Разработка элементов цифровой системы передачи

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Расчёт основных параметров цифровой системы передачи информации
• 2. Расчёт спектра АИМ-сигнала
• 3. Дискретизация сообщений по времени
• 4. Квантование отсчетов по уровню и их кодирование
• 5. Расчет погрешностей квантования
• 6. Формирование линейного сигнала
• 7. Расчет спектра линейного сигнала
• 8. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи с ИКМ
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• 

ВВЕДЕНИЕ

Развитие науки и ускорение технического прогресса немыслимо без совершенствования вычислительной техники, средств связи и систем сбора, передачи и обработки информации. Решение этого вопроса невозможно без создания цифровых систем и сетей связи.

Наиболее широкое распространение получили в настоящее время многоканальные системы с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), обеспечивающие организацию по одной линии связи большого числа одновременно и независимо действующих каналов. Наиболее широко используются цифровые системы передачи ИКМ-12 М, ИКМ-15, ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 с временным разделением каналов (ВД). Они позволяют организовывать соответственно 12,15, 30, 120 и 480 телефонных каналов связи.

Значительную роль в деле совершенствования системы управления эксплуатационной работой железнодорожного транспорта играет развитие всех видов связи, а также внедрение и поэтапное развитие комплексной автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ).

Управление территориально разобщенными объектами на всех уровнях осуществляется передачей сообщений разнообразными электрическими сигналами с широким использованием систем передачи информации, т.е. систем связи, работающих по проводным и радиоканалам. В ближайшее время будет происходить постепенное внедрение волоконно-оптических линий связи.

Совершенствование управления в условиях интенсификации производственных процессов ведет к росту общего объема информации, передаваемой по каналам связи между управляющими органами и управляемыми объектами.

Передача информации на железнодорожном транспорте ведется в условиях воздействия сильных и разнообразных помех, поэтому системы связи должна обладать высокой помехоустойчивостью, что связано с безопасностью движения. Под помехоустойчивостью понимают способность систем связи противостоять вредному действию помех. К системам связи предъявляют также требование высокой эффективности при относительной простоте технической реализации и эксплуатации.

Проблема эффективности систем передачи информации состоит в том, чтобы передать наибольшее или заданное количество информации (сообщений) наиболее экономичным способом (в смысле затрат энергии и полосы частот) в заданное время. Перечисленные проблемы тесно связаны между собой.

Повышение помехоустойчивости и эффективности достигается использованием наиболее совершенных способов передачи (кодирования и модуляции) и приема (декодирования и демодуляции).

Системы передачи с частотным разделением каналов (ЧРК) характеризуются применением аналоговых методов модуляции, при которых модулируемый параметр может принимать любые значения в некоторых допустимых пределах. Помехоустойчивость систем с аналоговыми методами модуляции сравнительно невелика. Помехи вызывают паразитную модуляцию основных параметров сигналов переносчиков и после демодуляции попадают на выход канала. Помехоустойчивые методы модуляции (ЧМ и ФМ) улучшают соотношение сигнал-помеха на выходе канала. Однако поскольку при аналоговых методах модуляции все значения модулируемых параметров являются разрешенными, при приеме невозможно отличить паразитную модуляцию от полезной, а, следовательно, невозможно отделить полезный сигнал от помехи.

В курсовой работе необходимо по исходным данным рассчитать основные временные и частотные параметры системы передачи, разработать структурные схемы передающего и приемного устройства, построить временные диаграммы работы отдельных устройств и модулей системы передачи.

Передающее устройство системы должно состоять из следующих основных функциональных блоков: амплитудно-импульсного модулятора для преобразования аналогового сигнала в АИМ-сигнал, кодера для преобразования АИМ-сигнала в кодовую последовательность и формирователя линейного сигнала для непосредственной модуляции и согласования сообщения с линией передачи.

Приемное устройство должно содержать устройство разделения для выделения полезного промодулированного сигнала из линии, преобразователя кода передачи, осуществляющего перекодирование передаваемого сообщения в исходный цифровой код, блока цифро-аналогового преобразования, производящего восстановление принятого сообщения в исходном аналоговом виде.

Целью данной курсовой работы является разработка элементов цифровой системы передачи.



1. Расчёт основных параметров цифровой системы передачи информации

Пусть по ИКМ-ВД передаётся непрерывное сообщение. Его спектр ограничен верхней частотой и требуемым количеством каналов Рассчитаем некоторые параметры, необходимые при проектировании ИКМ - системы передачи.

1. Количество всех каналов, организуемых по ИКМ-ВД

(1)

где - заданное количество телефонных каналов;

- количество каналов синхронизации.

2. Длительность цикла (период дискретизации)

(2)

где - частота опроса.

По теореме Котельникова должно выполнятся условие Для повышения устойчивости обычно используют коэффициент В расчёте примем его среднее значение. Тогда Отсюда период дискретизации:

(3)

3. Длительность канального интервала

(4)

4. Длительность тактового интервала (период) между кодовыми импульсами в канальном интервале

(5)

где n - количество разрядов в кодовой комбинации квантованного отсчёта ().

5. Длительность кодового символа

(6)

6. Тактовая частота линейного сигнала

(7)

7. Длительность управляющих канальных импульсов

(8)

8. Требуемая полоса пропускания линейного тракта ИКМ - системы передачи:

(9)

2. Расчёт спектра АИМ-сигнала

Простейшим видом модуляции периодической последовательности импульсов является амплитудно-импульсная модуляция. При данной модуляции происходит изменение амплитуды периодической последовательности импульсов в соответствии с законом изменения модулирующего сообщения. Различают два рода амплитудно-импульсной модуляции: АИМ-1 и АИМ-2. При АИМ-1 амплитуда каждого импульса следует за изменениями модулирующего сообщения в течение всего времени существования этого импульса (рисунок 1).

Рисунок 1 - Формирование амплитудно-импульсного сигнала

Расчетная формула спектра АИМ-1 сигнала:

U(t) = a₀/2 + 1/2 m_АИМ a₀cosщt +A_ncos(nщ₀t + ц_n) +

+ 1/2 m_АИМA_ncos[(nщ₀ + щ)t + ц_n] + (10)

+ 1/2 m_АИМA_ncos[(nщ₀ - щ)t + ц_n],

где - постоянная составляющая;

m_АИМ - коэффициент глубины модуляции импульсов;

A_n - амплитуда n-й гармоники;

- круговая частота основной (первой) гармоники прямоугольных импульсов (частота дискретизации), рад/с;

ц_n - начальная фаза n-й гармоники;

U₀ - амплитуда немодулированных прямоугольных импульсов.

Постоянная составляющая спектра (при щ = 0);

В (11)

Спектр модулирующего сигнала (при щ = щ_н ч щ_в):

В (12)

Амплитуда первой гармоники частоты дискретизации:

В (13)

Боковые полосы (верхняя и нижняя) для первой гармоники:

B (14)

Учитывая характер энергетического спектра русского речевого сигнала, принимаем значение спектра на частотах щ_в, равными нулю.

