Signaler kännetecknas av deras varaktighet, spektrala bredd och dynamiska omfång. Signalens volym används som en generaliserad egenskap. Signalens varaktighet bestämmer tiden för dess existens, spektrumets bredd är det frekvensområde i vilket signalens huvudenergi är koncentrerad. Det dynamiska området kännetecknar förhållandet mellan den högsta momentana signaleffekten Pmax och det lägsta tillåtna värdet av vilket bestäms av interferenseffekten.

En viktig egenskap hos signaler är också basen. Signaler kallas smalband (enkel) if och bredband (komplex) if

De elementära signalerna som erhålls vid utgången av UPS:en när du använder positionskoden kan delas in i följande grupper:

signaler som ger maximal brusimmunitet med avseende på fluktuationsbrus i deterministiska kanaler. Energin för dessa signaler är oftast densamma: för a skalärprodukten för ortogonala signaler, för biortogonala signaler, för vilka värdet på m alltid är jämnt, motsvarar någon av de m signalerna alltid en motsatt signal, och de återstående signalerna är ortogonala; icke-ortogonala signaler för vilka villkoret är uppfyllt

Ett exempel på signaler som ger maximal brusimmunitet med en deterministisk icke-förvrängande kanal och additivt vitt brus är fasmodulerade signaler och bipolära signaler likström. Ortogonala signaler inkluderar binära frekvensmodulationssignaler (FM) om frekvenserna för segment av övertonssignaler är multiplar av modulationsfrekvensen. Biortogonala signaler används vid dubbelfasmodulering när Icke-ortogonala signaler används i fasmodulering när skiftningarna mellan de individuella signalerna är till exempel 0°, 120° och 240°.

Många problem med analys och syntes av verkliga signaler förenklas på grund av att dessa signaler, vanligtvis komplexa till formen, kan representeras i form av enkla signaler. Detta är bekvämt för efterföljande analys av deras passage genom vissa kretsar. Till exempel kan en viss signal representeras som en uppsättning ortogonala komponenter (elementära signaler):

och på otaliga sätt. Inspelning (6.1) kallas en generaliserad Fourierserie. Intervallet visar varaktigheten av signalen. Eftersom systemet med ortogonala funktioner som används vid nedbrytningen är känt i förväg, bestäms signalen av en uppsättning viktningskoefficienter för dessa funktioner.

Sådana uppsättningar av tal kallas signalspektra. Signalspektrumet, presenterat som summan av spektrala komponenter (6.1), kallas diskret.

Om en diskret uppsättning basfunktioner inte räcker för att representera en signal, och en oräknelig uppsättning basfunktioner som skiljer sig åt i värdet av en kontinuerligt föränderlig parameter p krävs, så representeras signalen i form av en integral

som kallas den generaliserade Fourierintegralen. Spektrum för en sådan signal kännetecknas av en funktion av en kontinuerlig variabel (3 och kallas kontinuerlig.

Med tanke på passagen av varje spektrumkomponent linjär krets med givna egenskaper erhålls signalen vid kretsens utgång också i formen (6.1) eller (6.2) med viktningskoefficienter eller, i det allmänna fallet, olika från eller och beroende på egenskaperna hos den aktuella kretsen.

Förutom analys i teorin om PDS är det nödvändigt att lösa problem med signalsyntes. De kan vara av två typer: strukturell syntes - bestämning av formen på signaler som uppfyller specificerade krav; parametrisk syntes - bestämning av parametrar för signaler med känd form. Om det i syntesprocessen är nödvändigt att säkerställa extremumet av en eller annan funktionell (eller funktion), som kännetecknar syntesens kvalitet, kallas syntesen optimal.

I praktiken används i stor utsträckning signalsystem med rektangulära och sinusformade former. Rektangulära signaler skiljer sig från varandra i amplitud, varaktighet, antal och placering av rektangulära pulser i ett enhetsintervall. Elementära sinusformade signaler är segment av sinusformade oscillationer som skiljer sig från varandra i amplitud, frekvens och fas.

När man studerar den generaliserade teorin om signaler beaktas följande frågor.

1. Grundläggande egenskaper och metoder för att analysera signaler som används inom radioteknik för att överföra information.

2. Huvudtyperna av signaltransformationer i processen att bygga kanaler.

3. Metoder för att konstruera och metoder för att analysera radiokretsar genom vilka operationer utförs på signalen.

Radiotekniska signaler kan definieras som signaler som används inom radioteknik. Enligt deras syfte är radiosignaler uppdelade i signaler:

radiosändning,

tv,

telegraf,

radar,

radionavigering,

telemetri osv.

Alla radiosignaler är modulerade. Vid generering av modulerade signaler används primära lågfrekventa signaler (analoga, diskreta, digitala).

Analog signal upprepar ändringslagen i det överförda meddelandet.

Diskret signal – meddelandekällan sänder information vid vissa tidsintervall (till exempel om vädret), dessutom kan en diskret källa erhållas som ett resultat av tidssampling av en analog signal.

Digital signal är visning av ett meddelande i digital form. Exempel: vi kodar in ett textmeddelande digital signal.

Alla meddelandetecken kan kodas till binära, hexadecimala och andra koder. Kodningen utförs automatiskt med hjälp av en kodare. Således omvandlas kodsymbolerna till standardsignaler.

Fördelen med digital dataöverföring är dess höga brusimmunitet. Den omvända konverteringen utförs med en digital-till-analog-omvandlare.

