Signale karakterizira njihovo trajanje, spektralna širina i dinamički raspon. Jačina signala se koristi kao generalizirana karakteristika.Trajanje signala određuje vrijeme njegovog postojanja, širina spektra je frekvencijski opseg u kojem je koncentrisana glavna energija signala. Dinamički raspon karakterizira omjer najveće trenutne snage signala Pmax prema najnižoj dozvoljenoj vrijednosti koja je određena snagom smetnje.

Važna karakteristika signala je i baza. Signali se nazivaju uskopojasni (jednostavni) ako i širokopojasni (složeni) ako

Elementarni signali dobiveni na izlazu UPS-a pri korištenju -pozicijskog koda mogu se podijeliti u sljedeće grupe:

signali koji pružaju maksimalnu otpornost na buku u odnosu na šum fluktuacije u determinističkim kanalima. Energija ovih signala je najčešće ista: za skalarni proizvod za ortogonalne signale, za biortogonalne signale, za koje je vrijednost m uvijek paran, bilo koji od m signala uvijek odgovara jednom suprotnom signalu, a preostali signali su ortogonalne; neortogonalni signali za koje je uslov ispunjen

Primjer signala koji pružaju maksimalnu otpornost na buku s determinističkim kanalom bez izobličenja i aditivnim bijelim šumom su fazno modulirani signali i bipolarni signali jednosmerna struja. Ortogonalni signali uključuju signale binarne modulacije frekvencije (FM) ako su frekvencije segmenata harmonijskih signala višekratne frekvencije modulacije. Biortogonalni signali se koriste u dvofaznoj modulaciji kada se neortogonalni signali koriste u faznoj modulaciji kada su pomaci između pojedinačnih signala, na primjer, 0°, 120° i 240°.

Mnogi problemi analize i sinteze realnih signala su pojednostavljeni zbog činjenice da se ti signali, obično složene forme, mogu predstaviti u obliku jednostavnih signala. Ovo je zgodno za naknadnu analizu njihovog prolaska kroz određena kola. Na primjer, određeni signal se može predstaviti kao skup ortogonalnih komponenti (elementarnih signala):

i to na bezbroj načina. Zapis (6.1) se naziva generalizovani Fourierov niz. Interval pokazuje trajanje signala. Budući da je sistem ortogonalnih funkcija korištenih u dekompoziciji unaprijed poznat, signal je određen skupom težinskih koeficijenata za ove funkcije.

Takvi skupovi brojeva se nazivaju spektri signala. Spektar signala, predstavljen kao zbir spektralnih komponenti (6.1), naziva se diskretnim.

Ako diskretni skup osnovnih funkcija nije dovoljan za predstavljanje signala, a potreban je nebrojiv skup osnovnih funkcija koje se razlikuju u vrijednosti parametra p koji se kontinuirano mijenja, tada je signal predstavljen u obliku integrala

koji se naziva generalizovani Fourierov integral. Spektar takvog signala karakterizira funkcija kontinuirane varijable (3 i naziva se kontinuirana.

Uzimajući u obzir prolaz svake komponente spektra kroz linearni krug sa datim karakteristikama, signal na izlazu kola se takođe dobija u obliku (6.1) ili (6.2) sa težinskim koeficijentima ili, u opštem slučaju, različitim od ili i zavisno od karakteristika kruga koji se razmatra.

Pored analize u teoriji PDS-a, potrebno je riješiti probleme sinteze signala. Mogu biti dva tipa: strukturna sinteza - određivanje oblika signala koji ispunjavaju određene zahtjeve; parametarska sinteza - određivanje parametara signala poznatog oblika. Ako je u procesu sinteze potrebno osigurati ekstremum jedne ili druge funkcije (ili funkcije), koja karakterizira kvalitetu sinteze, tada se sinteza naziva optimalnom.

U praksi se široko koriste signalni sistemi pravougaonog i sinusoidnog oblika. Pravokutni signali se međusobno razlikuju po amplitudi, trajanju, broju i lokaciji pravokutnih impulsa u jediničnom intervalu. Elementarni sinusoidni signali su segmenti sinusnih oscilacija koji se međusobno razlikuju po amplitudi, frekvenciji i fazi.

Prilikom proučavanja generalizirane teorije signala razmatraju se sljedeća pitanja.

1. Osnovne karakteristike i metode analize signala koji se koriste u radiotehnici za prenos informacija.

2. Glavne vrste transformacija signala u procesu izgradnje kanala.

3. Metode konstruisanja i metode za analizu radio kola preko kojih se vrše operacije nad signalom.

Radiotehnički signali se mogu definirati kao signali koji se koriste u radiotehnici. Prema svojoj namjeni, radio signali se dijele na signale:

radio emitovanje,

televizija,

telegraf,

radar,

radio navigacija,

telemetrija itd.

Svi radio signali su modulirani. Prilikom generiranja moduliranih signala koriste se primarni niskofrekventni signali (analogni, diskretni, digitalni).

Analogni signal ponavlja zakon promjene u prenesenoj poruci.

Diskretni signal – izvor poruke prenosi informacije u određenim vremenskim intervalima (na primjer, o vremenu), osim toga, diskretni izvor se može dobiti kao rezultat vremenskog uzorkovanja analognog signala.

Digitalni signal je prikaz poruke u digitalnom obliku. Primjer: kodiramo tekstualnu poruku digitalni signal.

Svi znakovi poruke mogu se kodirati u binarne, heksadecimalne i druge kodove. Kodiranje se vrši automatski pomoću enkodera. Tako se kodni simboli pretvaraju u standardne signale.

Prednost digitalnog prijenosa podataka je njegova visoka otpornost na buku. Reverzna konverzija se izvodi pomoću digitalno-analognog pretvarača.

