Система передачи плезиохронной цифровой иерархии

 

.    (1.12)

 

Таким образом, кодовая комбинация, необходимая для кодирования  АИМ квантованных отсчетов будет  иметь вид:

 

.     

 

Рассчитаем  и по формулам (1.11) и (1.12) соответственно

 

 

 

По итогам расчета получим  кодовую группу имеющую вид Q₁Q₂Q₃Q₄Q₅Q₆Q₇, где символ Q₁ (0 или 1) обозначает полярность кодируемого отсчета; Q₂Q₃Q₄ – символы, обозначающие  номер сегмента,  в который попадает  кодируемый отсчет, и представляющие собой натуральный двоичный код номера сегмента; Q₅Q₆Q₇ – символы обозначающие номер уровня квантования внутри сегмента.

Уровни квантования, соответствующие  нижним границам сегментов, образуют ряд 0δ, 16δ, 32δ, … 1024δ (δ – минимальный шаг квантования). В пределах каждого сегмента 16 уровней квантования формируются с помощью четырех эталонных сигналов. Значения этих сигналов для каждого сегмента и алгоритм кодирования номера сегмента показаны на рисунке 3.2.

 

 

Рисунок 3.2. Алгоритм кодирования  номера сегмента.

 

Для формирования всех уровней  квантования при кодировании  сигнала одной полярности, как  следует из рисунке 3.2, достаточно 11 эталонных сигналов; при кодировании одного отсчета одновременно используется не более пяти эталонных сигналов: один для определения границы сегмента и четыре для определения шага квантования в пределах сегмента.

Для уменьшения искажений  при декодировании используется 12-й корректирующий эталон, равный половине минимального шага квантования сегмента, в котором находится конкретный отсчет.

Согласно проведённому расчёту, число разрядов для кодирования  уровней в пределах сегмента равно  трём, следовательно, при кодировании  будет использоваться только три  старших эталонных разряда.

Структурная схема нелинейного  АЦП приведена на рисунке 3.3, где  приняты такие обозначения: К – компаратор; БКЭ – блок выбора и коммутации эталонных сигналов; ГЭТ+ – генератор положительных эталонных сигналов; ГЭТ- – генератор отрицательных эталонных сигналов; КЛ – компрессирующая логика; ЦР – цифровой регистр; ПК – преобразователь кода из параллельного в последовательный; ГО – генератор тактовой частоты.

 

Рисунок 3.3. Структурная схема нелинейного АЦП

 

Структурная схема нелинейного  декодера – цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) приведена на рисунке 3.4, где, кроме уже приведенных обозначений, используется новое: ЭЛ – экспандирующая логика.

Для уменьшения искажений  при декодировании используется 12-й корректирующий эталон, равный половине минимального шага квантования сегмента, в котором находится конкретный отсчет.

 

 

Рисунок 3.4. Структурная схема нелинейного ЦАП.

 

Рассмотрим пример определения  структуры кодовой комбинации отсчета U_отс = 185d₀.

1. Т.к. отсчет положительный, то Q₁ = 0.
2. Определение номера сегмента. Из рисунк 3.2 следует, что отсчет с амплитудой 185d₀ попадает в пятый сегмент с диапазоном входных амплитуд 128d₀…256d₀. Следовательно, код этого сегмента имеет вид 100.
3. Для определения символа Q₅ составляется сумма U₁ = U_нг + U_эт3 , где U_нг – нижняя граница сегмента, U_эт3 – высший эталон напряжения сегмента. Амплитуда исходного отсчета сравнивается с полученной суммой. Если отсчет больше суммы – 1, нет – 0. В нашем случае U_нг = 128d и U_эт3 = = 64d, U₁ = 192d > U_отс = 185d. Следовательно, Q₅ = 0.
4. Для определения символа Q₆ составляется сумма U₂ = U_нг + Q₅×U_эт3+ + U_эт2. Для нашего примера имеем: U_эт2 = 32d, U₂ = 160d₀ < U_отс = 185d₀. Следовательно, Q₆ = 1.
5. Для определения символа Q₇ составляется сумма U₃ = U_нг + Q₅×U_эт3+ +Q₆×U_эт2 + U_эт1; U_эт1 = 16d, U₃ = 176d > U_отс = 185d. Следовательно, Q₇ = 1.

