Za signale je značilno trajanje, spektralna širina in dinamični razpon. Glasnost signala se uporablja kot posplošena značilnost.Trajanje signala določa čas njegovega obstoja, širina spektra je frekvenčno območje, v katerem je koncentrirana glavna energija signala. Dinamično območje označuje razmerje med največjo trenutno močjo signala Pmax in najnižjo dovoljeno vrednostjo, ki jo določa moč motenj.

Pomembna lastnost signalov je tudi osnova. Signale imenujemo ozkopasovni (enostavni) if in širokopasovni (kompleksni) if

Elementarne signale, pridobljene na izhodu UPS z uporabo -pozicijske kode, lahko razdelimo v naslednje skupine:

signale, ki zagotavljajo največjo odpornost proti šumu glede na nihajni šum v determinističnih kanalih. Energija teh signalov je najpogosteje enaka: za a skalarni produkt za ortogonalne signale, za biortogonalne signale, pri katerih je vrednost m vedno soda, katerikoli od m signalov vedno ustreza enemu nasprotnemu signalu, preostali signali pa so pravokotne; neortogonalne signale, za katere je pogoj izpolnjen

Primer signalov, ki zagotavljajo največjo odpornost proti hrupu z determinističnim kanalom brez popačenja in dodatnim belim šumom, so fazno modulirani signali in bipolarni signali enosmerni tok. Ortogonalni signali vključujejo binarno frekvenčno modulacijo (FM) signale, če so frekvence segmentov harmoničnih signalov večkratniki modulacijske frekvence. Biortogonalni signali se uporabljajo pri dvojni fazni modulaciji, kadar se pri fazni modulaciji uporabljajo neortogonalni signali, ko so premiki med posameznimi signali npr. 0°, 120° in 240°.

Mnogi problemi analize in sinteze realnih signalov so poenostavljeni zaradi dejstva, da je te signale, običajno kompleksne oblike, mogoče predstaviti v obliki preprostih signalov. To je priročno za naknadno analizo njihovega prehoda skozi določene tokokroge. Na primer, določen signal lahko predstavimo kot niz pravokotnih komponent (elementarnih signalov):

in na nešteto načinov. Posnetek (6.1) imenujemo posplošen Fourierjev niz. Interval prikazuje trajanje signala. Ker je sistem ortogonalnih funkcij, uporabljenih pri dekompoziciji, znan vnaprej, je signal določen z nizom utežnih koeficientov za te funkcije.

Takšni nizi števil se imenujejo signalni spektri. Spekter signala, predstavljen kot vsota spektralnih komponent (6.1), imenujemo diskreten.

Če diskretna množica baznih funkcij ni dovolj za predstavitev signala in je potrebna nešteta množica baznih funkcij, ki se razlikujejo po vrednosti nenehno spreminjajočega se parametra p, potem je signal predstavljen v obliki integrala

ki se imenuje posplošeni Fourierjev integral. Spekter takega signala je označen s funkcijo zvezne spremenljivke (3 in se imenuje zvezen.

Ob upoštevanju prehoda vsake komponente spektra skozi linearno vezje z danimi karakteristikami dobimo tudi signal na izhodu vezja v obliki (6.1) ali (6.2) z utežnimi koeficienti ali v splošnem različnim od ali in v odvisnosti od značilnosti obravnavanega vezja.

Poleg analize v teoriji PDS je potrebno reševati probleme sinteze signalov. Lahko so dveh vrst: strukturna sinteza - določanje oblike signalov, ki izpolnjujejo določene zahteve; parametrična sinteza - določanje parametrov signalov znane oblike. Če je v procesu sinteze potrebno zagotoviti ekstrem ene ali druge funkcije (ali funkcije), ki označuje kakovost sinteze, potem se sinteza imenuje optimalna.

V praksi se široko uporabljajo signalni sistemi pravokotne in sinusne oblike. Pravokotni signali se med seboj razlikujejo po amplitudi, trajanju, številu in lokaciji pravokotnih impulzov v enotskem intervalu. Elementarni sinusni signali so segmenti sinusnih nihanj, ki se med seboj razlikujejo po amplitudi, frekvenci in fazi.

Pri preučevanju splošne teorije signalov se upoštevajo naslednja vprašanja.

1. Osnovne značilnosti in metode analize signalov, ki se uporabljajo v radijski tehniki za prenos informacij.

2. Glavne vrste transformacij signalov v procesu gradnje kanalov.

3. Metode za konstruiranje in metode za analizo radijskih vezij, preko katerih se izvajajo operacije na signalu.

Radiotehnične signale lahko opredelimo kot signale, ki se uporabljajo v radijski tehniki. Glede na namen se radijski signali delijo na signale:

radijsko oddajanje,

televizija,

telegraf,

radar,

radijska navigacija,

telemetrija itd.

Vsi radijski signali so modulirani. Pri generiranju moduliranih signalov se uporabljajo primarni nizkofrekvenčni signali (analogni, diskretni, digitalni).

Analogni signal ponovi zakon spremembe v poslanem sporočilu.

Diskretni signal – vir sporočila oddaja informacije v določenih časovnih intervalih (na primer o vremenu), poleg tega pa je mogoče dobiti diskretni vir kot rezultat časovnega vzorčenja analognega signala.

Digitalni signal je prikaz sporočila v digitalni obliki. Primer: besedilno sporočilo kodiramo v digitalni signal.

Vse znake v sporočilu je mogoče kodirati v binarne, šestnajstiške in druge kode. Kodiranje se izvede samodejno z uporabo kodirnika. Tako se kodni simboli pretvorijo v standardne signale.

