Расчет параметров цифровой системы передачи, спектра АИМ-сигнала. Квантование отсчетов по уровню и их кодирование. Расчет погрешностей квантования. Формирование линейного сигнала. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи с ИКМ.
Наиболее широко используются цифровые системы передачи ИКМ-24, ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920 с временным разделением каналов. Цифровые системы передачи обладают рядом преимуществ по сравнению с аналоговыми системами, передающими сообщение в виде непрерывных функций времени. Высокая помехоустойчивость за счет передачи сообщений двоичными сигналами, так как в цифровых системах передачи (ЦСП) информационные параметры переносчиков в процессе модуляции принимают конечное количество разрешенных значений, причем переход от одного разрешенного значения к другому осуществляется через конечные промежутки времени. Удобство настройки и эксплуатации цифровых систем, меньшая чувствительность к искажениям, что обеспечивает более высокие технико-экономические показатели цифровых систем передачи по сравнению с аналоговыми (системы с разделением каналов по частоте). Принцип временного разделения каналов, применяемый в системах с ИКМ, используется в электронных автоматических телефонных станциях, что позволяет унифицировать технику передачи и коммутации.Из выражения (10) следует, что при амплитудно-импульсной модуляции в спектре сигнала около каждой гармонической составляющей исходной периодической последовательности (частоте дискретизации) появляются боковые колебания с частотами и . Помимо этих гармоник спектр содержит колебания с частотой w, а также постоянную составляющую. Таким образом, задача восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов заключается в фильтрации модулирующего сигнала с частотой w, находящегося в низкочастотной части сигнала АИМ, с помощью ФНЧ, при этом подавляются составляющие в высокочастотной части спектра. В тех случаях, когда модулирующий сигнал характеризуется спектром с полосой частот от WH до WB, спектральная диаграмма АИМ сигнала будет иметь более сложный вид. С помощью ФНЧ из такого спектра АИМ сигнала может быть выделена полоса частот модулирующего сигнала.При временном разделении каналов (ВРК) в многоканальных системах связи каждому каналу отводится свое время передачи, что иллюстрирует рисунок 3. После дискретизации, амплитудного квантования и кодирования сигналы каждого канала в виде кодовых комбинаций (групп) передаются поочередно во времени, причем очередность подключения каналов в линию строго соблюдается, чтобы распределить на приеме отсчеты по своим каналам. Для этого необходимо в начале каждого цикла передачи (Т0) ввести дополнительный импульс или группу импульсов, отличающихся по какому-либо признаку от канальных, например, постоянством своей структуры (сочетание импульсов и пробелов), в то время как структура кодовых групп изменяется в соответствии с входным передаваемым сообщением. Как видно из рисунка 3, сначала передается сигнал синхронизации (С) длительностью ТС, затем кодовая группа I канала длительностью ТК, затем кодовая группа II канала длительностью ТК, ... и, наконец, кодовая группа N-го канала длительностью ТК. По результатам расчетов для всех исследуемых каналов 4-х циклов передачи построим временные диаграммы изменения входных сигналов во времени по канальным интервалам (рисунки 3-27).Квантование сообщения по уровню применяется для получения конечного числа амплитудных значений дискретных отсчетов сигнала взамен непрерывного бесконечно большого количества их значений, то есть процесс квантования аналогичен процедуре округления числа до ближайшего разрешенного значения. Самым простым способом квантования по уровню является квантование с постоянным шагом, при котором фиксированное приращение Dl входного напряжения вызывает приращение выходного кода на единицу. Среди способов нелинейного квантования можно выделяют следующие: - сжатие динамического диапазона сигнала перед кодированием; Тангенс угла наклона прямой на каждом из последующих отрезков (сегментов) точно равен половине тангенса угла наклона прямой на предыдущем отрезке: 1, 1/2, 1/4, 1/8… Большие шаги квантования имеют размеры, равные размерам меньших шагов квантования, умноженным на 2С. Хотя здесь имеются восемь сегментов для положительных и столько же для отрицательных сигналов, два сегмента, ближайших к началу координат, образуют прямую и, следовательно, могут рассматриваться как один центральный сегмент, вследствие чего получается 15 сегментов.Абсолютное значение квантованного отсчета в условных единицах измерения на выходе кодера при законе компрессии ? можно определить как LK = (2К 33)•2С - 33. Абсолютное значение квантованного отсчета в единицах измерения входного сигнала определяется по формуле Рассчитаем абсолютные значения квантованных отсчетов входных сигналов исследуемых каналов связи в условных единицах измерения на выходе кодера при законе компрессии ? для 1-го цикла предачи информации по формуле (27). Рассчитаем абсолютные значения квантованных отсчетов входных сигналов исследуемых каналов связи в единицах измерения входного сигнала для 1-го цикла предачи информации по формуле (28). Абсолютные значения квантованных отсчетов в единицах измерения входного сигнал
План
Содержание
Введение
1. Расчет основных параметров проектируемой цифровой системы передачи
2. Расчет спектра АИМ-сигнала
3. Дискретизация сообщений по времени
4. Квантование отсчетов по уровню и их кодирование
5. Расчет погрешностей квантования
6. Формирование линейного сигнала
7. Расчет спектра линейного сигнала
8. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи с ИКМ
Заключение
Список использованных источников
Введение
Развитие науки и ускорение технического прогресса немыслимо без совершенствования вычислительной техники, средств связи и систем сбора, передачи и обработки информации. Решение этого вопроса невозможно без создания цифровых систем передачи (ЦСП).