Matematički modeli signala

Kada se proučavaju opšta svojstva signala, obično se apstrahuje od njihove fizičke prirode i svrhe, zamenjujući ih matematičkim modelom.

Matematički model – odabrani metod matematičkog opisa signala, koji odražava najbitnija svojstva signala. Na osnovu matematičkog modela moguće je klasifikovati signale kako bi se utvrdila njihova zajednička svojstva i fundamentalne razlike.

Radio signali se obično dijele u dvije klase:

deterministički signali,

nasumične signale.

Deterministički signal je signal čija je vrijednost u bilo kojem trenutku poznata veličina ili se može unaprijed izračunati.

Slučajni signal je signal čija je trenutna vrijednost slučajna varijabla (na primjer, zvučni signal).

Matematički modeli determinističkih signala

Deterministički signali se dijele u dvije klase:

periodično,

neperiodični.

Neka s ( t ) – deterministički signal. Periodični signali opisuju se periodičnom funkcijom vremena:

i ponovite nakon perioda T . Otprilike t >> T . Preostali signali su neperiodični.

Puls je signal čija se vrijednost razlikuje od nule u ograničenom vremenskom intervalu (trajanje impulsa ).

Međutim, kada se opisuje matematički model, koriste se funkcije definirane u beskonačnom vremenskom intervalu. Uvodi se koncept efektivnog (praktičnog) trajanja impulsa:

.

Eksponencijalni momentum.

Na primjer: definiranje efektivnog trajanja eksponencijalnog impulsa kao vremenskog intervala tokom kojeg se vrijednost signala smanjuje za faktor 10. Odredite efektivno trajanje impulsa za obrazac:

Energetske karakteristike signala . Trenutna snaga je snaga signala na otporu od 1 ohma:

.

Za neperiodični signal uvodimo koncept energije na otporu od 1 Ohm:

.

Za periodični signal uvodi se koncept prosječne snage:

Dinamički raspon signala definira se kao omjer maksimuma P ( t ) na taj minimum P ( t ) , što vam omogućava da osigurate dati kvalitet prijenosa (obično izražen u dB):

.

Mirni govor zvučnika ima dinamički opseg od približno 25...30 dB, za simfonijski orkestar do 90 dB. Odabir vrijednosti P min vezano za nivo smetnji:
.

5.1 Komunikacijski sistem

Komunikacioni sistem se podrazumeva kao skup uređaja i okruženja koji obezbeđuju prenos poruka od pošiljaoca do primaoca. Uopšteno govoreći, generalizovani komunikacioni sistem je predstavljen blok dijagramom.

Slika 1 – Generalizovani komunikacioni sistem

Odašiljač je uređaj koji detektuje i generira komunikacijski signal. Prijemnik je uređaj koji pretvara primljeni komunikacijski signal i vraća originalnu poruku. Uticaj smetnje na korisni signal se manifestuje u tome što primljena poruka na izlazu prijemnika nije identična odaslanoj.

Komunikacioni kanal se shvata kao skup tehnički uređaji, obezbeđujući nezavisan prenos ove poruke preko zajedničke komunikacijske linije u obliku odgovarajućih komunikacijskih signala. Komunikacijski signal je električna smetnja koja na jedinstven način prikazuje poruku.

Komunikacijski signali su vrlo raznoliki u obliku i predstavljaju vremenski promjenljiv napon ili struju.

Prilikom rješavanja praktičnih problema u teoriji komunikacija, signal karakterizira volumen jednak proizvodu njegove tri karakteristike: trajanja signala, širine spektra i viška prosječne snage signala nad smetnjom. U ovom slučaju . Ako se ove karakteristike prošire paralelno sa osovinama kartezijanskog sistema, dobiće se zapremina paralelepipeda. Stoga se proizvod naziva jačinom signala.

Trajanje signala određuje vremenski interval njegovog postojanja.

Širina spektra signala je frekvencijski interval u kojem se nalazi ograničeni frekvencijski spektar signala, tj. .

Komunikacioni kanal je, po svojoj fizičkoj prirodi, u stanju da efikasno prenosi samo signale čiji spektar leži u ograničenom frekventnom opsegu sa prihvatljivim opsegom promena snage.

Osim toga, komunikacijski kanal se pruža pošiljaocu poruke na vrlo određeno vrijeme. Shodno tome, po analogiji sa signalom u teoriji komunikacija, uveden je koncept kapaciteta kanala koji je definisan: ; .

Neophodan uslov za prenos signala jačine preko komunikacionog kanala čiji je kapacitet jednak , je ili . Fizičke karakteristike signala mogu se mijenjati, ali smanjenje jednog od njih prati povećanje drugog.

5.2.2 Širina pojasa i brzina prijenosa

Širina pojasa je najveća moguća brzina prijenosa informacija. Maksimalna propusnost zavisi od propusnog opsega kanala kao i od omjera i određena je formulom . Ovo je Šenonova formula, koja važi za bilo koji komunikacioni sistem u prisustvu fluktuacionih smetnji.

5.2.3 Frekvencijski odziv kanala

Frekvencijski odziv komunikacijskog kanala je ovisnost zaostalog prigušenja o frekvenciji. Preostalo slabljenje je razlika u nivoima na ulazu i izlazu komunikacionog kanala. Ako je na početku linije snaga , a na njenom kraju - , tada je slabljenje u neperesu:

.

Slično za napone i struje:

; .

