книги / Основы построения цифровых линейных трактов и способы их оптимизации
..pdf81
из себя выделитель и формирователь импульсной тактовой последова тельности. Временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства в статическом режиме, приведены на рис. 3.9.
Рис. 3.9. Временные диаграммы работы преобразователя кода ДБК-ЧПИ с дешифраторами
82
Преобразователь кода ДБК-ЧПИ, показанный на рис. 3.8, является универсальным в том смысле, что алгоритм его работы позволяет реализовать формирование линейного сигнала с кодом ДБК-ЧПИ-т путем включения дешифраторов размерностью т и соответствующим увеличением количества линейных трансформаторов.
Выводы по главе 3
Аналитический обзор и сравнительный анализ методов повышения эффективности использования действующих участков внутризоновой сети ВСС РФ с использованием кода ДБК-ЧПИ позволяют сделать следующие выводы:
•применение линейных кодов ДБК-ЧПИ позволяет существенно по высить длину регенерационных участков цифровых линейных трактов по сравнению с используемыми на сети двух- и трехуров невыми кодами;
•теоретически обоснованные коды ДБК-ЧПИ-m (т > 3) позволят еще более увеличить длину регенерационного участка, сопостави мую с технологиями САР;
•цифровые линейные тракты, предназначенные для передачи циф ровых потоков Е1, могут быть модифицированы путем использо вания метода АДИКМ для кодирования речи и применения линей ного кода ДБК-ЧПИ таким образом, что число цифровых каналов для передачи телефонной информации увеличивается в 4 раза по сравнению со стандартным потоком Е1;
•на существующих аналоговых линейных трактах кабельных и воз душных линий связи могут быть организованы цифровые каналы с помощью специализированных систем передачи с гибким мультип лексированием, причем число цифровых каналов будет определять ся качественными параметрами существующих линейных трактов;
•для реализации специализированных ЦСП внутризоновых сетей существуют прототипы, выпускаемые в России;
•наиболее перспективным направлением внедрения рассмотрен ных методов является реализация их в рамках программы «Элек тронная Россия».
Список литературы
3.1.Пикидчук Н.И., Яковлев В.П. Адаптивная импульсно-кодовая модуля ция. - М.: Радио и связь, 1986
3.2.Погрибной В.А. Дельта-модуляция в цифровой обработке сигналов. - М.: Радио и связь, 1990
3.3.Попов Г.Н., Кожевников Д.В. Вопросы обеспечения высокого качества передачи сигналов цифрового звукового вещания на сельских телефон
83
ных сетях. - Международная НКТ «ПФИС-91», материалы конференции, Новосибирск, 1991. - С. 246-253.
3.4.Телекоммуникационные системы и сети. Т. 1. Под ред. Шувалова В.П. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003. - 648 с.
3.5.Цифровые системы передачи абонентских линий / И.В. Ситняковский, О.Н. Порохов, А.Л. Нехаев. - М.: Радио и связь, 1987.-216 с.
3.6.Г.Н. Попов, Э.А. Кудрявцева, Г.Л. Хазанов. Проектирование реконструк ции участка первичной сети ВСС с использованием цифровых систем пе редачи / Методические указания / СибГУТИ, Новосибирск, 2000.
3.7.Обоснование длины регенерационного участка для аппаратуры LA-54 на кабеле ЗКП. Кулеша О.П., Малинкин В.Б., Попов Г.Н., Хазанов Г.А. СибГАТИ, Новосибирск, 1995.
3.8.Левин Л.С., Плоткин В.А. Цифровые системы передачи информации. - М.: Радио и связь, 1982.
3.9.Попов Г.Н., Кулеша О.П., Малинкин В.Б., Хазанов Г.Л. Обоснование дли ны регенерационного участка. Материалы международного семинара «Перспективы развития современных средств и систем телекоммуника ций», Владивосток, 1999. - З с .
3.10.Попов Г.Н., Хазанов Г.Л. К определению оптимальной длины регенера ционного участка ЦСП симметричного кабеля. Тезисы доклада. Всерос сийская НТК, Новосибирск, 1992.
3.11.Попов Г.Н., Хазанов Г.Л. Расчет помехозащищенности в ЦСП симмет ричного кабеля с учетом влияния собственных помех. Тезисы доклада. Областная НТК, Новосибирск, 1993.
