книги / Многоканальная связь и РРЛ

Поэтому при разработке аппаратуры ИКМ-1920Х2 увеличение числа каналов ТЧ в й раза (m f n = 2 ) возможно путем использо­ вания многоуровневого кодирования, при этом количество уров­ ней /у цифрового сигнала в линии выбирают равным пяти, так как log25 > 2 . Это значение /у близко к оптимальному по крите­ рию эффективности ЦСП.

■Сформированный в ОЛТ оконечной станции цифровой сигнал передается по физической цепи. Важной особенностью ЦСП яв­ ляется возможность регенерации цифрового сигнала, искаженно­ го средой распространения (физической цепьщ). Такая регенера­ ция осуществляется на всех промежуточных станциях НРП и ОРП, а также в ОЛТ приемника оконечной станции.

Регенератор ЦСП. Основные функции регенератора: усиление сигнала, ослабленного линией; коррекция формы принимаемых импульсов; оценка значений символов передаваемого сигнала; фор­ мирование импульсов выходного сигнала заданной амплитуды и

корректирующим усилителем КУ. Собственно корректор Кор обыч­ но включается в цепь обратной связи такого усилителя.

Рассмотрим требования к устройствам коррекции цифрового сигнала.- Естественно потребовать, чтобы сигнал на выходе КУ по форме совпадал с исходным сигналом, т. е. чтобы корректор восстанавливал прямоугольную форму импульсов передаваемого сигнала, их амплитуду и длительность. При этом надобность в остальных узлах регенератора отпала бы. Поясним, что построить

такой корректор, во-первых, невозможно, а во-вторых, даже если бы было возможно, нецелесообразно.

Обозначим частотные зависимости затухания и фазы тракта, состоящего из каскадно соединенных физической цепи и КУ, че­ рез ЛтШ и b(f) соответственно. Известно, что для неискаженной передачи сигнала по этому тракту его частотные зависимости дол­ жны удовлетворять равенствам

определяющая затухание сигнала в тракте. С помощью КУ мож­ но получить const'=0. Обозначим частотные зависимости затуха­ ния цепи и усиления КУ соответственно Лц(7) и SKу (f). При кас­ кадном соединении цепи и КУ Лт(/) = Л Ц():) —S^y (/). Учитывая условие неискаженной передачи (7.24) и полагая const=0, полу­

аполоса частот цифрового сигнала бесконечно большая. Известно, что для симметричного и коаксиального кабелей за­

тухание растет с увеличением частоты, при этом Лц(/)-*-<х> при оо. Значит, для точного корректора, восстанавливающего фор­

Реализовать корректирующий усилитель с бесконечнобольшим усилением -(7.26) невозможно и не нужно, так как такой усили­ тель, восстанавливая форму сигнала, будет бесконечно усиливать шумы цепи и самого усилителя. Поэтому от КУ не требуют пол­ ного восстановления формы импульсов передаваемого цифрового сигнала. Задача КУ более скромная: уменьшить влияние между импульсами за счет длительного последействия. Напомним (см. § 6.2), что влияние между импульсами случайной последователь­ ности приводит к специфической помехе, которая называется ин­ терференционной помехой. Молено сказать поэтому, что частотная характеристика корректирующего, усилителя должна уменьшить шумы интерференции, не увеличивая при этом мощности других помех.

Мощность собственных помех кабеля и помех линейных пере­ ходов пропорциональна полосе пропускания корректирующего уси­ лителя. Поэтому для уменьшения этих помех желательно полосу

ным решением является выбор полосы частот первого лепестка энергетического .спектра цифрового сигнала. Эта полоса частот

форма откорректированного импульса не'может быть прямоуголь­ ной. На величину остаточной интерференции влияет, прежде все­ го, длительность откорректированного импульса 7Н.кор. На рис. 7.33,г показанпримерный вид откорректированного импуль­ са на выходе КУ. Для удобства дальнейших сопоставлений этот импульс на рисунке смещен во времени и расположен симмет­ рично импульсу на входе. В действительности, начало импульса на выходе КУ (рис. 7.33,г) не может предшествовать началу им­ пульса на его входе (рис. 7.33,б). На временной диаграмме от­ корректированного сигнала не показаны малые по величине хво­ сты импульса. (Дело в том, что длительность ограниченного по полосе частот импульса бесконечна.) Корректирующий усилитель формирует импульсный сигнал, сосредоточенный’в основном в ин­ тервале Ги.кор с малым последействием (поэтому это последейст­ вие -на рис. 7.33,г не показано)..Прием импульсного сигнала осу­ ществляется совместно с шумами. На диаграмме рис. 7.33,г этот шум показан волнистой линией.

