Построение сигналов на выходе регенератора для заданной кодовой комбинации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Задание на курсовую работу

1. Выбор дискретизации телефонных сигналов ,расчет количества разрядов кодовой комбинации и защищенности от шума квантования

2. Разработка укрупненной структуры схемы ЦСП

3. Разработка структуры и сверхцикла первичной ЦСП, расчет тактовой частоты сигнала в линии

4. Построение сигналов на выходе регенератора для заданной кодовой комбинации

5. Размещение станций разработка схемы организации связи на базе систем передачи ИКМ-120

6. Оценка надежности

Заключение

Список литературы

Введение

В задачах развития Единой автоматизированной сети связи страны, поставленных перед работниками связи , большое внимание уделяется цифровым системам передачи (ЦСП) и увеличению их пропускной способности. Широкое внедрение ЦСП на первичной сети связи требует соответствующей подготовки специалистов ,выпускаемых техникумами связи .С этой целью для специальности 0734 вводится новый предмет "Цифровые системы передачи" , а для специальностей 0708, 0709, 0733, 0736 - соответствующие разделы в предмете "Многоканальная электросвязь".

В зависимости от способа обработки и передачи сообщений системы передачи разделяются на аналоговые и цифровые .

К аналоговым относятся системы передачи :

С частотным разделением каналов, в которых для передачи сигналов по каждому каналу передачи в диапазоне частот линейного тракта отводится определенная полоса частот.

С временным разделением каналов, в которых для передачи сигналов по каждому каналу передачи в линейном тракте отводятся определенные интервалы времени.

К цифровым относятся системы передачи, в которых все виды сообщений передаются посредством цифровых сигналов.

Задание на курсовую работу

Таблица №1

№	Вариант №	11
1	Протяженность линейного тракта, км	500
2	Количество каналов ТЧ, шт. n1	300
3	Количество переприемов каналов ТЧ, N	2
4	Коэффициент шума корректирующего усилителя,Fед	8
5	Амплитуда импульса на выходе регенератора,В Uпер	5
6	Канал кванттау шы?ысында?ы муылдан ?ор?аушылы?, дБ А3	23
7	Среднее количество щелчков от цифровых ошибок,К	15
8	Кодовая последовательность символов	1110010011101

1. Выбор дискретизации телефонных сигналов, расчет количества разрядов кодовой комбинации и защищенности от шума квантования

дискретизация телефонный сигнал цифровой

Задание: Выбрать частоту дискретизации телефонных сигналов, обосновать выбор. Определить количество разрядов в комбинации, необходимые для обеспечения требуемой защищенности от шума.

Выбор Fд определяется по следующей формуле:

Fд >2Fв [1]

где, Fв - верхняя частота

Дано диапазон частот(ТЧ) - (0,3ч3,4)кГц

Fв = 3,4 кГц

Для выбора Fд необходимо рассчитать по 2 способам :

1) Fд = 2 Fв

Fд = 2*3,4=6,8 кГц

6,8-0,3=6,5

6,8-3,4=3,4 fc

2) Fд > 2 Fв

Fд >2*3,4=6,8 кГц

8-0,3=7,7

8-4,3=4,6 fc



Рисунок 1. Частота дискретизации при Fд= 2Fв

Рисунок 2. Частота дискретизации при Fд >2Fв

Вывод: Выбираем Fд > 2 Fв, так как данный вид решения позволяет нам не использовать фильтр идеального параметра т.е. фильтр любого типа.

m=Ц [Аз + 10lg(n+1)+(15/17)] /6, [2]

где, m - количество разрядов

Ц - ближайшее целое от числа,стоящего в скобках

Аз - защищенность от шумов квантования на выходе канала

n - количество переприемов по ТЧ

Расчет защищенности от шума квантования определяет величину защищенности при равномерном квантовании.