Prednost digitalnega prenosa podatkov je njegova visoka odpornost proti hrupu. Povratna pretvorba se izvede z uporabo digitalno-analognega pretvornika.

Matematični modeli signalov

Pri preučevanju splošnih lastnosti signalov se običajno abstrahiramo od njihove fizične narave in namena ter jih nadomestimo z matematičnim modelom.

Matematični model – izbrana metoda matematičnega opisa signala, ki odraža najbolj bistvene lastnosti signala. Na podlagi matematičnega modela je možno klasificirati signale, da bi ugotovili njihove skupne lastnosti in temeljne razlike.

Radijske signale običajno delimo v dva razreda:

deterministični signali,

naključni signali.

Deterministični signal je signal, katerega vrednost v katerem koli trenutku je znana količina ali pa jo je mogoče izračunati vnaprej.

Naključni signal je signal, katerega trenutna vrednost je naključna spremenljivka (na primer zvočni signal).

Matematični modeli determinističnih signalov

Deterministični signali so razdeljeni v dva razreda:

periodično,

neperiodično.

Pustiti s ( t ) – deterministični signal. Periodični signali so opisani s periodično funkcijo časa:

in po določenem obdobju ponovite T . Približno t >> T . Preostali signali so neperiodični.

Impulz je signal, katerega vrednost je različna od nič za omejen časovni interval (trajanje impulza ).

Vendar pa se pri opisovanju matematičnega modela uporabljajo funkcije, definirane v neskončnem časovnem intervalu. Predstavljen je koncept efektivnega (praktičnega) trajanja impulza:

.

Eksponentni zagon.

Na primer: definiranje efektivnega trajanja eksponentnega impulza kot časovnega intervala, v katerem se vrednost signala zmanjša za faktor 10. Določite efektivno trajanje impulza za vzorec:

Energijske lastnosti signala . Trenutna moč je moč signala pri uporu 1 ohm:

.

Za neperiodični signal uvedemo koncept energije pri uporu 1 Ohm:

.

Za periodični signal je uveden koncept povprečne moči:

Dinamični razpon signala je opredeljen kot razmerje med maksimumom p ( t ) na ta minimum p ( t ) , ki vam omogoča, da zagotovite dano kakovost prenosa (običajno izraženo v dB):

.

Umirjen govor govorca ima dinamični razpon približno 25...30 dB, za simfonični orkester do 90 dB. Izbira vrednosti p min glede na stopnjo motenj:
.

5.1 Komunikacijski sistem

Komunikacijski sistem razumemo kot niz naprav in okolij, ki zagotavljajo prenos sporočil od pošiljatelja do prejemnika. Na splošno je posplošen komunikacijski sistem predstavljen s blokovnim diagramom.

Slika 1 – Generaliziran komunikacijski sistem

Oddajnik je naprava, ki zaznava in generira komunikacijski signal. Sprejemnik je naprava, ki pretvori prejeti komunikacijski signal in obnovi izvirno sporočilo. Vpliv motenj na uporabni signal se kaže v tem, da prejeto sporočilo na izhodu sprejemnika ni identično oddanemu.

Komunikacijski kanal razumemo kot niz tehnične naprave, ki zagotavlja neodvisen prenos tega sporočila preko skupne komunikacijske linije v obliki ustreznih komunikacijskih signalov. Komunikacijski signal je električna motnja, ki edinstveno prikazuje sporočilo.

Komunikacijski signali so po obliki zelo raznoliki in predstavljajo časovno spremenljivo napetost ali tok.

Pri reševanju praktičnih problemov v komunikacijski teoriji je signal označen z glasnostjo, ki je enaka zmnožku njegovih treh značilnosti: trajanja signala, širine spektra in presežka povprečne moči signala nad motnjami. V tem primeru . Če te značilnosti razširimo vzporedno z osemi kartezičnega sistema, dobimo prostornino paralelepipeda. Zato se produkt imenuje glasnost signala.

Trajanje signala določa časovni interval njegovega obstoja.

Širina spektra signala je frekvenčni interval, v katerem se nahaja omejen frekvenčni spekter signala, t.j. .

Komunikacijski kanal je po svoji fizični naravi sposoben učinkovito prenašati le signale, katerih spekter leži v omejenem frekvenčnem pasu s sprejemljivim obsegom sprememb moči.

Poleg tega je komunikacijski kanal zagotovljen pošiljatelju sporočila za zelo določen čas. Posledično je bil po analogiji s signalom v komunikacijski teoriji uveden koncept zmogljivosti kanala, ki je definiran: ; .

Nujni pogoj za prenos signala z glasnostjo po komunikacijskem kanalu, katerega zmogljivost je enaka , je ali . Fizične značilnosti signala se lahko spreminjajo, vendar zmanjšanje ene od njih spremlja povečanje druge.

5.2.2 Pasovna širina in hitrost prenosa

Pasovna širina je največja možna hitrost prenosa informacij. Največja prepustnost je odvisna od pasovne širine kanala kot tudi od razmerja in je določena s formulo . To je Shannonova formula, ki velja za kateri koli komunikacijski sistem ob prisotnosti nihajnih motenj.

5.2.3 Frekvenčni odziv kanala

Frekvenčni odziv komunikacijskega kanala je odvisnost preostalega slabljenja od frekvence. Preostalo slabljenje je razlika v nivojih na vhodu in izhodu komunikacijskega kanala. Če je na začetku vrstice moč , in na koncu - , potem je dušenje v ne-peres:

.

Podobno za napetosti in tokove:

; .