3.12.Попов Г.Н., Хазанов Г.Л. Метод оценки совместного влияния собствен ных помех и помех от линейных переходов в ЦСП симметричного кабе ля. Тезисы доклада. Российская НТК, Новосибирск. 1994.
3.13.Попов Г.Н. Исследование возможности работы систем передачи по не типовым кабелям. Тезисы доклада. Материалы МНТК, т. 2, Новосибирск, 1995.
3.14.Попов Г.Н. Исследование условий работы цифровых систем передачи по нетиповым кабелям. Тезисы доклада. Пятая межрегиональная кон ференция, Москва - Новосибирск, 1995.
3.15.Попов Г.Н., Хазанов Г.Л. Методика определения оптимальной длины регенерационного участка ЦСП для симметричного кабеля. Тезисы док лада. Пятая межрегиональная конференция, Москва - Новосибирск, 1995.
3.16.Попов Г.Н., Гусев А.Ю., Гармаев В.Д. О возможности повышения использо вания цифровых линейных трактов. Дел. рукопись ВНИТИ, N910-В2003,11 с.
3.17.Попов Г.Н., Гармаев В.Д. Об опыте использования линейных сооруже ний магистральных сетей для организации внутризоновой и местной се ти. Тезисы доклада. Международный форум. Новосибирск, 2003.
3.18.Попов Г.Н., Гусев А.Ю., Гармаев В.Д. Устройство для формирования линейного сигнала с кодом ДБК-ЧПИ. Заявка на изобретение № 2003110190 / 09(010727) от 9.04.2003 г.
3.19.Попов Г.Н. Электромагнитная совместимость при совместной передаче аналоговых и цифровых сигналов по абонентским линиям ГТС. Сборник «Проблемы защиты с ПИ от электромагнитных влияний на ж.д. транс порте», Омск, 1991. - 5 с.
84
Приложение П3.1
АППАРАТУРА ЦИФРОВОЙ РАДИОКАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИКМ-7ТМ
1.ВВЕДЕНИЕ
1.1.Настоящие рекомендации содержат исходные данные, необ ходимые для проектирования линий связи с использованием высоко частотных симметричных кабелей и аппаратуры цифровой радиокабельной системы передачи ИКМ-7ТМ.
Настоящие материалы составлены на основании технической до
кументации на аппаратуру ИКМ-7ТМ.
2.НАЗНАЧЕНИЕ
2.1.Аппаратура ИКМ-7ТМ предназначена для организации каналов диспетчерской, радиокабельной, технологической (для систем теле механики) связи, а также каналов общего пользования (от четырех со скоростью 64 кбит/с до шестнадцати со скоростью 16 кбит/с с анало говыми или цифровыми окончаниями различного типа) по симметрич ным высокочастотным одно- и многочетверочным кабелям типа ЗКП или МКС по однокабельной или двухкабельной схеме связи.
Аппаратура обеспечивает возможность разветвления каналов в ре генерационном пункте на два направления, что позволяет использо вать ее для ведомств с рассредоточенным характером производства (газопроводы, нефтепроводы, железные и автодороги, системы энер госнабжения и т.п.) при древовидной разветвленной структуре связи.
Аппаратура обеспечивает суммирование каналов с двух направ
лений с организацией селекторной связи (при скорости канала 64 кбит/с) в полудуплексном режиме.
3.ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
3.1.Аппаратура обеспечивает организацию связи по однокабельной или двухкабельной схеме на симметричных высокочастотных кабелях типа ЗКП 1x4x1,2, МКС 1x4x1,2, МКС 4x4x1,2 и т.п. при одном цен тральном пункте и древовидной структуре расположения потребите лей.