Результаты всех расчётов спектра АИМ-сигнала сведём в таблицу (таблица 1).



Таблица 1

Результаты расчета спектра модулированного АИМ сигнала

n	An,В	, В
0	0.0214	?	?	0.0075	0
1	0.0221	0	0.00772	0.00772	0
7	0.0219	0	0.00767	0.00767	0
17	0.0212	0	0.00741	0.00741	0
27	0.0199	0	0.00696	0.00696	0
37	0.0181	0	0.00633	0.00633	0
47	0.0159	0	0.00556	0.00556	0

По результатам расчетов построим спектральную диаграмму АИМ сигнала (рисунок 2).

По оси абсцисс отложим частоты, по оси ординат амплитуды соответствующих гармоник.

Рис. 2. Спектральная диаграмма АИМ-сигнала

3. Дискретизация сообщений по времени

Многоканальные системы передачи в основном применяются для передачи речевых сигналов, которые относятся к непрерывным. Для передачи непрерывного сообщения с помощью ИКМ необходимо выполнить следующие операции:

- дискретизация сообщения по времени (получение АИМ - сигнала);

- квантование полученных импульсов (отсчетов, выборок) по амплитуде;

- кодирование квантованных по амплитуде импульсов.

Дискретизация непрерывных сообщений производится АИМ-модуляторами в соответствии с теоремой Котельникова. На выходе АИМ-модуляторов формируется групповой АИМ-сигнал. Работой АИМ-модуляторов управляют последовательности канальных импульсов. Групповой АИМ-сигнал поступает на кодер, который одновременно с кодированием осуществляет операцию квантования по уровню.

Произведём расчёт величин отсчётов (выборок) заданных входных сигналов исследуемых каналов N_i = 21-26 проектируемой ЦСП для всех канальных интервалов и четырех циклов передачи. Для всех заданных входных сигналов выполним расчёт величины одного отсчёта в развёрнутом виде, подставляя в формулы числовые значения. Результаты расчётов величин других отсчётов всех циклов заданных входных сигналов приведём в итоговом виде в таблицах 2-5. Первая колонка каждой таблицы содержит порядковый номер канала i, вторая - соответствующее ему время t, остальные - значения напряжения заданных каналов в вольтах.

По результатам проведённых расчётов для всех исследуемых каналов и четырёх циклов передачи построим временные диаграммы изменения входного сигнала по времени по канальным интервалам. По оси абсцисс откладывается порядковый номер канала, по оси ординат - значение амплитуды входного сигнала в вольтах.

Входные сигналы:

U₂₁¹(t) = -0.21sin³(23200t)=

=;

Так как имеет частоту выше Fв=3400 Гц, значит мы отбрасываем это выражение

U₂₂²(t) = -0.2sin(23000t);

U₂₃³(t) = -0.19sin(22800t);

U₂₄⁴(t) = 0.14cos(22700t) ;

U₂₅⁵(t)= 0.13cos(22500t);

U₂₆⁶(t) = 0.1cos(22400t).

Значение времени t в функциях входных сигналов для соответствующих циклов передачи определяется

t = T_к (i+1) +T₀(Ц-1), (15)

где i - номер канального интервала;

Ц-номер цикла, Ц=1,2,3,4.

Расчет величины отсчета при n = 1 и i = 22, 23, 24, 25, 26, 27:

T_o = 125.1610^-6 с.

T_к =3.91110^-6 с.

U₂₁¹(t)= = -

0.153067 В,

U₂₂²(t) = -0.2sin(23.143000((23+1) 3.91110^-6)+((1-1)125.1610^-6))) = -

0.196073 В,

U₂₃³(t) = -0.19sin(23.142800((24+1) 3.91110^-6) +((1-1) 125.1610^-6))) =

= -0.187885 В,

U₂₄⁴(t)= 0.14cos(23.142700((25+1) 3.91110^-6)+((1-1) 125.1610^-6))) = -

0.021511 В,

U₂₅⁵(t) =0.13cos(23.142500((26+1) 3.91110^-6) +((1-1) 125.1610^-6))) = -

U₂₆⁶(t) = 0.1 cos(23.142400((27+1) 3.91110^-6) +((1-1) 125.1610^-6))) = -

0.008046 В

Таблица 2

Таблица первого цикла передачи

i	t(i), c	U21(t), В	U22(t), В	U23(t), В	U24(t), В	U25(t), В	U26(t), В
0	0,0000039	-0,012372	-0,014731	-0,013063	0,139692	0,129755	0,099826
1	0,0000078	-0,024668	-0,029381	-0,026064	0,138769	0,129020	0,099305
2	0,0000117	-0,036811	-0,043873	-0,038941	0,137236	0,127798	0,098439
3	0,0000156	-0,048727	-0,058125	-0,051635	0,135098	0,126095	0,097230
4	0,0000196	-0,060342	-0,072062	-0,064084	0,132367	0,123915	0,095684
5	0,0000235	-0,071584	-0,085608	-0,076229	0,129052	0,121268	0,093804
6	0,0000274	-0,082383	-0,098689	-0,088014	0,125170	0,118164	0,091599
7	0,0000313	-0,092673	-0,111233	-0,099383	0,120737	0,114613	0,089075
8	0,0000352	-0,102391	-0,123173	-0,110281	0,115773	0,110630	0,086241
9	0,0000391	-0,111476	-0,134444	-0,120657	0,110299	0,106230	0,083107
10	0,0000430	-0,119871	-0,144985	-0,130463	0,104340	0,101429	0,079685
11	0,0000469	-0,127526	-0,154738	-0,139650	0,097922	0,096245	0,075985
12	0,0000508	-0,134393	-0,163651	-0,148177	0,091072	0,090699	0,072021
13	0,0000548	-0,140429	-0,171674	-0,156003	0,083823	0,084810	0,067806
14	0,0000587	-0,145597	-0,178765	-0,163091	0,076204	0,078601	0,063356
15	0,0000626	-0,149866	-0,184885	-0,169406	0,068250	0,072095	0,058686
16	0,0000665	-0,153208	-0,190001	-0,174920	0,059995	0,065318	0,053811
17	0,0000704	-0,155603	-0,194084	-0,179607	0,051477	0,058294	0,048750
18	0,0000743	-0,157037	-0,197113	-0,183443	0,042732	0,051050	0,043519
19	0,0000782	-0,157500	-0,199072	-0,186411	0,033798	0,043613	0,038136
20	0,0000821	-0,156989	-0,199949	-0,188497	0,024717	0,036012	0,032621
21	0,0000860	-0,155509	-0,199739	-0,189691	0,015526	0,028275	0,026992
22	0,0000900	-0,153067	-0,198445	-0,189987	0,006267	0,020431	0,021270
23	0,0000939	-0,149680	-0,196073	-0,189384	-0,003019	0,012511	0,015474
24	0,0000978	-0,145367	-0,192635	-0,187885	-0,012292	0,004543	0,009624
25	0,0001017	-0,140156	-0,188152	-0,185497	-0,021511	-0,003442	0,003740
26	0,0001056	-0,134078	-0,182646	-0,182231	-0,030636	-0,011414	-0,002157
27	0,0001095	-0,127172	-0,176148	-0,178102	-0,039626	-0,019343	-0,008046
28	0,0001134	-0,119480	-0,168693	-0,173131	-0,048441	-0,027199	-0,013907
29	0,0001173	-0,111050	-0,160321	-0,167340	-0,057043	-0,034953	-0,019720
30	0,0001212	-0,101933	-0,151079	-0,160758	-0,065394	-0,042574	-0,025464
31	0,0001252	-0,092187	-0,141016	-0,153414	-0,073457	-0,050035	-0,031119



Рисунок 3 - Временные диаграммы входных сигналов для первого цикла передачи

Расчет величины отсчета при n = 2 и i = 22, 23, 24, 25, 26, 27:

T_o = 125.1610^-6 с.