Signal lahko označimo z različnimi parametri. Na splošno je takih parametrov veliko, vendar je za probleme, ki jih je treba rešiti v praksi, pomembnih le malo. Na primer pri izbiri naprave za nadzor tehnološki proces lahko zahteva poznavanje disperzije signala; če se signal uporablja za krmiljenje, je bistvena njegova moč itd. Upoštevani so trije glavni parametri signala, ki so bistveni za prenos informacij po kanalu. Prvi pomemben parameter je čas prenosa signala T s. Druga značilnost, ki jo je treba upoštevati, je moč P z signal, ki se prenaša po kanalu z določeno stopnjo motenj Pz. Višja kot je vrednost P z v primerjavi s Pz, manjša je verjetnost napačnega sprejema. Torej je interesno razmerje P s /P z . Primerno je uporabiti logaritem tega razmerja, ki se imenuje presežek signala nad šumom:

Tretjič pomemben parameter je frekvenčni spekter Fx. Ti trije parametri vam omogočajo, da s koordinatami predstavite kateri koli signal v tridimenzionalnem prostoru L, T, F v obliki paralelepipeda z volumnom T x F x L x. Ta produkt se imenuje glasnost signala in je označen z V x

Informacijski kanal lahko označimo tudi s tremi ustreznimi parametri: časom uporabe kanala T k, pasovna širina frekvenc, ki jih oddaja kanal F k, in dinamični razpon kanala Dk označuje njegovo sposobnost oddajanja različnih nivojev signala.

Magnituda

imenovana zmogljivost kanala.

Nepopačen prenos signalov je možen le, če se glasnost signala "prilega" zmogljivosti kanala.

Posledično je splošni pogoj za ujemanje signala s kanalom za prenos informacij določen z razmerjem

Vendar pa relacija izraža nujen, a ne zadosten pogoj za ujemanje signala s kanalom. Zadosten pogoj je dogovor o vseh parametrih:

Za informacijski kanal se uporabljajo naslednji koncepti: hitrost vnosa informacij, hitrost prenosa informacij in zmogljivost kanala.

Spodaj hitrost vnosa informacij (informacijski tok) I(X) razumem povprečno količino informacij, vnesenih iz vira sporočila v informacijski kanal na časovno enoto. To lastnost vira sporočila določajo samo statistične lastnosti sporočil.

Hitrost prenosa informacij I(Z,Y) – povprečna količina informacij, prenesenih po kanalu na časovno enoto. Odvisno je od statističnih lastnosti oddanega signala in od lastnosti kanala.

Pasovna širina C je najvišja teoretično dosegljiva hitrost prenosa informacij za dani kanal. To je lastnost kanala in ni odvisna od statistike signala.

Za najbolj učinkovito uporabo informacijskega kanala je treba sprejeti ukrepe za zagotovitev, da je hitrost prenosa informacij čim bližja zmogljivosti kanala. Hkrati hitrost vnosa informacij ne sme presegati zmogljivosti kanala, sicer se vse informacije ne bodo prenašale po kanalu.

To je glavni pogoj za dinamično usklajevanje vira sporočila in informacijskega kanala.

Eno glavnih vprašanj v teoriji prenosa informacij je ugotavljanje odvisnosti hitrosti in zmogljivosti prenosa informacij od parametrov kanala ter značilnosti signalov in motenj. Ta vprašanja je prvi poglobljeno proučil K. Shannon.

»Večkanalna komunikacija na železnici. d. prevoz"

Zapiski predavanj

za študenteVseveda

SPI specializacija

1. Splošne informacije o telekomunikacijskih sistemih in omrežjih. 2

1.1. Osnovni pojmi in definicije. 2

1.2. Primarna in sekundarna omrežja. 3

1.3. Razvrstitev in perspektive razvoja MSP.. 4

2. Parametri tipičnih primarnih signalov. 6

2.1. Posplošen sistem parametrov primarnega signala. 6

2.2. Osnovni parametri tipičnih primarnih signalov. 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. Principi časovnega multipleksiranja signalov. 13

3.1. Splošna načela nastanek glavnega digitalni kanal. 13

3.2. Začasno združevanje analognih signalov. 13

. 14

. 15

3.3. Združevanje digitalnih tokov. 18

3.3.1. Sinhrono veriženje znak za znakom. 18

3.3.2. Združevanje asinhronih digitalnih tokov. 21

3.3.3 Postopek ujemanja hitrosti. 23

4. Pleziokronična digitalna hierarhija. 27

4.1. Standardi pleziokronične hierarhije. 27

4.2. Združevanje z dvosmernim usklajevanjem hitrosti. 31

4.2.1. Časovno združevanje sekundarnega digitalnega signala. 31

4.2.2. Časovno multipleksiranje terciarnega in kvartarnega digitalnega signala. 32

4.3. Združevanje z enosmernim ujemanjem hitrosti. 34

5. E1 PRENOSNI SISTEM. 38

5.1. Fizični sloj E1. 38

5.1.1 Kodiranje vrstic. 39

5.1.2 Nivo signala električni parametri vmesnik, oblika impulza. 41

5.2. Raven kanala E1. 43

5.2.1. Ciklična in superciklična struktura E1. 43

5.2.2. Postopki nadzora napak pri prenosu. Uporaba redundantne kode CRC-4. 45

5.3. Omrežna plast E1. 47

5.4. Zgradba prenosnih sistemov E1. 49

6. Sinhronizirana digitalna hierarhija. 51

6.1. Primerjava SDH in PDH.. 51

6.2. Značilnosti konstruiranja sinhrone hierarhije. 52

6.3. Montaža STM-N.. 54 modulov

6.4. Pravila za oblikovanje transportnega modula STM-1. 55

6.5. Postopek oblikovanja modula STM-1 iz toka plemen E1. 57

6. 6. Namen naslovov in kazal. 61

6.7. Značilnosti tehnične izvedbe sinhronskih multiplekserjev. 62

6. 8. Paritetne metode. 64

6. 9. Rezervacija. 65

1. Splošne informacije o telekomunikacijskih sistemih in omrežjih

1.1. Osnovni pojmi in definicije

Večkanalni prenosni sistemi so veliki in kompleksni tehnični sistemi, ki poosebljajo najsodobnejša znanja in tehnologije, pridobljena na različnih področjih znanosti in tehnologije. Da bi zagotovili kompakten, a celovit opis teh sistemov, je treba uporabiti splošno sprejete (po možnosti mednarodno dogovorjene) izraze in definicije različnih predmetov, procesov in naprav, povezanih s tem področjem.

