Контрольная работа
По курсу «многоканальные системы передачи»

Проверила: Выполнил:
Тарченко Н. В. Студент ФЗВиДО БГУИР
группы 100801-33


Содержание:

1. Задача 1…………………………………………………………………….3
1.1. Задание ……………………………………………………………………………...3
1.2. Основные характеристики кода …………………………………………………..3
1.3. Структурная схема регенератора …………………………………………………6
1.4. Вычисление отношения сигнал/шум ……………………………………………..6

2. Задача 2…………………………………………………………………….8
2.2. Задание ……………………………………………………………………………...8
2.3. Расчет требуемых параметров …………………………………………………….8
2.4. Структурная схема оборудования временного группообразования приема и передачи ………………………………………………………………………………..10

вариант 33

Задача №1

1). Описать основные характеристики заданного линейного кода:
- наличие дискретных составляющих в спектре линейного сигнала;
- энергетический спектр линейного сигнала, его частотная зависимость;
- алгоритм выделения тактовой частоты;
- возможная кодовая таблица для блочных кодов;
- избыточность линейного сигнала, возможность обнаружения линейных ошибок, коэффициент размножения ошибок;
- связь тактовых частот исходного и линейного сигналов;
- пояснить алгоритм линейного кодирования, преобразовать заданную импульсную последовательность из кода NRZ в линейный код.
1110000001010100100010000111111

2) Для заданного варианта (при работе по заданной направляющей системе в заданном линейном коде) нарисовать структурную схему регенератора, объяснить назначение каждого функционального элемента, объяснить принцип действия регенератора, нарисовать осциллограммы сигналов в ключевых точках.

3). Рассчитать отношение сигнал/шум (ОСШ), которое необходимо обеспечить на входе решающего устройства регенератора, работающего по линии (вариант К1) в заданном линейном коде (вариант К4К5), при обеспечении требуемой вероятности ошибки (вариант К2К3). Пояснить, какие источники шумов влияют на величину ОСШ при работе по указанной линии связи.

К1 К2К3 рОШ К4К5 Тип кода Скорость передачи, Мбит/с
1 По медному кабелю 11 10-7 11 ЧПИ 2,048
10 10-8 10 КВП-3 34.368
01 10-9 01 Относительный биимпульсный код 8,448
00 10-8 00 2B1Q 8.448
0 По оптическому кабелю 11 10-7 11 5В6В 34.368
10 10-8 10 CMI 8,448
01 10-9 01 3В6В 2,048
00 10-10 00 1В2В 8.448

Решение:

1) Основные характеристики кода 2B1Q
Код 2B1Q представляет собой сигнал, имеющий 4 уровня, то есть в каждый момент времени передается 2 бита информации (4 кодовых состояния), осциллограмма сигнала представлена на рисунке 1.
Такое кодирование приводит к уменьшению тактовой частоты линейного сигнала в два раза: fл=fт/2.
Энергетический спектр линейного сигнала достаточно высокочастотный, содержит составляющие на нулевой частоте и в области низких частот.
На передачу кода 2B1Q влияют различные факторы, особенно низкочастотные наводки.
Исходный блок Уровень линейного сигнала Номер уровня
11 Um, 1
10 Um/3 2
00 -Um/3 3
01 -Um 4
Поэтому комплекты БИС, реализующие код 2B1Q, обеспечивают достаточно изощренные методы коррекции искажений в низкочастотной области спектра для удовлетворительного качества передачи. Вместе с тем, кодирование 2B1Q все же остается чувствительным к искажениям, так как сигнал имеет постоянную составляющую.
Кодовая таблица кода 2B1Q может иметь вид, представленный в таблице, осциллограмма сигнала показана на рисунке

Рисунок 1 - Временные диаграммы кодов NRZ и 2B1Q

Рассмотрим основные характеристики кода 2B1Q.
Длительность символа линейного сигнала и=2ТТ.
Вероятности появления символов линейного сигнала (с разным уровнем) при одинаковой вероятности появления «1» и «0» в исходном сигнале равны р(1)=р(2)= р(3)=р(4)=0,25.
Среднее значение амплитуд импульсов равно а0=0.
Определим алгебраические значения элементов. Как уже отмечалось, разность между соседними уровнями равна =2Um/(M-1), где М – количество уровней. В данном случае М=4, следовательно, =2Um/3. Тогда
а1*=3/2, а2*=1/2, а3*=-1/2, а4*=-3/2.
Как видно, при формировании серий одинаковых символов в исходном сигнале, значения ТЦС линейного сигнала не ограничены.
Дисперсия амплитуд импульсов равна

Коэффициент корреляции Rp равен нулю.
Спектральная плотность одиночного импульса единичной амплитуды

Найдем спектральную плотность мощности сигнала в коде 2B1Q

(дискретные составляющие в спектре отсутствуют)

Спектральная плотность мощности кода 2B1Q представлена на рисунке 4.20.

Рисунок 4.20 - Энергетический спектр кода 2B1Q
Заданная последовательность в коде NRZ:
1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0
Представим Um=3, то получим следующее:
Кодовая таблица
Исходный блок Уровень линейного сигнала Номер уровня
11 3 1
10 1 2
00 -1 3
01 -3 4
Тогда последовательность в коде 2B1Q будет иметь вид:
3 1 -1 -1 -3 -3 -3 -1 1 -1 1 -1 -3 3 3 1

2) Для заданного варианта (при работе по заданной направляющей системе в заданном линейном коде) нарисовать структурную схему регенератора, объяснить назначение каждого функционального элемента, объяснить принцип действия регенератора, нарисовать осциллограммы сигналов в ключевых точках.

