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

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

Elementarni signali dobiveni na izlazu UPS-a korištenjem -pozicijskog koda mogu se podijeliti u sljedeće skupine:

signali koji osiguravaju maksimalnu otpornost na šum s obzirom na fluktuacijski šum u determinističkim kanalima. Energija ovih signala najčešće je ista: za a skalarni umnožak za ortogonalne signale, za biortogonalne signale, kod kojih je vrijednost m uvijek parna, bilo koji od m signala uvijek odgovara jednom suprotnom signalu, a preostali signali su ortogonalni; neortogonalni signali za koje je uvjet ispunjen

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

Mnogi problemi analize i sinteze stvarnih signala pojednostavljeni su zbog činjenice da se ti signali, obično složenog oblika, mogu prikazati u obliku jednostavnih signala. Ovo je prikladno za naknadnu analizu njihovog prolaska kroz određene krugove. Na primjer, određeni signal se može prikazati kao skup ortogonalnih komponenti (elementarnih signala):

i to na bezbroj načina. Snimak (6.1) naziva se generalizirani Fourierov red. Interval pokazuje trajanje signala. Budući da je sustav ortogonalnih funkcija korištenih u dekompoziciji unaprijed poznat, signal je određen skupom težinskih koeficijenata za te funkcije.

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

Ako diskretni skup baznih funkcija nije dovoljan za predstavljanje signala, a potreban je nebrojen skup baznih funkcija koje se razlikuju po vrijednosti kontinuirano promjenjivog parametra p, tada se signal prikazuje u obliku integrala

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

Uzimajući u obzir prolaz svake komponente spektra kroz linearni krug uz zadane karakteristike dobiva se i signal na izlazu sklopa u obliku (6.1) ili (6.2) s težinskim koeficijentima ili općenito različitim od ili i ovisno o karakteristikama razmatranog sklopa.

Osim analize u teoriji PDS-a potrebno je rješavati probleme sinteze signala. Mogu biti dvije vrste: strukturna sinteza - određivanje oblika signala koji zadovoljavaju specificirane zahtjeve; parametarska sinteza - određivanje parametara signala poznatog oblika. Ako je u procesu sinteze potrebno osigurati ekstremum jedne ili druge funkcije (ili funkcije), što karakterizira kvalitetu sinteze, tada se sinteza naziva optimalnom.

U praksi se široko koriste signalni sustavi pravokutnog i sinusnog oblika. Pravokutni signali se međusobno razlikuju po amplitudi, trajanju, broju i položaju pravokutnih impulsa u jediničnom intervalu. Elementarni sinusoidalni signali su segmenti sinusoidnih oscilacija koji se međusobno razlikuju po amplitudi, frekvenciji i fazi.

Pri proučavanju generalizirane teorije signala razmatraju se sljedeća pitanja.

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

2. Glavne vrste transformacija signala u procesu izgradnje kanala.

3. Metode konstruiranja i metode analize radijskih sklopova preko kojih se izvode operacije na signalu.

Radiotehnički signali mogu se definirati kao signali koji se koriste u radiotehnici. Radio signale prema namjeni dijelimo na signale:

radio emitiranje,

televizija,

telegraf,

radar,

radio navigacija,

telemetrija, itd.

Svi radio signali su modulirani. Pri generiranju 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 u digitalni signal.

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

Prednost digitalnog prijenosa podataka je njegova visoka otpornost na smetnje. Obrnuta pretvorba provodi se pomoću digitalno-analognog pretvarača.

Matematički modeli signala

Pri proučavanju općih svojstava signala obično se apstrahira od njihove fizičke prirode i svrhe, zamjenjujući ih matematičkim modelom.

Matematički model – odabrana metoda matematičkog opisa signala, koja odražava najbitnija svojstva signala. Na temelju matematičkog modela moguće je klasificirati signale kako bi se utvrdila njihova zajednička svojstva i temeljne razlike.

Radio signali se obično dijele u dvije klase:

deterministički signali,

slučajni signali.

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 (primjerice, zvučni signal).

Matematički modeli determinističkih signala

Deterministički signali se dijele u dvije klase:

periodično,

neperiodičan.

Neka s ( t ) – deterministički signal. Periodički signali opisani su periodičnom funkcijom vremena:

i ponoviti nakon razdoblja T . Približno t >> T . Ostali signali su neperiodični.

Impuls je signal čija je vrijednost različita 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 moment.

Na primjer: definiranje efektivnog trajanja eksponencijalnog impulsa kao vremenskog intervala tijekom kojeg se vrijednost signala smanjuje za faktor 10. Odredite učinkovito trajanje impulsa za uzorak:

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

.

Za neperiodični signal uvodimo koncept energije pri otporu od 1 Ohma:

.

