|
Основы построения телекоммутационных систем и сетей
ПОВОЛЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
И ИНФОРМАТИКИ
СТАВРОПОЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦЕПЛИНЕ «ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ И СЕТЕЙ»
СТУДЕНТА: Заочного факультета
ССиСК 5 курса 1 гр.
Xодуc Александра
Юрьевича.
ПРОВЕРИЛ: Бондарь С. Н.
Ставрополь 1999г.
Задание № 1.
Дать определения понятий: сообщение, сигнал, канал, система связи, сис-
тема N – канальной связи. Изобразить структурную схему многоканальной систе-
мы передачи, пояснить назначение блоков.
Решение:
Сообщением называют совокупность сведений о состоянии какого либо
материального объекта. Источник и получатель сообщений разделены некоторой
средой, в которой источник образует возмущения, отображающие сообщение и
воспринимаемые получателем.
Физическая реальность, изменение которой в пространстве и во времени
отображают переданное сообщение, называется сигналом.
Системой N – канальной связи называется совокупность технических
средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу сообщений от
N источников к N получателям по одной цепи связи (по одному стволу).
Структурная схема многоканальной системы передачи приведена на рис. 1.
Рис. 1.
М – модуляторы, О – устройства объединения, Цепь – цепь связи, Ф – фильтры,
D – демодуляторы.
К передатчику N – канальной системы связи подводятся первичные сигна-
лы а(t) от N источников сообщений. Эти сигналы подвергаются специальной об-
работке в модуляторах и объединяются в общий групповой сигнал u(t), направ-
ляемый в цепь связи. В приемной части системы из группового сигнала , под-
вергшегося воздействию помех, выделяются индивидуальные сигналы отдельных
каналов , соответствующие передаваемым сообщениям.
Задание № 2.
Пояснить принцип формирования одной боковой полосы фазоразностным
методом. Оценить качеств формирования канального сигнала. Рассчитать и по-
строить спектр сигнала (на основе крайних частот спектра) полезной боковой по-
лосы первой ступени преобразования МСП с ЧРК согласно исходным данным:
- исходный сигнал
- несущая частота
- полезная боковая полоса – ВБП
- асимметрия в плечах фазоразностной схемы
- погрешность фазирования
Решение:
1. Схема, реализующая фазоразностный метод формирования ОБП приведена
на рис. 2.
Схема содержит:
РУ – развязывающие устройства;
ВУ – вычитающие устройства;
ФК – фазовые контура;
М – модуляторы.
На схеме (рис. 2) фазовый сдвиг ?/2 для несущей частоты создает фазовый
контур ФК1. Фазовые контуры ФК2 и ФК3 создают фазовый сдвиг ?/2 для всех
частот исходного сигнала в одном плече по отношению к другому.
2. Если на модулятор одного плеча исходный сигнал и несущую частоту по-
дать сдвинутыми по фазе ?/2 относительно сигнала и несущей частоты, подавае-
мых на модулятор другого плеча, то сигнал на выходе схемы будет содержать ко-
лебания только одной боковой полосы.
Покажем это. Пусть исходный сигнал представляет собой гармоническое
колебание вида U?cos?t (с учетом, что ? = 2?F, ? = 2?w). Тогда исходный сигнал
и несущая частота подаваемые на модулятор, будут определятся выражениями:
и , а второго соответственно
и .
В случае выполнения модуляторов по двойной балансной схеме, напряже-
ние на выходе первого и второго модуляторов соответственно будут:
Если амплитуды токов на выходе преобразователей будут одинаковые
I = I1 = I2, то на выходе схемы (или входе ВУ) ток будет равен:
,
то есть в его составе будет только ток одной (в рассматриваемом случае верхней)
боковой полосы.
При несоблюдении равенства тока в плечах схемы I1 ? I2 и равенства раз-
ности фаз величине ?/2 ток на выходе схемы будет содержать составляющие
нижней и верхней боковых полос.
3. Степень подавления фазоразностной схемой неиспользуемой полосы (за-
тухание в полосе не пропускания), при наличии:
? Ассиметрии в плечах фазоразностной схемы составит:
дБ,
? Погрешности фазирования:
дБ,
? Асимметрии в плечах фазоразностной схемы и погрешности фазиования:
дБ
4. Степень дополнительного затухания полезной боковой полосы, при наличии:
? Асимметрии в плечах фазоразностной схемы:
дБ;
? Погрешности фазирования:
дБ;
? Асимметрии в плечах фазоразностной схемы и погрешности фазирова-
ния:
5. Для расчета и построения спектра сигнала, рис3, (на основе крайних частот
спектра) верхней боковой полосы первой ступени МСП с ЧРК воспользуемся вы-
ражениями:
Гц;
Гц.