T_к =3.91110^-6 с.

U₂₁¹(t)= =

0.145835 В,

U₂₂²(t) = -0.2sin(23.143000((23+1) 3.91110^-6)+((2-1)125.1610^-6))) =

0.166865 В,

U₂₃³(t) = -0.19sin(23.142800((24+1) 3.91110^-6) +((2-1) 125.1610^-6))) =

= 0.133688 В,

U₂₄⁴(t) = 0.14cos(23.142700((25+1) 3.91110^-6)+((2-1) 125.1610^-6))) = -

0.106466 В,

U₂₅⁵(t) =0.13cos(23.142500((26+1) 3.91110^-6) +((2-1) 125.1610^-6))) = -

0.115121 В,

U₂₆⁶(t) = 0.1 cos(23.142400((27+1) 3.91110^-6) +((2-1) 125.1610^-6))) = -

0.092218 В



Таблица 3

Таблица второго цикла передачи

i	t(i), c	U21(t), В	U22(t), В	U23(t), В	U24(t), В	U25(t), В	U26(t), В
0	0,0001291	-0,081849	-0,130164	-0,145328	-0,081213	-0,057322	-0,036678
1	0,0001330	-0,071025	-0,118626	-0,136569	-0,088595	-0,064377	-0,042098
2	0,0001369	-0,059763	-0,106444	-0,127164	-0,095587	-0,071190	-0,047371
3	0,0001408	-0,048131	-0,093684	-0,117158	-0,102158	-0,077734	-0,052480
4	0,0001447	-0,036202	-0,080415	-0,106597	-0,108280	-0,083985	-0,057406
5	0,0001486	-0,024049	-0,066709	-0,095531	-0,113926	-0,089918	-0,062132
6	0,0001525	-0,011748	-0,052641	-0,084014	-0,119070	-0,095513	-0,066643
7	0,0001564	0,000627	-0,038286	-0,072098	-0,123690	-0,100747	-0,070921
8	0,0001604	0,012997	-0,023724	-0,059842	-0,127766	-0,105601	-0,074953
9	0,0001643	0,025287	-0,009033	-0,047302	-0,131279	-0,110057	-0,078725
10	0,0001682	0,037420	0,005708	-0,034539	-0,134215	-0,114097	-0,082223
11	0,0001721	0,049323	0,020417	-0,021612	-0,136560	-0,117707	-0,085434
12	0,0001760	0,060920	0,035015	-0,008583	-0,138305	-0,120873	-0,088349
13	0,0001799	0,072141	0,049423	0,004487	-0,139441	-0,123583	-0,090957
14	0,0001838	0,082917	0,063563	0,017535	-0,139963	-0,125826	-0,093248
15	0,0001877	0,093179	0,077357	0,030501	-0,139869	-0,127595	-0,095215
16	0,0001916	0,102866	0,090731	0,043322	-0,139160	-0,128883	-0,096851
17	0,0001956	0,111917	0,103613	0,055938	-0,137838	-0,129684	-0,098150
18	0,0001995	0,120277	0,115931	0,068290	-0,135910	-0,129995	-0,099108
19	0,0002034	0,127893	0,127620	0,080318	-0,133384	-0,129817	-0,099721
20	0,0002073	0,134718	0,138615	0,091966	-0,130270	-0,129148	-0,099988
21	0,0002112	0,140712	0,148858	0,103179	-0,126584	-0,127993	-0,099906
22	0,0002151	0,145835	0,158291	0,113904	-0,122340	-0,126354	-0,099478
23	0,0002190	0,150057	0,166865	0,124090	-0,117559	-0,124239	-0,098703
24	0,0002229	0,153352	0,174533	0,133688	-0,112259	-0,121655	-0,097586
25	0,0002268	0,155699	0,181252	0,142654	-0,106466	-0,118612	-0,096129
26	0,0002308	0,157083	0,186987	0,150945	-0,100204	-0,115121	-0,094337
27	0,0002347	0,157497	0,191706	0,158521	-0,093502	-0,111196	-0,092218
28	0,0002386	0,156938	0,195383	0,165347	-0,086388	-0,106852	-0,089778
29	0,0002425	0,155408	0,197999	0,171391	-0,078893	-0,102104	-0,087026
30	0,0002464	0,152918	0,199540	0,176623	-0,071052	-0,096971	-0,083971
31	0,0002503	0,149483	0,199997	0,181020	-0,062898	-0,091473	-0,080624



Рисунок 4 - Временные диаграммы входных сигналов для второго цикла передачи

Расчет величины отсчета при n = 3 и i = 22, 23, 24, 25, 26, 27:

T_o = 125.1610^-6 с.

T_к =3.91110^-6 с.