Za periodični signal uvodi se koncept prosječne snage:

Dinamički raspon signala definiran je kao omjer maksimuma P ( t ) na taj minimum P ( t ) , što vam omogućuje da osigurate zadanu kvalitetu prijenosa (obično izraženu u dB):

.

Mirni govor govornika ima dinamički raspon od približno 25...30 dB, za simfonijski orkestar do 90 dB. Odabir vrijednosti P min vezano uz razinu smetnje:
.

5.1 Komunikacijski sustav

Pod komunikacijskim sustavom podrazumijeva se skup uređaja i okruženja koji osiguravaju prijenos poruka od pošiljatelja do primatelja. Općenito, generalizirani komunikacijski sustav predstavljen je blok dijagramom.

Slika 1 – Generalizirani komunikacijski sustav

Odašiljač je uređaj koji detektira i generira komunikacijski signal. Prijemnik je uređaj koji pretvara primljeni komunikacijski signal i vraća izvornu poruku. Utjecaj smetnje na korisni signal očituje se u tome da primljena poruka na izlazu prijamnika nije identična odaslanoj.

Pod komunikacijskim kanalom podrazumijeva se skup tehnički uređaji, osiguravajući neovisni prijenos ove poruke preko zajedničke komunikacijske linije u obliku odgovarajućih komunikacijskih signala. Komunikacijski signal je električna smetnja koja jedinstveno prikazuje poruku.

Komunikacijski signali vrlo su raznoliki po obliku i predstavljaju vremenski promjenjivi napon ili struju.

Pri rješavanju praktičnih problema u teoriji komunikacija signal se karakterizira glasnoćom koja je jednaka umnošku njegove tri karakteristike: trajanja signala, širine spektra i viška prosječne snage signala nad smetnjama. U ovom slučaju . Ako se ove karakteristike prošire paralelno s osima Kartezijevog sustava, tada će se dobiti volumen paralelopipeda. Stoga se umnožak naziva glasnoćom signala.

Trajanje signala određuje vremenski interval njegovog postojanja.

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

Komunikacijski kanal, po svojoj fizičkoj prirodi, može učinkovito prenositi samo signale čiji se spektar nalazi u ograničenom frekvencijskom pojasu s prihvatljivim rasponom promjena snage.

Osim toga, komunikacijski kanal se daje pošiljatelju poruke na vrlo određeno vrijeme. Shodno tome, analogno signalu u teoriji komunikacije uveden je pojam kapaciteta kanala koji se definira: ; .

Nužan uvjet za prijenos signala s volumenom preko komunikacijskog kanala čiji je kapacitet jednak , je ili . Fizičke karakteristike signala mogu se mijenjati, ali smanjenje jedne od njih prati povećanje druge.

5.2.2 Širina pojasa i brzina prijenosa

Širina pojasa je najveća moguća brzina prijenosa informacija. Maksimalna propusnost ovisi o propusnosti kanala kao io omjeru i određena je formulom . Ovo je Shannonova formula, koja vrijedi za svaki komunikacijski sustav u kojem postoje smetnje fluktuacije.

5.2.3 Frekvencijski odziv kanala

Frekvencijski odziv komunikacijskog kanala je ovisnost rezidualnog prigušenja o frekvenciji. Preostalo prigušenje je razlika u razinama na ulazu i izlazu komunikacijskog kanala. Ako na početku retka postoji snaga , a na njegovom kraju - , tada je prigušenje u ne-peres:

.

Slično za napone i struje:

; .

Signal se može karakterizirati različitim parametrima. Općenito govoreći, takvih parametara ima jako puno, ali za probleme koje treba riješiti u praksi samo je mali broj njih značajan. Na primjer, pri odabiru uređaja za kontrolu tehnološki proces može zahtijevati poznavanje disperzije signala; ako se signal koristi za upravljanje, bitna je njegova snaga i tako dalje. Razmatraju se tri glavna parametra signala koji su bitni 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 s određenom razinom smetnji P z. Što je vrijednost veća P sa u usporedbi sa P z, manja je vjerojatnost pogrešnog prijema. Dakle, interesni odnos je P s /P z . Prikladno je koristiti logaritam ovog omjera, koji se naziva višak signala nad šumom:

Treći važan parametar je frekvencijski spektar F x. Ova tri parametra omogućuju vam da bilo koji signal u trodimenzionalnom prostoru predstavite koordinatama L, T, F u obliku paralelopipeda s volumenom T x F x L x. Ovaj umnožak naziva se volumen signala i označava se s V x

Informacijski kanal se također može karakterizirati s tri odgovarajuća parametra: vrijeme korištenja kanala T k, propusnost frekvencija koje emitira kanal F k, i dinamički raspon kanala Dk karakterizirajući njegovu sposobnost prijenosa različitih razina signala.