Informacije so zbirka informacij o kakršnih koli dogodkih, pojavih ali predmetih v svetu okoli nas. Za prenos ali shranjevanje informacij se uporabljajo različni znaki (simboli), ki so edinstvena oblika predstavljanja informacij. Takšni znaki so lahko besede in fraze človeškega govora v določenem jeziku, črke in besede pisnega govora, kretnje in risbe, matematični in glasbeni simboli itd. Niz znakov, ki prikazujejo to ali ono informacijo, se imenuje sporočilo.

Sporočilo je lahko električne ali neelektrične narave. V večini primerov so zanimiva sporočila, ki niso električne narave. Vir in prejemnik sporočil sta ločena z nekim medijem, v katerem vir povzroča motnje. Zaradi teh motenj se sporočila prikažejo in jih prejemnik zazna. Med pogovorom je na primer vir sporočil človeški glasovni aparat, sporočilo zračni tlak, ki se spreminja v prostoru in času – akustično valovanje, prejemnik pa človeško uho.

Postopek prenosa (transporta) sporočila od vira do prejemnika v skladu s sprejetimi pravili se imenuje komunikacija. V tem primeru se uporabi kateri koli materialni nosilec sporočila (papir, magnetni trak ipd.) in/ali fizični proces, ki preneseno sporočilo prikaže (nosi). Slednji se imenuje signal. Vrsta signala je določena z naravo fizičnega procesa prenosa informacij. Signal se imenuje električni, če je fizični proces prenos električni tok(napetost), zvok - če se uporablja prenos akustičnih vibracij itd.

Nabor sredstev, ki zagotavljajo prenos sporočil od vira do prejemnika, tvori komunikacijski kanal.

Prenos sporočil prek električnih signalov se imenuje telekomunikacija oziroma komunikacijski kanal, ki zagotavlja takšen prenos, je telekomunikacijski kanal.

Za prenos kakršnih koli sporočil neelektrične narave po telekomunikacijskem kanalu morajo biti podvržena določenim transformacijam, ki jih izvajajo primarni pretvorniki sporočil (PMT). PPS je naprava, ki na oddajni točki generira primarni električni signal (PES) - elektromagnetno nihanje, katerega sprememba parametrov ustreza sporočilu neelektrične narave. Primeri PES so telefonski, telegrafski, televizijski, zvočni in drugi signali. Tipični PPS vključujejo mikrofon, fotodiodo, televizijsko oddajno kamero itd.

Primarni električni signal se lahko prenaša neposredno skozi fizično vezje, ki vsebuje par kovinskih vodnikov, vendar je PES praviloma podvržen dodatnim transformacijam. Na primer, za prenos po optični komunikacijski liniji se TES pretvori v določeno vrsto optičnega signala, za usmerjen prenos v odprtem prostoru - v visokofrekvenčni radijski signal itd. Na sprejemni strani so obratne pretvorbe izvede in TES se ponovno vzpostavi. Nato gre v inverzni pretvornik sporočil (IMC), napravo, ki pretvori električni signal v sporočilo neelektrične narave. Tipični OPS so zvočnik, LED, televizijska slikovna cev itd.

Različne vrste telekomunikacij so razvrščene bodisi glede na vrsto prenosa PES (na primer telefon, videotelefon, telegraf, faksimile, televizija itd.) bodisi glede na vrsto prenosnega voda (satelit, optična vlakna, radijski relej itd.). ), če je telekomunikacijski kanal univerzalen.

Telekomunikacijski sistem je skupek tehnična sredstva in mediji za razmnoževanje, ki podpirajo prenos telekomunikacijskih signalov. Kot medij za razširjanje se uporabljajo žične in brezžične linije (ali radijske linije).

Žični vodi so vodi, v katerih se elektromagnetni signali širijo v prostoru po neprekinjenem vodilnem mediju. Žični vključujejo kovinske nadzemne in kabelske vode, valovode in svetlobne vodnike. V radijskih zvezah se sporočila prenašajo preko radijskih valov v odprtem prostoru. Ta način komunikacije omogoča večji domet, je primeren za mobilne vire in prejemnike sporočil, vendar je bolj dovzeten za zunanje motnje.

1.2. Primarna in sekundarna omrežja

Koncepti "primarnega in sekundarnega omrežja" so bili eni glavnih v terminologiji medsebojno povezanega komunikacijskega omrežja (ICN) Rusije (in pred tem - v terminologiji EASC) in so določili arhitekturo njegove konstrukcije.

Primarno omrežje razumemo kot niz standardnih fizičnih vezij, standardnih prenosnih kanalov in omrežnih poti, oblikovanih na podlagi omrežnih vozlišč, omrežnih postaj, terminalskih naprav primarnega omrežja in daljnovodov, ki jih povezujejo.

