Реферат по предмету "Коммуникации и связь"


Передача даних, сигналів звукового мовлення, частотних груп і телевізійних сигналів по цифрових каналах

Передачаданих, сигналів звукового мовлення, частотних груп і телевізійних сигналів поцифрових каналах

/>1. Методи передачі даних поцифровому каналу
Існують дваметоди передачі низькошвидкісних даних по цифровому каналу: метод простогонакладення і метод кодуванняфронтів.
Метод накладенняпередбачає стробування інформаційних імпульсів послідовністю більш короткихімпульсів, у результаті чого кожен інформаційний імпульс перетворюється в пачкукоротких імпульсів (рис. 1). Зазначене перетворення легко реалізується задопомогою схеми збігу, на один вхід якої подаються інформаційні, а на інший –стробуючі імпульси (CI).
/>
Рисунок 1
У приймальномуустаткуванні інформаційні імпульси відновлюються за огинаючою прийнятоюімпульсною послідовністю. Оскільки при такому методі передачі інформаційні істробуючі імпульси не синхронізовані між собою, то відновлення інформаційнихімпульсів відбувається з крайовими перекручуваннями, максимальна величина яких(/>) дорівнює тактовомуінтервалу (періоду повторення) стробуючих імпульсів (/>), тобто />/>, а відносна величинакрайових перекручень />, де/> і /> − швидкості потоківінформаційних і стробуючих імпульсів відповідно.
Чим вище частотапроходження стробуючих імпульсів (/>) у порівнянніз частотою повторення інформаційних імпульсів (/>),тим менше величина крайових перекручувань. Для заданих значень /> і /> припустима швидкістьпередачі інформаційних імпульсів складає величину />=/>/>.
Наприклад, для />=0,05 і />=8/> припустима швидкістьпередачі даних />. Для передачінизькошвидкісних даних (наприклад, телеграфних сигналів) по каналу передачідискретної інформації ЦСП ІКМ-30 використовується послідовність імпульсівпершого розряду (Р1) канального інтервалу КIО. Швидкість передачі цього каналу />=8 />.
Оскільки, зазвичай,/>>/>, то для повноговикористання пропускної спроможності цифрового каналу в ньому можнаорганізувати кілька каналів передачі даних. Кількість цих каналів визначаєтьсяспіввідношенням
/>.
Наприклад, длязаданих значень />=5%, />=8 /> і />=50 Бод величина
/> каналів.
Перевагою методунакладення є його простота. Недолік – низька ефективність використанняцифрового каналу. Коефіцієнт використання цього каналу (К) чисельно дорівнюєвідносній величині крайових перекручувань, тобто />.
Метод накладеннячерез низьку ефективність використання пропускної спроможності цифрового каналувикористовується для передачі сигналів зі швидкістю не вище 1200/>. Так, наприклад, призначеннях />=64/> (для передачі данихвикористовується ОЦК) і />=1200/> величина />, тобто крайовіперекручування невеликі, але і коефіцієнт використання цифрового каналу вкрайнизький (К=0,02).
Існують більшефективні, хоча і більш складні методи передачі даних, що забезпечують підвищенняефективності використання цифрового каналу. Одним з цих методів є методкодування фронтів інформаційних імпульсів (метод ковзного індексу).
Метод кодуванняфронтів передбачає передачу інформації про наявність і напрямок переходів удискретному сигналі (фронтів інформаційних імпульсів) всередині тактовогоінтервалу /> імпульсної послідовностіцифрового каналу. Ця інформація передається кодовими комбінаціями, щоскладаються з /> розрядів.Значення першого (стартового) розряду визначає наявність фронту (переднього абозаднього) інформаційного імпульсу в середині тактового інтервалу />, значення другого –напрямок переходу інформаційного імпульсу (з нижнього рівня «0» уверхній «1» – 1, з верхнього рівня «1» у нижній «0»– 0). Значення інших n-2 розрядів визначають положення фронту інформаційногоімпульсу в середині тактового інтервалу. Для n=3 значення 1 може відповідатиположенню фронту в лівій половині тактового інтервалу />, а 0 – у правій половиніінтервалу />. Якщо n=4, то положенняфронту визначається з точністю до /> тривалостіінтервалу />.
Приклад, щопояснює розглянутий метод передачі даних для n=3, наведений на рис. 2.

/>
Рисунок 2
Відновленняпереданого сигналу в приймачі здійснюється із затримкою на З/> (за n=3). Відноснавеличина крайових перекручувань складає значення />,тобто />в /> рази менше, ніж при методіпростого накладення тією самою частотою стробуючих імпульсів і швидкістюпередачі цифрового каналу.Оскільки для кодування фронту інформаційного імпульсунеобхідно не менше трьох імпульсів цифрового каналу, то максимальне значеннякоефіцієнта використання цього каналу складає величину />.
У методікодування фронтів момент змiни рівня інформаційного імпульсу і положення стартового імпульсу, щовказує наявність цієї зміни, не синхронізовані між собою. Це викликає «ковзання»стартового імпульсу по часовій осі, що визначило іншу назву цього методу – «методковзного індексу».