U₂₁¹(t)= = -

0.083449 В,

U₂₂²(t) = -0.2sin(23.143000((23+1) 3.91110^-6)+((3-1)125.1610^-6))) = -

0.040260 В,

U₂₃³(t) = -0.19sin(23.142800((24+1) 3.91110^-6) +((3-1) 125.1610^-6))) =

= 0.030117 В,

U₂₄⁴(t) = 0.14cos(23.142700((25+1) 3.91110^-6)+((3-1) 125.1610^-6))) =

0.133260 В,

U₂₅⁵(t) = 0.13cos(23.142500((26+1) 3.91110^-6) +((3-1) 125.1610^-6))) =

0.100058 В,

U₂₆⁶(t) = 0.1 cos(23.142400((27+1) 3.91110^-6) +((3-1) 125.1610^-6))) =

0.065462 В



Таблица 4

Таблица третьего цикла передачи

i	t(i), c	U21(t), В	U22(t), В	U23(t), В	U24(t), В	U25(t), В	U26(t), В
0	0,0002542	0,145115	0,199364	0,184567	-0,054450	-0,085616	-0,076990
1	0,0002581	0,139857	0,197649	0,187231	-0,045779	-0,079449	-0,073094
2	0,0002621	0,133735	0,194861	0,189010	-0,036906	-0,072982	-0,068945
3	0,0002660	0,126787	0,191013	0,189895	-0,027871	-0,066239	-0,064555
4	0,0002699	0,119055	0,186129	0,189880	-0,018714	-0,059246	-0,059942
5	0,0002738	0,110587	0,180233	0,188967	-0,009474	-0,052030	-0,055120
6	0,0002777	0,101435	0,173358	0,187160	-0,000192	-0,044618	-0,050106
7	0,0002816	0,091657	0,165541	0,184467	0,009090	-0,037037	-0,044918
8	0,0002855	0,081313	0,156825	0,180902	0,018332	-0,029317	-0,039573
9	0,0002894	0,070465	0,147257	0,176480	0,027494	-0,021486	-0,034092
10	0,0002933	0,059183	0,136889	0,171223	0,036535	-0,013574	-0,028491
11	0,0002973	0,047534	0,125778	0,165155	0,045415	-0,005610	-0,022792
12	0,0003012	0,035592	0,113983	0,158306	0,054095	0,002374	-0,017013
13	0,0003051	0,023430	0,101569	0,150708	0,062537	0,010350	-0,011175
14	0,0003090	0,011123	0,088603	0,142397	0,070704	0,018286	-0,005298
15	0,0003129	-0,001253	0,075156	0,133412	0,078560	0,026154	0,000597
16	0,0003168	-0,013621	0,061301	0,123795	0,086070	0,033923	0,006490
17	0,0003207	-0,025905	0,047113	0,113593	0,093201	0,041564	0,012360
18	0,0003246	-0,038029	0,032669	0,102853	0,099922	0,049048	0,018188
19	0,0003285	-0,049918	0,018047	0,091626	0,106203	0,056347	0,023952
20	0,0003325	-0,061498	0,003327	0,079966	0,112018	0,063433	0,029633
21	0,0003364	-0,072698	-0,011411	0,067927	0,117339	0,070280	0,035211
22	0,0003403	-0,083449	-0,026086	0,055567	0,122144	0,076862	0,040667
23	0,0003442	-0,093684	-0,040620	0,042944	0,126411	0,083154	0,045981
24	0,0003481	-0,103340	-0,054934	0,030117	0,130122	0,089132	0,051135
25	0,0003520	-0,112357	-0,068949	0,017148	0,133260	0,094774	0,056111
26	0,0003559	-0,120680	-0,082589	0,004098	0,135812	0,100058	0,060893
27	0,0003598	-0,128258	-0,095781	-0,008971	0,137767	0,104965	0,065462
28	0,0003637	-0,135042	-0,108452	-0,021998	0,139115	0,109476	0,069804
29	0,0003677	-0,140992	-0,120535	-0,034921	0,139851	0,113574	0,073904
30	0,0003716	-0,146070	-0,131962	-0,047679	0,139971	0,117243	0,077746
31	0,0003755	-0,150246	-0,142673	-0,060211	0,139476	0,120470	0,081318



Рисунок 5 - Временные диаграммы входных сигналов для третьего цикла передачи

Расчет величины отсчета при n = 4 и i = 22, 23, 24, 25, 26, 27:

T_o = 125.1610^-6 с.

T_к =3.91110^-6 с.

U₂₁¹(t)= = -

0.010497 В,

U₂₂²(t) = -0.2sin(23.143000((23+1) 3.91110^-6)+((4-1)125.1610^-6))) = -

0.109246 В,

U₂₃³(t) = -0.19sin(23.142800((24+1) 3.91110^-6) +((4-1) 125.1610^-6))) =

= -0.169230 В,

U₂₄⁴(t)= 0.14cos(23.142700((25+1) 3.91110^-6)+((4-1) 125.1610^-6))) = -

0.033406 В,

U₂₅⁵(t) = 0.13cos(23.142500((26+1) 3.91110^-6) +((4-1) 125.1610^-6))) =

0.038076 В,

U₂₆⁶(t) = 0.1 cos(23.142400((27+1) 3.91110^-6) +((4-1) 125.1610^-6))) =

0.051460 В



Таблица 5

Таблица четвертого цикла передачи

i	t(i), c	U21(t), В	U22(t), В	U23(t), В	U24(t), В	U25(t), В	U26(t), В
0	0,0003794	-0,153499	-0,152628	-0,072482	0,138364	0,123247	0,084613
1	0,0003833	-0,155796	-0,161733	-0,084386	0,136645	0,125554	0,087608
2	0,0003872	-0,157129	-0,169960	-0,095890	0,134324	0,127386	0,090297
3	0,0003911	-0,157492	-0,177263	-0,106940	0,131412	0,128738	0,092673
4	0,0003950	-0,156881	-0,183603	-0,117484	0,127922	0,129605	0,094727
5	0,0003989	-0,155301	-0,188946	-0,127473	0,123870	0,129982	0,096451
6	0,0004029	-0,152761	-0,193262	-0,136858	0,119272	0,129869	0,097839
7	0,0004068	-0,149277	-0,196528	-0,145595	0,114149	0,129266	0,098888
8	0,0004107	-0,144870	-0,198727	-0,153643	0,108524	0,128175	0,099593
9	0,0004146	-0,139568	-0,199847	-0,160964	0,102421	0,126601	0,099951
10	0,0004185	-0,133403	-0,199881	-0,167524	0,095868	0,124549	0,099962
11	0,0004224	-0,126414	-0,198828	-0,173290	0,088892	0,122027	0,099625
12	0,0004263	-0,118643	-0,196696	-0,178237	0,081526	0,119045	0,098942
13	0,0004302	-0,110140	-0,193496	-0,182340	0,073801	0,115613	0,097915
14	0,0004341	-0,100955	-0,189244	-0,185580	0,065751	0,111746	0,096547
15	0,0004381	-0,091147	-0,183964	-0,187942	0,057411	0,107457	0,094843
16	0,0004420	-0,080775	-0,177685	-0,189415	0,048819	0,102762	0,092810
17	0,0004459	-0,069904	-0,170441	-0,189991	0,040013	0,097680	0,090454
18	0,0004498	-0,058601	-0,162271	-0,189668	0,031030	0,092229	0,087784
19	0,0004537	-0,046936	-0,153219	-0,188448	0,021910	0,086430	0,084808
20	0,0004576	-0,034981	-0,143335	-0,186335	0,012695	0,080305	0,081537
21	0,0004615	-0,022810	-0,132672	-0,183341	0,003423	0,073877	0,077983
22	0,0004654	-0,010497	-0,121289	-0,179479	-0,005864	0,067170	0,074158
23	0,0004693	0,001880	-0,109246	-0,174768	-0,015125	0,060210	0,070075
24	0,0004733	0,014245	-0,096611	-0,169230	-0,024319	0,053023	0,065748
25	0,0004772	0,026523	-0,083450	-0,162891	-0,033406	0,045635	0,061193
26	0,0004811	0,038637	-0,069836	-0,155781	-0,042347	0,038076	0,056424
27	0,0004850	0,050511	-0,055843	-0,147934	-0,051101	0,030373	0,051460
28	0,0004889	0,062074	-0,041547	-0,139387	-0,059630	0,022555	0,046317
29	0,0004928	0,073253	-0,027024	-0,130180	-0,067897	0,014652	0,041012
30	0,0004967	0,083979	-0,012355	-0,120357	-0,075865	0,006694	0,035565
31	0,0005006	0,094187	0,002381	-0,109964	-0,083499	-0,001290	0,029995



Рисунок 6 - Временные диаграммы входных сигналов для четвертого цикла передачи

4. Квантование отсчетов по уровню и их кодирование

Квантование по уровню применяется для получения конечного числа амплитудных значений дискретных отсчетов сигнала взамен непрерывного бесконечно большого количества их значений, т. е. процесс квантования аналогичен процедуре округления числа до ближайшего разрешенного значения. Такое округление всегда связано с погрешностью, называемой погрешностью квантования.

