• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Перетворенняаналогових і цифрових сигналів

Принципи утворення імпульсних каналів

ЛЕКЦІЯ

Мережні стики цифрових АТС

ЛЕКЦІЯ

Під мережним стиком розуміється точка підключення до цифрової АТС обладнання відмінного від абонентського. Це можуть бути аналогові та цифрові АТС, пристрої сполучення з мережами доступу, передачі даних, керування й іншими пристроями. При з'єднанні цифрової АТС з іншою цифровою АТС, чи при встановленні між цифровою АТС і підключеною до аналогової АТС цифрової системи передачі, організується цифровий стик. У цьому випадку необхідно реалізувати єдине цифрове представлення інформації в тракті «передача-комутація», тобто представлення мовного сигналу у вигляді ІКМ сигналу (швидкість 64 кбіт/с, п=8 розрядів кодове слово), аналогічно як для цифрових комутаційних систем, так і для апаратури ЦСП. Здавалося б, ніяких проблем у відношенні стикування ЦСП і цифрових комутаційних систем немає. Однак у дійсності положення дещо інакше:

• у телефонних мережах зв'язку можуть використовуватися ЦСП як ІКМ-15, так і спеціальні ЦСП АЛ;

• в силу особливостей побудови цифрових комутаційних полів структура циклів всередині них відрізняється від структури циклів ЦСП.

• кодування слів у лінії ІКМ і всередині АТС відрізняються.

У зв'язку з цим, до цифрового стику ЦСП і цифрової АТС пред'являються наступні вимоги: електричні та логічні.

Електричні - це узгодження структур циклів на вході ЦСК. Таке узгодження здійснюється звичайно при вторинному демультинлексуванні всередині ЦСК.

Логічне узгодження включає в себе перетворення лінійного сигналу коду HDB-3 у двійковий код і навпаки, синхронізацію вхідних сигналів відповідно до тактових сигналів станції.

На час передачі повідомлень між користувачами інформації в комутаційному пристрої (КП) створюється послідовне з'єднання вхідних і вихідних ліній, що називається з'єднувальним трактом. У КП для встановлення з'єднувального тракту вибирається одна з вільних ліній у напрямку зв'язку. З'єднання лінії в КП здійснюється автоматично за допомогою комутаційних приладів, дія яких керується пристроями керування (ПК).

	N - к-ть вхідних ліній; М - к-ть вихідних ліній; ПК - пристрій керування; X(t) - вхідний сигнал; Y(t) - вихідний сигнал.
Рис. 2.1. Комутаційний вузол.

Як видно з рис. 2.1, у комутаційному вузлі комутуються аналогові сигнали. Отже, такі комутаційні пристрої називаються аналоговими автоматично комутуючими пристроями. До них відносяться такі АТС, як ДКАТС, АТСК і КЕАТС. У ДКАТС, в якості комутуючого пристрою використовуються крокові шукачі (КШ), декадні крокові шукачі (ДКШ), реле, в АТСК-багаторазові з'єднувачі (БЕЗ), а в КЕАТС геркони й багаторазові феритові з'єднувачі (БФЗ). Реле, КШ, ДКШ, БЕЗ і БФЗ, комутуючі пристрої є контактними.

Як відомо, контактні комутуючі пристрої мають наступні недоліки:

- низька надійність;

- енергоємні;

- вимагають систематичного контролю, регулювання й чищення контактів;

- мають більші габарити.

Крім цього, в аналогових системах комутації з'єднувальний тракт у КП створюється протягом усього часу розмови, що приводить до низького використання з'єднувальних ліній.

Пошук ефективних технічних рішень для створення електронних систем комутації супроводжувався науковими дослідженнями, в основі яких завжди були новітні досягнення науки й техніки в області передачі й комутації електричних сигналів. Тільки тоді, коли були розроблені й досліджені методи передачі по лініях зв'язку й комутації на вузлах мовних сигналів у цифровій формі, створення електронних систем комутації стало реальним. Для вивчення принципів побудови й функціонування електронно-цифрових систем комутації необхідно, насамперед, усвідомити принцип перетворення аналогових сигналів у цифрову форму й процес зворотного перетворення.