Signal se može karakterizirati različitim parametrima. Uopšteno govoreći, takvih je parametara mnogo, ali za probleme koji se moraju riješiti u praksi, samo mali broj njih je značajan. Na primjer, prilikom odabira uređaja za kontrolu tehnološki proces može zahtijevati poznavanje disperzije signala; ako se signal koristi za kontrolu, njegova snaga je bitna i tako dalje. Razmatraju se tri glavna signalna parametra koja su bitna za prijenos informacija preko kanala. Prvi važan parametar je vrijeme prijenosa signala T s. Druga karakteristika koju treba uzeti u obzir je snaga P sa signal koji se prenosi preko kanala sa određenim nivoom smetnji Pz. Što je vrijednost veća P sa u odnosu na Pz, manja je vjerovatnoća pogrešnog prijema. Dakle, odnos interesa je P s /P z . Pogodno je koristiti logaritam ovog omjera, koji se naziva višak signala nad šumom:

Treće važan parametar je frekvencijski spektar Fx. Ova tri parametra vam omogućavaju da predstavite bilo koji signal u trodimenzionalnom prostoru sa koordinatama L, T, F u obliku paralelepipeda sa zapreminom T x F x L x. Ovaj proizvod se naziva jačinom signala i označava se sa V x

Informacioni kanal se takođe može okarakterisati sa tri odgovarajuća parametra: vremenom korišćenja kanala T k, propusni opseg frekvencija koje kanal prenosi Fk, i dinamički raspon kanala Dk karakterišući njegovu sposobnost da prenosi različite nivoe signala.

Magnituda

naziva se kapacitet kanala.

Neizobličen prijenos signala moguć je samo ako se jačina signala „uklapa“ u kapacitet kanala.

Shodno tome, opšti uslov za usklađivanje signala sa kanalom za prenos informacija je određen relacijom

Međutim, relacija izražava neophodan, ali ne i dovoljan uslov za usklađivanje signala sa kanalom. Dovoljan uslov je saglasnost o svim parametrima:

Za informacijski kanal koriste se sljedeći koncepti: brzina unosa informacija, brzina prijenosa informacija i kapacitet kanala.

Ispod brzina unosa informacija (tok informacija) I(X) razumijem prosječnu količinu informacija unesenih iz izvora poruke u informacijski kanal u jedinici vremena. Ova karakteristika izvora poruke određena je samo statističkim svojstvima poruka.

Brzina prijenosa informacija I(Z,Y) – prosječna količina informacija koje se prenose kanalom u jedinici vremena. Zavisi od statističkih svojstava emitovanog signala i od svojstava kanala.

Bandwidth C je najveća teoretski moguća brzina prijenosa informacija za dati kanal. Ovo je karakteristika kanala i ne zavisi od statistike signala.

Da bi se informacioni kanal koristio najefikasnije, potrebno je preduzeti mere da se obezbedi da brzina prenosa informacija bude što bliža kapacitetu kanala. Istovremeno, brzina unosa informacija ne bi trebala prelaziti kapacitet kanala, inače se sve informacije neće prenositi preko kanala.

Ovo je glavni uslov za dinamičku koordinaciju izvora poruke i kanala informacija.

Jedno od glavnih pitanja u teoriji prenosa informacija je utvrđivanje zavisnosti brzine i kapaciteta prenosa informacija o parametrima kanala i karakteristikama signala i smetnji. Ova pitanja je prvi duboko proučavao K. Shannon.

“Višekanalna komunikacija na željeznici. d. transport"

Bilješke sa predavanja

za studenteVkurs

SPI specijalizacija

1. Opće informacije o telekomunikacionim sistemima i mrežama. 2

1.1. Osnovni pojmovi i definicije. 2

1.2. Primarne i sekundarne mreže. 3

1.3. Klasifikacija i perspektive razvoja malih i srednjih preduzeća.. 4

2. Parametri tipičnih primarnih signala. 6

2.1. Generalizovani sistem parametara primarnog signala. 6

2.2. Osnovni parametri tipičnih primarnih signala. 9

2.2.1. Telefonski signal. 9

2.3.3. Fax signal. 12

2.3.4. Signal diskretne informacije(SDI) 12

2.3.5. TV signal. 12

3. Principi vremenskog multipleksiranja signala. 13

3.1. Opšti principi formiranje glavnog digitalni kanal. 13

3.2. Privremeno kombinovanje analognih signala. 13

. 14

. 15

3.3. Kombinacija digitalnih tokova. 18

3.3.1. Sinhrona konkatenacija znak po znak. 18

3.3.2. Kombinacija asinhronih digitalnih tokova. 21

3.3.3 Procedura usklađivanja brzine. 23

4. Pleziohronična digitalna hijerarhija. 27

4.1. Standardi plesiohronične hijerarhije. 27

4.2. Grupiranje sa dvosmjernim usklađivanjem brzine. 31

4.2.1. Vremensko grupisanje sekundarnog digitalnog signala. 31

4.2.2. Vremensko multipleksiranje tercijarnog i kvartarnog digitalnog signala. 32

4.3. Grupiranje sa jednosmjernim usklađivanjem brzine. 34

5. E1 PRENOSNI SISTEM. 38

5.1. Fizički sloj E1. 38

5.1.1 Linijsko kodiranje. 39

5.1.2 Nivoi signala električni parametri interfejs, oblik impulsa. 41

5.2. Nivo kanala E1. 43

5.2.1. Ciklična i superciklička struktura E1. 43

5.2.2. Procedure kontrole grešaka u prijenosu. Upotreba redundantnog CRC-4 koda. 45

5.3. Mrežni sloj E1. 47

5.4. Struktura E1 prenosnih sistema. 49

6. Sinhrona digitalna hijerarhija. 51

6.1. Poređenje SDH i PDH.. 51

6.2. Karakteristike izgradnje sinhrone hijerarhije. 52

6.3. Montaža STM-N.. 54 modula

6.4. Pravila za formiranje transportnog modula STM-1. 55

6.5. Proces formiranja STM-1 modula od toka E1 plemena. 57

6. 6. Svrha naslova i indeksa. 61

6.7. Karakteristike tehničke implementacije sinhronih multipleksora. 62

6. 8. Metode pariteta. 64

6. 9. Rezervacija. 65

1. Opće informacije o telekomunikacionim sistemima i mrežama

1.1. Osnovni pojmovi i definicije

Višekanalni sistemi prenosa su veliki i složeni tehnički sistemi, koji oličavaju najsavremenija znanja i tehnologije stečene u različitim oblastima nauke i tehnologije. Da bi se pružio kompaktan, ali sveobuhvatan opis ovih sistema, neophodno je koristiti opšte prihvaćene (po mogućnosti međunarodno dogovorene) termine i definicije različitih objekata, procesa i uređaja koji se odnose na ovu oblast.