Veličina

zove se kapacitet kanala.

Neiskrivljeni prijenos signala moguć je samo ako se glasnoća signala "uklopi" u kapacitet kanala.

Posljedično, opći uvjet za usklađivanje signala s kanalom prijenosa informacija određen je relacijom

Međutim, relacija izražava nužan, ali ne i dovoljan uvjet za podudaranje signala s kanalom. Dovoljan uvjet je slaganje svih parametara:

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

Pod, ispod brzina unosa informacija (protok informacija) I(X) razumijem prosječnu količinu informacija unesenih iz izvora poruke u informacijski kanal po jedinici vremena. Ovu karakteristiku izvora poruke određuju samo statistička svojstva poruka.

Brzina prijenosa informacija I(Z,Y) – prosječna količina informacija prenesenih kanalom po jedinici vremena. Ovisi o statističkim svojstvima odaslanog signala i o svojstvima kanala.

Širina pojasa C je najveća teoretski ostvariva brzina prijenosa informacija za određeni kanal. Ovo je karakteristika kanala i ne ovisi o statistici signala.

Za najučinkovitije korištenje informacijskog kanala potrebno je poduzeti mjere da brzina prijenosa informacija bude što bliža kapacitetu kanala. Istodobno, brzina unosa informacija ne smije premašiti kapacitet kanala, inače se sve informacije neće prenijeti preko kanala.

To je glavni uvjet za dinamičku koordinaciju izvora poruke i informacijskog kanala.

Jedno od glavnih pitanja u teoriji prijenosa informacija je određivanje ovisnosti brzine i kapaciteta prijenosa informacija o parametrima kanala i karakteristikama signala i smetnji. Ta je pitanja prvi dublje proučavao K. Shannon.

“Višekanalna komunikacija na željeznici. d. prijevoz"

Bilješke s predavanja

za studenteVtečaj

SPI specijalizacija

1. Opće informacije o telekomunikacijskim sustavima 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 poduzeća.. 4

2. Parametri tipičnih primarnih signala. 6

2.1. Generalizirani sustav parametara primarnog signala. 6

2.2. Osnovni parametri tipičnih primarnih signala. 9

2.2.1. Telefonski signal. 9

2.3.3. Signal faksa. 12

2.3.4. Signal diskretne informacije(SDI) 12

2.3.5. TV signal. 12

3. Načela vremenskog multipleksiranja signala. 13

3.1. Generalni principi formiranje glavnog digitalni kanal. 13

3.2. Privremeno kombiniranje analognih signala. 13

. 14

. 15

3.3. Kombiniranje digitalnih tokova. 18

3.3.1. Sinkrono ulančavanje znak po znak. 18

3.3.2. Kombiniranje asinkronih digitalnih tokova. 21

3.3.3 Postupak usklađivanja brzine. 23

4. Pleziokronijska digitalna hijerarhija. 27

4.1. Standardi pleziokronijske hijerarhije. 27

4.2. Grupiranje s dvosmjernim usklađivanjem brzine. 31

4.2.1. Vremensko grupiranje sekundarnog digitalnog signala. 31

4.2.2. Vremensko multipleksiranje tercijarnog i kvartarnog digitalnog signala. 32

4.3. Grupiranje s jednosmjernim usklađivanjem brzine. 34

5. E1 PRIJENOSNI SUSTAV. 38

5.1. Fizički sloj E1. 38

5.1.1 Linijsko kodiranje. 39

5.1.2 Razine signala električni parametri sučelje, oblik pulsa. 41

5.2. Razina kanala E1. 43

5.2.1. Ciklička i superciklička struktura E1. 43

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

5.3. Mrežni sloj E1. 47

5.4. Struktura prijenosnih sustava E1. 49

6. Sinkrona digitalna hijerarhija. 51

6.1. Usporedba SDH i PDH.. 51

6.2. Značajke konstruiranja sinkrone hijerarhije. 52

6.3. Montaža STM-N.. 54 modula

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

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

6. 6. Namjena naslova i kazala. 61

6.7. Značajke tehničke izvedbe sinkronih multipleksora. 62

6. 8. Metode pariteta. 64

6. 9. Rezervacija. 65

1. Opće informacije o telekomunikacijskim sustavima i mrežama

1.1. Osnovni pojmovi i definicije

Višekanalni prijenosni sustavi veliki su i složeni tehnički sustavi, koji utjelovljuju najsuvremenija znanja i tehnologije stečene u različitim područjima znanosti i tehnologije. Kako bi se pružio kompaktan, ali sveobuhvatan opis ovih sustava, potrebno je koristiti općeprihvaćene (po mogućnosti međunarodno dogovorene) pojmove i definicije različitih objekata, procesa i uređaja koji se odnose na ovo područje.

