I messaggi e i segnali corrispondenti nella loro struttura possono essere continui o discreti.

I segnali continui sono definiti da un insieme infinito di valori su un intervallo di tempo finito. Tali segnali sono descritti su un intervallo di tempo piuttosto lungo da funzioni continue del tempo. Un tipico esempio di segnale continuo è un segnale telefonico che rappresenta voce, musica, variazioni di temperatura e così via (Figura 1.2).

I segnali discreti sono segnali caratterizzati da un numero finito di valori nell'intervallo di tempo della loro esistenza. Un esempio di segnale discreto può servire come segnale di comunicazione telegrafica, visualizzando lettere dell'alfabeto e segni con determinate combinazioni di stati di segnale discreti (Fig. 1.3).

Riso. 1.2. Segnale telefonico Fig. 1.3. Segnali telegrafici

Va notato che qualsiasi segnale continuo per trasmettere un messaggio con una certa precisione può essere campionato. Questa possibilità si basa sul fatto che tutti i segnali reali hanno spettri di frequenza limitati, cioè sono descritti da funzioni con un insieme finito di valori su un intervallo di tempo finito.

Le funzioni che descrivono i segnali di comunicazione possono essere funzioni periodiche e non periodiche del tempo. Dal corso della teoria dei segnali radio è noto che un segnale (funzione) di qualsiasi tipo può essere scomposto in componenti armoniche: segnali periodici - utilizzando la serie di Fourier, non periodici - utilizzando l'integrale di Fourier.

L'aggregato delle ampiezze delle componenti armoniche è chiamato spettro di ampiezza, o semplicemente spettro del segnale.

Per l'analisi dei segnali, è più conveniente utilizzare descrizioni analitiche non complete dei segnali (la cui implementazione completa non è sempre possibile), ma alcuni indicatori o parametri generalizzati.

Tali parametri fisici generalizzati del segnale sono:

- durata del segnale ;

–Larghezza dello spettro di frequenza;

- gamma dinamica;

Durata caratterizza la durata del segnale e, quindi, il tempo per il quale è necessario fornire un canale di comunicazione per la trasmissione del segnale.

La larghezza di banda caratterizza la forma d'onda e la larghezza di banda del canale necessarie per trasmettere il segnale sul canale.

La gamma dinamica del segnale D caratterizza l'eccedenza della potenza del segnale sulla potenza dell'interferenza corrispondente al segnale, scritta in forma logaritmica:

Più precisamente, la gamma dinamica di un segnale dovrebbe essere considerata il logaritmo del rapporto tra la sua massima potenza istantanea e la minima potenza istantanea. Ma poiché nel canale di comunicazione la potenza minima del segnale deve sempre superare la potenza dell'interferenza, si sceglie come parametro generalizzato l'eccedenza del segnale sull'interferenza.

Segnali telefonici primari

I segnali telefonici sono il risultato della conversione dei messaggi vocali. Rappresentano una corrente (tensione) continuamente variabile che riflette in modo univoco le vibrazioni sonore. I segnali telefonici primari si riferiscono a segnali continui non periodici.

Il linguaggio umano contiene vibrazioni sonore nell'intervallo da 80 a 10.000 Hz e l'apparecchio acustico è in grado di percepire vibrazioni sonore nell'intervallo da 16 a 20.000 Hz. È stato anche riscontrato che la parte principale della potenza media del segnale, che fornisce il volume del parlato, è concentrata nell'intervallo da 300 a 600 Hz; il resto delle componenti di frequenza dello spettro fornisce il colore del suono.

Lo spettro energetico medio del segnale vocale è mostrato in Fig. 1.4.

Riso. 1.4. Spettro medio del segnale vocale

Sulla base dei dati digitali forniti, nella tecnologia delle comunicazioni militari, per ottenere un volume e un'intelligibilità del parlato sufficienti, il segnale è limitato a una banda di 300 ... 3400 Hz. Questa banda è standard per le comunicazioni radio militari e ha un nome speciale EHPR - Banda di frequenza trasmessa efficacemente.

Nella trasmissione radiofonica su onde lunghe, medie e corte, l'EHP sarà 50 ... 4500 Hz, nella gamma VHF - 30 ... 10000 Hz e per la trasmissione di programmi stereofonici - 20 ... 20.000 Hz.

L'abbinamento del segnale con il canale di comunicazione è necessario per aumentare la velocità di trasmissione delle informazioni di misura senza perdite e distorsioni in presenza di interferenze.