Informacija je skup informacija o svim događajima, pojavama ili objektima u svijetu oko nas. Za prenošenje ili pohranjivanje informacija koriste se različiti znakovi (simboli), koji su jedinstveni oblik predstavljanja informacija. Takvi znakovi mogu biti riječi i fraze ljudskog govora na određenom jeziku, slova i riječi pisanog govora, gestovi i crteži, matematički i muzički simboli itd. Skup znakova koji prikazuju ovu ili onu informaciju naziva se poruka.

Poruka može biti električne ili neelektrične prirode. U većini slučajeva interesantne su poruke neelektrične prirode. Izvor i primalac poruke su razdvojeni nekim medijumom u kojem izvor generiše smetnje. Upravo su te smetnje poruke koje primatelj prikazuje i percipira. Na primjer, tokom razgovora izvor poruka je ljudski vokalni aparat, poruka je pritisak zraka koji se mijenja u prostoru i vremenu – akustični valovi, a primalac je ljudsko uho.

Proces prenošenja (transportovanja) poruke od izvora do primaoca u skladu sa prihvaćenim pravilima naziva se komunikacija. U ovom slučaju se koristi bilo koji materijalni nosilac poruke (papir, magnetna traka, itd.) i/ili fizički proces koji prikazuje (nosi) prenesenu poruku. Ovo drugo se naziva signal. Vrsta signala je određena prirodom fizičkog procesa prijenosa informacija. Signal se naziva električnim ako je fizički proces prijenos električna struja(napon), zvuk - ako se koristi prenos akustičnih vibracija itd.

Skup sredstava koja osiguravaju prijenos poruka od izvora do primatelja formira komunikacijski kanal.

Prenos poruka putem električnih signala naziva se telekomunikacionim, odnosno komunikacioni kanal koji obezbeđuje takav prenos je telekomunikacioni kanal.

Za prijenos bilo koje poruke neelektrične prirode preko telekomunikacionog kanala, one moraju proći određene transformacije, koje izvode primarni pretvarači poruka (PMT). PPS je uređaj koji generira primarni električni signal (PES) na mjestu prijenosa - elektromagnetsku oscilaciju, čija promjena parametara odgovara poruci neelektrične prirode. Primjeri PES-a su telefonski, telegrafski, televizijski, audio i drugi signali. Tipični PPS uključuje mikrofon, fotodiodu, televizijsku kameru za prijenos, itd.

Primarni električni signal može se prenositi direktno kroz fizičko kolo koje sadrži par metalnih provodnika, ali, po pravilu, PES prolazi kroz dodatne transformacije. Na primjer, za prijenos preko optičke komunikacione linije, TES se pretvara u određenu vrstu optičkog signala, za usmjereni prijenos u otvorenom prostoru - u visokofrekventni radio signal, itd. Na prijemnoj strani inverzne konverzije su izvršena i TES se ponovo obnavlja. Zatim ide do inverznog pretvarača poruka (IMC), uređaja koji pretvara električni signal u poruku neelektrične prirode. Tipični OPS su zvučnik, LED, TV cijev itd.

Različite vrste telekomunikacija se klasificiraju ili prema vrsti odašiljanog PES-a (na primjer, telefon, videotelefon, telegraf, faks, televizija itd.), ili prema vrsti dalekovoda (satelit, optička vlakna, radio relej itd.). ), ako je kanal telekomunikacija univerzalan.

Telekomunikacioni sistem je skup tehnička sredstva i mediji za širenje koji podržavaju prenos telekomunikacionih signala. Žičane i bežične linije (ili radio linije) koriste se kao medij za širenje.

Žičane linije su linije u kojima se elektromagnetski signali šire u prostoru duž kontinuiranog medija za vođenje. Žičani uključuju metalne nadzemne i kablovske vodove, talasovode i svjetlovode. U radio vezama, poruke se prenose putem radio talasa na otvorenom prostoru. Ova vrsta komunikacije pruža veći domet, pogodna je za mobilne izvore i primaoce poruka, ali je podložnija vanjskim smetnjama.

1.2. Primarne i sekundarne mreže

Koncepti "primarne i sekundarne mreže" bili su jedan od glavnih u terminologiji Međupovezane komunikacijske mreže (ICN) Rusije (a prije toga - u terminologiji EASC) i odredili su arhitekturu njene konstrukcije.

Pod primarnom mrežom se podrazumijeva skup standardnih fizičkih kola, standardnih prijenosnih kanala i mrežnih puteva formiranih na osnovu mrežnih čvorova, mrežnih stanica, terminalnih uređaja primarne mreže i dalekovoda koji ih povezuju.

Sekundarna mreža je definirana kao skup linija i kanala sekundarne mreže, formirana na osnovu primarne mreže, stanica i komutacijskih čvorova ili stanica i komutacijskih čvorova, dizajniranih da organiziraju komunikaciju između dvije određene tačke ili više. Granice sekundarne mreže su njeni spojevi sa pretplatničkim terminalnim uređajima. U zavisnosti od glavne vrste telekomunikacija, sekundarna mreža se zvala telefonska, telegrafska, prenosna mreža, mreža za distribuciju televizijskog programa, novinski prenos itd. Sekundarne mreže su prema teritorijalnim karakteristikama podeljene na međugradske i zonske (intrazonalne i lokalne).