Sekundarno omrežje je opredeljeno kot nabor vodov in kanalov sekundarnega omrežja, oblikovanega na podlagi primarnega omrežja, postaj in stikalnih vozlišč ali postaj in stikalnih vozlišč, zasnovanih za organizacijo komunikacije med dvema določenima točkama ali več. Meje sekundarnega omrežja so njegova stičišča z naročniškimi terminalskimi napravami. Glede na glavno vrsto telekomunikacij se je sekundarno omrežje imenovalo telefonsko, telegrafsko, prenosno omrežje, distribucijsko omrežje televizijskih programov, prenos časopisov itd. Sekundarna omrežja so glede na teritorialne značilnosti razdeljena na medkrajevna in conska (znotrajconska in lokalna).

Na podlagi sekundarnih omrežij so organizirani sistemi, ki so skupek tehničnih sredstev, ki izvajajo telekomunikacije določene vrste in vključujejo ustrezno sekundarno omrežje in podsisteme: oštevilčenje, signalizacijo, obračun stroškov in obračunavanje z naročniki, vzdrževanje in upravljanje.

V sedanji fazi, s prihodom novih komunikacijskih storitev, poleg telefona, s prihodom velikega števila neodvisnih ponudnikov, ki ponujajo te storitve, pa tudi tehnologij, kot so ATM in MPLS ter druge, katerih standardi zajemajo Tako primarnih kot sekundarnih omrežij za prenos informacij se meje med primarnimi in sekundarnimi omrežji nenehno brišejo.

Hiter razvoj sodobnih tehnologij vodi v to, da regulativni okvir močno zaostaja za obstoječim stanjem v omrežjih.

Za danes bi se po mojem mnenju morali osredotočiti na naslednje definicije: koncept primarnega omrežja bi morali pustiti kot prometno omrežje(dalekovodi s terminalsko opremo); sekundarno omrežje – servisno omrežje ( telefonske komunikacije, prenos podatkov itd.)

1.3. Razvrščanje in razvojne možnosti za MSP

Večkanalni prenosni sistemi (MCS) so niz tehničnih sredstev, ki zagotavljajo hkraten in neodvisen prenos več signalov z zahtevano kakovostjo po enem prenosnem vodu. MSP so razvrščena po naslednjih merilih.

1. Po vrsti vodilnega medija: žično in brezžično.

Po drugi strani pa razlikujejo: a) ožičene nadzemne vode - VSP; preko kabelskih vodov - KSP; preko optičnih vodov - VOSP; b) brezžično preko radijskih relejnih daljnovodov - RRSP; preko satelitskih povezav - SSP.

2. Po številu virov sporočil (število kanalov 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 (običajno CSP prek koaksialnih kablov ali RRSP, pa tudi VOSP); d) ultra-večkanalni - N >> 3000 (samo VOSP ali KSP preko "velikih" koaksialnih kablov, na primer sistem K-3600).

Za poenotenje MSP je število virov (kanalov) sporočil določeno s številom enakovrednih telefonskih sporočil, ki jih je mogoče prenesti do MSP.

3 Glede na obliko oddanih signalov: a) analogni (ASP) - uporablja se za prenos analognih električnih signalov, ki lahko v končnem časovnem intervalu prevzamejo neskončno število stanj (slika 1.4, a). Primer takih ASP so sistemi, kot so V-12, K-1920 itd.; b) diskretno - uporablja se za prenos diskretnih signalov, ki imajo v končnem časovnem intervalu končno (diskretno, štetno) število stanj (slika 1.4,b); c) digitalni (DSP) - uporablja se za prenos digitalnih signalov, ki so časovno diskretni in imajo dve dovoljeni ravni "1" in "0" trenutne vrednosti (slika 1.4, c). Primer DSP je oprema, kot je IKM-30, IKM-1920 itd.

riž. 1.4 a. riž. 1.4 b. riž. 1,4 in.

Glavni trendi razvoja MSP:

1. stalen in enakomeren prehod iz ASP v DSP;

2. prednostni razvoj VOSP, predvsem magistralnih vodov z velikim številom kanalov;

3. povečanje deleža BSC;

4. povečanje zanesljivosti, izboljšanje kazalnikov kakovosti MSP.

2. Parametri tipičnih primarnih signalov

2.1. Posplošen sistem parametrov primarnega signala

Spektralna gostota Gx(f) naključni proces označuje porazdelitev moči posameznih spektralnih komponent signala x(t). Če signal x(t) periodično, nato funkcijo Gx(f) diskretno; če je signal x(t) neperiodična, potem funkcija Gx(f) neprekinjeno.

Nemogoče je oddajati signal brez popačenja, ne da bi oddali njegov spekter. Vsako zmanjšanje spektra, ki je dovoljeno med prenosom, povzroči popačenje signala.

Vsi resnično obstoječi komunikacijski signali so naključni procesi z neskončno širokim spektrom. Hkrati je glavna energija koncentrirana v relativno ozkem frekvenčnem pasu. Ker ni mogoče prenesti celotnega spektra signala, komunikacijska linija prenaša tisti del spektra signala, v katerem je koncentrirana glavna energija, hkrati pa popačenja ne presegajo dovoljenih vrednosti.

Slika 2.1 prikazuje značilne odvisnosti Gx(f):

riž. 2.1. Karakteristične odvisnosti spektralne gostote Gx(f):

a) za primer, ko je spekter signala koncentriran predvsem v frekvenčnem pasu Fн< f < Fв, где Fн, Fв – нижние и верхние граничные частоты (рис. 2.1 а);

Če je Fв/Fн >> 1, se signal šteje za širokopasovnega; pri Fв/Fн ≈ 1 – ozkopasovni.

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

c) kadar ima signal neskončno širok in enakomeren spekter, je ta možnost priročna matematični model in ustreza pogojnemu signalu, imenovanemu "beli šum" (slika 2.1, c).

