Каналы аналоговых линий связи

Канал тональной частоты (КТЧ)-типовой аналоговый канал передачи с полосой частот 300.-.3400 Гц и с нормированными параметрами и характеристиками

В основу для стандартизации этого канала положены требования качественного речевого обмена.

Канал тональной частоты является единицей измерения емкости систем передачи и используется для передачи телефонных сигналов, а также сигналов данных, факсимильной и телеграфной связи. Такой канал включает в себя двухпроводное окончание и четырехпроводный канал. Для перехода с четырехпроводного канал к двухпроводному окончанию служат специальные средства- дифференциальные системы (ДС) (рис.4.1.).

Рис.4.1. Дифференциальная система

Характеристики канала ТЧ нормируются рекомендациями МСЭ-Т серии М. В нашей стране требования МСЭ-Т уточняют " Нормы на электрические параметры каналов ТЧ магистральной и внутризоновых первичных сетей", введенные в действие приказом Министерства связи № 43 от15.04.96. Рассмотрим основные характеристики канала ТЧ.

Нормированная (номинальная) величина относительного (изме рительного) уровня сигнала на входе КТЧ (равна р_вх = - 13 дБ, на выходе КТЧ р_вых = + 4 дБ. Частота измерительного сигнала принимается равной f_U3u = 1020 Гц (ранее 800 Гц). Таким образом, номинальное остаточное затухание КТЧ равно Д = - 17 дБ, т.е. КТЧ вносит усиление, равное 17дБ)

Эффективно передаваемой полосой частот (ЭППЧ) КТЧ (составного и максимальной протяженности) называется полоса, на крайних частотах которой (0, 3 и 3, 4 кГц) остаточное затухание - А на 8, 7 дБ превышает величину остаточного затухания на частоте 1020 Гц (ранее 800 Гц). Частотная характеристика отклонения канала ТЧ от номинала 7 дБ должна оставаться в пределах шаблона (Рис.4.2.) при максимальном числе транзитов, т.е. при 12 переприемных участках.

Фазочастотные искажения не являются столь существенным при передаче речи. Но так как каналы ТЧ используются также для передачи данных и факсимильной связи, большие фазочастотные искажения недопустимы. Поэтому нормируется отклонение группового времени передачи (ГВП) от его значении на частоте 1900 Гц на одном транзитном участке длиной 2500 км (Рис.4.3.).

Коэффициент нелинейных искажений канала ТЧ на одном транзитном участке не должен превышать 1, 5% (1% по третьей гармонике) при номинальном уровне передачи тока частотой 800 Гц. Амплитудная характеристика при этом нормируется следующим образом: остаточное затухание канала на одном транзитном участке должно оставаться постоянным с точностью 0, 3 дБ при изменении уровня измерительного сигнала от минус 17, 5 дБ до плюс 3, 5 дБ в точке с нулевым измерительным уровнем на любой частоте пределах 0, 3... 3, 4 кГц. При повышении уровня измерительного сигнала до 8, 7 и 20 дБ остаточное затухание должно уменьшиться не менее чем на 1, 75 и 7, 8 дБ соответственно.

Помехи в каналах ТЧ. На выходе канала ТЧ кроме информационного сигнала присутствуют помехи, которые определяются на приемном конце в точке с относительным уровнем минус 7 дБ.

Средняя величина псофометрического (взвешенного) напряжения помех в канале в течение любого часа на одном переприемном участке длиной 2500 км не должна превышать 1, 1 мВ псоф (10000 пВт псоф в точке относительного нулевого уровня).

Нормируются также допустимые величины средней и пиковой мощности телефонных сигналов на входе КТЧ.

Динамический диапазон КТЧ составляет величину 30...35 дБ. Знание ширины полосы частот КТЧ, средней мощности передаваемого сигнала, значения средненевзвешенной мощности помех позволяет оценить его пропускную способность, которая оказывается приблизительно равной 25 кбит/с

Стандартные каналы ТЧ, организованные с помощью цифровых систем передачи, являютсяболее высококачественными. Поэтому ряд характеристик цифровых каналов ТЧ имеют следующие отличия. Нормы на амплитудно-частотные искажения заданы МСЭ-Т в виде шаблона (Рис.4.4.). Если сравнить допустимые отклонения остаточных затуханий цифровых и аналоговых каналов ТЧ (см. Рис.4.2.). Можно отметить, что нормы для цифровых каналов более жесткие. То же можно сказать и о фазочастотных искажениях (Рис.4.5.).

Рис.4.4. Шаблон отклонений остаточного затухания цифрового канала ТЧ

Рис.4.5. Шаблон на допустимую неравномерность ГВП цифрового канала ТЧ

Для цифровых каналов ТЧ вводится дополнительная характеристика, которая оценивает шумы квантования. Эта характеристика задается в виде зависимости отношения сигнал/шум (ОСШ) от уровня сигнала (Рис.4.6.).

Рис.4.6. Зависимость отношения сигнал/шум квантования от уровня сигнала

Канал звукового вещания. Типовой канал передачи с ЭППЧ 30... 15000 Гц (50... 10 000 или 80...6300 Гц), предназначенный для передачи сигналов звукового вещания, называется каналом звукового вещания (КЗВ) высшего (второго, третьего) класса. К типовым КЗВ относятся каналы передачи сигналов звукового сопровождения телевидения.

Ширина полосы частот КЗВ выбирается таким образом, чтобы обеспечить передачу всех составляющих первичного сигнала звукового вещания, существенно влияющих на качество воспроизведения речевой и музыкальней программ.

Эффективно передаваемой полосой частот (ЭППЧ) КЗВ называется полоса частот, на крайних частотах которой остаточное затухание превосходит затухание на частоте 1 020 (800) Гц на величину не более ∆ А_в = 4, 3 дБ. Нижняя граничная частота ЭППЧ КЗ обычно принимается равной 30...80 Гц. Значение верхней граничной частоты определяется харак­теристиками оборудования канала вещания и трансляционных сетей, осуществляющих распределение программ вещания. В большинстве случаев эта частота лежит в пределах 6 300... 15 000 Гц.

Неравномерность частотной характеристики остаточного затухания КЗВ в сторону занижения не должна превышать 1... 1, 5 дБ. Ряд основных характеристик КЗВ приведен в табл.4.1.

Динамический диапазон вещательной передачи следующий: речь диктора 25..35 дБ, художественное чтение 40..50 дБ, вокальные и инструментальные ансамбли 45..55 дБ, симфонический оркестр до 65 дБ. При определении динамического диапазона максимальным считается уровень, вероятность превышения которого равна 2%, а минимальным - 98%.

Средняя мощность сигнала вещания существенно зависит от интервала усреднения. В точке с нулевым измерительным уровнем средняя мощность составляет 923 мкВт при усреднении за час, 2230 мкВт - за минуту и 4500 мкВт - за секунду.

Максимальная мощность сигнала вещания в точке с нулевым измерительным уровнем составляет 8000 мкВт.

Канал изображения. Типовой канал, предназначенный для передачи полного цветного телевизионного сигнала, называется каналом изображения - КИ. Важнейшей характеристикой качества телевизионного изображения является четкость, позволяющая оценить способность канала передавать мельчайшие детали изображения. Анализ показывает, что энергетический спектр телевизионного сигнала сосредоточен в полосе частот 0..6 МГц. Динамический диапазон D_С  40 дБ, пик-фактор 4, 8 дБ.