В результате квантования возникают специфические нелинейные искажения, действие которых на передаваемый сигнал можно условно представить как добавление к неискаженному сигналу некоторой аддитивной помехи - шума квантования. Эти искажения неустранимы, но практически могут быть сделаны неощутимыми для получателя сообщений при надлежащем выборе числа уровней округляемой (квантуемой) величины сигнала.

В зависимости от разбивки динамического диапазона сообщения на уровни квантования различают равномерное (линейное) и неравномерное (нелинейное) квантования. В первом случае на всем динамическом диапазоне сообщения шаг квантования выбирается одинаковым.

При неравномерном квантовании непрерывных сигналов обычно ставится задача: выбором закона изменения шага квантования обеспечить примерно равное отношение сигнал - шум квантования в достаточно широком диапазоне уровней входных сигналов. Если шаг квантования будет возрастать по мере увеличения входного сигнала, то по сравнению с равномерным квантованием для слабых сигналов отношение сигнал - шум возрастет, а для сильных снижается, оставаясь, однако, достаточно высоким.

Значение выборки в условных единицах:

(16)

где U_max - максимальная амплитуда в условных единицах;

U - значение выборки в В;

D_c = ±1.7 - динамический диапазон сигнала.

Определитель сегмента C можно найти как наименьшее a, такое, что

l < 32 Ч 2^С или , при С = 0, 1, 2 ...7.

Кодирование сигнала осуществляется за 8 тактов, после каждого из которых формируется один бит кода ИКМ:

на 1-м такте определяется полярность входного сигнала (1 - положительная, 0 - отрицательная). В дальнейшем вся работа осуществляется с абсолютным значением входного сигнала .

на 2-м, 3-м и 4-м тактах определяется номер сегмента С = 0,1, .., 7, в котором находится текущий отсчет. Номер сегмента определяется как наименьшее целое С, для которого || < 32Ч 2^С (в условных единицах), где C=1,2,…7. После четвертого такта оказывается сформированным трехзначный двоичный код сегмента.

на 5-м, 6-м, 7-м и 8-м тактах определяется номер уровня квантования K в пределах сегмента. Для этого определяется остаток:

(17)

Номер уровня квантования K определяется как наименьшее целое из С, для которого

(18)

Полный 8-разрядный код формируется из бита знака отсчета, трех битов номера сегмента и четырех битов номера уровня.

Рассчитаем для N_i отсчетов (N_i=21...26) каждого входного сигнала в первом цикле передачи:

абсолютное значение отсчетов в условных единицах,

номер сегмента С отсчетов,

номер уровня квантования K отсчетов в сегменте.

1) Значение отсчета:

U₂₁ (t) = -0.153067 B.

Значение отсчета в условных единицах:

Номер сегмента:

С = 4



Код номера сегмента: 100

Номер уровня квантования:

K = 7

Код уровня квантования в сегменте: 0111

Закодированное значение отсчета запишем, учитывая код полярности, код номера сегмента и код уровня квантования сегмента: 01000111

2) Значение отсчета:

U₂₂ (t)= -0.196073 B.

Значение отсчета в условных единицах:

Номер сегмента:

С = 4.

Код номера сегмента: 100

Номер уровня квантования:

K = 13



Код уровня квантования в сегменте: 1101

Закодированное значение отсчета запишем, учитывая код полярности, код номера сегмента и код уровня квантования сегмента: 01001101

3) Значение отсчета:

U₂₃ (t) = -0.187885 B.

Значение отсчета в условных единицах:

Номер сегмента:

С = 4.

Код номера сегмента: 100

Номер уровня квантования:

K = 12

Код уровня квантования в сегменте: 1100

Закодированное значение отсчета запишем, учитывая код полярности, код номера сегмента и код уровня квантования сегмента: 01001100.

4) Значение отсчета:

U₂₄(t)= -0.021511 B.

Значение отсчета в условных единицах:

Номер сегмента:

С = 1

Код номера сегмента: 001

Номер уровня квантования:

K = 9

Код уровня квантования в сегменте: 1001

Закодированное значение отсчета запишем, учитывая код полярности, код номера сегмента и код уровня квантования сегмента: 00011001

5) Значение отсчета:

U₂₅ (t) = -0.011414 B

Значение отсчета в условных единицах:

Номер сегмента:

С =0.

Код номера сегмента: 000

Номер уровня квантования:

K = 13

Код уровня квантования в сегменте: 1101

Закодированное значение отсчета запишем, учитывая код полярности, код номера сегмента и код уровня квантования сегмента: 00001101

6) Значение отсчета:

U₂₆ (t) = -0.008046 B.

Значение отсчета в условных единицах:

Номер сегмента:

С = 0.

Код номера сегмента: 000

Номер уровня квантования:

K = 9

Код уровня квантования в сегменте: 1001

Закодированное значение отсчета запишем, учитывая код полярности, код номера сегмента и код уровня квантования сегмента: 00001001.

Аналогичный расчет произведем для остальных 3 циклов передачи.

Результаты всех расчетов приведем в таблице 6.

5. Расчет погрешностей квантования

В приемном устройстве процесс декодирования происходит обратно процессу кодирования в передающем устройстве.

В начале линейный сигнал преобразуется из кода ЧПИ в двоичный код ИКМ. Далее сигнал декодируется и восстанавливается.

Абсолютное значение уровня отсчета можно определить:

_k = , (19)

где K - номер уровня квантования,

C - определитель сегмента.