Возможны различные способы оценки значений символов пере­ даваемого сигнала (0 или 1). В Теории передачи сигналов мето­ ды оценки символов передаваемых сигналов часто называют ме­ тодами фильтрации сигнала от помех. В регенераторах кабельных ЦСЛ оценку передаваемых символов осуществляют методом стро­ бирования. В этом -случае обработка -смеси сигнала и шума ведет­ ся в средней, наименее искаженной части посылки. Для этого в решающем устройстве РУ ключом Кл осуществляется выделе­ ние центральной части посылки стробированием (дискретизацией по времени) откорректированного цифрового сигнала. Управляет работой Кл схема ВТИ, формирующая -периодическую последо­ вательность узкихимпульсов тактовой частоты fT из принимае­ мого сигнала. Замыкание ключа Кл происходит через равные ин­ тервалы 7т. Поэтому важно, чтобы в моменты времени, отстоя­ щие от середины данного .импульса на 7Т (т. ё. в моменты стро­ бирования соседних импульсов), напряжение предшествующего от­ корректированного сигнала было пренебрежимо мало. Это усло­ вие выполняется, если выполняется неравенство

Таким образом, видно, что задача КУ сводится к такому форми­ рованию отклика тракта на прямоугольный импульс, при котором спектр этого отклика был бы сосредоточен в полосе Afa^f-r, а длительность импульса 7н.кор £ 27т. Иными словами, ширина

спектра Afa и длительность 7и.Кор откорректированного импульса должны удовлетворять неравенству

где А/иТ’и.кор близко к минимальному. Одной из чаще всего используемых форм является колоколообразная форма откоррек­ тированного импульса Мкор(^) =Мтахкоре_Р(</ти.кор), где |3=const« «2,8; «шахкор'— максимальное значение откорректированного им­ пульса. Качество коррекции сигнала обычно оценивают глазопо­ добной осциллограммой (глаз-диаграммой). Экспериментально глаз-диаграмму получают на экране осциллографа, на вертикаль­ ный вход которого подают исследуемый случайный импульсный сигнал с детерминированным периодом следования, а на горизон­ тальный вход— напряжение развертки, синхронизированное с ча­ стотой следования этих импульсов. При этом на периоде разверт­ ки появляются импульсы случайной последовательности. Для квазитроичного сигнала это и положительные ( + 1) и отрицательные (—1) единицы, а также нули. За счет послесвечения на экране электронно-лучевой трубки осциллографа видна сумма всех этих

импульсов в различных сочетаниях. Так как период импульсной последовательно­

этого сигнала, а на рис. 7.34,6— услов­ ное изображение глаз-диаграммы. Вид­ но, что. глаз-диаграмма содержит узлы и пучности. На ней видны участки с большим разбросом мгновенных значе­ ний сигнала и, наоборот, участки, на ко­ торых мгновенные значения, суммарно­ го случайного сигнала не выходят за оп­ ределенные границы. Эти границы име­ ют вид овалов — глаз. Поэтому и вся ос­ циллограмма называется .глазоподоб­ ной.. Узлы глаз-диаграммы соответству­ ют неискаженной части посылки, в кото­ рой осуществляется стробирование сиг­ нала. Размытость узлов определяет пог­ решность корректирования. Относитель­ ную величину этой погрешности можно определить величиной

литудный интервал между двумя ближайшими узлами, измерен­ ный в тех же единицах, что и Ad.

Функциональная схема, .регенератора квазитроичного сигнала приведена на рис. 7.35. Так как квазитроичный сигнал двухполяр­ ный, то в схеме регенератора предусмотрены две ветви: верхняя, состоящая из ключа Кль порогового элемента ПЭь формирующе­

го устройства ФУь используемая для регенерации импульсов по­ ложительной полярности, и нижняя, состоящая из Клг, ПЭ2 и ФУ2, используемая для регенерации импульсов отрицательной полярно­ сти. Назначение этих элементов, а также корректирующего усили­ теля КУ, корректора Кор в цепи обратной связи усилителя и схе­ мы выделения тактовых интервалов БТИ — такое же, как и длярегенератора двоичного однополярного сигнала. Формирование двухполярного сигнала осуществляется вычитающим устройством ВУ. На схеме показано также управляющее устройство УУ, ко­ торое является частью устройства автоматической регулировки уровня АРУ. В регенераторе АРУ .необходимо для сохранения ма­ лого значения вероятности ошибки р0ш при изменении частотной зависимости затухания цепи Au(f) с изменением климатических ус­ ловий (например, температуры грунта). Дело в том, что использо­ вание АРУ позволяет сохранить равенство (7.30), так как под­ держивает постоянным значение сигнала Ишахкор на выходе кор­ ректирующего усилителя..' Кроме того, оно необходимо для того, чтобы исключить регулировку регенератора при строительстве ма­ гистрали в тех случаях, когда длины участков регенераций коро­ че номинальных. В ЦСП АРУ значительно проще, чем в системах передачи с ЧРК, таю как при передаче цифровых сигналов об изменении затухания цепи можно узнать по изменению амплитуды импульсов принимаемого сигнала. Измерение амплитуды прини­ маемых импульсов можно осуществить без -вспомогательных конт­ рольных частот, непосредственно по принимаемому сигналу. Для этого в управляющем устройстве устанавливается выпрямитель Вып и фильтр нижних частот ФНЧ, который выделяет «постоян­ ную составляющую» выпрямленного информационного сигнала,