Matematiska modeller av signaler

När man studerar signalernas allmänna egenskaper abstraherar man vanligtvis från deras fysiska natur och syfte och ersätter dem med en matematisk modell.

Matematisk modell – den valda metoden för matematisk beskrivning av signalen, som återspeglar de viktigaste egenskaperna hos signalen. Baserat på en matematisk modell är det möjligt att klassificera signaler för att bestämma deras gemensamma egenskaper och grundläggande skillnader.

Radiosignaler delas vanligtvis in i två klasser:

deterministiska signaler,

slumpmässiga signaler.

Deterministisk signal är en signal vars värde när som helst är en känd storhet eller kan beräknas i förväg.

Slumpmässig signal är en signal vars momentana värde är en slumpmässig variabel (till exempel en ljudsignal).

Matematiska modeller av deterministiska signaler

Deterministiska signaler är indelade i två klasser:

periodisk,

icke periodisk.

Låta s ( t ) – deterministisk signal. Periodiska signaler beskrivs av en periodisk funktion av tiden:

och upprepa efter en period T . Ungefär t >> T . De återstående signalerna är icke-periodiska.

En puls är en signal vars värde skiljer sig från noll under ett begränsat tidsintervall (pulslängd ).

Men när man beskriver en matematisk modell används funktioner definierade över ett oändligt tidsintervall. Konceptet med effektiv (praktisk) pulslängd introduceras:

.

Exponentiell fart.

Till exempel: definiera den effektiva varaktigheten av en exponentiell puls som det tidsintervall under vilket signalvärdet minskar med en faktor 10. Bestäm den effektiva pulslängden för mönstret:

Signalens energiegenskaper . Momentan effekt är signaleffekten vid ett motstånd på 1 ohm:

.

För en icke-periodisk signal introducerar vi begreppet energi vid ett motstånd på 1 Ohm:

.

För en periodisk signal introduceras begreppet medeleffekt:

En signals dynamiska omfång definieras som förhållandet mellan maximum P ( t ) till det minimum P ( t ) , vilket låter dig säkerställa en given överföringskvalitet (vanligtvis uttryckt i dB):

.

En högtalares lugna tal har ett dynamiskt omfång på cirka 25...30 dB, för en symfoniorkester upp till 90 dB. Välja ett värde P min relaterat till störningsnivån:
.

5.1 Kommunikationssystem

Ett kommunikationssystem förstås som en uppsättning enheter och miljöer som säkerställer överföring av meddelanden från avsändaren till mottagaren. I allmänhet representeras ett generaliserat kommunikationssystem av ett blockschema.

Figur 1 – Generaliserat kommunikationssystem

Sändare är en enhet som upptäcker och genererar en kommunikationssignal. En mottagare är en enhet som konverterar en mottagen kommunikationssignal och återställer det ursprungliga meddelandet. Inverkan av störningar på den användbara signalen manifesteras i det faktum att det mottagna meddelandet vid mottagarutgången inte är identiskt med det överförda.

En kommunikationskanal förstås som en uppsättning av tekniska anordningar, tillhandahåller oberoende överföring av detta meddelandeöver en gemensam kommunikationslinje i form av motsvarande kommunikationssignaler. En kommunikationssignal är en elektrisk störning som unikt visar ett meddelande.

Kommunikationssignaler är mycket olika i form och representerar tidsvarierande spänning eller ström.

När man löser praktiska problem inom kommunikationsteori kännetecknas en signal av en volym som är lika med produkten av dess tre egenskaper: signalvaraktighet, spektrumbredd och överskott av den genomsnittliga signaleffekten över störningar. I detta fall . Om dessa egenskaper expanderas parallellt med det kartesiska systemets axlar, kommer volymen av en parallellepiped att erhållas. Därför kallas produkten för signalens volym.

Signalens varaktighet bestämmer tidsintervallet för dess existens.

Signalspektrats bredd är det frekvensintervall i vilket signalens begränsade frekvensspektrum är beläget, d.v.s. .

Kommunikationskanalen, genom sin fysiska natur, kan effektivt sända endast signaler vars spektrum ligger i ett begränsat frekvensband med ett acceptabelt område av effektändringar.

Dessutom tillhandahålls kommunikationskanalen till avsändaren av meddelandet för en mycket specifik tid. Följaktligen, i analogi med en signal i kommunikationsteori, introducerades begreppet kanalkapacitet, som definieras: ; .

Ett nödvändigt villkor för att sända en signal med volym över en kommunikationskanal vars kapacitet är lika med , är eller . Signalens fysiska egenskaper kan ändras, men en minskning av en av dem åtföljs av en ökning av den andra.

5.2.2 Bandbredd och överföringshastighet

Bandbredd är den högsta möjliga hastigheten för informationsöverföring. Den maximala genomströmningen beror på kanalbandbredden samt på förhållandet och bestäms av formeln . Detta är Shannons formel, som är giltig för alla kommunikationssystem i närvaro av fluktuationsstörningar.

5.2.3 Kanalens frekvenssvar

Frekvenssvaret för en kommunikationskanal är beroendet av kvarvarande dämpning på frekvensen. Kvarvarande dämpning är skillnaden i nivåer vid ingången och utgången av en kommunikationskanal. Om det finns kraft i början av linjen och i slutet - , då dämpningen i non-peres:

.

På samma sätt för spänningar och strömmar:

; .