Значение восстановленной выборки в В определяем по следующей формуле:

U_вост. = (20)

При этом абсолютная погрешность:

= U - U_вост (21)

Относительная погрешность:

= / U 100%. (22)

Рассчитаем для первого N_i отсчетов (N_i = 21) входного сигнала в первом цикле передачи:

абсолютное значение квантованного отсчета в условных единицах;

Таблица 6

Результаты квантования отсчетов по уровню и их кодирование

Номер цикла	Номер исследуемого канала связи	Значение отсчета	Полярность отсчета	Код полярности отсчета	Номер сегмента C	Код номера сегмента	Уровень квантования в сегменте K	Код уровня квантования в сегменте	Закодированое значение отсчета	r
		B	у.е.
1	21	-0,153067	368,801878	-	0	4	1	0	0	7	0	1	1	1	01000111	112,8
	22	-0,196073	472,420155	-	0	4	1	0	0	13	1	1	0	1	01001101	216,42
	23	-0,187885	452,692148	-	0	4	1	0	0	12	1	1	0	0	01001100	196,69
	24	-0,021511	51,8300167	-	0	1	0	0	1	9	1	0	0	1	00011001	19,83
	25	-0,011414	27,5019214	-	0	0	0	0	0	13	1	1	0	1	00001101	27,502
	26	-0,008046	19,3853937	-	0	0	0	0	0	9	1	0	0	1	00001001	19,385
2	21	0,145835	351,376485	+	1	4	1	0	0	5	0	1	0	1	11000101	95,376
	22	0,166865	402,046969	+	1	4	1	0	0	9	1	0	0	1	11001001	146,05
	23	0,133688	322,109677	+	1	4	1	0	0	4	0	1	0	0	11000100	66,861
	24	-0,106466	255,397647	-	0	3	0	1	1	15	1	1	1	1	00111111	0,5208
	25	-0,115121	277,374067	-	0	4	1	0	0	1	0	0	0	1	01000001	21,374
	26	-0,092218	222,191339	-	0	3	0	1	1	11	1	0	1	1	00111011	94,191
3	21	-0,083449	199,981176	-	0	3	0	1	1	8	1	0	0	0	00111000	71,981
	22	-0,040620	97,8712003	-	0	2	0	1	0	8	1	0	0	0	00101000	33,871
	23	0,030117	72,5649165	+	1	2	0	1	0	2	0	0	1	0	10100010	8,5649
	24	0,133260	321,079113	+	1	4	1	0	0	4	0	1	0	0	11000100	65,079
	25	0,100058	241,081424	+	1	3	0	1	1	14	1	1	1	0	10111110	113,08
	26	0,065462	157,725825	+	1	3	0	1	1	3	0	0	1	1	10110011	29,726
4	21	-0,010497	25,2927646	-	0	0	0	0	0	12	1	1	0	0	00001100	25,293
	22	-0,109246	263,219658	-	0	4	1	0	0	0	0	0	0	0	01000000	7,2197
	23	-0,169230	407,744797	-	0	4	1	0	0	9	1	0	0	1	01001001	151,74
	24	-0,033406	79,5105882	-	0	2	0	1	0	3	0	0	1	1	00100011	15,511
	25	0,038076	91,7400925	+	1	2	0	1	0	6	0	1	1	0	10100110	27,74
	26	0,051460	123,988329	+	1	2	0	1	0	14	1	1	1	0	10101110	59,988

многоканальный амплитудный импульсный сигнал

абсолютное значение квантованного отсчета в единицах измерения входного сигнала, В;

абсолютная погрешность квантования, В;

относительная погрешность квантования, %.

Значение отсчета: U₂₁(t) = -0.153067 В,

Значение отсчета в условных единицах:

Номер сегмента: С = 4.

Номер уровня квантования: K = 7.

Абсолютное значение квантованного отсчета в условных единицах

Абсолютное значение квантованного отсчета в единицах измерения входного сигнала:

Абсолютная погрешность квантования:

Относительная погрешность квантования:

Аналогично рассчитываются остальные 3 цикла передачи.

Результаты всех расчетов приведем в таблице 7.

Таблица 7

Результаты расчетов погрешностей квантования

Номер цикла	Номер исследуемого канала	Значение отсчета	Значение квантованного отсчета входного сигнала	Абсолютная погрешность квантования	Относительная погрешность квантования, %
		ВU	у.е.	ВUk	у.е.
1	21	-0,153067	368,80	-0,156055	376	0,002988	1,951758%
	22	-0,196073	472,42	-0,195898	472	0,000174	0,088937%
	23	-0,187885	452,69	-0,189258	456	0,001373	0,730707%
	24	-0,021511	51,83	-0,021167	51	0,000344	1,601421%
	25	-0,011414	27,50	-0,011206	27	0,000208	1,825041%
	26	-0,008046	19,39	-0,007886	19	0,000160	1,988063%
2	21	0,145835	351,38	0,142773	344	0,003062	2,099311%
	22	0,166865	402,05	0,169336	408	0,002471	1,480681%
	23	0,133688	322,11	0,136133	328	0,002445	1,828670%
	24	-0,106466	256,52	-0,109570	264	0,003104	2,915627%
	25	-0,115121	277,37	-0,116211	280	0,001090	0,946712%
	26	-0,092218	222,19	-0,091309	220	0,000909	0,986240%
3	21	-0,083449	201,06	-0,084668	204	0,001219	1,461123%
	22	-0,040620	97,87	-0,040674	98	0,000053	0,131601%
	23	0,030117	72,56	0,030713	74	0,000596	1,977655%
	24	0,133260	321,08	0,136133	328	0,002872	2,155508%
	25	0,100058	241,08	0,101270	244	0,001211	1,210618%
	26	0,065462	157,73	0,064746	156	0,000716	1,094193%
4	21	-0,010497	25,29	-0,010376	25	0,000122	1,157503%
	22	-0,109246	263,22	-0,109570	264	0,000324	0,296460%
	23	-0,169230	407,74	-0,169336	408	0,000106	0,062589%
	24	-0,033406	80,49	-0,034033	82	0,000627	1,876131%
	25	0,038076	91,74	0,037354	90	0,000722	1,896763%
	26	0,051460	123,99	0,050635	122	0,000825	1,603642%

6. Формирование линейного сигнала

Цифровые сигналы передаются по разным линиям связи: кабельным, радиорелейным, волоконно-оптическим, спутниковым. В зависимости от используемой среды распространения сигналам в линии придают различный вид, при котором параметры сигнала в наибольшей степени согласованы с параметрами линии. Преобразование потока импульсов в код происходит в устройстве согласования с линией (УСЛ). Сигнал на выходе формирователя импульсов представляет собой последовательность однополярных импульсов. Энергетический спектр полярности этих импульсов зависит от формы используемых импульсов и от статистических характеристик импульсного потока, определяемыми свойствами кодируемого сигнала и типом кода, а также от статистических характеристик флуктуаций, вызываемых помехами. Он может быть представлен в виде суммы двух составляющих, одна из которых является дискретной А_Д(f), а другая непрерывной функцией частоты А_Н(f). Дискретная часть спектра характеризует спектральную плотность средней мощности регулярной составляющей процесса (средних значений амплитуд спектра), а непрерывная часть - спектральную плотность средней мощности случайной составляющей процесса (статических характеристик случайных флуктуаций амплитуд спектра, вызванных помехами). Дискретная часть содержит постоянную составляющую и составляющие на тактовой и кратной ей частотах. При длительности импульса

где Т_Т - период следования кодовых импульсов, в спектре присутствуют только не четные гармоники

Недостатком однополярной последовательности является то, что при появлении длинных последовательностей нулей в выходном сигнале кодера отсутствуют импульсы и, следовательно, отсутствует опорное колебание для выделения тактовой частоты в регенераторе.