Задание №3.
Пояснить групповой принцип построения аппаратуры МСП с ЧРК, рассчи-
тать:
? Значение несущей частоты используемой в аппаратуре сопряжения при нали-
чии одной ступени преобразования;
? Значение виртуальной несущей частоты, согласно исходным данным:
- исходный сигнал 299 – 2549 Гц.;
- Ступени преобразования 29; 84; 249; 449 кГц. (ВБП, НБП, ВБП, ВБП)
- Полоса частот сигнала линейного спектра 12049 – 14299 Гц.
Решение:
1. Структурная схема, поясняющая принцип построения МСП с ЧРК с ис-
пользованием многократного или группового преобразования, приведена на рис. 4
2. В первой ступени, являющейся ступенью индивидуального преобразова-
ния, одинаковые исходные частотные полосы от n1 различных источников сигна-
лов преобразуются в n1-канальных сигналов, размещенных в не перекрывающих-
ся полосах частот, образуя n1-канальный групповой сигнал.
Вторая и последующие ступени преобразования являются групповыми. Во второй
ступени n2 одинаковых частотных полос n1-канального сигнала преобразуются в
общий групповой n1n2-канальный сигнал. В следующей ступени преобразования
образуется n1n2n3-канальный сигнал путем переноса n3 одинаковых частотных
полос группового n1n2-канального сигнала в не перекрывающиеся полосы частот
и т. д. Последняя ступень группового преобразования предназначается для
получения линейного спектра системы передачи, которая передается по линии.
Совокупность ступеней преобразования образуют каналообразующую ап-
паратуру.
Преобразование спектра частот на выходе каналообразующей аппаратуры
в определенный для системы передачи линейный спектр осуществляется аппара-
турой сопряжения (АС). Она содержит, как правило, одну ступень преобразова-
ния.
3. Для расчета несущей частоты используемой в АС при наличии одной
ступени преобразования, воспользуемся планом спектра частот составленным
согласно варианту задания (ВБП, НБП, ВБП, ВБП). Из анализа которого следует:
Откуда можем получить результирующее соотношение для вычисления
искомой частоты:
4. Виртуальной несущей частотой называется воображаемая несущая частота,
с помощью которой можно было бы исходную полосу частот переместить в ли-
нейную путем однократного преобразования (минуя все промежуточные ступени
преобразования).
5. Виртуальная несущая частота составит:
Гц.
Задание №4.
Пояснить принципы организации двухсторонней связи по проводным и
радиорелейным линиям связи.
Решение:
Двухсторонняя связь может быть организована по:
1 – однополосной четырехпроводной;
2 – двухполосной двухпроводной;
3 – однополосной двухпроводной системам.
1. При однополосной четырехпроводной системе (рис. 5) используются две
двухпроводные цепи:
Одна цепь для передачи сигналов в одном направлении, вторая – в обрат-
ном направлении. Передача сигналов в обоих направлениях осуществляется в
одном и том же диапазоне частот. Эта система является при организации связи
по кабельным линиям.
2. Двухполосная двухпроводная система используется при построении мно-
гоканальных систем передачи, работающих на воздушных и радиорелейных ли-
ниях. Структурная схема системы передачи, работающая по воздушным линиям,
приведена на рисунке 6.
Здесь используется одна двухпроводная цепь, по которой передача сигналов в
двух направлениях осуществляется в разных спектрах частот. Направляющие
фильтры соответственно низких высоких частот служат для разделения спектров
частот двух направлений передачи.
3. В однополосной двухпроводной системе (рис. 7) для передачи сигналов в
обоих направлениях по одной двухпроводной цепи используется одна и та же по-
лоса тональных частот, следовательно, можно осуществить одну двухстороннюю
передачу.
Разделение направлений передачи в оконечных и промежуточных усилительных
пунктах осуществляется с помощью дифференциальных систем. В настоящее
время эта система используется крайне редко, что обусловлено низкой
устойчивостью усилителей двухстороннего действия.
Задание №5.
Пояснить принцип построения МСП с ВРК-ФИМ. Рассчитать возможное
число каналов МСП, без ведения сигналов синхронизации при заданных началь-
ных условиях:
Частота дискретизации кГц.
Защитный интервал мкс.
Решение:
1. На рис. 8 приведена упрощенная структурная схема, иллюстрирующая
принципы построения аппаратуры с временным разделением каналов и фазо-
импульсной модуляцией.