3.2.Аппаратура обеспечивает - организацию семи цифровых кана лов со скоростью передачи 64 кбит/с (в т.ч., по желанию пользователя,
каналов технологической, диспетчерской и радиокабельной связи
85
с возможностью функционирования в режиме конференцсвязи, цифро вых каналов ОЦК-64 с противонаправленным или сонаправленным стыком и каналов для подключения удаленных абонентов в номерную емкость опорной АТС при низкой загрузке системы передачи)
или организацию до 14 цифровых каналов со скоростью передачи
32 кбит/с (в т.ч. каналов с окончанием асинхронного цифрового кана ла 19,2 кбит/с по стыку RS-232 и каналов для подключения удаленных абонентов в номерную емкость опорной АТС при повышенной загруз ке системы передачи)
или организацию до 28 цифровых каналов со скоростью передачи
16 кбит/с (в т.ч. каналов с окончанием асинхронного цифрового кана ла до 9,6 кбит/с и стыком RS-232 и каналов для подключения удален ных абонентов в номерную емкость опорной АТС при экстремально высокой загрузке системы передачи)
или любого сочетания вышеперечисленных каналов при суммарной
скорости передачи до 448 кбит/с (в аппаратуре предусмотрена воз можность автоматического изменения скорости передачи и, как следствие, количества цифровых каналов в зависимости от загруженности системы передачи).
3.3.Аппаратура обеспечивает возможность установки на одной магистрали до 120 пунктов: одного центрального (диспетчерского) и произвольного числа линейных, в т.ч. оконечных, проходных и пунк тов с ответвлением цифрового потока.
3.4.Линейный код системы передачи ДБК-ЧПИ (дуобинарный код с чередованием полярности импульсов) с тактовой частотой 512 кГц. Амплитуда линейного сигнала на выходе регенератора на активной
нагрузке 140 Ом составляет±(2,3...2,8) В.
3.5. Длина участка регенерации системы передачи на кабеле типа ЗКП 1x4x1,2, МКС 1x4x1,2 или кабеле другого типа с аналогичной ам плитудно-частотной характеристикой от 0 до 15,0 км (затухание в ка беле сигнала до 40 дБ на полутактовой частоте).
При двухкабельной организации связи в исключительных случаях допускается увеличение длины регенерационного участка мехэду двумя регенерационными пунктами до 17,5 км, но помехоустойчи вость регенераторов на длинах свыше 15 км не нормируется ТУ. При длине участка регенерации менее 3,5 км в регенераторах должна быть включена встроенная искусственная линия.
3.6. Электропитание центрального пункта аппаратуры обеспечива ется от сети постоянного напряжения 24 В. Электропитание любого из линейных пунктов может осуществляться дистанционно, от сети по стоянного напряжения 24 В, от сети переменного напряжения 220 В с
86
промежуточным преобразованием в постоянное напряжение 24 В и подключением аккумуляторных батарей в буферном режиме.
3.7.Дистанционное питание аппаратуры осуществляется стабили зированным постоянным током 150 мА по фантомной цепи по схеме «пара-пара» и напряжении дистанционного питания от 40 до 750 В, что обеспечивает возможность организации плеча ДП протяженно стью до 75 км с установкой на нем до 10 линейных пунктов.
3.8.Потребление дистанционно питаемых пунктов аппаратуры со ставляет:
-д л я нерадиофицированных пунктов 55 В;
-д л я радиофицированных пунктов 100 В.
3.9.Аппаратура обеспечивает организацию дистанционного пита ния с центрального или любого линейного пункта при наличии на нем сети постоянного напряжения 24 В или переменного напряжения 220 В.
3.10.В аппаратуре обеспечена защита оборудования линейного тракта от грозовых разрядов и наведенных ЭДС.
3.11.Аппаратура обеспечивает возможность установки на любом пункте магистрали (в т.ч. и на питаемом дистанционно) радиостанции для организации радиокабельной связи.
3.12.Устойчивая радиосвязь между радиостанцией радиофициро ванного пункта и носимой радиостанцией осуществляется на рас стоянии не менее 10 км в зоне прямой видимости при высоте мачты для антенны радиостанции 25 м.
3.13.По своим техническим характеристикам (тип излучения, несу щие частоты, девиация частот и т.д.) радиостанции аппаратуры ИКМ7ТМ совместимы с носимыми радиостанциями «Nokia» - Финляндия, «Надежда» - Болгария и работают на одной из следующих шести час тот:
|
режим приема |
|
режим передачи |
||
1 ) |
62625 |
4)162700 |
1 ) |
168350 4) 168425 |
|
2 ) |
62650 |
5)162725 |
2) 168375 |
5) |
168450 |
3 ) |
62675 |
6)162750 |
3) 168400 |
6) |
168475 |
Класс излучения радиостанций соответствует классу 16K8G3E - фазовая модуляция.
По уровню паразитных модуляций и уровню нелинейных искаже ний радиостанции соответствуют ГОСТ 12252-77.