Širina spektra signala je enaka največji razliki FВ in minimalno FН frekvence oddanega spektra ΔF=FВ – FН je ena njegovih najpomembnejših lastnosti.

Moč signala, povprečena v časovnem intervalu T → ∞, se imenuje povprečna dolgotrajna moč Рх. Sre Če je T končen, na primer 1 minuta ali 1 ura, potem dobimo povprečno minutno ali povprečno urno moč. Končno pri T → 0 dobimo trenutno vrednost moči signala Рх v trenutku t0.

Ker x(t) – naključni proces, potem so lahko strogo teoretično v določenih časovnih trenutkih skoki v signalu x(t) in s tem trenutna vrednost moči Px(t) (povprečena v majhnem intervalu ΔT) zelo velika. Običajno velja, da je največja moč signala vrednost Px max = Xmax2, ki jo lahko trenutna vrednost Px preseže le z zelo majhno verjetnostjo ε. Običajno je ε = 0,01 ali 0,001.

Faktor vrha signala je razmerje med njegovo največjo močjo Pmax, opredeljeno zgoraj, in povprečno dolgoročno Pav, izraženo v logaritemskih enotah (decibelih):

.

Za večino signalov Kp ne presega 13–18 dB.

Med procesom oddajanja je signal x(t) iz enega ali drugega razloga (včasih zavestnega) popačen, zaradi česar prejemnik prejme signal x’(t) ≠ x(t). Napaka reprodukcije signala x(t) je ocenjena z močjo napake Pε, definirano kot

Prejemnik ne opazi popačenja signala, če Pε ne preseže določene dovoljene (pražne) vrednosti Pε max. Dinamični razpon se nanaša na količino

, dB,

kjer je Pmax največja možna moč signala.

Dinamični razpon je definiran tudi kot razmerje največje (vršne) moči Rsmaks signal na najmanjšo moč Rs min, izraženo v logaritemskih enotah. Največja moč se nanaša na prekoračeno moč signala za določen čas. Dinamični razpon signala z uporabo sistema decimalnih logaritmov

Dinamični razpon govornih signalov je 35 – 40 dB.

V realnih razmerah se komunikacijski signali prenašajo po daljnovodih, ki so podvrženi različnim vrstam motenj. Zato ni najpomembnejša absolutna vrednost moči signala, temveč njeno razmerje do moči motenj. Iz teh premislekov se običajno upošteva in normalizira posebna vrednost - varnost signala pred eno ali drugo vrsto motenj.

Spodaj varnost se nanaša na razliko med nivojem signala in šuma na dani točki v komunikacijskem kanalu:

Zmogljivost izvornih informacij je določena z razmerjem med količino informacij IΣ, ki se prenašajo s pomočjo PES prejemniku (sprejemniku) v času tΣ, in vrednostjo intervala tΣ:

Ko tΣ → ∞, vrednost I določa povprečno informacijsko produktivnost vira; če je tΣ majhen, potem I označuje trenutno informacijsko produktivnost.

Poiščimo količino informacij za diskretni vir signala, ki ima L dovoljenih stanj (nivojov) (slika 2.2).

Na intervalu ti< t< ti+1 сигнал принимает i-ta stopnja(i Є ) z verjetnostjo pi..jpg" width="195" height="43">

Potem bo zmogljivost diskretnega vira enaka

kjer je Tp trajanje elementarnega sporočila (slika 2.2), FT = 1/Tp je frekvenca ponavljanja sporočil ( urna frekvenca).

Primer. Naj bo verjetnost sprejemanja i-te stopnje za vse enaka jaz Є ,

Če nadomestimo vrednost pi, ki jo dobimo

Če ima signal dva dovoljena nivoja ("0" in "1"), to je L = 2 in p0 = p1 = 0,5, potem dobimo za digitalni signal

To pomeni, da informacijska zmogljivost vira binarnega signala sovpada z njegovo frekvenco ure. Na primer, informacijska zmogljivost vira glavnega digitalnega kanala (BDC), katerega urna frekvenca je 64 kHz, bo 64 kBit/s.

Za analogni signal

kjer so bile vrednosti FВ, Рср in Рε max določene zgoraj; D* in Kn* sta dinamični razpon in faktor vrha signala, izražena v časih (ne v dicibelih).

Če lahko sprejmemo, da je D*/K* >> 1, potem imamo iz prejšnje formule

Tu sta D in Kp nadomeščena v decibelih, FB - v hercih.

2.2. Osnovni parametri tipičnih primarnih signalov

2.2.1. Telefonski signal

Povprečna spektralna gostota (sinonim - energijski spekter) govornega signala, prejetega na izhodu telefonskega mikrofona, je prikazana na sl. 2.3.

Spekter je koncentriran predvsem v območju od 0,3 do 3,4 kHz. To je predvsem posledica parametrov primarnih naročniških pretvornikov - mikrofona in telefona. Maksimum spektra ustreza frekvenci F0, ki se za moške in ženske glasove spreminja od 300 do 500 Hz.

Gostota porazdelitve naročniških nivojev na vhodu večkanalnih prenosnih sistemov je približno opisana z normalnim zakonom (slika 2.4).

Odvisno od tega, na kateri točki v sistemu je izmerjena ta porazdelitev, se bo funkcija W(p) premaknila vzporedno vzdolž osi ravni p. Njegov maksimum ustreza ravni rsr za nekega povprečnega naročnika na tej točki. Praviloma je navedena funkcija W(p), zmanjšana na sistemski vhod (običajno točka ničelne relativne ravni TNOU):

Širjenje nivojev glede na rsr ni odvisno od merilne točke in je zanj značilna disperzija σр, kar je enako 4,5 ... 5,5 dB. Za normalni zakon velja pravilo »treh sigm«, po katerem je najvišja stopnja naročnika pmax z verjetnostjo 99,9 % enaka pmax< (рср + Зσр).

