Проектирование многоканальной телекоммуникационной системы связи

13

АКАДЕМИЯ

кафедра №12

Курсовая работа

по дисциплине

"Многоканальные телекоммуникационные системы"

на тему:

"Проектирование многоканальной телекоммуникационной системы связи"

Орел

2008

Содержание

1. Выбор частоты дискретизации

2. Построение сигнала на выходе регенератора для заданной кодовой последовательности символов для заданных линейных кодов

3. Расчет максимальных длин участков регенерации

4.Расчет цепи дистанционного питания и разработка структуры линейного тракта

Заключение

Список используемой литературы

1. Выбор частоты дискретизации

Выбор частоты дискретизации F_Д осуществляется на основе теоремы Котельникова. При дискретизации телефонных сигналов спектр АИМ сигнала имеет составляющие с частотами исходного модулирующего сигнала F_Н..F_В и составляющие боковых полос при частоте дискретизации F_Д( F_Н..F_В). Поскольку для телефонного сигнала F_В=3.4 кГц, то по теореме Котельникова F_Д2F_В6..8 кГц. На практике выбирают F_Д=8 кГц, что упрощает требования к ФНЧ приема.

Расчет защищенности от шумов квантования и определение количества разрядов в кодовом слове

Количество разрядов в кодовом слове m зависит от величины защищенности от искажений квантования на выходе канала ТЧ А_КВ и количества переприемов по ТЧ n, а также от выбранного вида квантования. В процессе квантования возникают ошибки, называемые ошибками квантования, вызванные различиями в амплитуде отсчета сигнала и ближайшего уровня, что приводит к искажениям. Защищенность от ошибок квантования при линейном квантовании речевого сигнала определяется по формуле:

А_КВ=6m - 20lgk + 4,8;

где к - пик-фактор речевого сигнала (обычно принимается к=5).

Для определения А_КВ при заданном динамическом диапазоне D (для телефонного сигнала D=40…43) телефонного сигнала и количестве переприемов по ТЧ n, а также с учетом аппаратурных погрешностей, которые обычно составляют 4..5 дБ, существует формула:

А_КВ=6m - D - 10lg(n+1) - (4..5) + 4,8;

Тогда, для выполнения заданной защищенности от искажений квантования А_КВ при равномерном квантовании потребуется m разрядов в кодовом слове:

где Ц обозначает округление до ближайшего целого числа в большую сторону.

Определим m для конкретных значений А_КВ=25 дБ, к=5, D=40 дБ, n=1.

Как видно при равномерном квантовании для получения требуемой защищенности от искажений квантования кодирование должно производиться достаточно большим числом разрядов кодового слова. При выбранном значении частоты дискретизации F_Д=8 кГц полоса частот канала ТЧ в ЦСП будет расширяться на величину 8 кГц на один разряд кодового слова, что приведет к значительному снижению пропускной способности.

Поэтому для уменьшения числа разрядов кодового слова и повышения пропускной способности применим неравномерное квантование.

В итоге, с учетом снижения защищенности за счет скачкообразного изменения шага квантования на 2 дБ, и с учетом аппаратурных погрешностей 4..5 дБ, минимальная величина защищенности от искажений квантования А_{кв мin} при неравномерном квантовании, с учетом переприемов по ТЧ, составит величину:

дБ

Следовательно, для определения числа разрядов в кодовом слове при неравномерном квантовании:

Подставив в формулу 1.5 те же значения, что и для случая равномерного квантования получим:

Рассчитаем и построим зависимость защищенности от искажений квантования на выходе канала от уровня сигнала. Для этого определим минимальную защищенность сигнала в пункте приема в диапазоне уровней от -36 до 0 дБ

дБ

Максимальная величина защищенности в том же диапазоне будет примерно на 6 дБ больше минимальной:

дБ

Наносим на график горизонтальные прямые, соответствующие найденным А_квmin и А_квмах. Защищенность при p=-36 дБ примерно на 2 дБ выше А_{кв min}, тогда

 дБ

Значения защищенности от искажений квантования в диапазоне уровней от 0 до -36 дБ лежат между прямыми А_квmin и А_квmaх, а в диапазоне от -36 до минус бесконечности квантование является равномерным и поэтому Акв убывает на 1 дБ при уменьшении уровня сигнала на такую же величину. Диапазон изменения сигнала, в котором защищенность остается не ниже заданной, находим непосредственно по диаграмме (рис. 1).