Signalen kan karakteriseras av olika parametrar. Generellt sett finns det många sådana parametrar, men för problem som måste lösas i praktiken är bara ett litet antal av dem betydande. Till exempel när du väljer en enhet att styra teknisk process kan kräva kunskap om signalspridning; om signalen används för kontroll, är dess kraft väsentlig, och så vidare. Tre huvudsignalparametrar som är väsentliga för att överföra information över kanalen beaktas. Den första viktiga parametern är signalöverföringstiden T s. Den andra egenskapen som måste beaktas är makt P med signal som sänds över en kanal med en viss störningsnivå Pz. Ju högre värde P med jämfört med Pz, desto lägre är sannolikheten för en felaktig mottagning. Sålunda är intresseförhållandet Ps/Pz. Det är bekvämt att använda logaritmen för detta förhållande, som kallas överskottet av signal över brus:

Tredje viktig parameterär frekvensspektrumet F x. Dessa tre parametrar låter dig representera vilken signal som helst i tredimensionellt utrymme med koordinater L, T, F i form av en parallellepiped med volym T x F x L x. Denna produkt kallas signalens volym och betecknas med V x

En informationskanal kan också kännetecknas av tre motsvarande parametrar: tid för användning av kanalen T k, bandbredden för de frekvenser som sänds av kanalen Fk och kanalens dynamiska omfång Dk kännetecknar dess förmåga att sända olika signalnivåer.

Magnitud

kallas kanalkapacitet.

Oförvrängd överföring av signaler är endast möjlig om signalvolymen "passar" in i kanalkapaciteten.

Följaktligen bestäms det allmänna villkoret för att matcha signalen med informationsöverföringskanalen av relationen

Emellertid uttrycker relationen ett nödvändigt men inte tillräckligt villkor för att matcha signalen med kanalen. Ett tillräckligt villkor är enighet om alla parametrar:

För en informationskanal används följande begrepp: informationsinmatningshastighet, informationsöverföringshastighet och kanalkapacitet.

Under hastighet för inmatning av information (informationsflöde) I(X) förstår den genomsnittliga mängden information som matas in från meddelandekällan till informationskanalen per tidsenhet. Denna egenskap hos meddelandekällan bestäms endast av meddelandenas statistiska egenskaper.

Informationsöverföringshastighet I(Z,Y) – den genomsnittliga mängd information som sänds över kanalen per tidsenhet. Det beror på de statistiska egenskaperna hos den överförda signalen och på kanalens egenskaper.

Bandbredd C är den högsta teoretiskt uppnåbara informationsöverföringshastigheten för en given kanal. Detta är en egenskap hos kanalen och beror inte på signalstatistiken.

För att använda informationskanalen mest effektivt är det nödvändigt att vidta åtgärder för att säkerställa att informationsöverföringshastigheten ligger så nära kanalkapaciteten som möjligt. Samtidigt bör hastigheten på informationsinmatningen inte överstiga kanalkapaciteten, annars kommer inte all information att sändas över kanalen.

Detta är huvudvillkoret för dynamisk samordning av meddelandekällan och informationskanalen.

En av huvudfrågorna i teorin om informationsöverföring är att bestämma beroendet av informationsöverföringshastighet och kapacitet på kanalparametrar och egenskaper hos signaler och störningar. Dessa frågor studerades först djupt av K. Shannon.

"Flerkanalskommunikation på järnväg. d. transport"