Во избежание искажений этого сигнала из-за неравномерности амплитудно-частотных характеристик линейного тракта и трудностей выделения тактовой частоты применяют дополнительное преобразование двоичного цифрового сигнала. Эта операция часто называется линейным кодированием. Она позволяет заменить цифровой поток в виде сигнала, характеристики которого в большей степени соответствуют параметрам линии. Полученный в результате сигнал называют кодом линии.

К коду линии предъявляют следующие требования: - однозначность декодирования. Это означает, что из кода линии должна однозначно формироваться исходная последовательность двоичных импульсов; - в энергетическом спектре должны быть ослаблены низкочастотная и высокочастотная составляющие; - в сигнале должна быть обеспечена высокая плотность импульсов, т.е. число импульсов должно быть существенно больше числа пробелов. Для большей концентрации в энергии сигнала в области средних частот, т.е. для ослабления роли его низкочастотных и высокочастотных составляющих, успешно применяются квазитроичных (трехуровневые) коды. При использовании квазитроичных кодов линейный сигнал в каждом тактовом интервале может принимать одно из трех возможных значений: +1, 0,-1, выраженных соответственно положительным импульсом, которые обозначаются +,0,-. Решающее устройство регенератора должно распознавать три возможных уровня сигнала. При этом кодирование остается двоичным, а на входе линии двоичный сигнал преобразуется в квазитроичный. Изобразим для четырех циклов передачи временные диаграммы линейного сигнала, на котором изобразим:

- значение отсчетов t_И входных сигналов для исследуемых каналов;

- закодированные двоичным кодом значения этих отсчетов;

- линейный сигнал, закодированный кодом КВП-3 и B6ZS.

Рисунок 7. Временная диаграмма линейных сигналов для первого цикла работы

Рисунок 8. Временная диаграмма линейных сигналов для второго цикла работы

Рисунок 9. Временная диаграмма линейных сигналов для третьего цикла работы

Рисунок 10. Временная диаграмма линейных сигналов для третьего цикла работы

За четыре цикла передачи для заданных кодов с высокой плотностью следования единиц рассчитаем вероятность появления единиц в линейном сигнале по формуле:

(23)

где m₁ - количество единиц (+1, -1) в линейном сигнале за четыре цикла;

m_общ - общее количество импульсов (+1, 0, -1) в линейном сигнале за четыре цикла.

Тогда для КВП-3:

А для B6ZS:

Так как в коде КВП-3 вероятность появления единиц по отношению к общему числу импульсов больше, то соответственно, используя этот код, вероятность принять информацию с ошибкой меньше.

7. Расчет спектра линейного сигнала

При передаче цифровых сигналов в качестве выходного сигнала не используют сигнал на выходе кодера, так как он представляет собой неравномерную последовательность однополярных импульсов.

Известно, что спектр сигнала из однополярных прямоугольных импульсов бесконечен, но основная часть его энергии сосредоточена в полосе частот от нуля до тактовой частоты сигнала. Такой спектр сильно не совпадает с характеристиками передачи реальных линий связи. Во-первых, наличие в линии трансформаторов и переходных ёмкостей в усилителях и регенераторах сигнала препятствуют прохождению постоянной составляющей сигнала; во-вторых, при передаче сигнала происходит ослабление его высокочастотной составляющей, что приводит к увеличению длительности фронтов импульсов.

Ещё одним недостатком однополярной последовательности является то, что при появлении длинных последовательностей нулей в выходном сигнале кодера отсутствуют импульсы и, следовательно, отсутствует опорное колебание для выделителя тактовой частоты регенератора.

Чтобы избежать искажения сигнала из-за АЧХ линии и трудностей выделения тактовой частоты применяют дополнительное преобразование двоичного сигнала. Эта операция называется линейным кодированием. Она позволяет заменить цифровой поток в виде сигнала, характеристики которого в большей степени соответствуют параметрам линии. Полученный в результате код называют кодом линии.

В данной системе передачи в качестве линейного сигнала используется код КВП-3 и B6ZS. Энергетический спектр линейного сигнала описывается выражением

В()=, (24)

где А() - спектр одиночного трапецеидального импульса;

p- вероятность появления единиц;

- длительность кодового символа.

Спектр одиночного трапецеидального импульса определяется как

(25)

Приведем пример в развернутом виде (при i = 2).

Для КВП-3



Для B6ZS

Расчет энергетических спектров представим в таблице (Таблица 8):

Таблица 8

Результаты расчетов энергетических спектров

i	щ, рад/с	A(щ), В	B(щ), В (КВП-3)	B(щ), В (B6ZS)
0	0	0	0	0
1	1.6065106	2.914410-7	1.182310-8	1.095810-8
2	3.213106	2.857810-7	4.47910-8	4.206910-8
3	4.8195106	2.76510-7	9.165110-8	8.796110-8
4	6.4259106	2.638210-7	1.413510-7	1.395510-7
5	8.0324106	2.480410-7	1.810310-7	1.845310-7
6	9.6389106	2.295110-7	1.994710-7	2.096310-7
7	1.1245107	2.086610-7	1.912310-7	2.055510-7
8	1.2852107	1.859810-7	1.595510-7	1.729310-7
9	1.4458107	1.619610-7	1.152110-7	1.238310-7
10	1.6065107	1.371410-7	7.121910-8	7.484910-8
11	1.7671107	1.120510-7	3.694310-8	3.765810-8
12	1.9278107	8.721910-8	1.544810-8	1.525210-8
13	2.0884107	6.315410-8	4.781310-9	4.588710-9
14	2.2491107	4.032410-8	8.917610-10	8.375710-10
15	2.4097107	1.915110-8	5.105310-11	4.731510-11
16	2.5704107	0	0	0
17	2.731107	-1.682810-8	3.941910-11	3.653310-11
18	2.8917107	-3.110410-8	5.30610-10	4.983610-10
19	3.0523107	-4.267710-8	2.183410-9	2.095510-9
20	3.213107	-5.147210-8	5.380210-9	5.311810-9
21	3.3736107	-5.748910-8	9.725110-9	9.913310-9
22	3.5343107	-6.080510-8	1.400110-8	1.471410-8
23	3.6949107	-6.156310-8	1.664610-8	1.789210-8
24	3.8556107	-5.996910-8	1.65910-8	1.798110-8
25	4.0162107	-5.628410-8	1.391410-8	1.495510-8
26	4.1769107	-5.08110-8	9.776310-9	1.027510-8
27	4.3375107	-4.388110-8	5.666110-9	5.775710-9
28	4.4982107	-3.585610-8	2.610810-9	2.577610-9
29	4.6588107	-2.709910-8	8.80310-10	8.448510-10
30	4.8195107	-1.797410-8	1.771710-10	1.664110-10
31	4.9801107	-8.831910-9	1.085810-11	1.006310-11
32	5.1408107	0	0	0
33	5.3014107	8.226810-9	9.421410-12	8.731710-12
34	5.462107	1.559310-8	1.333510-10	1.252510-10
35	5.6227107	2.189110-8	5.744710-10	5.513410-10
36	5.7833107	2.69610-8	1.476110-9	1.457310-9
37	5.944107	3.069610-8	2.772610-9	2.826210-9
38	6.1046107	3.304410-8	4.13510-9	4.345710-9
39	6.2653107	3.400510-8	5.078710-9	5.458910-9
40	6.4259107	3.362610-8	5.21610-9	5.653410-9
41	6.5866107	3.200110-8	4.497710-9	4.834410-9
42	6.7472107	2.926210-8	3.242710-9	3.407910-9
43	6.9079107	2.557610-8	1.924810-9	1.96210-9
44	7.0685107	2.113110-8	9.068210-10	8.952810-10
45	7.2292107	1.613610-8	3.121410-10	2.995710-10
46	7.3898107	1.080610-8	6.404210-11	6.015110-11
47	7.5505107	5.357710-9	3.995910-12	3.703310-12
48	7.7111107	0	0	0
49	7.8718107	-5.071910-9	3.58110-12	3.318810-12
50	8.0324107	-9.683910-9	5.143110-11	4.830610-11