Informacije su skup informacija o bilo kojim događajima, pojavama ili objektima u svijetu koji nas okružuje. Za prijenos ili pohranjivanje informacija koriste se različiti znakovi (simboli) koji su jedinstven oblik predstavljanja informacija. Takvi znakovi mogu biti riječi i fraze ljudskog govora na određenom jeziku, slova i riječi pisanog govora, geste i crteži, matematički i glazbeni simboli itd. Skup znakova koji prikazuju ovu ili onu informaciju naziva se poruka.

Poruka može biti električne ili neelektrične prirode. U većini slučajeva od interesa su poruke koje nisu električne prirode. Izvor i primatelj poruke odvojeni su nekim medijem u kojem izvor stvara smetnje. To su smetnje zbog kojih se poruke prikazuju i percipiraju od strane primatelja. Na primjer, tijekom razgovora izvor poruka je ljudski glasovni aparat, poruka je tlak zraka koji se mijenja u prostoru i vremenu - akustični valovi, a primatelj je ljudsko uho.

Proces prijenosa (transportiranja) poruke od izvora do primatelja u skladu s prihvaćenim pravilima naziva se komunikacija. U ovom slučaju koristi se bilo koji materijalni nositelj poruke (papir, magnetska vrpca i sl.) i/ili fizički proces koji prikazuje (nosi) prenesenu poruku. Potonji se naziva signal. Vrsta signala određena je prirodom fizičkog procesa prijenosa informacija. Signal se naziva električnim ako je fizički proces prijenos električna struja(napon), zvuk - ako se koristi prijenos akustičnih vibracija itd.

Skup sredstava koja osiguravaju prijenos poruke od izvora do primatelja čini komunikacijski kanal.

Prijenos poruka putem električnih signala naziva se telekomunikacija, odnosno komunikacijski kanal koji osigurava takav prijenos je telekomunikacijski kanal.

Za prijenos bilo koje poruke neelektrične prirode putem telekomunikacijskog kanala, one moraju proći kroz određene transformacije, koje izvode primarni pretvarači poruka (PMT). PPS je uređaj koji na točki prijenosa generira primarni električni signal (PES) - elektromagnetsku oscilaciju, čija promjena parametara odgovara poruci neelektrične prirode. Primjeri PES-a su telefon, telegraf, televizija, audio emitiranje i drugi signali. Tipični PPS uključuju mikrofon, fotodiodu, kameru za televizijski prijenos itd.

Primarni električni signal može se prenositi izravno kroz fizički krug koji sadrži par metalnih vodiča, ali, u pravilu, PES prolazi kroz dodatne transformacije. Na primjer, za prijenos preko optičke komunikacijske linije, TES se pretvara u određenu vrstu optičkog signala, za usmjereni prijenos u otvorenom prostoru - u visokofrekventni radio signal itd. Na prijemnoj strani, inverzne pretvorbe su provodi se i TES se ponovno uspostavlja. 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 klasificiraju se ili prema vrsti odaslane PES (na primjer, telefon, videotelefon, telegraf, faksimil, televizija itd.), ili prema vrsti prijenosne linije (satelit, optička vlakna, radio relej itd.). ), ako je telekomunikacijski kanal univerzalan.

Telekomunikacijski sustav skup je tehnička sredstva i medija za širenje koji podržavaju prijenos telekomunikacijskih signala. Žičane i bežične linije (ili radio linije) koriste se kao medij za širenje.

Žičani vodovi su vodovi u kojima se elektromagnetski signali šire u prostoru duž kontinuiranog medija za vođenje. Žičani uključuju metalne nadzemne i kabelske vodove, valovode i svjetlovode. U radio vezama poruke se prenose radio valovima u otvorenom prostoru. Ova vrsta komunikacije pruža veći domet, pogodna je za mobilne izvore i primatelje poruka, ali je podložnija vanjskim smetnjama.

1.2. Primarne i sekundarne mreže

Koncepti "primarne i sekundarne mreže" bili su jedni od glavnih u terminologiji Interconnected Communications Network (ICN) Rusije (a prije toga - u terminologiji EASC-a) i odredili su arhitekturu njezine izgradnje.

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

Sekundarna mreža definirana je kao skup vodova i kanala sekundarne mreže, formiran na temelju primarne mreže, stanica i komutacijskih čvorova ili stanica i komutacijskih čvorova, dizajniranih za organiziranje komunikacije između dvije određene točke ili više. Granice sekundarne mreže su njezini spojevi s krajnjim uređajima pretplatnika. Ovisno o glavnoj vrsti telekomunikacija, sekundarna mreža nazivala se telefonska, telegrafska, prijenosna mreža, mreža za distribuciju televizijskog programa, prijenos novina itd. Sekundarne mreže prema teritorijalnim obilježjima dijelile su se na međugradske i zonske (unutarzonske i lokalne).

