Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Вопрос 1
|
|
Архангельский колледж телекоммуникаций (филиал) федерального государственного
Образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций
им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1
ОСНОВЫ ТЕЛЕКОММУТИКАЦИЙ
Студент гр. 105 Нехорошков Виталий Евгеньевич Шифр 117 Вариант 7
Преподаватель ____________________________________________
Оценка __________________ Дата ___________________
Архангельск 2013
ВОПРОС 1
1 Задание:
1.1 Начертить упрощенную структурную схему n - канальной оконечной ЦСП с ИКМ и ВРК. Привести краткое описание назначения элементов схемы (смотри рисунок 1 методических указаний).
1.2 Указать этапы аналого-цифрового преобразования сигнала в тракте передачи и цифро-аналогового преобразования сигнала в тракте приема.
1.3 Выбрать частоту и период дискретизации сигнала, спектр которого ограничен частотами FH и FВ.
1.4 Для заданного числа каналов построить временную диаграмму группового АИМ сигнала, указав на диаграмме первые три канала и последний канал (смотри рисунок 2). Исходные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные
| № варианта | Количество каналов в системе передачи, n | Спектр аналогового сигнала FH и FВ, кГц | Амплитуды сигналов в каналах, U, В | |||||||
| 1-канал | 2-канал | 3-канал | n-канал | |||||||
| U1 | U2 | U1 | U2 | U1 | U2 | U1 | U2 | |||
| 0, 3 – 3, 5 | 2, 9 |
РЕШЕНИЕ:
1.1
Рисунок 1 - Схема структурная. n - канальная оконечная ЦСП с ИКМ и ВРК
Назначение элементов схемы:
Исходные непрерывные сигналы каждого канала поступают на фильтры нижних частот ФНЧ, ограничиваются по частоте Fmax, а затем поступают на канальные амплитудно-импульсные модуляторы (АИМ1...АИМn), осуществляющие дискретизацию этих сигналов. Работой модуляторов управляет периодическая последовательность импульсов, вырабатываемая генераторным оборудованием ГО передатчика. Частота следования импульсных последовательностей, управляющих работой АИМ различных каналов, равна частоте дискретизации, Fд. Период следования канальных импульсов Тд = 1/ FД. За каждый период Тд происходит одноразовая работа АИМ. В момент работы АИМ в линию передается мгновенное значение (отсчет) сигналов каждого канала многоканальной системы. Каналы работают поочередно, благодаря этому передаются импульсы дискретизированного второго разговорного сигнала, третьего и т.д. Последовательность отсчетов канальных сигналов образуют групповой АИМ - сигнал.
Импульсы разных АИМ сигналов поступают в блок кодера, где происходит квантование и кодирование каждого отсчета с помощью АЦП. С помощью формирователя линейного спектра (ФЛС) добавляются избыточные и служебные биты и формируется необходимый цифровой поток. Для уменьшения шума квантования применяется компандерная система (компрессор, экспандер).
На приемной оконечной станции с помощью декодера из цифрового потока происходит выделение канальных сигналов, которые разделяются с помощью временных селекторов (ВС1…..ВСn). Работой ВС управляют импульсные последовательности, поступающие с ГО приемника. Для того, АИМ и ВС передающей и приемной станций работали синхронно и синфазно, с передающей станции на приемную передается специальный сигнал синхронизации, обеспечивающий согласованную во времени работу ГО пер и ГО пр. Фильтры нижних частот осуществляют восстановление исходного (непрерывного) сигнала из последовательности амплитудно-модулированных импульсов.
1.2 Этапы аналого-цифрового преобразования сигнала в тракте передачи:
1 аналоговый сигнал подвергаетсяамплитудно-импульсной модуляции (АИМ): амплитуды импульсов (U АИМ) изменяются в соответствии с изменением мгновенных значений аналогового сигнала, длительность и частота следования импульсов остаются постоянными. Частота следования импульсов для одного канала ТЧ выбирается равной FД = 8 кГц. Максимальный период дискретизации для n каналов определяется ТД = 125/n (мкс);
2квантование сигналов по амплитуде (по уровню) эквивалентно округлению амплитудных значений до ближайшего его разрешенного уровня. Диапазон возможных значений сигнала разбивается на отрезки, называемые шагом квантования ∆ i. Внутри каждого шага квантования выбирают разрешенные для передачи значения сигнала - уровни квантования. При этом возникают ошибки или шумы квантования ξ кв = |UАИМ| - |Uкв |, где UКВ амплитуда квантованной выборки;
3кодирование квантованных по амплитуде импульсов, каким - либо цифровым кодом. На этом этапе происходит преобразование, которое называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). В результате импульсно-кодовой модуляции получается цифровой ИКМ - сигнал. Каждый квантованный по уровню АИМ сигнал кодируется, т.е. преобразуется в определенную комбинацию прямоугольных импульсов постоянной амплитуды. Квантованные по уровню импульсы передаются соответствующим цифровым кодом. Квантованное значение амплитуды кодируется, как правило, 7 - или 8 - битным двоичным кодом. Такое квантование позволяет передать m= 27 = 128 или n = 2 8 = 256 разрешенных уровней. Скорость цифрового потока определяется по формуле υ = FД× m.