Föreläsningsanteckningar

för studenterVkurs

SPI specialisering

1. Allmän information om telekommunikationssystem och nätverk. 2

1.1. Grundläggande begrepp och definitioner. 2

1.2. Primära och sekundära nätverk. 3

1.3. Klassificering och framtidsutsikter för små och medelstora företags utveckling. 4

2. Parametrar för typiska primärsignaler. 6

2.1. Generaliserat system av parametrar för den primära signalen. 6

2.2. Grundparametrar för typiska primärsignaler. 9

2.2.1. Telefonsignal. 9

2.3.3. Faxsignal. 12

2.3.4. Signal diskret information(SDI) 12

2.3.5. TV-signal. 12

3. Principer för tidsmultiplexering av signaler. 13

3.1. Generella principer bildandet av huvudet digital kanal. 13

3.2. Tillfällig kombination av analoga signaler. 13

. 14

. 15

3.3. Kombinera digitala strömmar. 18

3.3.1. Karaktär för tecken synkron sammanlänkning. 18

3.3.2. Kombinera asynkrona digitala strömmar. 21

3.3.3 Procedur för hastighetsmatchning. 23

4. Plesiokronisk digital hierarki. 27

4.1. Standarder för den plesiokroniska hierarkin. 27

4.2. Gruppering med tvåvägshastighetsmatchning. 31

4.2.1. Temporell gruppering av den sekundära digitala signalen. 31

4.2.2. Tidsmultiplexering av tertiär och kvartär digital signal. 32

4.3. Gruppering med enkelriktad hastighetsmatchning. 34

5. E1 TRANSMISSIONSSYSTEM. 38

5.1. Fysiskt lager E1. 38

5.1.1 Linjekodning. 39

5.1.2 Signalnivåer elektriska parametrar gränssnitt, pulsform. 41

5.2. Kanalnivå E1. 43

5.2.1. Cyklisk och supercyklisk struktur av E1. 43

5.2.2. Procedurer för kontroll av överföringsfel. Användning av redundant CRC-4-kod. 45

5.3. Nätverkslager E1. 47

5.4. Uppbyggnad av E1 transmissionssystem. 49

6. Synkron digital hierarki. 51

6.1. Jämförelse av SDH och PDH.. 51

6.2. Funktioner för att konstruera en synkron hierarki. 52

6.3. Montering av STM-N.. 54 moduler

6.4. Regler för bildandet av STM-1-transportmodulen. 55

6.5. Processen att bilda STM-1-modulen från flödet av E1-stammar. 57

6. 6. Syfte med rubriker och index. 61

6.7. Funktioner för den tekniska implementeringen av synkrona multiplexorer. 62

6. 8. Paritetsmetoder. 64

6. 9. Reservation. 65

1. Allmän information om telekommunikationssystem och nätverk

1.1. Grundläggande begrepp och definitioner

Flerkanaliga transmissionssystem är stora och komplexa tekniska system, som förkroppsligar den mest moderna kunskapen och teknologin som erhållits inom olika områden av vetenskap och teknik. För att ge en kompakt men heltäckande beskrivning av dessa system är det nödvändigt att använda allmänt accepterade (företrädesvis internationellt överenskomna) termer och definitioner av de olika objekten, processerna och anordningarna relaterade till detta område.

Information är en samling information om alla händelser, fenomen eller föremål i världen omkring oss. För att överföra eller lagra information används olika tecken (symboler), som är en unik form för att representera information. Sådana tecken kan vara ord och fraser av mänskligt tal på ett visst språk, bokstäver och ord i skriftligt tal, gester och teckningar, matematiska och musikaliska symboler, etc. En uppsättning tecken som visar den eller den informationen kallas ett meddelande.

Meddelandet kan vara elektriskt eller icke-elektriskt till sin natur. I de flesta fall är meddelanden av icke-elektrisk karaktär av intresse. Källan och mottagaren av meddelanden är åtskilda av något medium där källan genererar störningar. Det är dessa störningar som meddelanden visas och uppfattas av mottagaren. Till exempel, under en konversation, är källan till meddelanden den mänskliga röstapparaten, meddelandet är lufttrycket som förändras i rum och tid - akustiska vågor, och mottagaren är det mänskliga örat.

Processen att sända (transportera) ett meddelande från en källa till en mottagare i enlighet med accepterade regler kallas kommunikation. I detta fall används valfri materialbärare för meddelandet (papper, magnetband, etc.) och/eller en fysisk process som visar (bär) det överförda meddelandet. Det senare kallas en signal. Typen av signal bestäms av arten av den fysiska processen för informationsöverföring. En signal kallas elektrisk om den fysiska processen är en transmission elektrisk ström(spänning), ljud - om överföring av akustiska vibrationer används osv.

Uppsättningen medel som säkerställer överföringen av meddelanden från källan till mottagaren bildar en kommunikationskanal.

Överföringen av meddelanden genom elektriska signaler kallas för telekommunikation, respektive den kommunikationskanal som säkerställer sådan överföring är en telekommunikationskanal.

För att sända meddelanden av icke-elektrisk karaktär över en telekommunikationskanal måste de genomgå vissa transformationer, vilka utförs av primära meddelandeomvandlare (PMT). PPS är en enhet som genererar en primär elektrisk signal (PES) vid överföringspunkten - en elektromagnetisk oscillation, vars ändring i parametrar motsvarar ett meddelande av icke-elektrisk karaktär. Exempel på PES är telefon, telegraf, tv, ljudsändningar och andra signaler. Typiska PPS inkluderar en mikrofon, en fotodiod, en TV-sändande kamera, etc.

Den primära elektriska signalen kan överföras direkt genom en fysisk krets som innehåller ett par metallledare, men som regel genomgår PES ytterligare transformationer. Till exempel, för överföring över en fiberoptisk kommunikationslinje, omvandlas TES till en viss typ av optisk signal, för riktad överföring i öppet utrymme - till en högfrekvent radiosignal, etc. På den mottagande sidan är inversa omvandlingar utförs och TES återställs igen. Därefter går den till en inverterad meddelandeomvandlare (IMC), en enhet som omvandlar den elektriska signalen till ett meddelande av icke-elektrisk karaktär. Typiska OPS är en högtalare, LED, TV-bildrör etc.

Olika typer av telekommunikation klassificeras antingen efter typen av sänd PES (till exempel telefon, videotelefon, telegraf, fax, tv, etc.), eller efter typen av transmissionsledning (satellit, fiberoptik, radiorelä, etc.). ), om kanalen för telekommunikation är universell.

Ett telekommunikationssystem är en samling av tekniska medel och spridningsmedia som stöder överföringen av telekommunikationssignaler. Trådbundna och trådlösa linjer (eller radiolinjer) används som utbredningsmedium.

Trådbundna linjer är linjer där elektromagnetiska signaler utbreder sig i rymden längs ett kontinuerligt styrande medium. Trådbundna inkluderar metallledningar och kabelledningar, vågledare och ljusledare. I radiolänkar sänds meddelanden via radiovågor i öppet utrymme. Denna typ av kommunikation ger ett större utbud, är lämplig för mobila källor och mottagare av meddelanden, men är mer mottaglig för externa störningar.

1.2. Primära och sekundära nätverk

Begreppen "primära och sekundära nätverk" var ett av de viktigaste i terminologin för det sammankopplade kommunikationsnätverket (ICN) i Ryssland (och innan dess - i EASC:s terminologi) och bestämde arkitekturen för dess konstruktion.

Det primära nätverket förstås som en uppsättning fysiska standardkretsar, standardöverföringskanaler och nätverksvägar bildade på basis av nätverksnoder, nätverksstationer, terminalenheter i det primära nätverket och transmissionslinjer som förbinder dem.