На рисунке 11 приведем спектр кода КВП-3 и B6ZS

Для проектируемой системы передачи информации выберем код КВП-3, так как он имеет лучшую спектральную характеристику по сравнению с кодом B6ZS, что устраняет трудности синхронизации передающих и приемных устройств.



Рисунок 11 - Энергетический спектр кодов КВП-3 и B6ZS

8. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи с ИКМ

Принцип работы передающего устройства поясняет структурная схема системы передачи (рисунок 1). Сообщения ₁(t), ₂(t), ... , ₃₀(t) от 1, 2, ..., 30 источников информации (абонентов) через фильтры нижних частот (ФНЧ) и усилители низких частот (УНЧ) поступают на канальные амплитудно-импульсные модуляторы АИМ (ключи). С помощью АИМ-модуляторов осуществляется дискретизация передаваемых сигналов времени и формирование группового АИМ-сигнала (гр. АИМ_пер.). Управляют работой АИМ-модуляторов последовательности управляющих канальных импульсов УКИ₁-УКИ₃₀, поступающие от генераторного оборудования ГО_пер. На АИМ-модуляторы каналов канальные импульсы подаются поочередно, при этом длительность каждого канального интервала составляет примерно T₀ / (3...4)?N₀. Групповой АИМ-сигнал поступает на кодирующее устройство - кодер, который одновременно с кодированием осуществляет операцию квантования по уровню.

Сигналы управления и взаимодействия (СУВ), передаваемые по телефонным каналам для управления приборами автоматических телефонных станций (АТС), поступают в передатчик СУВ (Пер. СУВ), где они дискретизуются импульсными последовательностями СУВ, следующими от ГО_пер. В результате формируется групповой сигнал передачи СУВ (Гр. СУВ).

В устройстве объединения (УО) групповые сигналы, следующие от кодера передатчика СУВ, а также передатчика синхросигналов (Пер. СС), объединяются, образуя так называемый ИКМ-сигнал. Здесь формируется диаграмма временных циклов системы, определяющая порядок следования циклов в сверхцикле и кодовых групп в цикле передачи.

Сформированный ИКМ-сигнал представляет собой набор однополярных двоичных символов, импульсы которых всегда имеют только одну полярность, и не согласован с параметрами линии. При передаче по линии связи, такой сигнал подвержен значительным искажениям и быстро затухает. Поэтому перед передачей в линию однополярный ИКМ-сигнал преобразуется в биполярный линейный ИКМ-сигнал. Это происходит в преобразователе кода передачи ПК_пер.

Рис. 12. Структурная схема передачи с ИКМ-ВД

В процессе передачи по линии связи ИКМ-сигнал периодически восстанавливается линейным регенератором (РЛ). На приеме сигнал восстанавливается станционным регенератором (РС).

Процесс обработки сигналов, т.е. процесс приема, преобразования, разделения и получения сигнала на принимающей оконечной станции носит обратный характер. Вначале ИКМ-сигнал из биполярного преобразуется в однополярный, из которого устройство выделения тактовой частоты (ВТЧ) выделяет тактовую частоту системы, которая используется для работы ГО_пер. Этим достигается равенство скоростей обработки сигналов на передающей и приемной оконечных станциях. Правильное разделение сигналов телефонных каналов и каналов передачи СУВ обеспечивается приемниками синхросигналов.

Устройство разделения (УР) разделяет цифровые потоки СУВ и телефонных каналов. Приемник групповых СУВ (Пр. СУВ), управляемый импульсными последовательностями СУВ, следующими от генераторного оборудования приема ГО_пр., распределяет СУВ по телефонным каналам, а декодер преобразует групповой ИКМ-сигнал в АИМ-сигнал (Гр. АИМ_пр). Последовательность управляющих канальных импульсов УКИ_1-УКИ₃₀ поочередно открывает временные селекторы каналов (ВС), обеспечивая выделение отсчётов своего канала из группового АИМ-сигнала. Восстановление исходного (непрерывного) сигнала из последовательности его отсчётов производится с помощью ФНЧ.

Структурная схема системы передачи с ИКМ поясняет принцип передачи сигналов в одном из направлений. Передача сигналов в обратном направлении осуществляется аналогично.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе разработана цифровая система передачи информации с ИКМ.

Спектр передаваемых сигналов находится в диапазоне частот 3003400 Гц.

Динамический диапазон сигнала от -1.7 В до 1.7 В.

В системе применяется амплитудно-импульсная модуляция сигналов АИМ-1.

Коэффициент глубины модуляции импульсов m_АИМ=0.7.

Амплитуда немодулированных прямоугольных импульсов U_о=1.2 В.

Система передачи имеет 30 каналов связи.

Компандирование производится по закону A.

Для кодирования сигналов применяется коды КВП-3 и B6ZS.

Входной сигнал преобразуется в последовательность трапециедальных импульсов. Для передачи используется кабельная линия связи.

Рассчитаны основные параметры проектируемой схемы передачи информации, спектр АИМ-сигнала, дискретизация сообщений по времени, отсчеты каждого входного сигнала, выполнено кодирование отсчетов, рассчитаны абсолютная и относительная погрешности квантования, построены временные диаграммы линейного сигнала для четырех циклов, рассчитан спектр линейного сигнала. Разработана структурная схема многоканальной системы передачи с ИКМ и дано ее краткое описание ее работы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Фомичёв В.Н. Цифровая система передачи информации: Пособие по курсовому проектированию. - Гомель: БелГУТ,2003.-71с.

2. Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов.- М.:Связь,1980.

3. Каллер М.Я., Фомин А.Ф. Теоретические основы транспортной связи: Учебник для вузов ж.-д. трансп. - М.: Транспорт,1989. - 383 с.

Размещено на Allbest.ru