Разработка аппаратуры АО УКБС (Уральское конструкторское бю ро связи), филиал «Уралтелеком».
Производство АО «Промсвязь», Екатеринбург.
Группа разработчиков в настоящее время работает на АО «Пром связь».
Ссылка на описание аппаратуры: http://ikm7tm.narod.ru/files/recomend.htm
87
Глава 4. Обоснование возможности использования «асимптотической коррекции» при регенерации электрических цифровых сигналов
4.1.Введение
Современная Всемирная сеть связи (World wide communication net work), представляющая совокупность всех взаимоувязанных сетей свя зи на земном шаре, функционирует на основе цифровых методов пе редачи сигналов между элементами сети. Цифровые сигналы переда ются по сети связи в виде оптических или электрических импульсных посылок с фиксированной длительностью и постоянной частотой сле дования. При этом направляющая среда любой формы или конфигу рации в виде оптических волокон или электрических проводов характе ризуется полосно-ограниченными передаточными характеристиками или, другими словами, финитными функциями в частотной области. В этом случае импульсные посылки конечной длительности на выходе направляющей системы искажаются по форме и их длительность стремится к бесконечности [1]. Искажения передаваемых импульсных сигналов приводит к межсимвольным помехам, при их приеме и, как одно из следствий, к ограничению дальности связи. Степень искажения цифровых импульсных сигналов при передаче их по полосно ограниченным направляющим системам определяется формой им пульсной реакции соответствующей системы. Известно [1], что при по символьном приеме со стробированием, межсимвольных помех можно избежать, если импульсная реакция имеет вид:
K ( ) = A sin £ V
(
где А - постоянная; & 0 = 2я/Г0 ~ частота, определяемая периодом следования символов цифровой информации Г0.
Стробирование производится в моменты времени, когда функция ви да sin x /x обращается в ноль. Однако такой импульсной реакцией обладает полосно-ограниченная линейная система в виде идеального фильтра нижних частот (ФНЧ), с частотой П 0 среза, который физи чески нереализуем.
Нижеследующее утверждение доказывает, что для любой физиче ски реализуемой полосно-ограниченной линейной системы (с переда точной функцией F((о) в виде ФНЧ), можно сформировать импульсную реакцию, «хвост» который асимптотически имеет вид функции sinx/x.
88
4.2. Асимптотическое поведение им пульсных реакций полосно-ограниченных линейных систем
Доказательство базируется на теореме Нудельмана-Попова [2], которая формулируется следующим образом.
Теорема. Пусть F(co) - ограниченная, равная нулю вне интервала
(-Q, Q) передаточная функция, дифференцируемая п - 1 |
раз, причем |
||
Р (± Ш = F ’ (±Q ) = ... = Р(п'2)(± П ) = 0, |
a |
F (n' 1,( со) |
кусочно |
непрерывна и на интервалах непрерывности дифференцируема. То гда при |f|-» °o асимптотическое представление для f i t ) импульсной реакции имеет вид:
|
2 |
(4.1) |
^ i t | C ( Q |
) )|co sQ ,((-< p (Q ; )/Q J), п = 21, |
|
т |
1*0 |
|
где ±0., ( j = 0,1,.... к ) - точки разрыва (первого рода) F (n_1) (со );
С( ± а :) = F(n~u [±Q.j + 0) - F(n-1) ( ± & , - 0 ) =
=LR eP n-1)( ± n i + 0 )-R e F (^ 1l( ± a / - 0 )J +
+ /fjm F tn' 1)(+ & / + 0 ) -lm F (n"1>(± & / - 0 )J - величина скачка F(” _1)( со) в точках разрыва;
lm C (Q y)
tp(i2y) = —arctg
ReC(Qy) ‘
Доказательство.
Воспользуемся связью между импульсной реакцией и скачками передаточной функции и ее производных, которая применялась, например, в [3], для оценки скорости убывания спектров импульсов при 1со|-»°°. Для этого представим Р(я_1)(© ) в виде суммы разрывной (кусочно-постоянной) Fp(,,"1)( со) и непрерывной FH(n“1)(co) функций (см. рис. 4.1), где F(n-1)(co) -вещественна, л -ч е тн о :
Р " -1)( со) = Рр<л_1> ( со) + FH(n-1) (со).