Na temelju sekundarnih mreža ustrojavaju se sustavi koji su skup tehničkih sredstava kojima se provode telekomunikacije određene vrste i uključuju pripadajuću sekundarnu mrežu i podsustave: numeriranje, signalizaciju, obračun troškova i obračun s pretplatnicima, održavanje i upravljanje.

U sadašnjoj fazi, s pojavom novih komunikacijskih usluga, osim telefonskih, s pojavom velikog broja neovisnih pružatelja usluga koji pružaju te usluge, kao i tehnologija poput ATM i MPLS i drugih, čiji standardi pokrivaju kako primarnih tako i sekundarnih mreža za prijenos informacija, granice između primarnih i sekundarnih mreža neprestano se brišu.

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

Za danas, po mom mišljenju, trebali bismo se usredotočiti na sljedeće definicije: trebali bismo ostaviti koncept primarne mreže kao prometna mreža(dalekovodi s terminalnom opremom); sekundarna mreža – servisna mreža ( telefonske komunikacije, prijenos podataka itd.)

1.3. Klasifikacija i izgledi razvoja malih i srednjih poduzeća

Višekanalni prijenosni sustavi (MCS) su skup tehničkih sredstava koji omogućuju istovremeni i neovisni prijenos više signala potrebne kvalitete preko jedne prijenosne linije. Mala i srednja poduzeća klasificiraju se prema sljedećim kriterijima.

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

Zauzvrat razlikuju: a) ožičene nadzemne vodove - VSP; putem kabelskih vodova - KSP; putem optičkih linija - VOSP; b) bežični putem radiorelejnih prijenosnih linija - RRSP; putem satelitskih veza – SSP.

2. Po broju izvora poruka (broj kanala N): a) malokanalni – 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 kabela ili RRSP, kao i VOSP); d) ultra-višekanalni – N >> 3000 (samo VOSP ili KSP preko “velikih” koaksijalnih kabela, na primjer sustav K-3600).

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

3 Prema obliku odaslanih signala: a) analogni (ASP) - koriste se za prijenos analognih električnih signala, koji u konačnom vremenskom intervalu mogu poprimiti beskonačan broj stanja (slika 1.4, a). Primjer takvih ASP su sustavi kao što su V-12, K-1920 itd.; b) diskretni - koristi se za prijenos diskretnih signala koji u konačnom vremenskom intervalu imaju konačan (diskretan, prebrojiv) broj stanja (slika 1.4,b); c) digitalni (DSP) - koristi se za prijenos digitalnih signala koji su diskretni u vremenu i imaju dvije dopuštene razine "1" i "0" trenutne vrijednosti (Sl. 1.4, c). Primjer DSP-a je oprema kao što je IKM-30, IKM-1920 itd.

Riža. 1.4 a. Riža. 1.4 b. Riža. 1,4 in.

Glavni trendovi u razvoju malih i srednjih poduzeća:

1. stalni i postojani prijelaz s ASP na DSP;

2. prioritetni razvoj VOSP-a, posebno magistralnih vodova s ​​velikim brojem kanala;

3. povećanje udjela BSC-a;

4. povećanje pouzdanosti, poboljšanje pokazatelja kvalitete malih i srednjih poduzeća.

2. Parametri tipičnih primarnih signala

2.1. Generalizirani sustav parametara primarnog signala

Spektralna gustoća Gx(f) slučajni proces karakterizira raspodjelu snage pojedinih spektralnih komponenti signala x(t). Ako signal x(t) periodička, zatim funkcija Gx(f) diskretna; ako je signal x(t) neperiodična, zatim funkcija Gx(f) stalan.

Nemoguće je prenijeti signal bez izobličenja bez odašiljanja njegovog spektra. Svako smanjenje spektra dopušteno tijekom prijenosa dovodi do izobličenja signala.

Svi stvarno postojeći komunikacijski signali su slučajni procesi beskonačno širokog spektra. Istovremeno, glavna energija je koncentrirana u relativno uskom frekvencijskom pojasu. Budući da je nemoguće prenijeti cijeli spektar signala, komunikacijska linija prenosi onaj dio spektra signala u kojem je koncentrirana glavna energija, a pritom izobličenja ne prelaze dopuštene vrijednosti.

Slika 2.1 prikazuje karakteristične ovisnosti Gx(f):

Riža. 2.1. Karakteristične ovisnosti spektralne gustoće Gx(f):

a) za slučaj kada je spektar signala koncentriran uglavnom u frekvencijskom pojasu 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 prikladna matematički model i odgovara uvjetnom signalu koji se naziva "bijeli šum" (slika 2.1, c).