Na osnovu sekundarnih mreža organizuju se sistemi koji predstavljaju skup tehničkih sredstava kojima se obavljaju telekomunikacije određenog tipa i obuhvataju pripadajuću sekundarnu mrežu i podsisteme: numeraciju, signalizaciju, obračun troškova i obračun sa pretplatnicima, održavanje i upravljanje.

U sadašnjoj fazi, pojavom novih komunikacionih usluga, pored telefona, pojavom velikog broja nezavisnih provajdera koji pružaju ove usluge, kao i tehnologije kao što su ATM i MPLS i druge, čiji standardi pokrivaju i primarne i sekundarne mreže za prenos informacija, granice između primarne i sekundarne mreže se stalno brišu.

Brzi razvoj modernih tehnologija dovodi do toga da regulatorni okvir oštro zaostaje za postojećim stanjem u mrežama.

Za danas bi se, po mom mišljenju, trebali fokusirati na sljedeće definicije: koncept primarne mreže treba ostaviti kao transportna mreža(dalekovodi sa terminalnom opremom); sekundarna mreža – servisna mreža ( telefonske komunikacije, prijenos podataka itd.)

1.3. Klasifikacija i perspektive razvoja malih i srednjih preduzeća

Višekanalni prenosni sistemi (MCS) su skup tehničkih sredstava koja obezbeđuju istovremeni i nezavisni prenos više signala traženog kvaliteta preko jednog dalekovoda. MSP se klasifikuju prema sledećim kriterijumima.

1. Po vrsti medija za vođenje: žičani i bežični.

Zauzvrat razlikuju: a) ožičene nadzemne vodove - VSP; preko kablovskih vodova - KSP; preko optičkih linija - VOSP; b) bežični putem radio-relejnih dalekovoda - RRSP; putem satelitskih veza - SSP.

2. Po broju izvora poruka (broj kanala N): a) mali kanal – N< 12 (обычно по воздушным линиям связи); б) среднеканальные – N= 12 – 60 (обычно КСП по симметричным кабелям или РРСП); в) многоканальные – N >300 (obično CSP preko koaksijalnih kablova ili RRSP, kao i VOSP); d) ultra-multi-kanalni – N >> 3000 (samo VOSP ili KSP preko “velikih” koaksijalnih kablova, na primjer sistem K-3600).

Za objedinjavanje malih i srednjih preduzeća, broj izvora poruka (kanala) određen je brojem ekvivalentnih telefonskih poruka koje se mogu prenijeti malim i srednjim preduzećima.

3 Prema obliku emitovanih signala: a) analogni (ASP) – koriste se za prenos analognih električnih signala, koji u konačnom vremenskom intervalu mogu poprimiti beskonačan broj stanja (Sl. 1.4, a). Primer takvog ASP-a su sistemi kao što su V-12, K-1920, itd.; b) diskretni - koriste se za prenos diskretnih signala koji u konačnom vremenskom intervalu imaju konačan (diskretni, prebrojivi) broj stanja (slika 1.4,b); c) digitalni (DSP) – koristi se za prenos digitalnih signala koji su vremenski diskretni i imaju dva dozvoljena nivoa “1” i “0” trenutnih vrijednosti (sl. 1.4, c). Primjer DSP-a je oprema kao što je IKM-30, IKM-1920, itd.

Rice. 1.4 a. Rice. 1.4 b. Rice. 1.4 in.

Glavni trendovi u razvoju malih i srednjih preduzeća:

1. stalan i stalan prelazak sa ASP na DSP;

2. prioritetni razvoj VOSP-a, posebno magistralnih linija sa velikim brojem kanala;

3. povećanje udjela BSC;

4. povećanje pouzdanosti, poboljšanje indikatora kvaliteta MSP.

2. Parametri tipičnih primarnih signala

2.1. Generalizovani sistem parametara primarnog signala

Spektralna gustina Gx(f) slučajni proces karakterizira distribuciju snage pojedinih spektralnih komponenti signala x(t). Ako je signal x(t) periodična, zatim funkcija Gx(f) diskretno; ako je signal x(t) neperiodično, zatim funkciju Gx(f) kontinuirano.

Nemoguće je prenijeti signal bez izobličenja bez prijenosa njegovog spektra. Svako smanjenje spektra dozvoljeno tokom prenosa dovodi do izobličenja signala.

Svi stvarno postojeći komunikacijski signali su nasumični procesi sa beskonačno širokim spektrom. Istovremeno, glavna energija je koncentrisana u relativno uskom frekvencijskom pojasu. Kako je nemoguće prenijeti cijeli spektar signala, komunikaciona linija prenosi onaj dio spektra signala u kojem je koncentrisana glavna energija, a pritom izobličenja ne prelaze dozvoljene vrijednosti.

Slika 2.1 prikazuje karakteristične zavisnosti Gx(f):

Rice. 2.1. Karakteristične zavisnosti spektralne gustine Gx(f):

a) za slučaj kada je spektar signala koncentrisan uglavnom u frekvencijskom opsegu Fn< f < Fв, где Fн, Fв – нижние и верхние граничные частоты (рис. 2.1 а);

Ako je Fv/Fn >> 1, tada se signal smatra širokopojasnim; pri Fv/Fn ≈ 1 – uskopojasni.

b) kada je 0< f < Fв т. е. Fн = 0 (рис. 2.1, б);

c) kada signal ima beskonačno širok i ujednačen spektar, ova opcija je pogodna matematički model i odgovara uslovnom signalu koji se naziva “bijeli šum” (slika 2.1, c).