Razmerje med povprečno močjo signala Рср in močjo največje napake Рε, ki je uho med pogovorom še ne čuti, je za vse naročnike, kot kaže eksperiment,

Enako lahko rečemo o vršnem faktorju katerega koli naročniškega signala, ki je enak Kp ≈ 15 - 17 dB.

Potem je dinamični razpon signala

Pri ocenjevanju informacijske produktivnosti virov telefonskega signala po ((številka formule za analogni vir)) je treba upoštevati, da vsak naročnik v povprečju govori polovico časa, namenjenega dialogu z drugim naročnikom. Poleg tega se pomemben delež časa porabi za premore, razmišljanje o odgovorih itd. Zaradi teh dejavnikov se produktivnost vira sporočila zmanjša v povprečju za 3-4 krat, kar je upoštevano s koeficientom aktivnosti τа = Z-1 Nato uporabite formulo za informacijsko produktivnost signala analognega vira

2.2.2. Zvočni oddajni signal

Viri zvoka pri prenosu programov zvočnega oddajanja (SB) so običajno glasbila in glas osebe. Kot primarni pretvornik onesnaževalnega signala se uporabljajo visokokakovostni širokopasovni mikrofoni in zvočniki, ki so načeloma sposobni prenašati celoten spekter zvokov, ki jih človeško uho sliši. Frekvenčni spekter oddajnega signala se nahaja v frekvenčnem pasu od 15 dHz. Vendar pa je glede na zahteve glede kakovosti predvajanja lahko frekvenčni pas omejen:

za prenos višjega razreda - FH = 0,02 kHz, FB = 15 kHz;

v prvem razredu - FH = 0,05 kHz, FB = 10 kHz;

v drugem razredu - FH = 0,1 kHz, FB = 6 kHz.

Mednarodni in republiški radijski programi se praviloma prenašajo po mednarodnih avtocestah v 1. razredu, lokalna distribucijska omrežja onesnaževalcev praviloma zagotavljajo kakovost prenosa v 2. razredu, oprema studiev in snemalnih hiš je zasnovana za prenos signala onesnaževal v najvišjem razredu. .

Dovoljena napaka pri reprodukciji signala onesnaževal, ocenjena z vrednostjo

101g(Pcp/Pε), dB, se najde s strokovnim znanjem in izkušnjami z uporabo visokokakovostne opreme (primarni pretvorniki). Je približno 54 – 56 dB. Vrhunski faktor signala onesnaževal je 16 – 18 dB. V skladu s tem je dinamično območje na dnu D = 70 – 74 dB. Določimo delovanje vira signala onesnaževala:

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

Pri uporabi faks opreme Gazeta-2, ki se uporablja za prenos časopisnih trakov po komunikacijskih linijah na dolge razdalje, je najvišja frekvenca vzorca 180 kHz s časom prenosa enega traku 2,3 ​​.... 2,5 minute. Slika časopisnega traku je rastrska (linearna) s številom ravni L = 2. Nato

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

Hitrost prenosa je ocenjena s frekvenco fT = 1/τi ali s številom elementarnih simbolov na 1 s v baudu (1 baud ustreza prenosu enega simbola na sekundo). Glede na ta parameter so viri diskretnih informacij razdeljeni na nizke hitrosti (vključno s telegrafom), ki imajo hitrost največ 200 baudov, srednje hitre - od 300 do 1200 baudov in visoke hitrosti - več kot 1200 baudov. .

2.3.5. TV signal.

Pri televiziji, pa tudi pri faks komunikaciji, se primarni signal generira z metodo skeniranja. Električni signal, ki vključuje slikovni signal in krmilne impulze, se imenuje popoln TV signal. Oddajni televizijski signal je označen z D = 40 dB, FB = 6,0 MHz.

3. Principi časovnega multipleksiranja signalov

3.1. Splošna načela za oblikovanje glavnega digitalnega kanala

Kot je znano, pri prehodu iz analogne v digitalno obliko signal doživi naslednje transformacije (slika 3.1.):

riž. 3.1. Pretvorite analogni signal v digitalni signal PCM

Diskretizacija posameznih signalov v času, posledično nastanek pulzni signal, modeliran z amplitudo, tj. signal AIM;

Združevanje N posameznih signalov AIM v skupinski signal AIM z uporabo principov časovne delitve kanalov;

Kvantizacija skupinskega AIM signala po nivoju;

Zaporedno kodiranje vzorcev skupinskega PCM signala, kar ima za posledico tvorbo skupinskega PCM signala, t.j. digitalnega signala.

Tako s frekvenco vzorčenja FD = 8 kHz (TD = 125 μs) in kodno bitno globino m = 8 dobimo prenosno hitrost generiranega PCM signala 64 kbit/s, kar je hitrost glavnega digitalnega kanala ( BCC). Pretvorba analognega signala v signal PCM je standardizirana s priporočilom ITU-T G-711.

3.2. Začasno združevanje analognih signalov

S časovnim multipleksiranjem se signali prenašajo diskretno v času. Poleg tega so med sosednjimi vzorci enega signala vedno "časovna okna", v katerih ni prenosa tega signala. Ta »okna« so napolnjena z vzorci drugih signalov. Glede na obliko, v kateri je predstavljen vzorec vsakega signala, sta možni dve vrsti časovnega multipleksiranja:

a) stiskanje signala v obliki analognega impulza;

b) stiskanje signala v digitalni obliki.