В общем случае регенератор можно представить данной схемой, где:
ПУ – малошумящий предварительный усилитель-корректор с частотно-зависимой АЧХ – формирует выходной сигнал с минимальными межсимвольными искажениями в минимальной полосе частот. Коэффициент передачи SПУ(f) влияет на отношение сигнал шум на входе РУ.
АРУ – блок автоматической регулировки уровня (усиления), предназначен для компенсации температурных изменений затухания ЛС, отклонения длины ЛС от номинальной при размещении РГ. Динамический диапазон регенератора – предел изменения сигнала на входе ПУ, при которых уровень и форма сигнала на его выходе остаются практически неизменными (обычно это 10..20 дБ).
ВТЧ – схема выделения тактовой частоты. Формирует периодический сигнал в виде последовательности импульсов (со скважностью 2 и выше) с частотой следования символов линейного сигнала. Хронирующий сигнал обеспечивает обработку скорректированного импульсного сигнала в моменты времени, характеризующиеся максимальным отношением сигнал/шум (определяет моменты принятия решения), а также поддержание надлежащей расстановки импульсов на выходе РГ во времени.
РУ – решающее устройство – блок, в котором в моменты времени принятия решения (определяются схемой ВТЧ) напряжение сигала с выхода ПУ сравнивается с пороговым. Для данного кода в РУ будет приниматься решение по четырем пороговым уровням.
ФИ – формирователь импульсов – формирует требуемую форму импульсов с выхода РГ на соответствующих тактовых интервалах.

3). Рассчитать отношение сигнал/шум (ОСШ), которое необходимо обеспечить на входе решающего устройства регенератора, работающего по линии (вариант К1) в заданном линейном коде (вариант К4К5), при обеспечении требуемой вероятности ошибки (вариант К2К3). Пояснить, какие источники шумов влияют на величину ОСШ при работе по указанной линии связи.

При работе по медному кабелю на отношение сигнал/шум влияют:
- тепловые шумы линии;
- собственные шумы регенератора.

Отношение сигнал/шум может быть рассчитано из следующего соотношения:

Окончательно значение отношения сигнал/шум будет иметь величину 24,755 дБ

Задача №2
В оборудовании временного группообразования (ОВГ) осуществляется асинхронное объединение цифровых компонентных потоков. На выходе мультиплексора формируется групповой цифровой сигнал с заданной структурой цикла (вариант К2К1 – 6*n, n=1,2,3).
Нарисовать структурную схему ОВГ при заданном способе согласования скоростей. Объяснить назначение каждого блока.
По известной структуре цикла и скорости передачи группового цифрового сигнала определить:
- длительность цикла группового цифрового сигнала;
- скорость считывания компонентного потока из ЗУ в блоке асинхронного сопряжения передачи;
- скорость считывания информации компонентного потока из ЗУ в блоке асинхронного сопряжения передачи;
- скорость передачи служебной информации на один компонентный поток.
- избыточность группового цифрового сигнала.
Объяснить в соответствии с заданием, что будет передаваться на позициях команд согласования скоростей и на позициях битов согласования скоростей для каждого компонентного потока.
вариант 0
Структура цикла потока Е3 при положительном согласовании скоростей.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ……. 383 384
Цикловой синхросигнал БСФ a b c d c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d c d
Sa Sb Sc Sd Сa+ Сb+ Сc+ Сd+ a b c d a b c d c d
Si – команды согласования скоростей для i-го компонентного потока
Сi- - дополнительные биты при отрицательном согласовании скоростей
Сi+ - биты вставки при положительном согласовании скоростей
Е3 (34,368 Мбит/с) формируется путем асинхронного объединения четырех потоков Е2 со скоростью 8,448 Мбит/с.
Объяснить, что будет передаваться на позициях команд согласования скоростей и на позициях битов согласования скоростей, если в текущем цикле при формировании группового сигнала в первом и четвертом компонентных потоках не проводилась процедура согласования скоростей, а во втором и третьем проводилась процедура положительного согласования скоростей.

Решение:

Общее количество бит в цикле:
N = 1536; из них неинформационных а = 24, информационных b = 1512.
Число компонентных потоков n = 4.

- длительность цикла группового цифрового сигнала

- скорость считывания компонентного потока из ЗУ в блоке асинхронного сопряжения передачи:

- скорость считывания информации компонентного потока из ЗУ в блоке асинхронного сопряжения передачи:

- скорость передачи служебной информации на один компонентный поток:

- избыточность группового цифрового сигнала:

В данном случае, когда при формировании текущего группового сигнала в первом и четвертом компонентном потоках не проводилась процедура согласования скоростей, а во втором и третьем проводилась процедура положительного согласования скоростей, в цикле будет передаваться следующее:
на позициях Sa и Sd будут передаваться нули (так как процедура согласования скоростей не проводилась);
на позициях Sb и Sc будут передаваться единицы (поскольку проводится процедура положительного согласования скоростей);
на позициях Сa+ и Cd+ битов согласования скоростей будут передаваться информационные биты;
на позициях Сb+ и Cc+ будут передаваться биты выравнивания скоростей.

Рисунок 4 - Структурная схема оборудования временного группообразования приема и передачи.