Ett sekundärt nätverk definieras som en uppsättning linjer och kanaler i ett sekundärt nätverk, bildade på basis av ett primärt nätverk, stationer och kopplingsnoder eller stationer och kopplingsnoder, utformade för att organisera kommunikation mellan två specifika punkter eller fler. Det sekundära nätets gränser är dess förbindelser med abonnentterminalanordningar. Beroende på huvudtypen av telekommunikation kallades det sekundära nätet telefon, telegraf, dataöverföring, distributionsnät för TV-program, tidningsöverföring etc. Baserat på territoriella egenskaper delades sekundära nät in i intercity och zonal (intrazonal och lokal).

På basis av sekundära nät organiseras system som är en uppsättning tekniska medel som utför telekommunikation av en viss typ och inkluderar motsvarande sekundära nät och delsystem: numrering, signalering, kostnadsredovisning och avräkning med abonnenter, underhåll och förvaltning.

I det nuvarande skedet, med tillkomsten av nya kommunikationstjänster, förutom telefon, med tillkomsten av ett stort antal oberoende leverantörer som tillhandahåller dessa tjänster, såväl som teknologier som ATM och MPLS och andra, vars standarder omfattar både primära och sekundära informationsöverföringsnät, suddas gränserna mellan primära och sekundära nät ständigt ut.

Den snabba utvecklingen av modern teknik leder till att regelverket ligger kraftigt bakom den befintliga situationen i nätverk.

För idag, enligt min mening, bör vi fokusera på följande definitioner: vi bör lämna begreppet det primära nätverket som transportnät(överföringsledningar med terminalutrustning); sekundärt nätverk – servicenät ( telefonkommunikation, dataöverföring, etc.)

1.3. Klassificering och utvecklingsutsikter för små och medelstora företag

Multichannel transmission system (MCS) är en uppsättning tekniska medel som ger samtidig och oberoende överföring av flera signaler med den erforderliga kvaliteten över en transmissionslinje. Små och medelstora företag klassificeras enligt följande kriterier.

1. Efter typ av vägledande medium: trådbundet och trådlöst.

I sin tur särskiljer de: a) trådbundna luftledningar - VSP; via kabellinjer - KSP; via fiberoptiska linjer - VOSP; b) trådlöst via radioreläöverföringsledningar - RRSP; via satellitlänkar - SSP.

2. Efter antalet meddelandekällor (antal kanaler N): a) liten kanal – N< 12 (обычно по воздушным линиям связи); б) среднеканальные – N= 12 – 60 (обычно КСП по симметричным кабелям или РРСП); в) многоканальные – N >300 (vanligtvis CSP över koaxialkablar eller RRSP, såväl som VOSP); d) ultra-multi-channel – N >> 3000 (endast VOSP eller KSP över "stora" koaxialkablar, till exempel K-3600-systemet).

För att förena små och medelstora företag bestäms antalet meddelandekällor (kanaler) av antalet motsvarande telefonmeddelanden som kan sändas till små och medelstora företag.

3 Enligt formen på de sända signalerna: a) analog (ASP) - används för att sända analoga elektriska signaler, som över ett begränsat tidsintervall kan anta ett oändligt antal tillstånd (Fig. 1.4, a). Ett exempel på sådan ASP är system som V-12, K-1920, etc.; b) diskret - används för att sända diskreta signaler som över ett ändligt tidsintervall har ett ändligt (diskret, räknebart) antal tillstånd (fig. 1.4,b); c) digital (DSP) – används för att sända digitala signaler som är diskreta i tid och har två tillåtna nivåer "1" och "0" momentana värden (Fig. 1.4, c). Ett exempel på en DSP är utrustning som IKM-30, IKM-1920, etc.

Ris. 1,4 a. Ris. 1,4 b. Ris. 1,4 tum.

Huvudtrender i utvecklingen av små och medelstora företag:

1. konstant och stadig övergång från ASP till DSP;

2. Prioriterad utveckling av VOSP, särskilt stamledningar med ett stort antal kanaler;

3. Öka andelen BSC;

4. Öka tillförlitligheten, förbättra små och medelstora företags kvalitetsindikatorer.

2. Parametrar för typiska primärsignaler

2.1. Generaliserat system av parametrar för den primära signalen

Spektral densitet Gx(f) slumpmässig process karakteriserar effektfördelningen av individuella spektrala komponenter i signalen x(t). Om signalen x(t) periodisk, sedan funktionen Gx(f) diskret; om signalen x(t) icke-periodisk, sedan funktionen Gx(f) kontinuerlig.

Det är omöjligt att sända en signal utan distorsion utan att sända dess spektrum. Varje minskning av spektrum som tillåts under överföring leder till signalförvrängning.

Alla verkligt existerande kommunikationssignaler är slumpmässiga processer med ett oändligt brett spektrum. Samtidigt är huvudenergin koncentrerad till ett relativt smalt frekvensband. Eftersom det är omöjligt att sända hela signalspektrumet sänder kommunikationslinjen den del av signalspektrumet där huvudenergin är koncentrerad och samtidigt överskrider inte distorsionerna tillåtna värden.

Figur 2.1 visar karaktäristiska beroenden Gx(f):

Ris. 2.1. Karakteristiska beroenden av spektral densitet Gx(f):

a) för det fall då signalspektrat huvudsakligen är koncentrerat till frekvensbandet Fн< f < Fв, где Fн, Fв – нижние и верхние граничные частоты (рис. 2.1 а);

Om Fв/Fн >> 1, då anses signalen vara bredband; vid Fв/Fн ≈ 1 – smalband.