Решение :

m= [23 + 10 lg(3+1)+16] /6 =7,5 ? 8

Определяем защищенность от шума квантования по следующей формуле:

А кв•р = 6•m + 1,8+20lg (Um/Uo) (дБ), [3]

где, m - количество разрядов кодовой комбинации

Uo - напряжение соответствующее порогу перегрузки АЦП

Um - амплитуда гармонического сигнала при равномерном квантовании ,принимается равным 0

Определяем максимальную защищенность при неравномерном квантовании по следующей формуле:

А кв•max = 6•m + 1,8+20lg (1/4) (дБ) [4]

Решение: А кв•max = 6•7 + 1,8+20lg (1/4)=37,8 дБ

Определяем максимальную защищенность сигнала в пункте приема с учетом заданного числа переприемов по тональной частоте и аппаратных погрешностей АЦП по следующей формуле:

А кв•max = 6•m-10-10lg(n+1) - (2ч3) (дБ) [5]

Решение: А кв•max = 6•8-10-10lg (3+1) -3 =29дБ

Определяем минимальную величину защищенности по следующей формуле:

А кв•min = А кв•max - (3ч4) (дБ) [6]

Решение: А кв•min = 29 - 4 =25 дБ

2. Разработка укрупненной структуры схемы ЦСП

Задание: Разработать и вычертить структурную схему ЦСП соответствующую заданному количеству каналов. Указать значение блоков и дать краткое описание их взаимодействия.

Определяем количество систем ИКМ-30 по следующей формуле:

N₃₀ = N_кан /30, [7]

где,N_кан-заданная величина

N₃₀ - количество каналов ТЧ в первичной СП

Решение: N₃₀=300/30=10 шт.

Определяем число ИКМ-120 по следующей формуле:

N₁₂₀ = N₃₀ /4, [8]

где, N₃₀ - количество первичных СП

4 -количество первичных СП входящие в состав вторичной СП (полученное значение округлить в большую сторону целого числа)

Решение: N₁₂₀= 10 / 4=3 шт.

3. Разработка структуры и сверхцикла первичной ЦСП, расчет тактовой частоты сигнала в линии

Задание: Разработать структуру цикла и сверхцикла проектируемой ЦСП используемой аппаратуры ИКМ-30.



Структура цифрового линейного сигнала ИКМ-30 (первичный цифровой поток)

Определяем среднюю величину периода цикловой синхронизации по следующей формуле:

Тер = ( H/2^в+1) *То, [9]

где, H- число информационных позиций ,заключенных между двумя соседними синхрокомбинациями

m- количество разрядов

То - временной интервал между двумя ближними синхрокомбинациями

в - количество символов в синхрокомбинации

Определяем количество символов в синхрокомбинации по следующей формуле:

в=m-1 [10]

Решение: в=8-1 =7

To = 2* Тц = 2/ѓd, мс [11]

Решение: To= 2/8 = 1/4 =0, 25мс

H = 31*2*m+m = m (31*2+1) [12]

Решение: H= 8 (31*2+1)=504

Следует что: Тер = (504/2⁷+1) *0,25 =( 504/128+1) *0,25=1,2

Определяем тактовую частоту первичного цифрового потока по следующей формуле:

ѓt1 = N* ѓd * m, [13]

где, ѓd-частота дискретизации, равная 8 кГц

N - количество интервалов в первичном цифровом потоке

m - количество разрядов

Решение: ѓt1 = 2* 8* 8=128 кГц

Определяем ѓt2 при объединении первичных цифровых потоков по следующей формуле:

ѓt2 = n1 * ѓt1 (1+q) (кГц), [14]

где, n1 -количество объединяемых цифровых потоков

Q-отношение числа дополнительных символов в цикле объединяемого

При синхронном объединении q=0,03

При асинхронном объединении q=0,04

Решение: ѓt2 =300* 128 (1+0,03) =39,9кГц

3. Построение сигналов на выходе регенератора для заданной кодовой комбинации.