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

Snaga signala prosječna u vremenskom intervalu T → ∞ naziva se prosječna dugotrajna snaga Rh. oženiti se Ako je T konačan, na primjer 1 minuta ili 1 sat, tada dobivamo prosječnu minutnu ili prosječnu satnu snagu. Konačno, pri T → 0 dobivamo trenutnu vrijednost snage signala Rh u trenutku t0.

Budući da je x(t) – slučajni proces, tada striktno teoretski, u određenim trenucima vremena, skokovi u signalu x(t) i, sukladno tome, trenutna vrijednost snage Px(t) (prosječno u malom intervalu ΔT) mogu biti vrlo veliki. Obično se kao maksimalna snaga signala uzima vrijednost Px max = Xmax2, koju trenutna vrijednost Px može premašiti samo s vrlo malom vjerojatnošću ε. Obično je ε = 0,01 ili 0,001.

Crest faktor signala je omjer njegove najveće snage Pmax, gore definirane, i prosječne dugoročne Pav, izražene u logaritamskim jedinicama (decibelima):

.

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

Tijekom procesa prijenosa, signal x(t) iz ovog ili onog razloga (ponekad svjesnog) je iskrivljen, što rezultira time da primatelj prima signal x’(t) ≠ x(t). Pogreška reprodukcije signala x(t) procjenjuje se snagom pogreške Pε, definiranom kao

Primatelj ne primjećuje izobličenje signala ako Pε ne prelazi određenu dopuštenu (prag) vrijednost Pε max. Dinamički raspon odnosi se na količinu

, dB,

gdje je Pmax najveća moguća snaga signala.

Dinamički raspon također se definira kao omjer maksimalne (vršne) snage Rsmax signal na minimalnu snagu Rs min, izraženo u logaritamskim jedinicama. Vršna snaga odnosi se na prekoračenu snagu signala određeno vrijeme. Dinamički raspon signala koji koristi sustav decimalnog logaritma

Dinamički raspon govornih signala je 35 – 40 dB.

U stvarnim uvjetima komunikacijski signali se prenose dalekovodima podložni različitim vrstama smetnji. Stoga nije najvažnija apsolutna vrijednost snage signala, već njezin omjer prema snazi ​​smetnje. Iz ovih razmatranja obično se razmatra i normalizira posebna vrijednost - sigurnost signala od jedne ili druge vrste smetnji.

Pod, ispod sigurnosti odnosi se na razliku između razine signala i šuma u određenoj točki komunikacijskog kanala:

Izvedba izvorne informacije određuje se omjerom količine informacija IΣ odaslanih pomoću PES-a do primatelja (prijamnika) tijekom vremena tΣ prema vrijednosti intervala tΣ:

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

Pronađimo količinu informacija za diskretni izvor signala koji ima L dopuštenih stanja (razina) (slika 2.2).

Na intervalu ti< t< ti+1 сигнал принимает i-ta razina(i Ê ) s vjerojatnošću pi..jpg" width="195" height="43">

Tada će učinak diskretnog izvora biti jednak

gdje je Tp trajanje elementarne poruke (sl. 2.2), FT = 1/Tp je frekvencija ponavljanja poruka ( taktna frekvencija).

Primjer. Neka je vjerojatnost prihvaćanja i-te razine ista za sve ja Є ,

Zamjenom vrijednosti pi nalazimo

Ako signal ima dvije dopuštene razine (“0” i “1”), tj. L = 2, i p0 = p1 = 0,5, tada za digitalni signal dobivamo

To jest, informacijska izvedba izvora binarnog signala podudara se s njegovom frekvencijom takta. Na primjer, informacijska izvedba izvora glavnog digitalnog kanala (BDC) čija je taktna frekvencija 64 kHz bit će 64 kBit/s.

Za analogni signal

gdje su vrijednosti FV, Rsr i Rε max određene gore; D* i Kn* su dinamički raspon i krest faktor signala, 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 gustoća (sinonim - energetski spektar) govornog signala primljenog na izlazu telefonskog mikrofona prikazana je na sl. 2.3.

Spektar je koncentriran uglavnom u rasponu 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.

Gustoća distribucije pretplatničkih razina na ulazu višekanalnih prijenosnih sustava približno je opisana normalnim zakonom (slika 2.4).

Ovisno o tome u kojoj se točki sustava mjeri ta distribucija, funkcija W(p) će se paralelno pomicati duž osi razine p. Njegov maksimum odgovara razini rsr za nekog prosječnog pretplatnika u ovom trenutku. U pravilu je naznačena funkcija W(p) reducirana na ulaz sustava (obično točka nulte relativne razine TNOU):

Širenje razina u odnosu na rsr ne ovisi o mjernoj točki i karakterizira ga disperzija σr, što je jednako 4,5 ... 5,5 dB. Za normalni zakon vrijedi pravilo “tri sigme” prema kojem je maksimalna razina pretplatnika pmax s vjerojatnošću od 99,9% jednaka pmax< (рср + Зσr).