Рис. 1. - Зависимость защищенности от шумов квантования от уровня входного сигнала.

При Акв=25 дБ динамический диапазон составляет 40 дБ, что соответствует принятому для телефонного сигнала.

2. Построение сигнала на выходе регенератора для заданной кодовой последовательности символов для заданных линейных кодов

Построим сигнал на выходе регенератора для заданной кодовой последовательности символов для линейного кода МЧПИ.

Построение глаз - диаграммы на выходе корректирующего усилителя, расчет запаса помехозащищенности регенератора

При распространении по кабелю импульсный сигнал претерпевает линейные искажения. Из-за этих искажений увеличивается длительность импульсов, поэтому на каждый символ сигнала в линии, поступающего на вход регенератора, воздействуют соседние символы цифрового сигнала. Такое влияние может привести к ошибкам регенерации цифрового сигнала.

Для оценки качества коррекции цифрового сигнала и возможности его достоверной регенерации как на этапе проектирования, так и в процессе производства и эксплуатации, оказывается удобным использование глаз-диаграмм, представляющих картину наложения всевозможных реализаций скорректированного цифрового сигнала в течении одного или нескольких тактовых интервалов.

Рассмотрим положительную область амплитуд, поскольку отрицательная симметрична ей относительно ось времени, и для определения помехозащищенности строить ее нет необходимости. При построении учитываются следующие факторы. Погрешность работы АРУ влияет на амплитуду формируемых откликов. Разница между АЧХ тракта «кабель + корректор» и номинальным его значением искажает форму импульса, вытягивая их по длительности, при этом считается, что амплитуда импульсов остается постоянной ввиду компенсационного действия АРУ. Нестабильность питающего напряжения вызывает отклонение порога срабатывания от номинального. В следствии фазовых дрожаний хронирующего сигнала возникают отклонения момента опознавания кодовых символов от момента максимума отношения сигнал-помеха в выходном сигнале линейного корректора, а также временные флуктуации в регенерированном сигнале.

Погрешность устранения АЧИ КУ -7%;

Погрешность работы АРУ -6%;

Нестабильность питающего напряжения РУ -4%

Величина фазовых дрожаний -5%

Величина области принятия решения для «1» равна: ;

Величина области принятия решения для «0» - ;

На основании этого находим раскрыв глаз-диаграммы:

; => ;

После этого, зная значение номинальной амплитуды (Е=3 В), можно определить требуемый запас помехозащищенности на входе регенератора для обеспечения требуемого качества связи:

;

3. Расчет максимальных длин участков регенерации

Для расчета максимальной длинны участка регенерации необходимо определить тип кабеля. По условию кабель - ЗКП 1*4* 1,2 , т.е. симметричный кабель. Далее произведем расчет именно для данного типа кабеля.

А_{р доп1} = 4,63 + 11,42 lglg(10¹¹)¹ + 20 lg( 3 1) -3,09=19,41 дБ

А_{р доп1} = 4,63 + 11,42 lglg(10¹¹)¹ + 20 lg( 3 1) -3,09=18,95 дБ

Для ЗКП-1*4/1,2 к-т затухания на рабочей частоте

Для ЧКМ-180,где мы используем 2 аппаратуры ЧКМ-120, рабочая частота равна половине тактовой:

А_вл-величина,учитывая влияние ЦСП параллельных цепей. В нашем случае число влияющих пар=4,значит А_вл=10 lg 4. А_вл=6,02

А_l (f)-переходное затухание цепи на дальнем конце на f_раб. При расчетах берется наихудший случай с учетом разброса параметров симметричного кабеля. Поэтому в качестве А_l (f) берется А-_l (f)_min

A_l (f)_min=A^*(f)-2б;

Для рассматриваемого типа кабеля б=3,65 дБ ,а A^*_l(f)=80…90 дБ.