2. Рассмотрим назначение и функции ее узлов, пологая, что аппаратура предна-
значена для передачи телефонных сигналов.
Разговорные токи абонентов через дифференциальные устройства, разделяю-
щие направления передачи и приема, попадают в ветвях передачи на фильтры
нижних частот. С выходов этих фильтров сигналы поступают на входы канальных
амплитудно-импульсных модуляторов, с помощью которых непрерывные рече-
вые сигналы преобразуются в последовательности отсчетов. На модуляторы
подаются так же управляющие импульсные последовательности – импульсные
переносчики, вырабатываемые ГО передачи. От ГИ импульсы поступают на
распределитель импульсов каналов РИК, с которого они в заданные моменты
времени попадают на канальные модуляторы. Преобразователи АИМ-ФИМ
осуществляют преобразование импульсных сигналов, модулированных по
амплитуде, в сигналы, модулированные по фазе. Выходы всех канальных
преобразователей АИМ-ФИМ объединяются, и формируется групповой ФИМ
сигнал.
С выхода приемного устройства ПР, групповой ФИМ сигнал поступает на ка-
нальные временные селекторы (ключи) КС, поочередно открывающиеся и про-
пускающие импульсы только к данному каналу. Далее осуществляется преобразо-
вание ФИМ-АИМ. Восстановление непрерывных сигналов осуществляется
фильтрами нижних частот.
3. На рис. 9 приведена последовательность импульсов цикла передачи.
4. Из рис. 9 видно, что
Тогда при условии получим:
Учитывая, что N – наименьшее целое, число каналов в МСП составит 5.
Задание 6.
Пояснить принцип построения МСП с ВРК-ИКМ. Рассчитать тактовую
частоту передачи символов в линейном тракте, если цикл разделен на N+2 равных
временных интервала из которых N заняты кодовыми группами каналов, 2 – слу-
жебной информацией, при заданных начальных условиях:
Частота дискретизации кГц.
Число каналов .
Число разрядов в кодовой группе .
Решение:
1. Упрощенная структурная схема МСП с ВРК приведена на рисунке 10.
2. Аналоговый сигнал, пришедший от абонента по двухпроводной линии, че-
рез дифференциальную систему попадает на фильтр нижних частот. Дискретиза-
ция осуществляется АИМ модуляторами, выходы которых запараллелены.
Групповой АИМ сигнал поступает на кодер, где проходит его квантование и
кодирование. В системе ВРК-ИКМ передача осуществляется циклами. Цикл
передачи состоит из кодовых групп каналов, сигналов цикловой синхронизации,
позволяющий отделить один цикл передачи от другого и осуществить тем самым
временную селекцию сигналов, а также сигналов управления и взаимодействия
АТС (СУВ). Работа всех блоков передающей части синхронизируется сигналами,
вырабатываемыми блоком синхронизации БСпер. С выхода УО импульсы
поступают на регенератор, где нормализуется их форма и устраняются фазовые
флуктации т. е. случайные смещения от тактовых моментов. Перекодирование
осуществляется в специальном устройстве согласования с линией УСЛ. С выхода
УСЛ сигнал передается непосредственно в линейный тракт.
В приемной части системы сигнал преобразуется в обратной последовательности.
Входные импульсы с линии после регенерации поступают на устройство разделе-
ния УР, где выделяются сигналы СУВ и информационные. Декодер служит для
цифро-аналогового преобразования, в результате которого ИКМ сигнал превра-
щается в АИМ сигнал. Разделение каналов осуществляется канальным селекто-
ром КС, а выделений первичного сигнала – ФНЧ.
3. Временные диаграммы, поясняющие принцип образования группового
сигнала в системе ВРК ИКМ приведены на рис. 11. Где:
а) сигнал в 1-м канале;
б) сгнал во 2-м канале;
в) сигнал в n-м канале;
4. г) групповой АИМ сигнал;
д) групповой ИКМ сигнал.
4. Тактовая частота передачи символов в линейном тракте составляет:
Задание №7.
Пояснить принципы линейного кодирования при передачи сигналов ЦСП (одним
из способов кодирования). Показать, на временных диаграммах, форму сигнала
при разных способах кодирования с использованием: (согласно заданному вари-
анту) – попарно - избирательного троичного (ПИТ) кода.