Перетворення аналогового сигналу в цифровий сигнал

Будь-який безперервний сигнал відповідно до теореми Котельникова В. А. можна передати по лінії зв'язку миттєвими значеннями цього сигналу, тобто відліками, якщо вибрати частоту їхнього проходження f₀ в 2 рази більше ніж максимальна частота безперервного сигналу, тобто:

f₀ = 2f_max (2.1)

f_max - максимальна частота безперервного сигналу.

Миттєві значення безперервного сигналу можна отримати шляхом дискретизації сигналу за часом. Для цього на електронний ключ (ЕК), що має два входи й один вихід, якщо подати імпульси прямокутної форми з періодом проходження Т =1/f₀ й шириною τ_i, (рис. 2.2). а на інший вхід безперервний сигнал, то на виході ЕК отримаємо амплітудно-модульований сигнал (АІМ), тобто дискретний сигнал (див. рис 2.2).

Рис. 2.2 Формування AIM сигналу

Для аналогового мовного сигналу зі спектром 0,3 - 3,4 кГц необхідною умовою перетворення, що забезпечує розпізнавання AIM сигналу на приймальному кінці лінії передачі, частота дискретизації f₀ дорівнює:

f₀ =2 f_max =2*3,4=6,8 кГц (2.2)

Звичайно для цифрових систем комутації, частота дискретизації f_о, обрана рівною f₀ = 8 кГц, тоді:

Т_ц =1/ f₀= 1/8*10³ = 125 мкс (2.3)

Ширина імпульсу t_i визначає енергію переданого сигналу, чим більше значення t_i, тим більше енергії аналогового сигналу переноситься послідовністю імпульсів. Практично ширина імпульсу вибирається в межах

t_i=(0,5- 10) мкс.

Таким чином, за допомогою AIM сигналів, по одній загальній лінії можна незалежно передавати декілька повідомлень. Для цього, імпульсний генератор повинен виробляти декілька послідовностей імпульсів Р_і = (і = 1,2,3...) з однаковими параметрами Т₀ й t_i , однак імпульси різних послідовностей не повинні збігатися в часі. Наприклад, якщо до однієї загальної мережі зв'язку, через індивідуальні ЕК підключити чотири кінцевих пристрої (ТА), то керуючи ввімкненими ЕК за допомогою імпульсних послідовностей Р, можна здійснювати зв'язок з декількома парами ТА.

Рис. 2.3 Організація з'єднання між абонентами.

Т_о - час одного циклу;

ЕК - електронний контакт;

t_i- тривалість імпульсу;

ТА - телефонний апарат;

ГІ - генератор імпульсів;

ЗК - загальне коло зв'язку;

ПКЕК - пристрій керування ЕК

ПК -пристрій керування;

Наприклад, потрібно організувати з'єднувальний тракт між абонентами 1 -- 3 та 2 -- 4 (див. рис. 2.3). Для цього, з ПК в ПКЕК передаються адреси (номери) ЕК, на які необхідно подати імпульс від ГІ тривалістю t_i, одночасно на 1 - 3 й 2 - 4 ЕК, вимірюється значення аналогового сигналу в цей момент часу й передається через ЗК абонентам 3-4, через Т_о процес повторюється. Таким чином, між абонентами 1 - 3 й 2 - 4 організується з'єднувальний тракт на час розмови.

Якщо імпульси двох поряд розташованих послідовностей генеруються безпосередньо один за іншим, то неминуче виникнуть взаємні електричні впливи, які будуть проявлятися у вигляді перехідних розмов. Для усунення цього необхідно імпульси двох сусідніх послідовностей розділити захисними

часовими інтерваламиt_з що може становити t_з=(0,3--3) мкс. Сумарний час t_i+ t_з= t_iк, що виділяється в ЗК заперіод Т_одля одноговідліку значення амплітуди аналоговогосигналу впроцесі АІМвизначає час. що відводить для одного імпульсного каналу(t_iк). Отже, в одному ЗК за час Т_о: можна створити К імпульснихканалів.