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

c) när signalen har ett oändligt brett och enhetligt spektrum är detta alternativ bekvämt matematisk modell och motsvarar en villkorlig signal som kallas "vitt brus" (Fig. 2.1, c).

Signalspektrumets bredd lika med den maximala skillnaden FВ och minimum FH frekvenser för det överförda spektrumet ΔF=FВ – FНär en av dess viktigaste egenskaper.

Den genomsnittliga signaleffekten över tidsintervallet T → ∞ kallas den genomsnittliga långtidseffekten Рх. ons Om T är ändlig, till exempel 1 minut eller 1 timme, så får vi den genomsnittliga minuteffekten eller den genomsnittliga timeffekten. Slutligen, vid T → 0 erhåller vi det momentana värdet av signaleffekten Рх i ögonblicket t0.

Eftersom x(t) – slumpmässig process, då strikt teoretiskt, vid vissa tidpunkter, toppar i signalen x(t) och följaktligen kan det momentana värdet av effekten Px(t) (medelvärde över ett litet intervall AT) vara mycket stort. Typiskt anses den maximala signaleffekten vara värdet Pxmax = Xmax2, vilket det momentana värdet Px endast kan överskrida med en mycket låg sannolikhet ε. Typiskt är e = 0,01 eller 0,001.

Signaltoppfaktor är förhållandet mellan dess maximala effekt Pmax, definierad ovan, och den genomsnittliga långsiktiga Pav, uttryckt i logaritmiska enheter (decibel):

.

För de flesta signaler överstiger inte Kp 13–18 dB.

Under överföringsprocessen förvrängs signalen x(t) av en eller annan anledning (ibland medveten) vilket resulterar i att mottagaren får en signal x’(t) ≠ x(t). Signalreproduktionsfelet x(t) uppskattas av feleffekten Pε, definierad som

Mottagaren märker inte signalförvrängning om Pε inte överstiger ett visst tillåtet (tröskel)värde Pεmax. Dynamiskt omfång avser mängden

, dB,

där Pmax är den maximala möjliga signaleffekten.

Dynamiskt omfång definieras också som förhållandet mellan den maximala (topp) effekten Rsmax signal till sin lägsta effekt Рс min, uttryckt i logaritmiska enheter. Toppeffekt avser signaleffekten som överskridits under en viss tid. Dynamiskt omfång för en signal med decimallogaritmsystemet

Det dynamiska området för talsignaler är 35 – 40 dB.

Under verkliga förhållanden sänds kommunikationssignaler över transmissionsledningar som utsätts för olika typer av störningar. Därför är det viktigaste inte det absoluta värdet av signaleffekten, utan dess förhållande till störningseffekten. Från dessa överväganden övervägs och normaliseras vanligtvis ett speciellt värde - säkerheten för en signal från en eller annan typ av störning.

Under säkerhet hänvisar till skillnaden mellan signal- och brusnivåer vid en given punkt i kommunikationskanalen:

Källinformation prestanda bestäms av förhållandet mellan mängden information IΣ som överförts med hjälp av PES till mottagaren (mottagaren) under tiden tΣ och värdet för intervallet tΣ:

Som tΣ → ∞ bestämmer värdet på I källans genomsnittliga informationsproduktivitet; om tΣ är liten, så karakteriserar I momentan informationsproduktivitet.

Låt oss ta reda på mängden information för en diskret signalkälla som har L tillåtna tillstånd (nivåer) (Fig. 2.2).

På intervallet ti< t< ti+1 сигнал принимает i:e nivån(i Є ) med sannolikhet pi..jpg" width="195" height="43">

Då blir den diskreta källans prestanda lika med

där Tp är varaktigheten av ett elementärt meddelande (Fig. 2.2), FT = 1/Tp är frekvensen för upprepning av meddelanden ( klockfrekvens).

Exempel. Låt sannolikheten att acceptera den i:e nivån vara densamma för alla i Є ,

Genom att ersätta värdet av pi finner vi

Om signalen har två tillåtna nivåer ("0" och "1"), dvs L = 2, och p0 = p1 = 0,5, så får vi en digital signal

Det vill säga, informationsprestandan för den binära signalkällan sammanfaller med dess klockfrekvens. Till exempel kommer informationsprestandan för en digital huvudkanalskälla (BDC) vars klockfrekvens är 64 kHz att vara 64 kBit/s.

För analog signal

där värdena för FВ, Рср och Рε max bestämdes ovan; D* och Kn* är det dynamiska omfånget och toppfaktorn för signalen, uttryckt i tider (inte i dibel).

Om vi ​​kan acceptera att D*/K* >> 1, så har vi från föregående formel

Här ersätts D och Kp i decibel, FB - i hertz.

2.2. Grundparametrar för typiska primärsignaler

2.2.1. Telefonsignal

Den genomsnittliga spektrala tätheten (synonym - energispektrum) för talsignalen som tas emot vid telefonmikrofonens utgång visas i fig. 2.3.

Spektrumet är huvudsakligen koncentrerat i området från 0,3 till 3,4 kHz. Detta beror först och främst på parametrarna för de primära abonnentomvandlarna - mikrofon och telefon. Spektrumets maximum motsvarar frekvensen F0, som för manliga och kvinnliga röster varierar från 300 till 500 Hz.

Fördelningstätheten för abonnentnivåer vid ingången till flerkanalsöverföringssystem beskrivs ungefär av normallagen (fig. 2.4).

