4 Методические указания по выполнению курсового проекта на конкретном примере

Задание на курсовой проект (вариант № 68)

Тема проекта: «Многоканальная система передачи информации с импульсно-кодовой модуляцией с разработкой кодирующего устройства».

Исходные данные (из технического задания, табл. 1): длина линии связи L = 100 км, количество каналов N = 50, динамический диапазон D = 60 дБ, верхняя частота в спектре первичных сигналов F_в = 3,4 кГц, рекомендуемое затухание сигналов в кабеле на регенерационном участке α_р ≤ 40 дБ, время непрерывной работы системы Т = 20 ч, закон распределения сигналов на выходе квантующего устройства – экспоненциальный.

В проекте необходимо разработать структурную схему кодирующего устройства.

4.1 Порядок выполнения курсового проекта

Записка к проекту должна состоять из Введения, Основной части, которая должна быть озаглавлена, например: «Выбор и обоснование основных технических характеристик МСПИ», Заключения.

Во Введении следует проанализировать исходные данные, определить возможное назначение системы, условия ее применения и влияние этих условий на технические решения, принимаемые в проекте. Так, судя по исходным данным в рассматриваемом примере, проектируемая система предназначена для передачи 50 телефонных каналов и может быть использована для организации телефонной связи отделения дороги.

В Заключении следует проанализировать выбранные и рассчитанные характеристики системы, сравнив их с характеристиками известных систем, решающих аналогичные задачи.

Краткие указания по выполнению пунктов основного раздела и примеры расчетов приводятся ниже.

4.2. Структурная схема МСПИ с КИМ

Структурная схема МСПИ с КИМ на 50-ти телефонных каналах представлена на рис. 10.

А налоговые (телефонные) сигналы С₁, С₂ ,…С₅₀ от абонентов АТС через дифференциальные системы ДФ и фильтры низкой частоты передаются на аналоговые ключи К₁, К₂ ,…К₅₀, представляющие модулятор АИМ-1. Ключи открываются поочередно кратковременными импульсами, которые поступают от генераторного оборудования передачи ГО Пер. Выходы ключей соединяются параллельно, и сформированный таким образом групповой сигнал посылается на амплитудный модулятор АИМ-2. Этот модулятор расширяет импульсы до продолжительности интервала, отводимого для передачи каждого импульса группового сигнала (каждой выборки аналоговых сигналов). Все импульсы АИМ-2 имеют плоскую вершину, что позволяет выполнить их кодирование. В кодере КОД осуществляется кодирование каждого отсчета группового АИМ сигнала. Устройство объединения УО включает в цифровую последовательность сигналы синхронизации, поступающие от передатчика синхроимпульсов ПС, а также сигналы управления и взаимодействия, приходящие от АТС через передатчик сигналов управления и взаимодействия ПСУВ.

Далее последовательность импульсов подается в преобразователь кода ПК, где униполярный сигнал преобразуется в биполярный с чередованием полярности импульсов (код ЧПИ). С выхода ПК сигналы через станционный регенератор поступают в линию связи (Л.С.).

В приемной части оконечной станции пришедшие из линии связи искаженные биполярные импульсы подвергаются стробированию и исправлению в станционном регенераторе, на выходе которого появляется последовательность импульсов, свободная от помех. Преобразованный в ПК однополярный сигнал поступает в устройство разделения УО. С выходов этого устройства в приемник ПрС поступают синхросигналы, которые синхронизируют работу генераторного оборудования приема ГО Пр, сигналы управления и взаимодействия через Пр СУВ поступают на АТС, обеспечивая работу соответствующих приборов, кодовые комбинации каналов подаются в декодер ДЕК. На выходе ДЕК появляется групповой АИМ сигнал, который поступает на ключи К'₁, К'₂ ,…К'₅₀, работающие от генераторного оборудования приема, где происходит разделение импульсов по каналам. Аналоговые сигналы С₁, С₂ ,…С₅₀, выделенные фильтрами нижних частот через ДФ, поступают на АТС.

Описание работы структурной схемы следует проиллюстрировать временными диаграммами [9].

4.3 Выбор способа квантования

Решающим фактором при выборе способа квантования является динамический диапазон квантуемых сигналов. Для заданного динамического диапазона D = 60 дБ при использовании равномерного (линейного) квантования необходимы 1024 уровня квантования (табл. 3) в одной ветви АХ квантующего устройства. Общее количество уровней в два раза больше и равно 2048. Для кодирования такого количества уровней требуются 11-разрядные комбинации двоичного кода. При использовании неравномерного (нелинейного) квантования необходимое количество уровней можно значительно сократить, уменьшить разрядность комбинаций, уменьшить требуемую полосу пропускания линейного (группового) канала и тем самым улучшить технико-экономические характеристики системы. В связи с этим остановим свой выбор на нелинейном квантовании.

4.4 Выбор амплитудной характеристики квантующего устройства

При нелинейном квантовании используются гладкие и сегментные АХ квантования. При количестве сегментов, равном пяти и более, уровень нелинейных искажений оказывается не намного выше, чем при использовании гладких АХ, в то же время реализация квантующих устройств с сегментными АХ проще и дешевле. При D = 60 дБ рекомендуется (см. табл. 4) использовать семисегментную АХ с параметром компрессии А = 43,7 и коэффициентом сжатия динамического диапазона G_H /G = 0,109. Количество уровней квантования в одной ветви АХ равно G_H = 112. Полное количество уровней 2 G_H = 224. На рис. 11 представлена выбранная АХ, рассчитанная в соответствии с выражением (2):

Рис. 11

Каждый сегмент С состоит из одинакового количества уровней квантования G_Hi = 16. Сегменты С₁ и С₂ имеют одинаковый шаг квантования q₀. Для сегментов С₃, С₄, С₅, С₆, С₇ шаги квантования имеют значения 2q₀, 4q₀, 8q₀, 16q₀, 32q₀.

4.5 Определение разрядности кодовых комбинаций.