Контрольная работа по "Многоканальным системам передачи"

Колледж телекоммуникаций и информатики

ГОУ ВПО СибГУТИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Многоканальные  системы передачи»

вариант 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        Выполнил:   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2012

 

       Задача 1.    

1. Составить структурную схему, поясняющую принцип построения ЦСП ИКМ-ВД для заданного числа телефонных каналов. Кратко укажите назначение всех узлов и этапы аналого-цифрового преобразования (АЦП) в тракте передачи и цифро-аналогового преобразования (ЦАП) в тракте приёма.

2. Рассчитайте: тактовую частоту ,длительность тактового интервала , длительность канального интервала , длительность цикла , длительность сверхцикла .

3. Рассчитайте частоты импульсных последовательностей, управляющих работой АИМ, ВС, кодера, декодера, передатчика и приёмника СУВ.

4.Постройте диаграмму временного цикла, сверхцикла, канального интервала, разрядного интервала.

5. Заполнить Рис.1 данными из заданий 1,2,3 по мере выполнения домашней работы.

            Исходные данные приведены в  таблице 1.

Таблица 1

Исходные данные	Вариант 9
Число телефонных каналов	28
Частота дискретизации  , кГц	8
Разрядность кодовой комбинации m	8
Передача СУВ	За один цикл передаются СУВ для  двух телефонных каналов

 

                               Решение:  

 

На передающей стороне аналоговый сигнал преобразуется в цифровой в три этапа:

Первый  этап аналого-цифрового преобразования (АЦП), это дискретизация аналогового сигнала в модуляторе в соответствии с теоремой отсчётов,  (или амплитудно – импульсная модуляция - АИМ)

Второй  этап – квантование по уровню амплитуды АИМ импульсов, отображающих мгновенное значение входного сигнала в момент дискретизации.

Третий  этап – кодирование квантованных по уровню АИМ импульсов, то есть выражать их дискретно – квантованные по уровню величины в двоичном коде.

На  приёмной стороне происходит обратное преобразование:

Сначала принятая кодовая группа декодируется декодером, получаются квантованные по уровню импульсы, после чего восстанавливается  АИМ, импульсы которой изменяются с  амплитудой,  соответствующей АИМ  импульсам на стороне передачи. И  последний этап восстановления сигнала  – это фильтрация, в результате чего образуется непрерывный выходной сигнал, соответствующий сигналу  на входе передающей стороны.

 

На  рисунке 1 приведена структурная  схема ЦСП с ИКМ преобразованием. Входные сигналы поступают на входы канальных фильтров, ограничивающих полосу входного сигнала частотами 3–3,4кГц. Ограниченные по полосе частот сигналы далее поступают в групповой тракт АИМ (М), в котором согласно теореме отсчётов поочерёдно производится дискретизация сигналов отдельных каналов. Групповой АИМ модулятор управляется сигналом с цикловой частотой, поступающей от генераторного оборудования  (ГО пер). Модулированные по амплитуде импульсы квантуются кодером и поступают в устройство объединения, которое представляет собой оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), где окончательно формируется цифровой поток, в него вводятся сигналы синхронизации (СС) и сигналы управления и взаимодействия (СУВ). Цифровая последовательность, сформированная в устройстве объединения, преобразуется преобразователем кода (ПК пер) в форму пригодную для передачи. Сигнал преобразуется в псевдотроичный код таким образом, чтобы вероятность двоичных символов  составляла 0.5 и не было бы длинных последовательностей нулей или единиц, которые линейный тракт не мог бы восстановить. Этому условию отвечают двухполярные коды  AMI или HDBn. Далее сигнал поступает в линейный тракт, образованный комплектом двухсторонних регенераторов и соединительных линий между ними. Заканчивается линейный тракт станционным регенератором приёмной стороны. Восстановленный сигнал попадает на преобразователь кода, где из кодированной цифровой последовательности преобразуется в АИМ сигналы необходимые для работы последующих цепей. Одновременно из этого сигнала в устройстве выделения тактовой частоты (ВТЧ) выделяется несущая частота для синхронизации приёмного генераторного оборудования и устройства выделения циклового синхросигнала (Пр. СС).   АИМ сигналы из преобразователя кода,  через устройство разделения, поступают на декодер, формирующий импульсы для отдельных каналов восстановителя сигнала, управляемого генераторным оборудованием приёмной стороны (ГО пр.). Восстановленный сигнал проходит через канальные фильтры и поступает к абоненту.