Beroende på vid vilken punkt i systemet denna fördelning mäts kommer funktionen W(p) att förskjutas parallellt längs p-nivåaxeln. Dess maximum motsvarar рср-nivån för en genomsnittlig abonnent vid denna tidpunkt. Som regel indikeras funktionen W(p) reducerad till systemingången (vanligtvis punkten för den relativa nollnivån för TNOU):

Spridningen av nivåer i förhållande till рср beror inte på mätpunkten och kännetecknas av spridning σр, vilket är lika med 4,5 ... 5,5 dB. För normallagen är regeln "tre sigma" giltig, enligt vilken den maximala abonnentnivån pmax med en sannolikhet på 99,9% är lika med pmax< (рср + Зσр).

Förhållandet mellan den genomsnittliga signaleffekten Рср och effekten av det maximala felet Рε, som örat ännu inte känner under en konversation, för alla abonnenter, som experimentet visar, är

Detsamma kan sägas om toppfaktorn för varje abonnentsignal, som är lika med Kp ≈ 15 - 17 dB.

Då är det dynamiska omfånget för signalen

När man bedömer informationsproduktiviteten för telefonsignalkällor med ((prestandaformelnummer för en analog källa)), är det nödvändigt att ta hänsyn till att varje abonnent i genomsnitt talar halva tiden som tilldelats för dialog med en annan abonnent. Dessutom läggs en betydande del av tiden på pauser, funderande över svar etc. På grund av dessa faktorer minskar meddelandekällans produktivitet i genomsnitt med 3 - 4 gånger, vilket beaktas av aktivitetskoefficienten τа = Z-1 Använd sedan formeln för informationsproduktiviteten för en analog källsignal, skaffa den

2.2.2. Ljudsändningssignal

Ljudkällor vid sändning av ljudsändningsprogram (SB) är vanligtvis musikinstrument och en persons röst. Högkvalitativa bredbandsmikrofoner och högtalare används som primära föroreningssignalomvandlare, som i princip kan överföra hela spektrumet av ljud som det mänskliga örat kan höra. Frekvensspektrumet för sändningssignalen ligger i frekvensbandet från 15 dHz. Beroende på kraven för uppspelningskvalitet kan dock frekvensbandet vara begränsat:

för högre klassöverföring - FH = 0,02 kHz, FB = 15 kHz;

i den första klassen - FH = 0,05 kHz, FB = 10 kHz;

i den andra klassen - FH = 0,1 kHz, FB = 6 kHz.

Som regel sänds internationella och republikanska radioprogram via internationella motorvägar i 1:a klassen, lokala föroreningsdistributionsnät ger vanligtvis överföringskvalitet i 2:a klassen, utrustningen i studior och inspelningshus är utformad för att sända en föroreningssignal i högsta klass .

Det tillåtna felet i reproduktionen av föroreningssignalen, uppskattat av värdet

101g(Pcp/Pε), dB, hittas genom professionell expertis med hjälp av högkvalitativ utrustning (primära omvandlare). Den är cirka 54 – 56 dB. Toppfaktorn för föroreningssignalen är 16 – 18 dB. Följaktligen är det dynamiska området vid basen D = 70 – 74 dB. Vi bestämmer prestandan för den förorenande signalkällan:

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

När du använder Gazeta-2 faxutrustning, som används för att sända tidningsremsor över långdistanskommunikationslinjer, är mönstrets högsta frekvens 180 kHz med en sändningstid på en remsa på 2,3 .... 2,5 minuter. Bilden av en tidningsremsa är rastrerad (linjär) med antalet nivåer L = 2. Sedan

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

Sändningshastigheten uppskattas antingen av frekvensen fT = 1/τi, eller av antalet elementära symboler per 1 s i baud (1 baud motsvarar sändningen av en symbol per sekund). Enligt denna parameter är källor för diskret information uppdelade i låghastighet (inklusive telegraf), som har en hastighet på högst 200 Baud, medelhastighet - från 300 till 1200 Baud och höghastighet - mer än 1200 Baud .

2.3.5. TV-signal.

I TV, såväl som i faxkommunikation, genereras den primära signalen av skanningsmetoden. Den elektriska signalen, som inkluderar bildsignalen och styrpulser, kallas komplett TV-signal. En TV-sändningssignal kännetecknas av D = 40 dB, FB = 6,0 MHz.

3. Principer för tidsmultiplexering av signaler

3.1. Allmänna principer för att bilda den digitala huvudkanalen

Som bekant, vid övergång från analog till digital form, genomgår signalen följande transformationer (Fig. 3.1.):

Ris. 3.1. Konvertera analog signal till digital PCM-signal

Diskretisering av individuella signaler i tid, vilket resulterar i bildningen pulssignal, modellerad av amplitud, dvs AIM-signal;

Kombinera N individuella AIM-signaler till en grupp AIM-signal med användning av principerna för tidsdelning av kanaler;

Kvantisering av grupp AIM-signalen efter nivå;

Sekventiell kodning av sampel av en grupp PCM-signal, vilket resulterar i bildandet av en grupp PCM-signal, dvs en digital signal.

Således, med en samplingsfrekvens FD=8 kHz (TD=125 μs) och kodbitdjup m=8, får vi en överföringshastighet för den genererade PCM-signalen på 64 kbit/s, vilket är hastigheten för den digitala huvudkanalen ( BCC). Omvandling av en analog signal till en PCM-signal är standardiserad av ITU-T Rekommendation G-711.