2. Передача сигналів звукового мовлення
сигналкодування телевізійний звуковий частотний
Існує три класисигналів ЗМ, що розрізнюються смугою ефективно переданих частот. Її величинаскладає 6.4, 10 і 15 кГц для каналів ЗМ 2-го,  1-го і вищого класу відповідно.Тому частота дискретизації (/>)сигналів 3В має бути не менше 12,8, 20 і 30 кГц для каналів 3В 2-го, 1-го івищого класів відповідно. Оскільки частота дискретизації має бути кратноючастоті дискретизації мовних сигналів одного каналу (8 кГц ), то канал 3В 2-гокласу організовується в ЦСП ІКМ-15 замість двох ОЦК (що відповідає частотідискретизації Fд=16кГц). Для організації каналу 3В-1-го класу в ЦСП ІКМ-30частота дискретизації вибирається рівною 32кГц, тобто використовуються чотириканали (канальні інтервали КІ 1, КІ 9, КІ 17 і КІ 25). Тому швидкість передачісигналу 3В складає />.
Структурна схемаприймача-передавача сигналів ЗМ 1-го класу наведена на рис.
/>
Рисунок 3
Аналоговий сигналЗМ проходить через попередньо перекручуючий контур (ПрК), що послаблюєнизькочастотні складові сигналу ЗМ. Фільтр НЧ обмежує спектр сигналу частотою10 кГц. Далі модулятор (М) дискретизує сигнал ЗМ, після чого АIM-сигнал ЗМ надходить у груповий трактАIM сигналів, кодується і післяперетворювання в лінійний код груповий ІКМ-сигнал передається в цифровийлінійний тракт (ЦЛТ).
На приймальнійстороні після декодування з групового АIM-сигналу за допомогою часовогоселектора (ЧС) виділяються відліки ЗМ-сигналу, що виникають з частотоюF=4*8=32кГц. Фільтр НЧ перетворює АIM-сигнал ЗМ в АМ-сигнал. Відновлюючий контур (ВК) компенсуєпопередні перекручування, що були внесені на передавальній стороні попередньоперекручуючим контуром. Для компенсації цих попередніх перекручувань необхідно,щоб залежності загасання від частоти попередньо перекручувального (/> ) контуру і контуру, якийвiдновлює (/>), були взаємно-зворотні,тобто />. Для цього необхідно, щобвиконувалася умова (у дБ) /> Загальнийхарактер частотних залежностей загасання контурів ПК і ВК наведено на рис.4.
/>
Рисунок 4
Доцільністьпопередніх перекручувань можна пояснити таким чином.
Частотний спектрсигналу ЗМ нерівномірний. Його основна частина зосереджена в області 0,5...2 кГц.Зі збільшенням частоти спектральна щільність сигналу ЗМ різко зменшується. Напротивагу цьому спектр шумів квантування рівномірний у всій смузі частотсигналів ЗМ. У результаті цього на верхніх частотах потужність шумівквантування стає порівняною з потужністю сигналу. Внаслідок цього вплив шумівквантування стає помітним на слух. На рис. 5 наведено залежності спектральноїщільності потужності сигналу і спектральної щільності потужності шумівквантування від частоти.
/>
Рисунок 5
За рахунок того,що загасання ВК зростає зі збільшенням частоти, спектральна щільністьпотужності шумів квантування зменшується, що робить шуми квантування в областіцих частот менш помітними.
Для якісноїпередачі сигналу ЗМ використовується апаратура АЦМ-480, що забезпечуєдискретизацію сигналу ЗМ із частотою 40 кГц, нелінійне квантування і12-розрядне кодування. Збільшення розрядності з 8-ми до  12-ти призводить дозбільшення в 16 разів точності відліку кожної дискрети, що у свою чергузабезпечує підвищення захищеності сигналу від шумів квантування на 24 дБ. АпаратураАЦМ-480 поєднується з первинним цифровим трактом апаратури ІКМ-30 і дозволяєорганізувати у ньому 4 моно, або 2 стерео каналів ЗМ, або 8 каналів ЗМ 2-гокласу.
Для підвищеннязавадостійкості сигналу від перешкод у цифровому тракті в кожну кодову групувводиться додатковий біт перевірки на парність 6-ти старших розрядів,використовується перестановка розрядів, що підвищує захищеність сигналу відзосереджених перешкод (групові помилки перетворюються в одиночні, яківиявляються). З урахуванням надлишковості швидкість передачі по кожному з 4-хканалів ЗМ становить 512 кбіт/с.
Структурна схемаапаратури АЦМ-480 наведена на рис. 6.

