приемной.ОЛТ – оборудование линейного тракта. Оно состоит из участков линии связи и промежуточных усилителей (регенератов).
Рис. 2 – Обобщенная структурная схема МСП
Как известно, в аналоговых системах передачи (АСП) по линии связи передается групповой аналоговый сигнал. В ЦСП по линии передается групповой дискретный сигнал. При переходе из аналоговой формы в цифровую сигнал претерпевает следующие преобразования: 1) дискретизацию по времени; 2) квантование по уровню; 3) кодирование; 4) временное уплотнение.
Дискретизация по времени заключается в том, что вместо непрерывного сигнала a(t) осуществляется передача отсчетов этого сигнала в дискретные моменты времени (рисунок a), где Тд – период дискретизации.
Квантование по уровню состоит в том, что значения отсчетов округляются до ближайшего разрешенного уровня Ui, в результате на дальнейшую обработку поступают выборки, которые имеют строго фиксированные значения из числа заранее известных (рисунок б). каждому разрешенному уровню можно сопоставить определенное число.
Кодирование отражает процесс передачи чисел, характеризующих номер разрешенного уровня. По сути при кодировании происходит замена физических отсчетов на их цифровые эквиваленты. Цифровые отсчеты передаются в виде определенных комбинаций элементарных импульсов, например 1 и 0, которые обладают высокой защищенностью от помех в канале передачи и допускают нелинейную обработку. Это упрощает процедуру точного восстановления элементарных сигналов и позволяет осуществлять операцию декодирования непосредственно у абонента.
Временное уплотнение (разделение) каналов (ВРК) поясняется на рисунке в. Здесь дискретный отсчет абонента i-го канала, преобразованный в цифровую форму, т.е. в определенную кодовую последовательность элементарных импульсов, которая характеризует, например, разрешенный уровень этого отсчета (при ИКМ), передается в интервале времени t1. В интервале времени t2 передается кодовая комбинация, характеризующая отсчет 2-го абонента и т.д. через время Тд цикл передачи отсчетов абонента повторяется.
Различают два типа каналов: аналоговые и цифровые. По первым можно передавать как аналоговые, так и цифровые сигналы. Цифровые каналы обеспечивают передачу только цифровых сигналов. Цифровые каналы характеризуются в первую очередь номинальной скоростью передачи цифрового сигнала.
Единицей канальной емкости в МСП выступает канал, соответствующий стандартному телефонному каналу (аналоговый канал, полоса частот 300 Гц – 3,4 кГц).
Широко применяющийся цифровой канал (его часто называют основным) имеет пропускную способность 64 кбит/с. На его базе строят цифровые групповые тракты:
Первичный - 30 каналов (2,048 Мбит/с);
Вторичный - 120 каналов (8,448 Мбит/с);
Третичный - 480 каналов (34,468 Мбит/с).
Четвертичный - 1920 каналов (139,264 Мбит/с).
Основной цифровой канал (64 кбит/с) введен давно для телефонной связи. Именно такое количество бит в секунду требуется для высококачественной передачи речи при помощи ИКМ. Рассчитывается эта пропускная способность очень просто. При ширине полосы голосового сигнала 4 кГц требуется (согласно теореме Котельникова) не менее 8000 отсчетов уровня аналогового сигнала при его квантовании. Каждый такой отсчет, как выяснилось, удобнее всего передавать одним байтом. Вот и получается темп передачи голоса 64 кбит/с.