Структурная схема линейного регенератора

По заданию дана кодовая комбинация: 101011101010

5. Размещение станций разработка схемы организации связи на базе систем передачи ИКМ-120

Размещение станций цифровой линии передачи на базе ИКМ-120

Определяем рассчитанное значение затухания регенерационного участка по следующей формуле:

б_ру<Аоср - у_оср - 10lgN - 24,7 (дБ), [15]

где, л_ру- затухание регенерационного участка

Аоср- среднее остаточная величина переходного затухания на дальнем конце для выбранного взаимного расположения влияющих пар (61,7)

у_оср- стандарт отклонения сигнал\шум (8,1) дБ,

N- число одновременно работающих цифровых потоков системы передач ИКМ-120

24,7- запас соотношения сигнал\шум

Рассчитанное затухание на полутактовой частоте 0,5 fr = 1024 кГц должно находиться в пределах 10 ? ару ? 30 дБ

Решение: б_ру ?61,7 - 8,1 - 10lg1 - 24,7 ? 25,8 дБ

Определяем длину регенерационного участка по следующей формуле:

lру = ару / лt max (км) [16]

где, лt max- километрическое затухание кабеля при maxtє грунта

lру- 5±0,5 норма

Решение: lру = 25,9 / 5,2=4,9? 5 км

лt max = лср max - ?лt max(дБ/км), [17]

где, лt max- (3,4 ч5,2) дБ/км среднее значение километрического затухания для проектируемого кабеля .

?лt max- стандарт отклонения километрического затухания принимаемым равным (±0,6 дБ/км)

Решение: лt max = 4,6 +0,6 = 5,2дБ/км

Определим число регенерационных участков секции ДП по следующей формуле:

nру = Е (Lc/lру) + 1 (шт), [18]

где, Е- функция целой части

Lc- проектная длина секции ДП для кабеля МКС равная 200 км.

Решение: nру = (200/4,9)+1 = 42 шт

Разработка схемы организации связи.

Определяем количество участков ОРП по следующей формуле:

NучОРП = Lmp/Lcдn (шт), [19]

где, Lmp- протяженность линейного тракта по заданию.

Lcдn- длина секции ДП, для кабеля МКС равное 200 км.

Решение: NучОРП = 300/200 = 2,5 ?3шт

Определяем количество пунктов ОРП по следующей формуле:

N ОРП = N учОРП - 1, шт [20]

Решение: N ОРП = 3 - 1 = 2 шт

Определяем количество регенерационных участков по следующей формуле:

N регуч = Lmp/l регуч, шт [21]

Решение: N регуч = 500 /4,9 = 102 шт

Определяем количество регенерационных пунктов по следующей формуле:

N регn = N регуч - 1, шт [22]

Шешуі: N регn = 102 - 1 = 101 шт

Определяем количество "чистых" НРП по следующей формуле:

N НРП = N регn - N ОРП - 1, шт [23]

Решение: N НРП = 101 - 1 - 1 = 99 шт

Таблица№2

Кол-во рег-ных участ.секции ДП	Кол-во участков в ОРП	Кол-во пунктов в ОРП	Кол-во рег-ных участков	Кол-во рег-ных пунктов	Кол-во "чистых" НРП
42	2	1	102	101	99

Расчет допустимой вероятности ошибки в проектируемом линейном тракте.

Задание: рассчитать допустимую вероятность ошибки в проектируемом линейном тракте.

Переходные помехи и собственные шумы корректирующих регенераторов приводят к появлению цифровых ошибок в системе на входе приемной станции. Влияние цифровых ошибок на телефонную передачу отлично от влияние шумов в канале аналоговых систем. Каждая ошибка после декодирования в тракте приема оконечной станции приводят к быстрому изменению величины аналогового сигнала ,вызывая неприятный щелчок в телефоне.