La selezione della portante è il primo passo per far corrispondere il segnale al canale. I vettori delle informazioni di misura possono essere: corrente elettrica, raggio di luce, vibrazioni sonore, onde radio, ecc.

Caratteristiche generalizzate del canale di comunicazione sono:

tempo T k, durante il quale è previsto il canale per la trasmissione delle informazioni di misura;

larghezza di banda F al canale;

gamma dinamica h k è il rapporto tra la potenza ammissibile ( R c + R n) nel canale alla potenza di interferenza R n per canale, espresso in decibel.

Qui R insieme a, R n - segnale e potenza di interferenza.

Opera V k = T Per * F Per * h k - chiamato capacità del canale.

Caratteristiche generalizzate del segnale sono:

tempo T s, durante il quale avviene la trasmissione delle informazioni di misura;

larghezza dello spettro F insieme a;

gamma dinamica h c è il rapporto espresso in decibel il più grande potenza del segnale a quello il più piccolo potenza, che deve essere distinta da zero per una data qualità di trasmissione.

Opera V c = T insieme a * F insieme a * h c - chiamato capacità del segnale.

La condizione per abbinare il segnale al canale che garantisce la trasmissione delle informazioni di misura senza perdite e distorsioni in presenza di interferenze è il soddisfacimento della disuguaglianza:

V c £ V Per

Nel caso più semplice, questa disuguaglianza vale per:

T c £ T Per

F c £ F Per

h c £ h Per,

quelli. quando il volume del segnale "si adatta" completamente alla capacità del canale.

Tuttavia, la condizione per abbinare il segnale al canale può essere soddisfatta anche quando alcune (ma non tutte) le ultime disuguaglianze non sono soddisfatte. In questo caso, sorge la necessità del cosiddetto operazioni di cambio, in cui c'è una sorta di "scambio" della durata del segnale per l'ampiezza del suo spettro, o dell'ampiezza dello spettro per la gamma dinamica del segnale, ecc.

67. Metodi per l'ottimizzazione dei programmi per il controllo dell'oggetto diagnostico. Metodo probabilità-tempo. Metodo Half-split (due implementazioni). Metodo combinato.

Metodo probabilità-tempo:

- viene utilizzato se è noto il tempo necessario per la verifica delle singole unità del sistema e la probabilità di accadimento di guasti in tali unità è stimata sotto forma di frequenza relativa di guasti di tali unità.

Per ridurre al minimo il tempo per trovare un guasto, i nodi testati (e, più in generale, le possibili cause di un guasto) sono classificati in ordine di rapporto crescente io / P io, dove T io- orario verifica disponibilità io- la causa di malfunzionamento del nodo o malfunzionamento dell'i - esimo nodo; P io- probabilità io- la causa di malfunzionamento o guasto dell'i - esimo nodo;

I controlli consentono in ordine crescente di questo rapporto (grande P io e piccolo T io), ovvero a partire dalle cause più probabili di guasto. (Così, il numero minimo richiesto di procedure di ricerca è ridotto, il che significa che il tempo diagnostico è ridotto).

Svantaggi del metodo "probabilità temporale":

La necessità di avere informazioni a priori sulla probabilità dei singoli guasti;

Solo i guasti più comuni vengono rilevati rapidamente e viene dedicato molto tempo alla ricerca dei guasti improbabili;

Le informazioni ottenute nel processo di controllo di ciascun nodo non vengono prese in considerazione durante il controllo di altri nodi, poiché si presume che tutti i nodi funzionino indipendentemente l'uno dall'altro.

Metodo semidiviso”:

Usato durante il controllo non ramificati(!) Catene! Questo metodo viene utilizzato anche nei casi in cui le probabilità di guasto di tutti i nodi del sistema è la stessa, cioè. P io = cost , e nei casi in cui tale condizione non eseguito, cioè. P io cost .

un) accadendoP io = cost

La catena sequenziale dei nodi del sistema è suddivisa uno per uno in uguale numero di nodi, inoltre, il primo controllo viene effettuato a metà dell'intera catena, ed ogni controllo successivo viene effettuato a metà della restante parte della catena.

Se il numero di nodi nel resto della catena è strano, quindi il controllo viene eseguito ad una distanza minima possibile dal centro.

Ad esempio, il sistema è composto da 8 nodi:

1° controllo- prodotto tra il 4° e il 5° nodo, ad es. il sistema viene suddiviso in parti e controllato la prima parte costituito dai nodi 1-4.