дем .полагать Лдоп^const=22 дБ.. Полученная цифра допустимой защищенйости характеризует работу идеального регенератора. В реальной схеме регенератора имеются .внутренние шумы и раз­ личные дестабилизирующие факторы, ухудшающие его работу. По этим причинам допустимая защищенность реального регене­ ратора должна быть увеличена.

„Перечислим причины, которые увеличивают’ допустимую за­ щищенность реального'регенератора:

остаточные шумы интерференции, которые являются следстви­ ем неточной работы устройства коррекции и АРУ;

неоптимальная оценка символов передаваемого сигнала (неоп­ тимальная фильтрация);

дрожание фазы тактовой частоты за счет влияния случайно­ го характера передаваемого сигнала и температурных нестабиль­ ностей на работу блока ВТИ;

‘нестабильность порога ПЭ решающего устройства регенера­ тора;

случайные отклонения параметров выходных импульсов в фор­ мирующем устройстве регенератора.

величина ДАдоп зависит от принципов построения основных узлов регенератора, схемных и конструктивных решений, принятых в со­ ответствующей разработке. Уменьшение ДЛдоп улучшает качест­ венные показатели регенератора, но увеличивает его стоимость. Обычно ДАдоп= 3 —10 дБ.

Ожидаемая защищенность А0ж определяется частотной харак­ теристикой цепи Au(f), требуемой частотной характеристикой трак­ та передачи и шумами:

Поэтому в линейных трактах ЦСП шумы нелинейных переходов не учитывают. Основными видами шумов в линейных трактах ка­

беля — только собственные шумы.

В симметричных кабельных цепях линейных трактов ЦСП шу­ мы линейных переходов преобладают над собственными .и поэтому при различных упрощенных' оценках собственными шумами мож­ но пренебречь. В ЦСП, работающих на ГТС, приходится учиты­ вать импульсную, помеху. Эта помеха особенно сильна на край­ них участках регенерации, прилегающих к АТС, так как мощным

Номинальная длина, участка регенерации /н выбирается с за­ пасом несколько меньше (р; при этом /н«0,95/р. Значения а при­ водятся в справочной литературе, а Лл.п определяется путем из­ мерений. Для приближенных расчетов можно полагать, что

4,55]/f+ 0,28f дБ/км — для кабеля типа МК.С,

а9 У"7.дБ/км — для кабеля типа КСПП= 1 Х4Х0.9;

A0(f) « 7 0 —151gf дБ,

Ai(f) «Л о+20 дБ.

Здесь всюду f=0,5/T— расчетная частота, МГц.

Рассмотрим пример. В аппаратуре субпервичной ЦСП для сельской связи «Зона-15» предполагается использовать два типа линейного тракта на кабеле

=9,1 дБ/км; Ло=70—15Ig'l,024=69,8 дБ. Поэтому расчетная длина участка ре­ генерации

/Р= (69,8—27)/9,1=4,7 км,

а номинальная длина этого участка /п« 0 ,9 5 !р=4,5 км.

Приведенный расчет является упрощенным, однако из него виден порядок i a и как изменяется 1В с изменением тактовой частоты.

7.6. Особенности РРСП с ИКМ и ЦСП по ВОЛС

Многочисленные достоинства цифровых систем передачи и среди них, в первую очередь, высокая помехоустойчивость, техно­ логичность изготовления, удобство эксплуатации и другие при­ влекли внимание разработчиков, "радиорелейных систем передачи (РРСП), а также систем передачи по волоконным оптическим ли­ ниям связи (ВОЛС) к цифровым методам. Более того', оказалось, что перечисленные достоинства особенно важны при построении этих систем. Основные принципы построения этих систем (анало­ го-цифровое и цифроаналоговое преобразования; формирование группового цифрового сигнала и иерархия таких систем; синх<ро-