Из  устройства разделения также поступают  сигналы управления и взаимодействия на устройство пр. СУВ откуда разделяются по каналам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурная схема ЦСП ИКМ-ВД на 28 телефонных каналов.

 

Рис 1.Упрощённая структурная схема ЦСП с ИКМ - ВД

2.   Рассчитать тактовую частоту по формуле:

Длительность  тактового (разрядного) интервала равна:

Длительность  импульса, при скважности равной 2, равна:

Длительность  канального интервала равна:

Длительность  цикла равна:

Число циклов в сверхцикле (S) – рассчитывается по формуле:

                                                                          

Длительность  сверхцикла рассчитывается по формуле:

                                                               

 

3. Рассчитать частоты импульсных  последовательностей, управляющих  работой АИМ, ВС, кодера, декодера, передатчика и приёмника СУВ.

 

Тактовая  частота рассчитывается по формуле:

                                                                 

Частота следования разрядных импульсов рассчитывается по формуле:

Частота следования канальных импульсных последовательностей (частота дискретизации) рассчитывается по формуле:

        где n – число канальных интервалов в цикле.

Частота следования цикловых импульсных последовательностей  рассчитывается по формуле:

 

 

4. На основании расчётов построить  диаграмму временного цикла, сверхцикла, канального интервала, разрядного интервала.

Рис 2. Диаграмма временного цикла, сверхцикла, канального интервала.

 

 

                                         Задача 2.  

1. Начертите структурную схему нелинейного кодера. Кратко поясните три этапа кодирования, назначение всех узлов кодера.

2. Выполните операцию нелинейного кодирования. Рассчитайте ошибку квантования.

3. На рис 1. задания 1 на выходе кодера приведите полученную в результате кодирования Вашу кодовую восьмиразрядную комбинацию.

Для кодирования используется нелинейный кодер взвешивающего типа с характеристикой компрессии А-87,6/13.

 

Амплитуда АИМ сигнала по условию варианта 9, равна +7,8 условных единиц.

 

                                               Решение: 

 

Квантование сигнала с линейной шкалой характеристики не позволяет получить высокое качество передачи  сигналов с малой амплитудой. Поэтому в системах ИКМ-ВРК квантование  с линейной шкалой практически не применяется. Необходимое качество передачи сигналов достигается при  выполнении квантования с неравномерной  шкалой. Выполняет операцию квантования нелинейный кодер, предназначенный для преобразования амплитуды   отсчёта АИМ сигнала в соответствующую восьмиразрядную комбинацию.

 

Преобразования  амплитуды в кодере состоит из трёх этапов:

 

1 этап – кодирование полярности: 1 – положительный, 0 - отрицательный (результат кодирования записывается в  первом разряде)                 

2 этап – кодирование номера сегмента, выбор основного эталонного тока     

 (результат кодирования записывается во 2,3,4 разрядах)

3 этап –  кодирование уровня квантования  внутри выбранного сегмента  (результат кодирования записывается в 5,6,7,8 разрядах)

Кодер содержит следующие устройства – компаратор, генератор эталонных токов ГЭТ, цифровой регистр, преобразователь кода ПК и узел компрессирующей логики КЛ.

Компаратор  определяет знак разности между амплитудами токов кодируемого сигнала (отсчёта) Ic и суммой эталонных токов Iэт. (Ic - Iэт). Если в момент такта кодирования эта разность положительна (Ic > Iэт), то на выходе компаратора формируется “0”, а если Ic < Iэт, то формируется”1”. Цифровой регистр служит для записи решений компаратора после каждого такта кодирования и управления работой узла компрессирующей логики. Первый разряд сигнала цифрового регистра поступает напрямую на блок выбора и коммутации эталонных токов БКЭ, где выбирается ГЭТ (+) или ГЭТ (-), а также подключает выбранные эталонные токи по сигналам от КЛ.