Širina spektra signala jednaka maksimalnoj razlici FV i minimum FN frekvencije emitovanog spektra ΔF=FV – FN je jedna od njegovih najvažnijih karakteristika.

Prosječna snaga signala u vremenskom intervalu T → ∞ naziva se prosječna dugoročna snaga Rh. sri Ako je T konačan, na primjer 1 minut ili 1 sat, onda dobijamo prosječnu minutu ili prosječnu satnu snagu. Konačno, pri T → 0 dobijamo trenutnu vrijednost snage signala Rh u trenutku t0.

Pošto x(t) – slučajni proces, onda striktno teoretski, u određenim trenucima vremena, skokovi u signalu x(t) i, shodno tome, trenutna vrijednost snage Px(t) (usrednjena na malom intervalu ΔT) može biti vrlo velika. Obično se za maksimalnu snagu signala uzima vrijednost Px max = Xmax2, koju trenutna vrijednost Px može premašiti samo sa vrlo malom vjerovatnoćom ε. Obično ε = 0,01 ili 0,001.

Krest faktor signala je omjer njegove maksimalne snage Pmax, definirane gore, i prosječnog dugotrajnog Pav, izraženog u logaritamskim jedinicama (decibelima):

.

Za većinu signala, Kp ne prelazi 13–18 dB.

Tokom procesa prijenosa, signal x(t) iz ovog ili onog razloga (ponekad svjesnog) je izobličen, što rezultira primanjem signala x’(t) ≠ x(t). Greška reprodukcije signala x(t) je procijenjena snagom greške Pε, definiranom kao

Primalac ne primećuje izobličenje signala ako Pε ne prelazi određenu dozvoljenu (graničnu) vrednost Pε max. Dinamički raspon se odnosi na količinu

, dB,

gdje je Pmax najveća moguća snaga signala.

Dinamički raspon je također definiran kao omjer maksimalne (vršne) snage Rsmax signal na minimalnu snagu Rs min, izraženo u logaritamskim jedinicama. Vršna snaga se odnosi na snagu signala prekoračenu za određeno vrijeme. Dinamički opseg signala pomoću decimalnog logaritamskog sistema

Dinamički opseg govornih signala je 35 – 40 dB.

U realnim uslovima, komunikacioni signali se prenose preko dalekovoda koji su podložni raznim vrstama smetnji. Stoga nije najvažnija apsolutna vrijednost snage signala, već njegov odnos prema snazi ​​smetnje. Iz ovih razmatranja obično se razmatra i normalizira posebna vrijednost - sigurnost signala od jedne ili druge vrste smetnji.

Ispod sigurnost odnosi se na razliku između nivoa signala i šuma u datoj tački komunikacijskog kanala:

Performanse izvornih informacija je određen omjerom količine informacija IΣ prenesenih pomoću PES-a primaocu (primaocu) tokom vremena tΣ prema vrijednosti intervala tΣ:

Kako je tΣ → ∞, vrijednost I određuje prosječnu informacijsku produktivnost izvora; ako je tΣ mali, onda I karakterizira trenutnu informacijsku produktivnost.

Nađimo količinu informacija za diskretni izvor signala koji ima L dozvoljenih stanja (nivoa) (slika 2.2).

Na intervalu ti< t< ti+1 сигнал принимает i-ti nivo(i Ê ) sa vjerovatnoćom pi..jpg" width="195" height="43">

Tada će performanse diskretnog izvora biti jednake

gdje je Tp trajanje elementarne poruke (slika 2.2), FT = 1/Tp je učestalost ponavljanja poruka ( frekvencija sata).

Primjer. Neka vjerovatnoća prihvatanja i-tog nivoa bude ista za sve i Є ,

Zamjenom vrijednosti pi nalazimo

Ako signal ima dva dozvoljena nivoa (“0” i “1”), tj. L = 2, i p0 = p1 = 0,5, tada dobijamo za digitalni signal

To jest, performanse informacija binarnog izvora signala poklapaju se sa njegovom frekvencijom takta. Na primjer, performanse informacija izvora glavnog digitalnog kanala (BDC) čija je frekvencija takta 64 kHz bit će 64 kBit/s.

Za analogni signal

gdje su gore određene vrijednosti FV, Rsr i Rε max; D* i Kn* su dinamički opseg i faktor vrha signala, respektivno, izraženi u vremenima (ne u dicibelima).

Ako možemo prihvatiti da je D*/K* >> 1, onda iz prethodne formule imamo

Ovdje su D i Kp zamijenjeni u decibelima, FB - u hercima.

2.2. Osnovni parametri tipičnih primarnih signala

2.2.1. Telefonski signal

Prosječna spektralna gustina (sinonim - energetski spektar) govornog signala primljenog na izlazu telefonskog mikrofona prikazana je na Sl. 2.3.

Spektar je koncentrisan uglavnom u opsegu od 0,3 do 3,4 kHz. To je prije svega zbog parametara primarnih pretplatničkih pretvarača - mikrofona i telefona. Maksimum spektra odgovara frekvenciji F0, koja za muške i ženske glasove varira od 300 do 500 Hz.

Gustina distribucije pretplatničkih nivoa na ulazu višekanalnih sistema prenosa približno je opisana normalnim zakonom (slika 2.4).

U zavisnosti od toga u kojoj tački u sistemu se meri ova distribucija, funkcija W(p) će se pomerati paralelno duž ose nivoa p. Njegov maksimum odgovara nivou rsr za nekog prosječnog pretplatnika u ovom trenutku. Po pravilu, funkcija W(p) svedena na sistemski ulaz (obično tačka nultog relativnog nivoa TNOU) je naznačena:

Širenje nivoa u odnosu na rsr ne zavisi od merne tačke i karakteriše ga disperzija σr, što je jednako 4,5 ... 5,5 dB. Za normalan zakon važi pravilo „tri sigme“ prema kojem je maksimalni nivo pretplatnika pmax sa verovatnoćom od 99,9% jednak pmax< (рср + Зσr).