Общая формула расчета:

А_рож=А_рпп=А_l(f)-a(f)*l_p-A_вл

А_{рож 1км}=85-11,62*1-6,02=67,4 дБ;

А_{рож 10км}=85-11,62*10-6,02=-37 дБ;

Согласно полученным значениям защищенности А_рож и А_{р доп} ,построим графики (см.приложение 1).

Согласно построенным графикам мы определяем величину участка регенерации. Она оказалась равной для семметричной ЛП l_p=5,15км.

4. Расчет цепи дистанционного питания и разработка структуры линейного тракта

Выбор типа оборудования осуществляется на основании полученных исходных данных, а именно числа каналов и типа кабеля.

Заданное число каналов равно 120. Исходя из этого, можно выбрать в качестве оборудования 8 комплектов аппаратуры ИКМ-30. Передающее оконечное оборудование осуществляет дискретизацию входных аналоговых сигналов, временное объединение полученных дискретных сигналов, их квантование, кодирование и преобразование двоичной последовательности на выходе кодера в форму, удобную для передачи по линии, а в приемном оконечном оборудовании осуществляется обратное преобразование.

Дистанционное питание (ДП) линейных регенераторов осуществляется стабилизированным постоянным током по схеме провод-провод с использованием центральных жил коаксиальных пар. При этом необслуживаемые регенерационные пункты (НРП) включаются в цепь ДП последовательно.

Дистанционное питание подается в линию от блоков ДП, устанавливаемых либо на оконечных пунктах (ОП), либо на обслуживаемых промежуточных пунктах (ОРП). При этом дистанционное питание может производиться как с обоих ОП (питание полусекциями), так и с одного ОП. При питании секциями шлейф цепи ДП организуется в НРП, расположенном в середине питаемого участка линейного тракта, а при питании с ОП - на другом ОП или ОРП. Шлейф цепей ДП двух смежных полусекций организуется в одном НРП.

При расчете напряжения на выходе блока ДП следует учитывать падение напряжения на участках кабеля и на НРП, т. е.

;

где I_ДП ток дистанционного питания, А;

R₀ километрическое сопротивление цепи ДП постоянному току, Ом/км;

l_ДП длина участка ДП, км;

U_НРП падение напряжения на одном НРП, В;

n число НРП, питаемых от одного ОП (ОРП).

Количество переприемов ТЧ ;

Рассчитаем n;

Поскольку l_ДП = 100 км, а длина участка регенерации должна быть кратна строительной длине кабеля (500 м), то l_Р = 4 км, а значит:

На основании данных: 1/2R₀= 55,5 Ом/км, U_НРП = 2,5 В, I_ДП = 0,065 мА, lдп = 200 км, получаем для одного из участков, но т.к. все участки одинаковы:

Так как число НРП в нашей линии равно 38,то будем запитывать с каждой стороны по 16 НРП.

Учитывая, что на одном НРП происходит падение напряжения 10 В, получим:

U_дп=0,065*55,5*82,4+10*16=457 (В) U_дп < U_{дп max} (580 B)

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта рассчитано необходимое количество разрядов в кодовом слове, обоснованы преимущества применения нелинейного по сравнению с линейным квантованием. Определена необходимая величина защищенности от шумов квантования. С помощью глаз-диаграммы определен запас помехозащищенности регенератора. Для заданной кодовой последовательности символов для заданных линейных кодов построен сигнал на выходе регенератора. Обоснован выбор кабеля для системы передачи, а также рассчитана максимальная длина участка регенерации, на основе чего разработана структура линейного тракта.

Список используемой литературы

Баева Н.Н., Гордиенко В.Н. и др. Многоканальные системы передачи М.: Радио и связь, 1996.

Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи М.: Радио и связь, 1995.

Дегтярев А.И. Пособие по курсовому и дипломному проектированию цифровых систем передачи - Орел.: Академия ФАПСИ, 2002.

4. Денисов М. Ю. Цифровые системы передач - Орел: ВИП.