/>
Рисунок 6
На передавальнійстороні в апаратурі ККВ (комплект кодування) сигнал ЗМ перетворюється вцифровий. Сформовані цифрові сигнали 4-х каналів ЗМ надходять зі швидкістю 512кбіт/c на комплект апаратури первинного часового групоутворення (КПЧГ), дездійснюється синхронне об'єднання у цифровий потік зі швидкістю 2048 кбіт/с, ана приймальній стороні виконується поділ загального потоку на 4 потоки зішвидкістю 512 кбіт/c кожний. Після декодування в апаратурі комплектудекодування (КДВ) сигнали ЗМ надходять на термінали.
В апаратуріцифрової передачі сигналу ЗМ ІКМ-В 6/12 за рахунок удос-коналення методуаналого-цифрового перетворення необхідна швидкість передачі зменшена до 316кбіт/с. У свою чергу це забезпечило можливість передавати сигнали 6-ти моно,або 3-х стереоканалів вищого класу, або 12 каналів 2-го класу (зі смугою частотдо 7 кГц).3. Передача сигналів частотних груп
На практиці впроцесі впровадження ЦСП виникає необхідність стикування широкосмуговиханалогових трактів з цифровими. Зокрема, така необхідність виникає під часзаміни апаратури АСП на апаратуру ЦСП. Тому використовується спеціальнеаналого-цифрове обладнання (АЦО), що забезпечує перетворення сигналу АСП (восновному сигналів вторинної і третинної груп) у цифровий і навпаки. У процесіперетворення груповий сигнал АСП дискретизуєтся і кодується. Вихідний цифровийсигнал розділяється на декілька потоків того чи іншого ступеня ієрархії ЦСП,після чого ці потоки надходять на вхід апаратури більш високого ступеняієрархії ЦСП. Швидкість вихідного потоку (В) визначається частотоюдискретизації Fд і розрядністю кодових груп цифрового сигналу m. Спiввiдношення для розрахунку швидкостi передачi має вигляд В=mFд.
Значення частотидискретизації залежить від варiанта аналого-цифровогоперетворення сигналу, який використовується:
- з перетворенням частоти для зниження верхньої межіспектра сигналу;
- без перетворення частоти.
Розглянемо першийваріант на прикладі перетворення сигналу вторинної групи (ВГ) АСП. Структурнi схеми передавальної i приймальної частин апаратури АЦО-ЧД(аналого-цифрове перетворення багатоканального сигналу з частотним ущільненням)наведено на рис. 7, а i 7, бвiдповiдно.
/>
Рисунок 7
Відповідно дотеореми Котельникова частота дискретизації має бути />.Для зменшення частоти дискретизації спектр ВГ переносять у смугу частот 12…252кГц. Значення частоти дискретизації вибирають рівною 512 кГц (замість Fд=2Fш=2×252=504 кГц).
Необхіднакількість розрядів у кодовій групі залежить від виду шкали квантування(рівномірної або нерівномірної) і припустимого рівня шумів квантування (3пВт/км, що відповідає допустимому рівню шумів на 1 км аналогового тракту передачі). Оскільки середній рівень групового сигналу практично постійний,порівняно невеликий, і пік-фактор цього сигналу постійний (14, 12 і 10дБ дляПГ, ВГ і ТГ відповідно), то використовувати нерівномірне квантування недоцільно(виграш у довжині кодових груп не перевищує одного розряду). Можна сказати, щоз урахуванням вищенаведеного розрядність кодових комбінацій ІКМ сигналу маєбути не менше m≥9 біт. Вибирають m=12 (11 інформаційних і один розряд дляпередачі службової інформації). Таким чином, швидкість передачі цифровогопотоку складає величину: B=m×Fд=12×512=6144 />. Вихідний цифровий потіккодера в пристрої розподілу розділяється на 3 первинних зі швидкістю />кожний. Далі ці потокинадходять на 3 входи апаратури вторинної групи (ЦСП ІКМ-120) і передаються поЦЛТ. На приймальній стороні рис.7, б здійснюється зворотне перетворення. У пристрої об'єднання три потоки поєднуютьсяв один зі швидкістю />, після чого цейІКМ сигнал декодується, перетворюється в аналоговий зі смугою частот 12…252 /> і переноситься в смугучастот ВГ 312…552 кГц. Якприклад розглянемо структуру циклу передачi апаратури АЦО-60, яка забезпечує перетворення аналового сигналу ВГ уцифровий.
Цикл передачіАЦО-60 характеризується такими параметрами:
– швидкістьпередачі />/>;
– тривалістьциклу передачi />/>(4 біти);
– кількістьрозрядів />(у складi яких 11 інформацiйних i один службовий);
– частотапередачі циклів />/>.
На рис.8 наведенорозміщення бітів у кожному з 3-х потоків.