Odnos prosječne snage signala Rsr i snage maksimalne greške Rε, koju uho još ne osjeti tokom razgovora, za sve pretplatnike, kako pokazuje eksperiment, je

Isto se može reći i za vršni faktor bilo kojeg pretplatničkog signala, koji je jednak Kp ≈ 15 - 17 dB.

Tada je dinamički opseg signala

Prilikom procjene informacijske produktivnosti izvora telefonskog signala prema ((broj formule performansi za analogni izvor)), potrebno je uzeti u obzir da svaki pretplatnik u prosjeku govori polovinu vremena predviđenog za dijalog sa drugim pretplatnikom. Osim toga, značajan dio vremena se troši na pauze, razmišljanje o odgovorima itd. Zbog ovih faktora produktivnost izvora poruke opada u prosjeku 3 - 4 puta, što se uzima u obzir koeficijentom aktivnosti τa = Z-1 Zatim koristeći formulu za informacijsku produktivnost analognog izvornog signala, dobijete je

2.2.2. Audio signal emitovanja

Izvori zvuka prilikom prenosa programa za emitovanje zvuka (SB) su obično muzički instrumenti i glas osobe. Kao primarni pretvarači signala zagađivača koriste se visokokvalitetni širokopojasni mikrofoni i zvučnici, koji su u principu sposobni prenijeti čitav spektar zvukova koje ljudsko uho može čuti. Frekvencijski spektar emitovanog signala nalazi se u frekvencijskom opsegu od 15 dHz. Međutim, ovisno o zahtjevima za kvalitetom reprodukcije, frekvencijski opseg može biti ograničen:

za prenos više klase - FH = 0,02 kHz, FB = 15 kHz;

u prvoj klasi - FH = 0,05 kHz, FB = 10 kHz;

u drugoj klasi - FH = 0,1 kHz, FB = 6 kHz.

Međunarodni i republički radio programi se po pravilu emituju međunarodnim autoputevima u 1. klasi, lokalne mreže za distribuciju zagađivača obično obezbeđuju kvalitet prenosa u 2. klasi, oprema studija i diskografskih kuća je projektovana da prenosi signal zagađivača najviše klase. .

Dozvoljena greška u reprodukciji signala zagađivača, procijenjena vrijednošću

101g(Pcp/ Pε), dB, se pronalazi kroz profesionalnu ekspertizu koristeći visokokvalitetne uređaje (primarni pretvarači). To je otprilike 54 – 56 dB. Maksimalni faktor zagađivača je 16 – 18 dB. Shodno tome, dinamički opseg na bazi je D = 70 – 74 dB. Određujemo performanse izvora signala zagađivača:

https://pandia.ru/text/78/323/images/image025_36.jpg" width="350" height="48 src=">

Kada se koristi faks oprema Gazeta-2, koja se koristi za prijenos novinskih traka preko daljinskih komunikacijskih linija, najviša frekvencija uzorka je 180 kHz sa vremenom prijenosa jedne trake od 2,3 .... 2,5 minuta. Slika novinske trake rasterizirana je (linearna) sa brojem nivoa L = 2. Tada

https://pandia.ru/text/78/323/images/image015_49.jpg" width="77" height="41">

Brzina prenosa se procjenjuje ili frekvencijom fT = 1/τi, ili brojem elementarnih simbola u 1 s u baudu (1 baud odgovara prijenosu jednog simbola u sekundi). Prema ovom parametru, izvori diskretnih informacija dijele se na male brzine (uključujući telegraf), koji imaju brzinu ne veću od 200 bauda, ​​srednje brzine - od 300 do 1200 bauda i velike brzine - više od 1200 bauda. .

2.3.5. TV signal.

U televiziji, kao iu faks komunikaciji, primarni signal se generiše metodom skeniranja. Električni signal, koji uključuje signal slike i kontrolne impulse, naziva se kompletan TV signal. Emitovani televizijski signal karakteriše D = 40 dB, FB = 6,0 MHz.

3. Principi vremenskog multipleksiranja signala

3.1. Opći principi za formiranje glavnog digitalnog kanala

Kao što je poznato, prilikom prelaska iz analognog u digitalni oblik, signal prolazi kroz sljedeće transformacije (slika 3.1.):

Rice. 3.1. Pretvorite analogni signal u digitalni PCM signal

Diskretizacija pojedinačnih signala u vremenu, što rezultira formiranjem pulsni signal, modeliran amplitudom, tj. AIM signalom;

Kombinovanje N pojedinačnih AIM signala u grupni AIM signal koristeći principe vremenske podele kanala;

Kvantizacija grupnog AIM signala po nivou;

Sekvencijalno kodiranje uzoraka grupnog PCM signala, što rezultira formiranjem grupnog PCM signala, tj. digitalnog signala.

Dakle, sa frekvencijom uzorkovanja FD=8 kHz (TD=125 μs) i dubinom bita koda m=8, dobijamo brzinu prenosa generisanog PCM signala od 64 kbit/s, što je brzina glavnog digitalnog kanala ( BCC). Konverzija analognog signala u PCM signal je standardizovana prema ITU-T preporuci G-711.

3.2. Privremeno kombinovanje analognih signala

Sa vremenskim multipleksiranjem, signali se prenose diskretno u vremenu. Štaviše, između susjednih uzoraka jednog signala uvijek postoje „vremenski prozori“ u kojima nema prijenosa ovog signala. Ovi „prozori“ su ispunjeni uzorcima drugih signala. Ovisno o obliku u kojem je predstavljen uzorak svakog signala, moguća su dva tipa vremenskog multipleksiranja:

a) kompresiju signala u analogno-impulsnom obliku;

b) kompresiju signala u digitalnom obliku.