Se, a seguito della verifica, viene rilevato che la prima parte del sistema (nodi 1-4) è in ordine, si procede alla seconda verifica, che consiste nella ricerca di un malfunzionamento tra i nodi della prima metà della seconda parte, cioè tra i nodi 5.6.

Se il primo controllo dà il risultato “ malfunzionamento”, Quindi è controllato prima metà della prima parte, cioè. nodi 1,2, ecc.

Questo metodo dà lo stesso il numero di controlli, indipendentemente dalla posizione dell'elemento difettoso. Ad esempio, per l'esempio considerato, il numero di controlli per calcolare l'unico (ultimo) nodo è sempre 3. se è necessario controllare l'ultimo nodo per il raffinamento, il numero di controlli qui è 3 + 1 = 4.

E se per i controlli è stato utilizzato il metodo "probabilità temporale", nella migliore delle ipotesi - 1 controllo e, nel peggiore dei casi, tutti e 8 i controlli. Quelli. il metodo della "mezza partizione" è più efficiente (quando P i = cost).

b) CasoP io cost .

La partizione della catena di nodi del sistema viene eseguita non in un numero uguale di nodi, e a parità di probabilità di guasto.

Per questo esempio, il numero di controlli è nel migliore dei casi 2 (quando il blocco 1 è difettoso) e nel peggiore dei casi è 4 (quando il blocco 6 è difettoso). E se si utilizzasse il metodo della "probabilità temporale", nella migliore delle ipotesi sarebbe sufficiente il primo controllo e, nel peggiore dei casi, sarebbero necessari tutti e 8 i controlli.

Quindi anche in questo caso il metodo “half split” risulta essere più efficiente.

Metodo combinato:

Nei casi in cui sono noti il ​​tempo necessario per verificare le singole unità del sistema e i valori delle probabilità di guasti delle unità, ma nessuna supposizione sul lavoro indipendente tutti i nodi, come è stato fatto nel metodo "probabilità temporale", quindi viene utilizzata una combinazione di questo metodo e il metodo di "mezza partizione".

Questo metodo si chiama " combinato”. Presuppone che si prenda come base il metodo "half split", e allo stesso tempo si tenga conto delle probabilità di guasto P io cost e la complessità dei controlli individuali T io, cioè. atteggiamento T io / P io, e la partizione della catena si realizza secondo l'eguaglianza dei valori questo atteggiamento!

Il metodo combinato riduce il numero di controlli richiesti.

Oltre ai 4 metodi elencati per eseguire controlli sui sistemi diagnosticati, ne vengono utilizzati anche altri, ad esempio metodi che utilizzano l'apparato della teoria dei giochi, in particolare il metodo minimax (minimizzazione della perdita massima dell'operatore, che consiste nell'aumentare il tempo per trovare un guasto) e altri metodi.

La maggior parte di questi metodi è difficile da implementare; pertanto, le malattie sessualmente trasmissibili di oggetti tecnici complessi si basano sull'uso di computer con memoria sufficiente e alta velocità.

Caratteristiche del segnale

Schema strutturale generalizzato di un sistema di telecomunicazioni

Classificazione dei convertitori

Modi per convertire un messaggio in un segnale e viceversa

Convertitori suono - segnale

Fermo immagine - convertitori di segnale

Immagine in movimento - convertitori di segnale

Caratteristiche del segnale armonico... I segnali che utilizziamo nelle reti di telecomunicazioni, sia analogiche che digitali, esistono sotto forma di tensione e corrente elettrica. L'entità di tale tensione o corrente cambia nel tempo e questa modifica contiene informazioni. Il più semplice è un segnale che cambia secondo la legge del coseno e si chiama coseno o armonico.

Possiamo pensare a qualsiasi segnale di telecomunicazione come una combinazione di oscillazioni del coseno con diverse ampiezze e frequenze. La frequenza è determinata dal numero di cicli o oscillazioni complete al secondo. Ad esempio, ascoltiamo le fluttuazioni della pressione atmosferica sotto forma di suono. Siamo in grado di ascoltare frequenze nell'intervallo da circa 20 Hz a 15 kHz, dove 1 Hz (hertz) rappresenta 1 ciclo al secondo. Percepiamo queste vibrazioni come suoni di toni bassi e alti.

L'esempio della tensione CA è molto più importante. La tensione alternata cambia periodicamente direzione e grandezza, diverse decine di volte al secondo. L'oscillazione totale della tensione è nota come ciclo e la frequenza dell'oscillazione della tensione è definita come il numero di cicli al secondo. Se la tensione ha 1.000 oscillazioni complete al secondo, la frequenza è 1.000 Hz o 1 kHz.