Решение:
1. Реальный сигнал на выходе формирователя импульсов МСП с ВРК пред-
ставляет собой случайную последовательность однополярных импульсов, спектр
которой характеризуется наличием постоянной составляющей на передаваемой по
каналу связи в виду особенностей реализации последнего. Это, в свою очередь,
приводит к возникновению искажений формы восстановленного сигнала, а кроме
того, что крайне важно, приводит к увеличению трудностей формирования такто-
вой частоты и возрастанию числа ошибок регенерации.
Во избежании указанных недостатков, применяют дополнительное преобразова-
ние двоичного цифрового сигнала (линейное кодиование).
2. Линейное кодирование на базе попарно - избирательного троичного (ПИТ)
кода предполагает, что в процессе его формирования входной двоичный поток
разбивается на пары символов и каждой такой паре ставится в соответствии пара
троичных символов кода линии. Правило формирования ПИТ-кода определяется
таблицей 1.
Таблица 1.
Двоич-
ный код
ПИТ-
код
Условие выбора
00
- +
11
+ -
01
+ П
Если предыдущая пара 01 или 10 была представлена через '- П' или 'П -'
- П
Если предыдущая пара 01 или 10 была представлена через '+П' или 'П+'
10
П -
Если предыдущая пара 01 или 10 была представлена через '+П' или 'П+'
П +
Если предыдущая пара 01 или 10 была представлена через '- П' или 'П -'
3. Согласно методическим указаниям, исходный цифровой сигнал примет вид:
Данному ИЦП соответствует временная диаграмма, рис 12.
Задание №8.
Пояснить принцип построения асинхронно адресных систем связи
(ААСС). Рассчитать число возможных абонентов в сети при организации:
а) телефонной связи;
б) передачи данных, при заданных начальных условиях.
Допустимое число активных абонентов N = 100 + NпрNп =100 + 49 =149.
Коэффициент занятости:
Коэффициент активности:
Решение:
1. Функциональная схема ААСС и временные диаграммы сигналов ААСС
приведены на рис. 13, 14.
2 . Выходные сигналы, в частности речевые, подаются на входы импульсных мо-
дуляторов, где преобразуются в АИМ колебания, причем тактовые моменты дис-
кретизации разных сигналов не совпадают, поскольку станции всех абонентов ав-
тономны и не синхронизированы. Модулированные импульсы поступают в уст-
ройство адресации, где каждый из них наделяется адресом. Адресом может быть,
например, кодовая группа символов. В этом случае, устройство адресации пред-
ставляет собой линию задержки (ЛЗ) с отводами. Каждому импульсу на входе ЛЗ
соответствует группа импульсов на ее выходе. Число импульсов в группе зависит
от числа используемых отводов лини. На рис.13, задействованы 4 отвода.
Взаимное расположение импульсов, характеризующее адрес абонента, опре-
деляется тем, с каких отводов ЛЗ берется выходной сигнал, т. е. сигналы речевых
абонентов на выходе устройства адресации представляют собой асинхронные по-
следовательности импульсов, несущие информацию, как об адресе абонента, так и
о передаваемом сигнале.
Сигналы, с выхода устройства адресации, подаются на радиопередающее уст-
ройства и излучаются в открытое пространство.
На приемной стороне после усиления и преобразования в индивидуальном
радиоприемном устройстве сигналы поступают в устройство дешифрации адреса.
Дешифрация адреса заключается в определении взаимного расположения им-
пульсов адреса и осуществляется так же с помощью ЛЗ с отводами.
3. Адрес абонента формируется из элементов (обозначенных на рисунке 15а)
заштрихованными квадратами, определяющими частоту заполнения и время
передачи импульсов адреса. Примеры адресов приведены на рис. 15б. Видно, что
адреса представляют собой группы радиоимпульсов, имеющие разные частоты
заполнения и время передачи.
4. Число возможных абонентов ААСС в общем случае определяется выраже-
нием:
а) при передачи телефонных сообщений:
б) при передаче данных:
5. Асинхронно адресные системы связи обладают очень важным свойством –
высокой живучестью. Это определяется тем, что ААСС не имеют центральной
станции, выход которой из строя означает прекращение связи для всех абонентов.
Такие свойства как гибкость и оперативность установления соединения, возмож-
ность обслуживания большого числа абонентов, эластичность, живучесть и в тоже
время пониженное качество связи, обусловленное наличием шумов не ортого-
нальности, определили применение ААСС в системах низовой радиосвязи, в сис-
темах связи с подвижными объектами и др. Качество связи в ААСС может быть
повышено при использовании в них цифровых методов преобразования первич-
ных сигналов. В этом случае ААСС находят применение, например, в спутнико-
вых системах связи.
| |