Экспериментально установлено ,что заметные щелчки возникают в двух старших разрядах кодовой группы ИКМ сигнала. Качество связи является удовлетворительным ,если в каждом из каналов ТЧ наблюдается не более одного щелчка в минуту, если частота дискретизации равна 8кГц , то что по линейному тракту передаются за минуту 8000*60=480000 кодовых групп ,и опасным ,в отношении щелчков ,считается 2*480000=960000

Определяем вероятность ошибки по следующей формуле:

Р_ош = 1/960000 ?10^-6 [24]

По длине трассы L_тр допустимая вероятность ошибки на 1 км трассы определяется по формуле:

Р_ош ? 10^-6 / L_тр, км [25]

Решение: Р_ош ? 10^-6 / 500 = 2* 10^-9

С целью обеспечения более высокого качества передачи МККТТ рекомендовал при разработке цифровых систем руководствоваться нормой вероятности на 1 км цифрового линейного тракта величиной 10-10 1/ км. Допустимая вероятность ошибки для линейного тракта определяется по формуле:

Р_ош.доп = 10^-10 * L_тр 1/км [26]

Решение: Р_ош.доп = 10^-10 * 500 = 5* 10^-8 1/км

Расчет защищенности для регенераторов СП по симметричному кабелю. Определяем величину переходного затухания между парами на дальнем конце по следующей формуле:

Аз = Аоср - а рег.уч.t max - 10lgn - Уоср - q (дБ), [27]

где, Аоср - среднее статическая величина переходного затухания между парами кабеля на дальнем конце (61,7);

а рег.уч.t max - затухание регенератора при максимальной температуре;

n - количество двухсторонних цифровых трактов в кабеле ИКМ -120;

Уоср -стандарт отклонение Аоср (7,3+9,8) дБ;

q - по защищенности при изготовлении регенераторов, принимаем равным 3.

Решение: Аз = 61,7- 25,8- 10lg2 - 7 ,3- 3 = 22,5 Дб

Рош определяем по таблице №3, посредством расчета переходного затухания:

Таблица№3

Аз дБ	16,1	17,7	18,8	19,7	20,5	21,1	21,7	22,2	22,6
Рош	10-3	10-4	10-5	10-6	10-7	10-8	10-9	10-10	10-11

Расчет вероятности ошибки цифровой линии передачи.

По найденному значению Аз определить по таблице 3 значение Рош.

Помехозащищенность линии передачи оценивается вероятностью возникновения ошибки при прохождении цифрового сигнала через все элементы цифрового тракта. Определяем ожидание помехоустойчивости вероятностью ошибки по длине всего линейного тракта по следующей формуле:

Рош.ож = У Роші [28]

где, Роші - вероятность ошибки регенератора.

Определяем вероятность ошибки для всех регенераторов в линейном тракте по следующей формуле:

Рош.ож = (N + 1) Рош [29]

где, N - количество регенерационных пунктов

Решение:

Рош.ож = (101+ 1) * 10^-11 =10,2* 10^-10

Должно выполняться условие Рош.ож Рош.доп. [30]

Решение:Рош.ож < Рош.доп

10,2 * 10^-10<,5 * 10^-8

6. Оценка надежности

Задание: Оценить надежность проектируемой ЦСП по следующим показателям: интенсивность отказов к среднему времени наработки ,вероятность безотказной работы в течении суток, месяца, года, коэффициент готовности.

Вероятность противоположное действие -безотказной работы на этом интервале равна:

Р(t) = 1 - q(t) [31]

Удобной мерой надежности элементов и систем является интенсивность отказов л(t) представляющая собой условную плотность вероятности отказав момент времени t ,при условии что до этого момента отказов не было .Между функциями л(t) и Р(t ) существует взаимосвязь:

Т Р(t) = е^-S (tо) л(t) dt [32]

Интенсивность отказов примерно постоянно:

л(t) = л, в этом случае

Р(t) = е^-л

tср = Sо^? t [dq(t)/ d(t)] dt = л [33]

tср = 1/ л [34]

Оценим надежность ,некоторой сложной системы состоящей из множества разнотипных элементов:

Р1(t), Р2(t)... Рn(t) - вероятность безотказной работы каждого элемента на интервале времени от 0...до t .

n - количество элементов в системе

Если отказы отдельных элементов происходят независимо ,а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы, то вероятность безотказной работы отдельных элементов определяется временем безотказной работы системы:

Определяем среднее время безотказной работы по следующей формуле

Тср сист = 1 / л сист [35]

