- •Предисловие
- •Глава 1 принципы построения систем
- •1.1. Преобразование сигналов в цифровых системах передачи
- •1.2. Импульсная модуляция
- •1.3. Принципы временного разделения каналов
- •1.4. Принципы построения радиосистем с врк
- •Глава 2 цифровые виды модуляции
- •2.1. Импульсно-кодовая модуляция
- •2.2. Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция
- •2.3. Дельта-модуляция
- •2.4. Дельта-модуляция с компандированием
- •Глава 3 аппаратура оконечной станции икм-врк
- •3.1. Основы построения оконечной станции икм-врк и временного цикла передачи
- •3.2. Амплитудно-импульсные модуляторы и временные селекторы
- •3.3. Кодеры и декодеры с линейной шкалой квантования
- •3.4. Кодеры и декодеры с нелинейной шкалой квантования
- •3.5. Генераторное оборудование
- •3.6. Тактовая синхронизация. Выделение тактовой частоты
- •3.7. Цикловая синхронизация
- •3.8. Принципы организации каналов передачи сув
- •Глава 4 линейный тракт цсп
- •4.1. Особенности передачи цифровых сигналов по линейным трактам. Линейные коды цсп
- •4.2. Регенераторы цифровых сигналов
- •4.3. Накопление помех в цифровом линейном тракте
- •Глава 5 объединение и разделение цифровых потоков
- •5.1. Стандартизация цифровых систем передачи
- •5.2. Временное объединение цифровых потоков
- •5.3. Оборудование временного группообразования асинхронных цифровых потоков
- •5.4. Оборудование асинхронного объединения цифровых потоков
- •5.5. Оборудование временного группообразования синхронных цифровых потоков
- •5.6. Выделение цифровых потоков
- •5.7. Ввод дискретной информации в групповой цифровой поток
- •Г л а в а 6 первичные цифровые системы передачи икм-30 и икм-зос
- •6.1. Общие сведения о икм-30
- •6.2. Аналого-цифровое оборудование икм-30
- •6.3. Линейное оборудование оконечной станции
- •6.4. Линейный тракт. Регенераторы
- •6.5. Система телеконтроля работы линейного тракта
- •6.6. Система передачи икм-зос
- •Глава 7 система передачи икм-15
- •7.1. Общие сведения
- •7.3. Оборудование линейного тракта
- •7.4. Система передачи «зона-15»
- •Глава 8 система передачи икм-120
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Оборудование ацо-чд-60
- •8.3. Оборудование вторичного временного группообразования
- •8.4. Оборудование линейного тракта
- •Г л а в а 9 цифровые системы передачи внутризоновых и магистральных сетей связи
- •9.1. Система передачи икм-480
- •9.2. Система передачи икм-1920
- •Глава 10 проектирование каналов тч цифровых систем передачи
- •10.1 Принципы проектирования линейных трактов цсп
- •10.2. Проектирование дсп на местных сетях
- •10.3. Проектирование цсп на зоновых и магистральных сетях
- •Глава 11 техническое обслуживание дсп
- •11.1. Параметры каналов и трактов цсп
- •11.2. Измерения параметров каналов цсп
- •11.3. Настройка и эксплуатация цсп
2.4. Дельта-модуляция с компандированием
Тактовая частота в системах передачи с ДМ может быть существенно уменьшена, если для устранения перегрузки по крутизне шаг квантования менять в зависимости от характеристик передаваемых сигналов. По инерционности методы компандирования делятся на два типа. При мгновенном компандировании управляемый параметр ДМ может быстро изменяться от такта к такту, а при инерционном компандировании время регулирования соизмеримо с длительностью слогов речевого сообщения. Компандиро-вание позволяет не только уменьшить тактовую частоту, но и поддерживать постоянным отношение сигнал-шум квантования при изменении мощности сигнала в достаточно широких пределах и тем самым расширять динамический диапазон канала. В зависимости от характеристик передаваемых сигналов может использоваться тот или иной вид компандирования. Обычно считают, что мгновенное компандирование целесообразно использовать при передаче сообщений с резкими изменениями значения (например, сигналов телевидения), тогда как инерционное компандирование более эффективно при передаче речевых сообщений. В некоторых случаях используют одновременно и мгновенное, и инерционное компандирование.
Упрощенная структурная схема дельта-кодека с инерционной компрессией по структуре цифрового сигнала на выходе модулятора показана на рис. 2.15, а. 36
Рис. 2.15. Структурная схема дельта-кодека с инерционной компрессией по структуре цифрового потока: а — кодер; б — декодер
Основу структурной схемы составляет обычный классический дельта-модулятор с одинарным интегратором. Основной принцип работы схемы заключается в том, что амплитуда импульсов на входе интегратора изменяется в соответствии со структурой цифрового потока, получающейся на выходе дельта-модулятора.
Инерционная компрессия в модуляторе осуществляется с помощью формирователя сигнала управления ФУ и амплитудно-импульсного модулятора М, включенного на входе интегратора. Формирователь сигнала управления состоит из дополнительного интегратора ДИ, ограничивающего спектр частот импульсной последовательности в области высоких частот, сглаживающего фильтра СФ, детектора огибающей ДО и схемы сложения огибающей с некоторым постоянным напряжением £/0, определяющим заданное минимальное значение амплитуды импульсов на входе интегратора.
Работа схемы поясняется с помощью временных диаграмм (рис. 2.16).