3.2. Tillfällig kombination av analoga signaler

Med tidsmultiplexering sänds signaler diskret i tid. Dessutom, mellan intilliggande sampel av en signal finns det alltid "tidsfönster" där det inte finns någon överföring av denna signal. Dessa "fönster" är fyllda med sampel av andra signaler. Beroende på i vilken form provet av varje signal presenteras, är två typer av tidsmultiplexering möjliga:

a) signalkomprimering i analog-pulsform;

b) signalkomprimering i digital form.

3.2.1. Allmänna principer för analog signalkombination

När man tillfälligt kombinerar analoga signaler (Fig. 3.2), var och en av signalerna från ett flerkanalssystem a1 (t) ÷ en(t) (Fig. 3.3, a, c) är förkonverterad från analog form till AIM-1- eller AIM-2-signalen.

Ris. 3.2

Bildandet av AIM-signaler utförs med hjälp av samplers (se fig. 3.24), som styrs av motsvarande kopplingspulser U d 1 ÷ U d n. Eftersom dessa signaler är ortogonala (icke överlappande) i tiden (se fig. 3.25, b, d), så samplar signalerna a d 1 (t) ÷ a d n(t) inte heller sammanfaller i tid och kan direkt kombineras till en gruppsignal U gr (t) med hjälp av linjär adderare 2 (fig. 3.25, d). Bildning av tidsförskjutna pulssekvenser U d 1 ÷ U d n utförs med hjälp av genererande utrustning (GE) 3. Med hjälp av sändningsanordningen för synkroniseringssignaler 4 genererar den också en speciell synkroniseringssignal, som kombineras med sampel av informationssignaler a1 (t) ÷ en(t) . En elementär sändningscykel i ett flerkanalssystem byggs enligt principen: ett sampel av den 1:a kanalen, 2:a, etc., upp till den n:e sänds, sedan sänds en klocksignal; sedan igen samplingar av 1:a, 2:a kanalen, etc.

På mottagningssidan (fig. 3.4) provtagare 11 – 1 n utföra urvalet av samplingar av endast "deras" kanaler från gruppsignalen. Efter kanalfilter 3 i, i= 1, ...,då återställs den kontinuerliga signalen ai(t) från prov a d i(t) ,.

Kanalsamplare på sändnings- och mottagningssidan måste arbeta synkront och i fas. För detta ändamål används forcerad synkronisering av den mottagande delen. Den utförs med hjälp av en speciell synkroniseringssignalmottagare 2, som extraherar en synkroniseringssignal från gruppsignalen och levererar den till den mottagande generatorutrustningen 4. För felfritt val av synkroniseringssignalen ges den senare specifika egenskaper som skiljer den från informationsprover. Skillnaden kan vara amplitud, varaktighet, form etc. GO-sändning och -mottagning är byggda nästan identiskt, endast masteroscillatorn på sändningssidan arbetar i autonomt läge och på mottagningssidan i forcerat synkroniseringsläge. Fördelarna med detta tillfälliga tätningsalternativ är följande:

1) en gemensam GO används för alla kanaler;

2) alla signaler samplas vid samma frekvens, vilket tillåter användning av samma typ av samplare och kanalfilter;

3) analog-till-digital-omvandling (nivåkvantisering och kodningsoperationer) utförs av en gruppkvantiserare och kodare;

4) digital-till-analog omvandling på den mottagande sidan utförs av en I-gruppavkodare, som genererar en gruppsamplade signal av formen Fig. 3,25, d.

3.2.2. Transmissionssystem PKM-30

Denna typ av tillfällig packning används i primär digitala system transmission typ IKM-30. Överföringscykeln i dessa system illustreras i fig. 3.5.

Cykelperioden Tts är lika med samplingsperioden för telefonsignalen Td = 125 μs (eftersom Fd = 8 kHz).

I TC-intervallet sänds de sekventiellt digitalt binär kod sampel av 30 telefonsignaler och två digitala tjänstsignaler: ramsynkronisering (CS) och styr- och interaktionssignaler för automatisk telefonväxel (SUV). Varje sampel sänds i sitt eget kanalintervall (CI), har en kodkombinationslängd Tk och består av m utsläpp. Urladdningstid – Tt. För m = 8 får vi

Kanalintervall, numrerade 0, 1, 2, ..., 31, används enligt följande: KI0 - för sändning av DS-signalen, KI16 - SUV, intervall KI1÷KI15 och KI17÷ KI31 - för sändning, respektive 1 - 15:e och 16 – 31 telefonsignaler. Sändningen av SUV:n utförs genom att organisera en "fjärrsignalkanal", till skillnad från de flesta ASP:er, där SUV:n sänds i samma kanal som informationssignalen. I den primära DSP:n sänds ett sampel av SUV:n för en abonnent i form av en 3-bitars kodkombination, medan en KI16 inrymmer proven av SUV:n för två abonnenter. För att sända sampel av alla 30 abonnenter en gång tar det tid Tsc = Tts (30/2 + 1) = 16 Tts = 2 ms, vilket kallas en multi-frame, medan en av KI16 i multi-frame används att sända en digital signal av multi-frame synchronization (MCS). Med hjälp av SDS-signalen på den mottagande sidan separeras de kodade samplen av SUV:n för enskilda kanaler. Strukturplan SUV-mottagare är nästan lik Fig. 3.4.

De största nackdelarna med det övervägda tillfälliga komprimeringsalternativet är följande:

1) när antalet kombinerade signaler ökar, minskar tidsintervallet mellan intilliggande sampel (se fig. 3.3, d), under vilket gruppkodaren (eller avkodaren) måste omvandlas till en digital signal (och vice versa), på grund av vilket implementeringen av dessa gruppenheter blir mer komplicerad;