К=Т_о/t_iк (2.4)

У системах передачі сигналів поряд зметодом АІМзнайшли застосування також інші аналогові методи модуляції: широтно-імпульсна модуляція (ШІМ)і фазово-імпульсна модуляція (ФІМ).

Загальнимнедоліком аналогових методів імпульсної модуляції єжорсткі вимоги до електричних параметрів ліній зв'язку, що використовуються для передачі модульованих сигналів. Це обумовлено впливом перешкод, які накладаючи модулюючі імпульси, змінюють їхню форму, що на приймальній стороні проявляєтьсяу вигляді шуму. Для усунення цього явища вцифрових системахпередачі використовуються цифрові методи перетворення аналогових сигналів. Одним зіспособів, що отримав широке поширення при організації повністю електронних систем комутації, є спосіб перетворення аналогових сиг-налів на основі імпульсно-кодової модуляції (ІКМ).

Процес ІКМ-перетворення аналогового сигналу складаєтьсяз послідовності виконання трьох процедур:

- дискретизації аналогового сигналу зачасом;

- квантування AIMсигналу за рівнем:;

- кодування.

При ІКМ-перетворенніпроцедура квантування AIM сигналу зводиться до визначення значення амплітуди кожного дискретного сигнату. Для цього вибирається шкала квантування,довжина якої визначається лініями й верхнім значенням рівнів модулюючого аналогового сигналу.

Рис. 2.4. Квантування AIM сигналу за рівнем

При квантуванні AIM сигналу за рівнем допускається помилка (див. рис. 2.4, значення 1, 2, 5 й 6). Максимальна помилка квантування AIM сигналу за рівнем складає

σ =Δх/2 ()

де Δх - крок квантування за рівнем.

Числовий рівень шкали залежить від системи коду, прийнятої для виконання процедури кодування значень амплітуди дискретів AIM сигналу. Для кодування в ЦСК зручно використати рівномірний двійковий код. У цьому

випадку число рівнів квантування визначається як 2ⁿ, де п = 1.2,3 ... - число елементів коду. Як видно з рис. 2.4 число рівнів дорівнює восьми (0 - 7) із кроком квантування Δх, значить число елементів у двійковому коді буде дорівнювати

n =log₂ m ()

де m - число рівнів.

Визначаючи значення амплітуд дискретів AIM сигналу по шкалі квантування, можна записати ці значення у вигляді кодових комбінацій з логічних одиниць і нулів. Таким чином, у результаті ІКМ перетворення аналоговий сигнал представляється в цифровій формі.

Якщо логічну «1» представити відповідно електричним імпульсом, а логічний «0» - паузою, то значення амплітуд дискретів можна передавати по лінії зв'язку у вигляді кодових груп сигналів, що представляють комбінацію імпульсів однакової амплітуди й паузи. Однак кодова група повинна передаватися по лінії зв'язку за час який відводиться для одного імпульсного каналу, тобто за час t_ік.

Читайте також:

1. Автомобільні ваги із застосуванням цифрових датчиків
2. Алгоритм прийняття рішення при прийманні сигналів з випадковою початковою фазою
3. Безперервних сигналів на тріоді
4. Вимірювальні сигнали, перетворення вимірювальних сигналів, форми вимірювальної інформації
5. Генератори імпульсних сигналів
6. Демодуляція дискретних сигналів.
7. Дії фірми за слабких сигналів під час виникнення проблем
8. ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ
9. Завадостійкість прийому сигналів з частотною модуляцією
10. Загальна характеристика цифрових інтегральних мікросхем
11. Загальна характеристика цифрових логічних інтегральних мікросхем.
12. Ієрархічність засобів діагностики та контролю процесорів та систем опрацювання сигналів та зображень

Переглядів: 2551