В зависимости  от полярности входного сигнала выбирается ГЭТ (+) или ГЭТ (-). Каждый из генераторов обеспечивает одиннадцать эталонных токов, их обозначают в условных единицах и они имеют значения 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 у. е. 

Компрессирующая логика, по семиразрядным сигналам цифрового регистра, формирует одиннадцатиразрядную сетку управляющих сигналов для блока БКЭ. Сигналы  цифрового регистра служат также для формирования последовательного ИКМ ВРК цифрового потока в преобразователе кода. Управление работой узлов кодера осуществляется сигналами от генераторного оборудования ГО системы передачи.

 

Результаты поэтапного кодирования  приведены в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

	Выбор полярности	Выбор основного эталонного тока Iосн.эт.			Вкл. Iосн.эт.	Дополнительные эталонные токи Iдоп.эт.
Разряды кодиров.	1	2	3	4	-	5	6	7	8
Iэт.	0	128	32	16	0	8	4	2	1
Iаим-Σ Iэт.	7,8–0>0	7,8 - 128<0	7,8- 32<0	7,8- 16<0	-	7,8-(0+8)<0	7,8-(0+4)>0	7,8-(0+4+2) >0	7,8-(0+4+2+1)>0
Состояние компарат	0	1	1	1		1	0	0	0
Запись реш. в ЦР	1	0	0	0		0	1	1	1
Шаг квант. ∆									1
Ошибка квантов. ε кв									0,2
	1-й этап	2-й этап				3-й этап

 

Рисунок 3. Структурная  схема нелинейного кодера

 

                                           Задача 3.    

  1.Начертите структурную схему нелинейного декодера. Кратко поясните три этапа декодирования и назначение всех узлов декодера.

2.Выполните операцию нелинейного декодирования.

3.Укажите назначение эталона коррекции.

Кодовая комбинация для выполнения задачи равна – 10000111.

     

                                                  Решение:   

 

Нелинейный  декодер предназначен для преобразования восьмиразрядной   кодовой комбинации в соответствующую ей амплитуду отсчёта АИМ сигнала.

Логическое  устройство производит анализ восьмиразрядной  кодовой комбинации, записанной в  цифровом регистре, в три этапа:

1 этап –  по символу, записанному в первом разряде, выбирается ГЭТ. Если записана “1”, то выбирается ГЭТ(+), если записан “0”, то выбирается ГЭТ(-).

2 этап –  по кодовой комбинации, записанной  во 2,3,4 разрядах, выбирается основной эталонный ток Iосн. эт.;

3 этап –  из четырёх дополнительных эталонных  токов данного Iосн. эт. выбираются те, в чьих разрядах записываются “единицы”.

В конце добавляется  эталон коррекции, равный половине шага квантования данного сегмента.

 

 

Рисунок 4. Структурная  схема нелинейного декодера.

 

Декодер состоит  из следующих элементов:

1 - цифровой регистра, предназначенного для записи входного восьмиразрядного цифрового слова ИКМ сигнала и для управления экспандирующей логикой на основе этой информации.

2 - экспандирующей логики “ЭЛ”. предназначенной для коммутации семиразрядного кода (без первого символа полярности сигнала), поступившего от ЦР, в 12-разрядный двоичный код для управления разрядами выбранного ГЭТ.

3 – В схеме имеются два генератора эталонных токов - ГЭТ(+) или ГЭТ(-). Каждый из генераторов обеспечивает одиннадцать эталонных токов, их обозначают в условных единицах и они имеют значения 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 у. е.

4 - блока выбора и коммутации эталонных токов БКЭ, предназначенного для подключения выбранного ГЭТ(+) или ГЭТ(-), а также подключает выбранные эталонные токи по сигналам от экспандирующей логики.

 

Результаты поэтапного декодирования  приведены в таблице 3.

Таблица 3.

	Опред. поляр- ности	Выбор эталонных токов I эт.								Сумма эталон ных токов
		Основного			Дополнительных				Кор - рекции
					1	2	3	4
Разряды кодовой комбинации	1	2	3	4	5	6	7	8	-	-
кодовая комбинация	1	0	0	0	0	1	1	1	0,5	-
Значение Iэт. у.е.	+	0			-	4	2	1	0,5	7,5
	1 этап	2 этап			3 этап				4 этап