/>
Рисунок 8
Таким чином, iз рис 8 видно, що 12-розрядна кодовакомбінація розміщується в 3 цифрових потоках 2048 /> по4 розряди у кожному.
Полярністьсигналу (дискрети) зазначується на 1-й позиції. Номер сегмента розміщується напозиціях 2 і Номер рівня в сегменті – на позиціях 4...11. Дванадцята позиціяцієї кодової комбінації використовується для організації службового зв'язку,передачі сигналів аварії (вид модуляції – ДМ).
Аналогічноздійснюється перетворення в апаратурi АЦО-300 груповогосигналу третинної групи АСП і формування цифрового потоку зі швидкістю />.Цей потiк розділяється на три вторинних iз швидкiстю 8448 /> кожний,що вiдповiдає 3·120=360 ОЦК.
Під часвикористання другого варіанта аналого-цифрового перетворення (АЦП) сигналузначення частоти дискретизації вибирається вище верхньої частоти спектрагрупового аналогового сигналу, причому вибір частоти дискретизації не маєсупроводжуватися перекриттям спектра сигналу з бічними смугами при частотідискретизації і її другій гармоніці. Спектр сигналу має вигляд, наведений на рис.9, де 1 і 4 – відповідно нижня і верхня бічні смуги спектра сигналу при першійгармоніці частоти дискретизації; 2 – спектр групового сигналу АСП; 3 – нижнябічна частота спектра сигналу при другій гармоніці частоти дискретизації.
/>
Рисунок 9
З рис.9 можнапереконатися в тому, що перекриття спектрів бічних смуг 1 і 3 зі спектромсигналу 2 буде виключено під час виконання умов (нерівностей)
/>
Крім того,доцільно забезпечити рівність захисних проміжків (ЗП) по ширині між спектромсигналу (2) і бічних смуг (1 і 3), тобто:
/>.
Звідки випливає,що значення частоти дискретизації визначається співвідношенням
/>.
Для ВГ АСП Fminі Fmax рівні відповідно 312 і 552 кГц, тому значення частоти дискретизаціїскладає:

/>.
Це значеннячастоти дискретизації вище, ніж у варіанті АЦП із перетворенням частоти і зоднаковою розрядністю призводить до недоцільного збільшення швидкості передачі.Тому на практиці використовується варіант АЦП сигналів частотних груп зперетворенням частоти.
Недолікомрозглянутих перетворень групового сигналу АСП у цифровий є зниження пропускноїспроможності ЦЛТ, що використовують апаратуру ІКМ-ВД. Дійсно, для передачісигналiв 60 або 300 каналів АСП приходитьсявикористовувати 90 або 360 каналів ЦСП.
В останні рокирозроблено трансмультиплексори, що забезпечують поєднання АСП і ЦСП без втратипропускної здатності.
4. Передача телевізійних сигналів
Телевізійний (ТВ)сигнал займає смугу частот, яка становить 6МГц, тому частота дискретизації маєбути не менше 12Мгц. На практиці її значення становить /> = 12,888МГц, що дозволяєдля передачі ТВ сигналу використовувати ЦСП ІКМ-1920.
Необхіднарозрядність (m) кодових груп має забезпечувати передачу N помітних градаційяскравості. Оскільки N = 200, то m = ]log200[ = 8 розрядів, а швидкістьпередачі ТВ сигналу
B = /> ∙ m = 12,888 ∙8 = 103,104 Мбіт/c.
Цей цифровийпотік розділяється на 3 стандартних третинних потоки (Е3) зі швидкостями103,104: 3 = 34,368 Мбіт/с, що подаються на входi апаратури четвертинної групиустаткування часового групоутворення. На приймальній стороні цифрові потокипоєднуються в один ІКМ сигнал ТВ, потім ІКМ сигнал декодується і післядемодуляції відновлюється вихідний ТВ сигнал.
Слід зазначити,що швидкість передачі ТВ сигналу може бути знижена до величини порядку 40Мбіт/c за рахунок стиску сигналу ТВ, використання таких методів модуляції, якДІКМ і ДМ, що дозволяє використовувати для передачі ЦСП ІКМ-480.
Оскільки вимогищодо припустимої імовірності помилки порівняно низькі (помилка з імовірністю 10-7непомітна, а помилка з імовірністю 10-6 майже непомітна), топередача сигналів ТВ може здійснюватися без захисту від помилок. Якщо ввестинезначну надмірність для забезпечення захисту від помилок, то вплив цих помилокбуде практично виключено.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.