Непрерывный сигнал (1) поступает на вход ДУ и на выходе ПУ при нарастании входного сигнала начинает формироваться последовательность положительных единичных импульсов (3). Формируемая импульсная последовательность поступает на дополнительную интегрирующую цепь, на выходе которой из-за ограничения спектра верхних частот и расширения длительности импульсов возникают межсимвольные искажения (искажения первого рода), что приводит к появлению сигнала огибающей импульсной последовательности (4). Сглаживающий фильтр выделяет сигнал огибающей (5), амплитуда которого зависит от плотности единице импульсной последовательности. Детектор огибающей осуществляет двухполупериодное выпрямление этого сигнала (6). К напря
Рис. 2.16. Временные диаграммы работы кодека с инерционной компрессией
жению огибающей подмешивается некоторое постоянное напряжение U0, которое обеспечивает постоянную амплитуду импульсов на выходе модулятора при равномерной плотности положительных и отрицательных единиц на его входе, т. е. при отсутствии напряжения огибающей. При увеличении плотности единиц амплитуда импульсов, поступающих на интегратор по цепи обратной связи, будет изменяться (7) под действием напряжения огибающей, и аппроксимирующая ступенчатая функция (8) в зависимости от крутизны нарастания непрерывного сигнала будет иметь переменный шаг квантования.
Структурная схема декодера изображена на рис. 2.15,6. Включенный последовательно с интегратором модулятор и ФУ позволяют восстановить аппроксимирующий сигнал, как это было описано выше, и получить на выходе ФНЧ исходный непрерывный сигнал.
Рис. 2.17. Структурная схема кодека с мгновенной компрессией по структуре цифрового потока
Упрощенная структурная схема кодека с мгновенным ком-пандированием по структуре цифрового потока показана на рис. 2.17.
Схема содержит классический дельта-модулятор, к которому дополнительно подключены амплитудно-импульсный модулятор и импульсный преобразователь ИП. Импульсный преобразователь в зависимости от характеристик двоичной последовательности изменяет величину приращений аппроксимирующего напряжения, для чего используется модулятор. Главным достоинством данного типа мгновенного компандирования является возможность реализации аппаратуры на современных элементах счетной техники, что обеспечивает точное соответствие характеристик компрессии на стороне передачи и экспандирования на стороне приема.
Рис. 2.18. Временные диаграммы работы кодека
Принцип работы такой схемы можно пояснить с помощью временных диаграмм (рис. 2.18). Импульсный преобразователь анализирует плотность единиц и при комбинациях вида 111 или —1—1 — 1 на его выходе возникает импульс, который увеличивает амплитуду импульса на выходе модулятора в 2 раза, при этом шаг квантования на выходе интегратора возрастает также в 2 раза.
Дельта-декодер работает точно таким же образом, но дополнительно включает в себя схему синхронизации СС и формирователь импульсов ФИ. Использование компандирования позволяет снизить тактовую частоту цифрового потока по сравнению с классической ДМ почти в 4 раза и довести ее до 48 кГц для одного канала ТЧ.
Основным преимуществом ДМ в сравнении с ИКМ является ее большая помехоустойчивость, связанная с тем, что она менее чувствительна к ошибкам в цифровом сигнале, чем ИКМ. Величина ошибки при ИКМ зависит от разряда неправильно принятого символа кодовой группы. При 7-разрядной группе ошибка в старшем разряде кодовой группы приводит к ошибочному восстановлению амплитуды отсчета, величина которой Д£/ош=26А = 64Д, т. е. половине максимального отсчета сигнала. При ДМ ошибочный прием символов цифрового потока всегда приводит к ошибке в один шаг квантования.
В ЦСП неправильный прием символов кодовой группы оценивают вероятностью ошибочного приема
Рош = (Рпер—Рпр)/рпер,
где рпер — число переданных импульсов за определенный промежуток времени; рпр — число принятых импульсов за то же время.
Пример. За / = 100 с было передано 106 импульсов, а принято 999000. Вероятность ошибочного приема
р0 ш = (1000000—999000) /10* = 103/106 = 10-3.
При передаче телефонных сообщений с помощью ДМ качество передачи будет вполне удовлетворительным, если рош дм = 1О-3, в то время как при ИКМ вероятность ошибочного приема должна быть рош икм = Ю"5.
В настоящее время известно несколько десятков видов дельта-модуляции. Наиболее перспективными областями ее применения считаются: абонентские телефонные сети в сочетании их с электронными системами коммутации; радиорелейные, тропосферные и кабельные линии связи; спутниковые системы связи; системы коммутации, телеуправления и промышленного телевидения.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как получается цифровой сигнал при ИКМ?
2. Зачем нужно квантование по уровню?
40
3. В чем недостаток равномерного квантования?
4. Для чего используются компандермые устройства в системах с ИКМ?
5. В чем отличие симметричного кода от натурального?
6. От чего зависит значение тактовой частоты в системах с ИКМ?
7. В чем отличие ДИКМ от ИКМ?
8. Нарисуйте структурную схему ДИКМ.
9. В чем отличие ДМ от ИКМ?
10. Из-за чего возникает перегрузка по крутизне в ДМ?
11. Поясните принцип работы декодера при ДМ.
12. Поясните принцип работы дельта-кодека с инерционным компандирова-нием.
13. Поясните принцип работы дельта-кодека с мгновенным компандирова-нием.