При этом одна из функций, например, Fp(n-1)(co) определяется с точ ностью до постоянного слагаемого
Далее находим
Р л)(со)= ^ - F p(n-1) (со)+-^-FHln-1) ( со) =
do и |
do |
= Х [ С ( - а ; )8 (с о + П / ) + С ( £ 2 ; ) 5 ( т - а / ) ] + ^ - Р я<»-»(ш ),
|
|
|
J |
|
|
|
|
|
F^co) |
|
|
|
- п |
-Clj |
■Ю; П |
со |
|
|
|
|
|
П |
о» |
|
|
|
/ |
|
|
|
- п |
|
—1 1Ч> |
|
|
|
|
Q |
ш |
||
Рис. 4.1. Представление Р '^Ч ш ) |
в виде суммы разрывной Fp‘"-14 со) |
||||
|
|
и непрерывной FH(n'14co) функций |
|
||
где 5(со ± П у) - смещенная импульсная функция частоты; |
|||||
-^ -F H(n' 1)(© ) |
- |
ограниченная функция, |
|
||
сто) |
|
|
|
|
|
Воспользовавшись последним соотношением, получаем |
|||||
( - * ) " f и ) |
= |
/ |
F M (<t>)e*"da= |
|
|
|
2” |
“ |
|
|
|
= 4 : | 1 |
[ с ( - С1у )5( “ + ^ ) + С ( П ; )8 (о )- П ; ) ] е Л'<УШ+ (4.2) |
||||
-C l j= o |
|
|
|
|
|
2 n _}n dco
Второй интеграл в (4.2) убывает при |f| —>оо по крайней мере, как 1 /f, в то же время первый интеграл является неубывающей функцией времени:
— J £ [ C ( - Q , )5(ш + Q j) + C (Q j )5 (с о -П / ) ] ejatd(o =
(4.3)
=4 ? о ^ ("Пу)е"ш/,+с(ау)е''п^ -
Поэтому, используя (4.2) и (4.3), пренебрегая членами более высокого порядка малости, находим, что при |f|-*co
90
( - « Г К О » |
= ^ - 1 [ с ( - П |
; )е -'° " + C (Q , )е 'а'' ] , |
|
|
2п /=о |
|
|
откуда следует |
|
|
|
|
£ [ С ( - П ; )е -'п'Ч С ( П / ) в'п" ] |
|
|
f ( t ) ac= — & -------------------------------------------- . |
(4.4) |
||
а |
2я |
( -//)" |
|
Исходя из того, что ReF(co) - четная функция, a ImF(co) - |
нечетная, |
||
нетрудно показать, что |
|
|
|
|
С ( - П у) = (-1)пС (07). |
(4.5) |
|
Используя (4.5) и обозначение_ф( 0 ; ). преобразуем (4.4) к виду |
|||
|
|
Х[(-1)"|С(П,)|е',<“' )е-'п''+|С (П; )|е-|'|'|Г!')ви'''] |
|
f i t ) ас |
1 Г-0 ______________________________________________ |
||
2л |
( - it У |
||
|
|||
|
1 |
t|C (Q i )|[e,ni((“,(ni)/b/, + (-1),,e',ni(,_,(ni)/&/)] |
|
|
i=о________________________________________ |
||
|
2л |
( -/0 ° |
|
Из этого выражения следует соотношение (4.1).
На основании доказанной теоремы можно сформулировать следующие выводы:
1.«Хвост» импульсной реакции полосно-ограниченной линейной системы описывается выражением (4.1).
2.В том случае, если передаточная функция F(co) имеет разрывы функции или ее производных только на верхней частоте диапазона Q, «хвост» импульсной реакции обладает эквидистантными нулями, от стоящими друг от друга на время л/Q (подобно импульсной реакции «идеального фильтра нижних частот»).
3.Если разрыв передаточной функции или одной из ее производ ных имеет место только на частоте Q1( к = 1, то изменением «фазово го» параметра скачка ср(О0 можно смещать во времени последова тельность эквидистантных нулей «хвоста».
4.В общем случае, когда частоты Q;, j = 1, 2, .... к не являются кратными, нули «хвоста» импульсной реакции не эквидистантны.
5.В том случае, когда передаточная функция F(a>) и ее производ ные не имеют точек разрыва, а частота, Q -> оо «хвост» импульсной реакции линейной системы является монотонно убывающим и не имеет колебательного характера [4, 5].