3.2.1. Splošni principi združevanja analognih signalov

Pri začasnem združevanju analognih signalov (slika 3.2) je vsak od signalov večkanalnega sistema a1 (t) ÷ an(t) (Sl. 3.3, a, c) se predhodno pretvori iz analogne oblike v signal AIM-1 ali AIM-2.

riž. 3.2

Oblikovanje signalov AIM poteka z uporabo vzorčevalnikov (glej sliko 3.24), ki jih nadzirajo ustrezni preklopni impulzi U d 1 ÷ U d n. Ker so ti signali pravokotni (se ne prekrivajo) v času (glej sliko 3.25, b, d), potem vzorci signala a d 1 (t) ÷ a d n(t) tudi časovno ne sovpadajo in jih je mogoče neposredno združiti v skupinski signal U gr (t) z uporabo linearnega seštevalnika 2 (slika 3.25, d). Tvorba časovno zamaknjenih impulznih sekvenc U d 1 ÷ U d n izvaja z uporabo generatorske opreme (GE) 3. Z oddajno napravo sinhronizacijskih signalov 4 generira tudi poseben sinhronizacijski signal, ki se kombinira z vzorci informacijskih signalov. a1 (t) ÷ an(t) . Osnovni prenosni cikel v večkanalnem sistemu je zgrajen po načelu: prenaša se vzorec 1. kanala, 2. itd., Do n-tega, nato se prenaša signal ure; potem spet vzorci 1., 2. kanala itd.

Na sprejemni strani (slika 3.4) vzorčevalniki 11 – 1 n izvajajo izbor vzorcev samo "njihovih" kanalov iz skupinskega signala. Po kanalskem filtru 3 jaz, jaz= 1, ...,n neprekinjeni signal se obnovi ajaz(t) iz vzorčenega a d jaz(t) ,.

Kanalni vzorčevalniki na oddajni in sprejemni strani morajo delovati sinhrono in v fazi. V ta namen se uporablja prisilna sinhronizacija sprejemnega dela. Izvaja se s pomočjo posebnega sprejemnika sinhronizacijskega signala 2, ki iz skupinskega signala izloči sinhronizacijski signal in ga dovaja sprejemni generatorski opremi 4. Za brezhibno izbiro sinhronizacijskega signala ima slednji specifične lastnosti, po katerih se razlikuje od vzorci informacij. Razlika je lahko v amplitudi, trajanju, obliki itd. GO prenos in sprejem sta zgrajena skoraj enako, le glavni oscilator na oddajni strani deluje v avtonomnem načinu, na sprejemni strani pa v načinu prisilne sinhronizacije. Prednosti te možnosti začasne plombe so naslednje:

1) za vse kanale se uporablja skupni GO;

2) vsi signali so vzorčeni na isti frekvenci, kar omogoča uporabo iste vrste vzorčevalnikov in kanalskih filtrov;

3) analogno-digitalno pretvorbo (nivojska kvantizacija in operacije kodiranja) izvajata en skupinski kvantizator in kodirnik;

4) digitalno-analogno pretvorbo na sprejemni strani izvaja en dekoder skupine I, ki generira skupinsko vzorčen signal oblike sl. 3.25, d.

3.2.2. Prenosni sistem PKM-30

Ta vrsta začasnega zbijanja se uporablja v primarnih digitalni sistemi tip prenosa IKM-30. Prenosni cikel v teh sistemih je prikazan na sl. 3.5.

Perioda cikla Tts je enaka periodi vzorčenja telefonskega signala Td = 125 μs (ker je Fd = 8 kHz).

V intervalu TC se zaporedno prenašajo digitalno binarna koda vzorcev 30 telefonskih signalov in dveh servisnih digitalnih signalov: okvirne sinhronizacije (CS) ter krmilnih in interakcijskih signalov za avtomatsko telefonsko centralo (SUV). Vsak vzorec se prenaša v svojem kanalnem intervalu (CI), ima kodno kombinacijo trajanja Tk in je sestavljen iz m izpusti. Trajanje praznjenja – Tt. Za m = 8 dobimo

Kanalni intervali, oštevilčeni z 0, 1, 2, ..., 31, se uporabljajo na naslednji način: KI0 - za oddajanje signala DS, KI16 - SUV, intervali KI1÷KI15 in KI17÷ KI31 - za oddajanje oziroma 1 - 15. in 16 – 31 telefonskih signalov. Prenos SUV poteka z organiziranjem "kanala oddaljenega signala", v nasprotju z večino ASP, kjer se SUV prenaša v istem kanalu kot informacijski signal. V primarnem DSP se vzorec SUV enega naročnika prenaša v obliki 3-bitne kodne kombinacije, medtem ko en KI16 hrani vzorce SUV dveh naročnikov. Za enkraten prenos vzorcev vseh 30 naročnikov bo potreben čas Tsc = Tts (30/2 + 1) = 16 Tts = 2 ms, kar se imenuje multi-frame, medtem ko se uporablja eden od KI16 v multi-frameu za prenos digitalnega signala multi-frame synchronization (MCS). S pomočjo signala SDS na sprejemni strani se ločijo kodirani vzorci SUV posameznih kanalov. Strukturna shema Sprejemnik SUV je skoraj podoben Sl. 3.4.

Glavne pomanjkljivosti obravnavane možnosti začasnega zbijanja so naslednje:

1) s povečanjem števila kombiniranih signalov se časovni interval med sosednjimi vzorci zmanjša (glej sliko 3.3, d), med katerim se mora skupinski kodirnik (ali dekoder) pretvoriti v digitalni signal (in obratno), zaradi česar izvedba teh skupinskih naprav postane bolj zapletena;