Riso. 4.3 mostra sotto forma di freccia un telaio fatto di filo rotante in un campo magnetico costante. Il flusso magnetico che penetra nel telaio è proporzionale al seno dell'angolo tra il piano del telaio e la direzione del campo magnetico. Poiché il flusso magnetico cambia, viene indotta una tensione tra le estremità del telaio, il cui valore cambia secondo la legge del coseno nel tempo:

	v ( t) = cos ( T -) = cos (2 f t -φ)

-(2 piedi -φ)  - fase di oscillazione in radianti.

F - frequenza pari al numero di oscillazioni complete (cicli) al secondo, misurate

in Hz. Caratterizza la velocità del processo.

2 F - frequenza angolare, misurata in radianti al secondo;

T - tempo misurato in secondi,

- φ è la fase iniziale dell'oscillazione all'istante t = 0, caratterizza il tempo di ritardo dell'onda al passaggio nella rete. Sia infatti zero la fase iniziale dell'oscillazione all'ingresso della rete, e all'uscita. L'oscillazione in uscita può quindi essere rappresentata come:

	v (t) = cos(T -φ) = cos (t -),

dove il tempo di ritardo gioca un ruolo.

Il periodo T rappresenta il tempo di un ciclo, cioè tempo pieno:

T = 1/f e f = 1/T

La quantità massima di oscillazione è chiamata ampiezza. Il quadrato di questo valore serve come caratteristica energetica dell'oscillazione.

Un'oscillazione che si propaga nello spazio si chiama onda. La lunghezza d'onda è la distanza percorsa dall'onda in 1 ciclo o 1 periodo:

= C/f = cT,

dove Cvelocità di propagazione dell'onda... La velocità di propagazione di un'onda sonora nell'aria è di circa 346 m/s; per luce o onde radio C= 300.000 km/sec.

Figura 4.3 Oscillazione del coseno e suoi parametri

Bande di frequenza nelle telecomunicazioni. Il segnale di informazione è solitamente a bassa frequenza, ma possiamo usare un segnale ad alta frequenza chiamato onda portante per trasportarlo. Per fare ciò, è necessario modificare l'ampiezza, la frequenza o la fase iniziale dell'oscillazione della portante secondo la legge del segnale di informazione. Questo processo si chiama modulazione. Con la modulazione, i segnali di telecomunicazione possono essere collocati in un'ampia varietà di gamme di frequenza.

La Figura 4.4 mostra gamme di frequenza media correlati per la distribuzione segnali di telecomunicazione, modalità della loro trasmissione e applicazione.

Velocità di trasmissione determinato dalla velocità con cui i segnali digitali vengono trasmessi sulla rete. Generalmente, la velocità di trasmissione r è misurata in bit al secondo (bps).

Bit - il messaggio minimo, ovvero la scelta di uno dei due valori: "0" e "1". 8 bit sono 1 byte, con cui è possibile codificare qualsiasi valore di un segnale digitale. La trasmissione di un segnale a 2 bps su una rete richiede in genere 1 Hz di larghezza di banda.

Spettro del segnale. I segnali di telecomunicazione del mondo reale sono complessi, ma ognuno di essi può essere rappresentato come una raccolta di un numero di componenti armoniche (armoniche). L'insieme delle frequenze delle componenti armoniche corrispondenti a un segnale viene solitamente chiamato spettro questo segnale. La differenza tra le frequenze massime e minime dello spettro si chiama larghezza dello spettro(Hz) segnale. Più la forma d'onda differisce dalla sinusoide, più componenti contiene il segnale e più ampio è il suo spettro. Lo spettro del segnale è una delle caratteristiche più importanti dei segnali analogici ed è anche il fattore più importante che limita la loro velocità di trasmissione.

Nella tecnologia delle telecomunicazioni, lo spettro del segnale è ridotto. Ciò è dovuto al fatto che l'attrezzatura è limitata larghezza di banda... La riduzione dello spettro viene eseguita in base alle distorsioni del segnale consentite. Ad esempio, la comunicazione telefonica richiede che il discorso sia intelligibile e che gli abbonati possano riconoscersi dalla voce. Per soddisfare queste condizioni, è sufficiente trasmettere un segnale vocale nella gamma di frequenza da 300 a 3400 Hz. L'ampiezza dello spettro di un segnale telefonico dipende dalla sua velocità di trasmissione ed è generalmente presa pari a F ≈ 1,5υ, dove υ è la velocità di trasmissione (telegrafia) in Bodah, ovvero nel numero di caratteri trasmessi al secondo. Quindi, con trasmissione telescrivente υ = 50 Baud e F = 75 Hz.