Omjer prosječne snage signala Rsr prema snazi ​​maksimalne pogreške Rε, koju uho još ne osjeća tijekom razgovora, za sve pretplatnike, kao što eksperiment pokazuje, je

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

Tada je dinamički raspon signala

Pri procjeni informacijske produktivnosti izvora telefonskog signala prema ((broj formule izvedbe za analogni izvor)), potrebno je uzeti u obzir da svaki pretplatnik govori u prosjeku polovicu vremena predviđenog za dijalog s drugim pretplatnikom. Osim toga, značajan dio vremena troši se na pauze, razmišljanje o odgovorima itd. Zbog ovih čimbenika, produktivnost izvora poruke smanjuje se u prosjeku za 3 - 4 puta, što je uzeto u obzir koeficijentom aktivnosti τa = Z-1 Zatim koristeći formulu za informacijsku produktivnost signala analognog izvora, dobijte ga

2.2.2. Audio emitirani signal

Izvori zvuka pri prijenosu zvučnih programa (SB) obično su glazbeni instrumenti i glas osobe. Kao primarni pretvarači zagađujućih signala koriste se visokokvalitetni širokopojasni mikrofoni i zvučnici koji su u načelu sposobni prenijeti cijeli spektar zvukova koje ljudsko uho može čuti. Frekvencijski spektar emitiranog signala nalazi se u frekvencijskom pojasu od 15 dHz. Međutim, ovisno o zahtjevima za kvalitetom reprodukcije, frekvencijski pojas može biti ograničen:

za prijenos 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 radijski programi u pravilu se prenose međunarodnim autocestama u 1. razredu, lokalne distribucijske mreže zagađivača obično osiguravaju kvalitetu prijenosa u 2. razredu, oprema studija i tonskih kuća projektirana je za prijenos signala zagađivača u najvišem razredu. .

Dopuštena pogreška u reprodukciji signala zagađivača, procijenjena vrijednošću

101g(Pcp/ Pε), dB, pronađeno je stručnom ekspertizom korištenjem visokokvalitetne opreme (primarni pretvarači). To je otprilike 54 – 56 dB. Vrhunski faktor signala zagađivača je 16 – 18 dB. Sukladno tome, dinamički raspon na bazi je D = 70 – 74 dB. Određujemo izvedbu izvora signala zagađivača:

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

Pri korištenju faks opreme Gazeta-2, koja se koristi za prijenos novinskih traka preko komunikacijskih linija na velike udaljenosti, najveća frekvencija uzorka je 180 kHz s vremenom prijenosa jedne trake od 2,3 .... 2,5 minuta. Slika novinske trake je rasterizirana (linearna) s brojem razina L = 2. Zatim

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

Brzina prijenosa se procjenjuje ili frekvencijom fT = 1/τi, ili brojem elementarnih simbola po 1 s u baudu (1 baud odgovara prijenosu jednog simbola po 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 televizijskoj, kao iu faks komunikaciji, primarni signal se generira metodom skeniranja. Električni signal, koji uključuje signal slike i upravljačke impulse, naziva se potpunim TV signal. Emitirani televizijski signal karakterizira D = 40 dB, FB = 6,0 MHz.

3. Načela vremenskog multipleksiranja signala

3.1. Opća načela za formiranje glavnog digitalnog kanala

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

Riža. 3.1. Pretvorite analogni signal u digitalni PCM signal

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

Kombiniranje N pojedinačnih AIM signala u grupni AIM signal korištenjem principa vremenske podjele kanala;

Kvantizacija grupnog AIM signala po razini;

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

Dakle, uz frekvenciju uzorkovanja FD=8 kHz (TD=125 μs) i dubinu bita koda m=8, dobivamo brzinu prijenosa generiranog PCM signala od 64 kbit/s, što je brzina glavnog digitalnog kanala ( BCC). Pretvorba analognog signala u PCM signal standardizirana je ITU-T preporukom G-711.

3.2. Privremeno kombiniranje analognih signala

Uz vremensko multipleksiranje, signali se prenose diskretno u vremenu. Štoviše, 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 prikazan uzorak svakog signala, moguće su dvije vrste vremenskog multipleksiranja:

a) kompresija signala u analogno-impulsnom obliku;

b) kompresija signala u digitalnom obliku.

3.2.1. Opći principi analognog kombiniranja signala

Pri privremenom kombiniranju analognih signala (sl. 3.2), svaki od signala višekanalnog sustava a1 (t) ÷ an(t) (Sl. 3.3, a, c) unaprijed se pretvara iz analognog oblika u AIM-1 ili AIM-2 signal.