Наиболее широкое распространение получили в настоящее время многоканальные системы с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), обеспечивающие организацию по одной линии связи большого числа одновременно и независимо действующих каналов. Наиболее широко используются цифровые системы передачи ИКМ-24, ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920 с временным разделением каналов. Они позволяют организовывать соответственно 24, 30, 120, 480 и 1920 телефонных каналов связи.
Цифровые системы передачи обладают рядом преимуществ по сравнению с аналоговыми системами, передающими сообщение в виде непрерывных функций времени.
Системы передачи с частотным разделением каналов (ЧРК) характеризуются применением аналоговых методов модуляции, при которых модулируемый параметр может принимать любые значения в некоторых допустимых пределах. Помехоустойчивость систем с аналоговыми методами модуляции сравнительно невелика. Помехоустойчивые методы модуляции (ЧМ и ФМ) улучшают соотношение сигнал-помеха на выходе канала. Однако поскольку при аналоговых методах модуляции все значения модулируемых параметров являются разрешенными, при приеме невозможно отличить паразитную модуляцию от полезной, а, следовательно, невозможно отделить полезный сигнал от помехи.
Основные преимущества цифровых систем передачи с ИКМ заключаются в следующем: 1. Высокая помехоустойчивость за счет передачи сообщений двоичными сигналами, так как в цифровых системах передачи (ЦСП) информационные параметры переносчиков в процессе модуляции принимают конечное количество разрешенных значений, причем переход от одного разрешенного значения к другому осуществляется через конечные промежутки времени.
2. Цифровые методы передачи позволяют значительно повысить помехоустойчивость и уменьшить накопление помех вдоль тракта передачи путем восстановления (регенерации) сигнала. Возможность регенерации основана на том, что в ЦСП все разрешенные значения сигнала в точности известны при приеме. Если величина помехи не превышает половины промежутка между двумя соседними разрешенными уровнями, то при приеме сигнала, искаженного помехой, и выборе вместо него ближайшего разрешенного уровня сигнала ошибка не возникает. Это дает возможность многократной ретрансляции сообщений без потери достоверности.
3. Удобство настройки и эксплуатации цифровых систем, меньшая чувствительность к искажениям, что обеспечивает более высокие технико-экономические показатели цифровых систем передачи по сравнению с аналоговыми (системы с разделением каналов по частоте). Это объясняется однотипностью и технологичностью узлов оконечных и промежуточных станций, где широко применяются элементы вычислительной техники. Высокая стабильность параметров каналов цифровых систем передачи устраняет необходимость регулировки узлов аппаратуры в процессе настройки и эксплуатации.
4. Возможность использования сравнительно простых методов запоминания и хранения сообщений путем записи их в различного рода цифровые регистры и запоминающие устройства.
5. Принцип временного разделения каналов, применяемый в системах с ИКМ, используется в электронных автоматических телефонных станциях, что позволяет унифицировать технику передачи и коммутации. Это дает возможность создания интегральной сети связи, в которой передача информации, коммутация и выделение ее будут основываться на единых принципах.
Недостатком цифровых систем связи является расширение полосы частот, требуемой для передачи сообщений с помощью ИКМ. Но это не является определяющим по сравнению с теми преимуществами, которыми обладают цифровые системы передачи информации.
Задачей данной курсовой работы является разработка цифровой многоканальной системы передачи информации с временным разделением сигнала с целью закрепить теоретический материал, получить необходимые навыки по инженерному проектированию и расчету параметров цифровой системы передачи информации.
1. Расчет основных параметров проектируемой цифровой системы передачи информации
Спектр непрерывного сообщения, передаваемый системой с ИКМ, ограничен верхней частотой Fв=5500 Гц. Требуемое количество каналов связи цифровой системы передачи информации N=29.
Выполним расчет основных параметров проектируемой цифровой системы передачи информации: 1 Количество всех каналов, организуемых ИКМ-системой
N0 = N Nc , (1) где Nc - количество каналов синхронизации и управления.
Если выбрать частоту дискретизации из условия f0 = 2fв, то для восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов необходимо использовать идеальный фильтр нижних частот с частотой среза fcp = fв. В реальных системах частоту дискретизации выбирают из условия f0 > 2fв. Обычно f0 = (2,3...2,4)fв, при этом образуется защитный промежуток ?fз, позволяющий использовать простые ФНЧ на приеме для восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов.