Т.о., заданному отсчету соответствует кодовая комбинация 1100011.

 

4 Разработка структуры цикла первичного  цифрового потока

 

 

В настоящее время разработаны  и широко применяются три стандарта  плезиохронной цифровой иерархии (PDH), где в качестве входного сигнала используется сигнал основного цифрового канала (ОЦК) или Digital Signal of level 0 (DS0) со скоростью передачи С₀ = 64 кбит/с.

Поскольку требуется организовать 144 канала ТЧ (ОЦК), возьмем в качестве первичного цифрового потока (ПЦП) поток DS1 северо-американского стандарта. Данный стандарт ПЦП на 24 канальных интервала обеспечивает скорость передачи равную С_DS1 = 1,544 Мбит/с.

Длительность цикла Т_ц всегда величина постоянная и обратная частоте дискретизации первичного сигнала, Т_ц = 1/f_д = 1/8000 = 125 мкс.

Длительность канального интервала  определяется из соотношения:

 

     (4.1)

 

где Т_ц – длительность цикла ПЦП;

N_ки – число канальных интервалов, для потока DS1, равное 24.

 

Подставив значения в (4.1), получим:

 

Т_ки = 5,21 мкс.

 

Каждый канальный интервал имеет  восемь разрядных символов, длительность которых равна:

   (4.2)

Половина разрядного интервала  может быть занята передачей символа  «1» – прямоугольного импульса длительностью τ = Т_ри = 325 нс, вторая половина представляет собой защитный промежуток. При передаче символа «0» импульс в разрядном интервале отсутствует.

Частота следования циклов равна частоте  дискретизации, т.е. f_д = f_ц; частота следования канальных интервалов определяется из соотношения:

 

    (4.3)

 
и равняется

 

f_ки = 192 кГц.

 

Частота разрядных импульсов-символов в цикле, или тактовая частота  первичного цифрового потока равна:

 

 (4.4)

 

Так как в каждом разряде (разрядном  интервале) передается 1 бит информации, то скорость передачи в цифровом потоке равна

 

 

Временная структура цикла первичного цифрового потока типа DS1 представлена на рисунке 4.1.

 

 

 

 

Рисунок 4.1. Временная структура  цикла первичного цифрового потока типа DS1.

 

Как следует из рисунка 4.1, цикл содержит 24 восьмиразрядных канальных временных  интервала (КИ) и один дополнительный символ в конце каждого цикла. Этот символ, принимая поочередно в последовательных циклах значения «1» и «0», образует распределенный цикловой синхросигнал (ЦСС).

Из структуры цикла цифрового  потока DS1 следует, что первый разряд (символ) каждого из 24 канальных интервалов используется для образования каналов передачи сигналов управления и вызова (СУВ).

Сверхцикл получается объединением 16-ти циклов, одна часть которых 0-й, 2-й, 4-й, … 14-й являются четными циклами, а другая – 1-й, 3-й, … 15-й являются нечетными.

Для создания двух сигнальных каналов, предназначенных для обслуживания одного телефонного канала, упомянутый выше разряд (символ) переносит информацию первого сигнального канала А в четных циклах, а второго сигнального канала В – в нечетных циклах. 

5 Разработка структурной схемы  проектируемой ЦСП ИКМ-ВРК

 

 

В соответствии с заданием на проект требуется организовать 144 канала ТЧ. Выберем коэффициенты мультиплексирования  соответственно 24 (объединение 24 ОЦК  в поток DS1) и 6 (объединение 6 потоков DS1 в поток DS2). Таким образом, для организации потока DS2 необходимо две ступени временного группообразования.

Схема временного группообразования  и коэффициенты мультиплексирования  приведены на риунке 5.10.

 

Рисунок 5.1. Схема временного группообразования.

 

Поскольку в ПЦИ (PDH) принято посимвольное объединение цифровых потоков, используем его при формировании группового сигнала ЦСП. При этом методе импульсы объединяемых (компонентных) цифровых потоков укорачиваются и распределяются последовательно (первые импульсы компонентных потоков, затем вторые и т.д.) во времени так, чтобы в освободившихся интервалах могли разместиться вводимые импульсы других потоков.

Чертеж обобщенной структурной  схемы цифровой системы передачи ИКМ-ВРК приведен на рисунке 5.2.