Riža. 3.2

Formiranje AIM signala provodi se pomoću uzorkivača (vidi sl. 3.24), koji se kontroliraju odgovarajućim sklopnim impulsima U d 1 ÷ U d n. Budući da su ti signali ortogonalni (ne preklapaju se) u vremenu (vidi sl. 3.25, b, d), tada uzorci signala a d 1 (t) ÷ a d n(t) također se vremenski ne podudaraju i mogu se izravno kombinirati u grupni signal U gr (t) pomoću linearnog dodavača 2 (slika 3.25, d). Formiranje vremenski pomaknutih impulsnih sekvenci U d 1 ÷ U d n provodi pomoću opreme za generiranje (GE) 3. Koristeći uređaj za odašiljanje signala za sinkronizaciju 4, također generira poseban signal za sinkronizaciju, koji se kombinira s uzorcima signala informacija. a1 (t) ÷ an(t) . Elementarni ciklus prijenosa u višekanalnom sustavu izgrađen je prema principu: prenosi se uzorak 1. kanala, 2. itd., do n-tog, zatim se prenosi signal takta; pa opet uzorci 1., 2. kanala itd.

Na prijemnoj strani (slika 3.4) uzorkivači 11 – 1 n izvršiti selekciju uzoraka samo “svojih” kanala iz skupnog signala. Nakon filtera kanala 3 ja, ja= 1, ...,n kontinuirani signal se obnavlja aja(t) od uzorkovanih a d ja(t) ,.

Kanalni uzorkivači na odašiljačkoj i prijamnoj strani moraju raditi sinkrono i u fazi. U tu svrhu koristi se prisilna sinkronizacija prijemnog dijela. Izvodi se pomoću posebnog prijemnika sinkronizacijskog signala 2, koji izdvaja sinkronizacijski signal iz skupnog signala i dostavlja ga prijemnoj generatorskoj opremi 4. Za odabir sinkronizacijskog signala bez greške, potonjem se daju specifične karakteristike koje ga razlikuju od uzorci informacija. Razlika može biti u amplitudi, trajanju, obliku itd. GO prijenos i prijem izgrađeni su gotovo identično, samo glavni oscilator na prijenosnoj strani radi u autonomnom načinu rada, a na prijemnoj strani u prisilnom sinkroniziranom načinu rada. Prednosti ove opcije privremenog pečata su sljedeće:

1) zajednički GO se koristi za sve kanale;

2) svi se signali uzorkuju na istoj frekvenciji, što omogućuje korištenje iste vrste uzorkovača i kanalnih filtara;

3) analogno-digitalnu pretvorbu (kvantizacija razine i operacije kodiranja) izvode jedna grupa kvantizatora i kodera;

4) digitalno-analognu pretvorbu na prijemnoj strani provodi jedan dekoder I grupe, koji generira skupni uzorkovani signal oblika Sl. 3.25, d.

3.2.2. Prijenosni sustav PKM-30

Ova vrsta privremenog zbijanja koristi se u primarnoj digitalni sustavi tip prijenosa IKM-30. Ciklus prijenosa u ovim sustavima ilustriran je na sl. 3.5.

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

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

Intervali kanala, označeni brojevima 0, 1, 2, ..., 31, koriste se na sljedeći način: KI0 - za prijenos DS signala, KI16 - SUV, intervali KI1÷KI15 i KI17÷ KI31 - za prijenos, redom, 1 - 15. a 16 – 31 telefonski signal. Prijenos SUV-a provodi se organiziranjem "udaljenog signalnog kanala", za razliku od većine ASP-ova, gdje se SUV prenosi u istom kanalu kao i informacijski signal. U primarnom DSP-u, uzorak SUV-a jednog pretplatnika prenosi se u obliku 3-bitne kodne kombinacije, dok jedan KI16 sadrži uzorke SUV-a dvaju pretplatnika. Za prijenos uzoraka svih 30 pretplatnika jednom potrebno je vrijeme Tsc = Tts (30/2 + 1) = 16 Tts = 2 ms, što se naziva multi-frame, dok se koristi jedan od KI16 u multi-frameu. za prijenos digitalnog signala multi-frame sinkronizacije (MCS). Pomoću SDS signala na prijemnoj strani odvajaju se kodirani uzorci SUV pojedinih kanala. Strukturna shema SUV prijemnik gotovo je sličan Sl. 3.4.

Glavni nedostaci razmatrane opcije privremenog zbijanja su sljedeći:

1) kako se broj kombiniranih signala povećava, vremenski interval između susjednih uzoraka se smanjuje (vidi sl. 3.3, d), tijekom kojeg grupni koder (ili dekoder) mora pretvoriti u digitalni signal (i obrnuto), zbog čega implementacija ovih grupnih uređaja postaje kompliciranija;