Данные для расчета показаны в таблице №4

Таблица №4

Наименование элемента	1 км. Кабеля линии	АЦО	ВВГ	НРП	ОРП
лl/ са?	5 * 10-7	3 * 10-6	5 * 10-6	2 * 10-7	10-5
Tв, са?	5,0	0,5	0,5	4,0	1,0

Определяем интенсивность отказа по следующей формуле:

лсист = лкабL + лацо * Qацо + лввг * Qввг + лввг * Qввг+лнрп * Qнрп + лорп * Qорп [36]

где, лкаб - интенсивность отказов 1 км кабельной линии передачи

Решение:

лсист = 500* 5 * 10^-7 + 3 * 10^-6 *16 + 5 * 10^-6 * 4+ 2 * 10^-7 *101+10^-5=47,22 * 10^-5

Отсюда следует: Тср сист = 1 / (47,22* 10^-5) = 2117 часов

Следует что:

Кг = tср/ (tср + tв), [37]

где, tср - среднее время восстановления системы, характеризующее вероятность того, что элемент будет работоспособный в любой момент времени.

tв - среднее время восстановления связи.

Определяем вероятность безотказной работы в течении заданного времени по следующей формуле:

л_КАБ * tв_КАБ * L + л_АЦО * Q_АЦО * tв_АЦО + л_ВВГ * Q_ВВГ * tв_ВВГ + л_НРП * Q_НРП * tв_НРП + л_ОРП * Q_ОРП * tв_ОРП

где, л_КАБ - интенсивность отказов, одного километра кабельной линии передач

л_АЦО - интенсивность отказов АЦО одного комплекта передачи или приема

Q_АЦО - количество АЦО на две СП (л_КАБ = 4М),

л_ВВГ - интенсивность отказов аппаратуры ВВГ

Q_ВВГ - количество аппаратуры ВВГ (л_ВВГ = 4 для двух СП),

л_НРП - интенсивность отказов одного НРП на обе СП

Q_НРП - количество необслуживаемых регенерационных пунктов

л_ОРП - интенсивность отказов ОРП

Q_ОРП - количество ОРП (равно числу переприемов по ТЧ)

Следует что :

Кг = 2117/ (2117+4) = 0,99

Определяем вероятность безотказной работы в течении заданного времени по следующей формуле:

Р(t) = е^{-лсист * t} [39]

t1 = 24 ч. (сутки)

Р(t) = е^-0,02*10^-5 *24 = 0,988

t1 = 720ч. (месяц)

Р(t) = е^-0,02*10^-5 *0,711

T1 = 8760 ч.(год)

Р(t) = е^-0,02*10^-5 *8760 = 0,015

Заключение

В 1 разделе- Выбрал частоту дискретизации телефонных сигналов ,обосновал выбор. И определил количество разрядов в комбинации ,необходимые для обеспечения требуемой защищенности от шума.

Во 2разделе-Разработал и начертил структурную схему ЦСП соответствующую заданному количеству каналов. Указал значение блоков и дал краткое описание их взаимодействия.

В 3 разделе- Разработал структуру цикла и сверхцикла проектируемой ЦСП используемой аппаратуры ИКМ-30.

В 4 разделе- Построил сигналы на выходе регенератора для заданной кодовой комбинации.

В 5разделе-Разместил станций разработки схемы организации связи на базе систем передачи ИКМ-120

В 6 разделе- Оценил надежность проектируемой ЦСП по следующим показателям: интенсивность отказов к среднему времени наработки ,вероятность безотказной работы в течении суток, месяца, года, коэффициент готовности.

На данный момент существуют цифровые системы передачи с достаточно высокой помехоустойчивостью, что позволяет осуществить практически неограниченную по дальности каналов связи при использовании каналов сравнительно не высокого качества.

Список литературы

1. Цифровые и аналоговые системы передачи В. И. Иванов и др. - М.: Радио и связь, 1995

2. Скалин Ю. В. "Цифровые системы передачи"

3. Многоканальные системы передачи. Баева Н. Н. и др. - М.: Радио и связь, 1995 г.

4. Цифровые системы передачи информации. Левин Л. С. и др. -М.

Размещено на Allbest.ru