Цифро-аналоговое преобразование сигнала в тракте приема происходит в обратной последовательности
1.3 Выбор частоты и периода дискретизации сигнала, спектр которого ограничен частотами Fн и Fв, осуществляется по следующим формулам:
Fд = (2, 1…2, 4) × Fв Fд = 2, 2 × 3, 5 = 7, 7 кГц
следовательно, максимальный период дискретизации для n каналов:
ТД = 1 / Fд × n ТД = 1 / (7, 7 × 32) = 4, 06 мкс
1.4Построим временную диаграмму группового АИМ сигнала.
Рисунок 2 – Диаграмма. Преобразование сигналов при ИКМ
Ucc - амплитудное значение канальных синхронизирующих сигналов;
UмВ – амплитудное значение группового АИМ сигнала.
1.2 Задание:
1.2.1 Выполнить операцию равномерного квантования с шагом ∆ и кодирования в симметричном двоичном коде отсчетов аналогового сигнала первых трех каналов с амплитудами U1, U2, U3 и последнего канала Un для заданной системы передачи. Определить величины искажений (ошибок) квантования (смотри рисунок 3). Изобразить полученные в результате кодирования кодовые слова в виде сочетаний токовых и бестоковых посылок, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю – бестоковая (смотри методические указания).
1.2.2 Определить скорость передачи двоичного сигнала ИКМ. Первичный сигнал является телефонным, количество уровней квантования М. Количество каналов n указано в таблице 2.
Таблица 2 - Исходные данные
| № варианта | |
| Число разрядов, m | |
| Шаг квантованиия, ∆ В | |
| Значения амплитуд: U1 В U2 В U3 В UN В | 145, 6 93, 8 20, 5 112, 4 |
РЕШЕНИЕ:
1.2.1 Рассчитаем количество уровней квантования М, которое связано с числом двоичных элементов следующим соотношением:
М = 2m.
Если m = 4, значит, количество уровней квантования будет равно:
М= 24= 16.
Изобразим разрешенные уровни и произведём их кодирование. Нанесём импульсы группового АИМ сигнала, как это показано на рисунке 3.
Рисунок 3 – Диаграмма уровней и ошибки квантования
Выполним операцию квантования, которая соответствует округлению числа до ближайшего целого. В данном случае АИМ импульсы округляются до ближайших разрешённых уровней. Поэтому после квантования высота импульсов будет следующей:
U1 = 140 В
U2 = 100 В
U3 = 20 В
UN = 120 В
Ошибка квантования определяться разностью:
ξ = |U Р.У. – UАИМ½
Тогда ошибка квантования для отсчётов АИМ сигнала составит:
для импульса U 1 канала ξ 1 = |140 – 145, 6| = 5, 6 В
для импульса U 2 канала ξ 2 = |100 – 93, 8| = 6, 2 В
для импульса U 3 канала ξ 3 = |20 – 20, 5| = 0, 5 В
для импульса U N канала ξ N = |120 – 112, 4| = 7, 6 В
Для кодирования разрешенного уровня, надо закодировать номер уровня в двоичной системе счисления. При использовании системы нумерации, показанной на рисунке 6, уровням соответствуют следующие кодовые слова:
U1 = 0111
U2 = 0101
U3 = 0001
UN = 0110
Изобразим эти кодовые слова в виде сочетания импульсов и пробелов, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю - бестоковая.
1.2.2 Скорость передачи v пер двоичных сигналов в канале равна тактовой частоте и зависит от числа каналов N в цифровой системе передачи, от числа разрядов m в кодовой группе, а также от частоты дискретизации FД АИМ сигналов.
Тактовая частота определяется по формуле:
FТ = FД × m × N
FД = 2 × FB
FД = 2 × 3, 5 = 7 кГц
Число каналов N для расчета FТ берется на 2 канала больше с учетом передачи служебной информации, например, сигнала цикловой синхронизации, сигналов набора номера, контроля состояния каналов и т.д:
FT = 7 × 4 × (32+2) = 952 кГц.
Скорость передачи v пердвоичных сигналов:
v пер = 952 кбит/с.
|
|