3.2.1. Opšti principi kombinovanja analognih signala

Prilikom privremenog kombinovanja analognih signala (slika 3.2), svaki od signala višekanalnog sistema a1 (t) ÷ an(t) (Sl. 3.3, a, c) je prethodno konvertovan iz analognog oblika u AIM-1 ili AIM-2 signal.

Rice. 3.2

Formiranje AIM signala se vrši pomoću uzorkovača (vidi sliku 3.24), koji se kontrolišu odgovarajućim impulsima prebacivanja U d 1 ÷ U d n. Pošto su ovi signali ortogonalni (ne preklapajući se) u vremenu (vidi sliku 3.25, b, d), tada uzorci signala a d 1 (t) ÷ a d n(t) takođe se vremenski ne poklapaju i mogu se direktno kombinovati u grupni signal U gr (t) koristeći linearni sabirač 2 (slika 3.25, d). Formiranje vremenski pomaknutih impulsnih sekvenci U d 1 ÷ U d n vrši se pomoću opreme za generiranje (GE) 3. Koristeći uređaj za odašiljanje sinkronizirajućih signala 4, također generiše poseban sinhronizacijski signal, koji se kombinuje sa uzorcima informacijskih signala a1 (t) ÷ an(t) . Elementarni ciklus prenosa u višekanalnom sistemu se gradi po principu: prenosi se uzorak 1. kanala, 2. itd., do n-tog, zatim se prenosi takt signal; zatim opet uzorci 1., 2. kanala, itd.

Na prijemnoj strani (slika 3.4) uzorkivači 11 – 1 n vrše selekciju uzoraka samo „svojih“ kanala iz grupnog signala. Nakon filtera kanala 3 i, i= 1, ...,n kontinuirani signal se vraća ai(t) od uzorkovanih a d i(t) ,.

Kanalski uzorkivači na predajnoj i prijemnoj strani moraju raditi sinhrono i u fazi. U tu svrhu koristi se prisilna sinhronizacija prijemnog dijela. Izvodi se pomoću posebnog prijemnika sinhronizacionog signala 2, koji izdvaja signal sinhronizacije iz grupnog signala i dostavlja ga prijemnoj generatorskoj opremi 4. Za odabir sinkronizacionog signala bez grešaka, potonjem se daju specifične karakteristike koje ga razlikuju od uzorci informacija. Razlika može biti amplituda, trajanje, oblik, itd. GO prijenos i prijem su izgrađeni gotovo identično, samo glavni oscilator na strani prijenosa radi u autonomnom modu, a na strani prijema u načinu prisilne sinhronizacije. Prednosti ove opcije privremenog pečata su sljedeće:

1) zajednički GO se koristi za sve kanale;

2) svi signali se uzorkuju na istoj frekvenciji, što omogućava upotrebu istog tipa uzorkovača i kanalnih filtera;

3) analogno-digitalnu konverziju (operacije kvantizacije nivoa i kodiranja) vrši jedan grupni kvantizator i enkoder;

4) digitalno-analognu konverziju na prijemnoj strani vrši jedan dekoder grupe I, koji generiše grupno uzorkovani signal oblika Sl. 3.25, d.

3.2.2. Prenosni sistem PKM-30

Ova vrsta privremenog zbijanja se koristi u primarnoj digitalni sistemi tip prenosa IKM-30. Ciklus prenosa u ovim sistemima je ilustrovan na Sl. 3.5.

Period ciklusa Tts jednak je periodu uzorkovanja telefonskog signala Td = 125 μs (pošto Fd = 8 kHz).

U TC intervalu, oni se sekvencijalno prenose digitalno binarni kod uzorci od 30 telefonskih signala i dva servisna digitalna signala: frejm sinhronizacija (CS) i signali upravljanja i interakcije za automatsku telefonsku centralu (SUV). Svaki uzorak se prenosi u svom intervalu kanala (CI), ima trajanje kombinacije koda Tk i sastoji se od m pražnjenja. Trajanje pražnjenja – Tt. Za m = 8 dobijamo

Intervali kanala, označeni brojevima 0, 1, 2, ..., 31, koriste se kako slijedi: KI0 - za prijenos DS signala, KI16 - SUV, intervali KI1÷KI15 i KI17÷ KI31 - za prijenos, respektivno, 1 - 15. i 16 – 31 telefonski signal. Prijenos SUV-a se vrši organiziranjem „kanala daljinskog signala“, za razliku od većine ASP-ova, gdje se SUV prenosi na istom kanalu kao i informacijski signal. U primarnom DSP-u, uzorak SUV-a jednog pretplatnika se prenosi u obliku 3-bitne kodne kombinacije, dok jedan KI16 sadrži uzorke SUV-a dva pretplatnika. Za prijenos uzoraka svih 30 pretplatnika jednom, trebat će vrijeme Tsc = Tts (30/2 + 1) = 16 Tts = 2 ms, što se naziva multi-frame, dok se koristi jedan od KI16 u multi-frame-u za prijenos digitalnog signala multi-frame sinhronizacije (MCS). Koristeći SDS signal na prijemnoj strani, odvajaju se kodirani uzorci SUV-a pojedinačnih kanala. Strukturna shema SUV prijemnik je skoro sličan Sl. 3.4.

Glavni nedostaci razmatrane opcije privremenog zbijanja su sljedeći:

1) kako se broj kombinovanih signala povećava, vremenski interval između susjednih uzoraka se smanjuje (vidi sliku 3.3, d), tokom kojeg grupni enkoder (ili dekoder) mora konvertirati u digitalni signal (i obrnuto), zbog čega implementacija ovih grupnih uređaja postaje komplikovanija;