 

Рисунок 5.2. Обобщенная структурная  схема ЦСП ИКМ-ВРК.

 

На рисунке 5.2 введены  следующие обозначения:

ДС – дифференциальная система, разделяющая тракты передачи и приема;

УНЧ_пер, УНЧ_пр – усилители низкой частоты трактов передачи и приема индивидуального оборудования ЦСП;

ФНЧ_пер, ФНЧ_пр – фильтры нижних частот (ФНЧ) трактов передачи и приема индивидуального оборудования ЦСП;

КАИМ – канальный амплитудно-импулъсный модулятор;

КС – канальный селектор;

РЛ – линейный регенератор;

УОКС – устройство объединения  канальных (индивидуальных) АИМ-1 сигналов в сигналы АИМ - группового тракта передачи;

УРКС – устройство разделения канальных сигналов АИМ - группового тракта приема;

АИМ-1/АИМ-2 – устройство преобразования АИМ-1 индивидуальных сигналов в групповой  АИМ-2 сигнал;

АЦП – аналого-цифровой преобразователь, осуществляющий кодирование сигналов АИМ-2 по закону применяемого кода (натуральный, симметричный или код Грея);

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь, осуществляющий декодирование цифровых сигналов;

БФССЦС – блок формирования сигналов различных видов синхронизации;

БФСУВ – блок формирования сигналов управления и вызова и их ввода в первичный цифровой поток;

MUX1 – мультиплексор первичного временного группообразования_;

MUX2 – мультиплексор вторичного временного группообразования_;

DX1 – демультиплексор первичного временного группообразования_;

DX2 – демультиплексор вторичного временного группообразования_;

Пр. СЦС – приемник синхросигналов различного назначения;

Пр. СУВ – приемник сигналов управления и вызова;

ЗГ – задающий генератор, предназначенный для формирования периодической последовательности импульсов;

РКИ – распределитель канальных  импульсов, предназначенный для  распределения тактовых импульсов  поступающих с ЗГ на различное  оборудование;

ПК_пер, ПК_пр – преобразователь кода, формирующий линейный цифровой сигнал, соответственно тракта передачи и тракта приема;

УВТЧ – устройство выделения  тактовой частоты;

ВКО – вводно-кабельное  оборудование, предназначенное для  подключения аппаратуры линейного  тракта ЦСП к кабельным линиям связи. 

6 Разработка структуры цикла проектируемой  ЦСП ИКМ-ВРК

 

 

Необходимо сформировать цикл передачи вторичного цифрового потока DS2 с двухсторонним и двухкомандным управлением. Отметим, что скорость передачи агрегатного цифрового потока будет всегда выше суммы скоростей передачи входящих в него компонентных потоков за счет добавления различных служебных символов. Структура цикла передачи агрегатного (объединенного) цифрового потока DS2’, получаемого путем асинхронного объединения 6 компонентных (первичных) цифровых потоков DS1, содержит позиции для передачи следующих символов:

-  информационных – для передачи каждого из компонентных цифровых потоков;

- команд о наличии согласования скоростей, число символов, обеспечивающих требуемую помехоустойчивость этих команд;

-  сигнала цикловой синхронизации, число и длительность которых должны обеспечить требуемое время восстановления синхронизма;

-  информационных, формируемых при отрицательном или положительном согласовании скоростей и др.

При построении цикла передачи ЦСП  ИКМ-ВРК также необходимо учитывать  следующие важные требования к его  структуре:

- число следующих подряд служебных символов должно быть по возможности минимальным, что обеспечивает минимизацию объема памяти запоминающих устройства (ЗУ) оборудования временного группообразования (ОВГ);

- распределение символов синхросигнала должно быть таким, чтобы обеспечивалось минимальное время восстановления синхронизма (обычно это достигается формированием сосредоточенного синхросигнала соответствующей длительности);

- распределение команд согласования скоростей должно быть таким, чтобы обеспечивалась их максимальная помехоустойчивость;

- распределение служебных символов в цикле должно быть равномерным, что обеспечивает минимизацию объема памяти ЗУ ОВГ;

- длительность цикла должна быть по возможности минимальной, что позволяет уменьшить время вхождения в синхронизм и временные флуктуации цифрового сигнала за счет ОВГ;