Fig 4.4 Bande di frequenza utilizzate nelle telecomunicazioni

Unità dei parametri... Nell'ingegneria delle comunicazioni, insieme alle unità assolute per misurare i parametri dei segnali elettrici (potenza, tensione e corrente), sono ampiamente utilizzate unità relative.

Livello di trasmissione segnale in un punto del canale o del percorso è chiamato trasformazione logaritmica del rapporto tra il parametro energetico S (potenza, tensione o corrente) e il valore di riferimento dello stesso parametro. La regola di conversione è determinata dalla formula:

dove m- fattore di scala, un- la base del logaritmo, - il valore di riferimento del parametro.

I livelli di trasmissione sono misurati in decibel se i rapporti sono veri:

per i livelli di potenza in dBm (decibel di potenza);

per i livelli di tensione, dBc (decibel di tensione).

Livello di trasmissione chiamato assoluto se P 0 = 1 mW. Se ora il livello è impostato sulla resistenza R 0, quindi ai valori dati di potenza e resistenza, è facile ottenere i corrispondenti valori di tensione U 0 alla resistenza:

Quando R 0 = 600 Ohm, nei calcoli pratici, viene preso il valore arrotondato U 0 = 0,775 V.

Amplificazione, attenuazione e misurazione della potenza in decibel... Nel lungo periodo nelle reti di telecomunicazioni, il segnale diventa sempre più debole e più forte. La potenza del segnale è strettamente controllata per essere sufficientemente alta in relazione al rumore, mentre allo stesso tempo sufficientemente bassa da evitare la congestione della rete e la distorsione del segnale associata. Quando il livello del segnale diminuisce, questo viene espresso utilizzando il termine "attenuazione" in termini di potenza. Quando il segnale viene recuperato, questo viene espresso usando il termine “amplificazione di potenza”. Quindi, un'attenuazione di 10 volte corrisponde a un aumento di 10 volte.

Alexander Bell è stato il primo a suggerire di utilizzare una scala logaritmica per misurare i livelli di potenza. La scala si è rivelata vincente e ciò si è riflesso nel fatto che il guadagno di potenza è stato espresso in decibel (dB). Il guadagno in decibel è determinato dalla formula:

Se la potenza in uscita è maggiore della potenza in ingresso, allora c'è amplificazione ed è positiva, altrimenti diventa negativa. Se la potenza dei segnali di uscita e di ingresso è la stessa, allora non c'è né amplificazione né attenuazione ed è uguale a zero.

Nella fig. 4.4 presenta un elemento di una rete di telecomunicazioni con un ingresso e un'uscita specifici. Le formule precedenti determinano l'amplificazione e l'attenuazione della potenza del segnale durante la trasmissione. In una rete di telecomunicazioni, di solito abbiamo molti (spesso più di 100) elementi disposti in catena.

Riso. 4.4. Calcoli di guadagno e attenuazione per sezioni di rete

Se è necessario calcolare il guadagno o l'attenuazione totale, è necessario moltiplicare i coefficienti corrispondenti dei singoli elementi, Se il coefficiente di ciascun elemento è presentato in decibel, vengono aggiunti come mostrato nella figura. I decibel ti consentono di aggiungere piccoli valori positivi o negativi invece di moltiplicarli. Ad esempio, un guadagno di 2 volte corrisponde a (guadagno) 3 dB, un guadagno di 10 volte corrisponde a 10 dB, ecc.

Livelli di potenza... I livelli di potenza nelle reti di telecomunicazioni variano ampiamente, da picowatt a decine di watt, che corrisponde a una variazione da 1 a 1.000.000.000.Le misurazioni di potenza basate su decibel rendono facile esprimere questo ampio intervallo di potenza. Il livello di potenza assoluta è spesso espresso in dBm0, confrontando la potenza misurata con 1 mW. Il livello di potenza in dBm è dato da:

Se è necessario determinare la potenza in milliwatt, possiamo farlo facilmente con il valore noto di p. Il livello assoluto in dBm viene spesso utilizzato invece di esprimere la potenza in watt, ad esempio quando si determina la potenza in ingresso dai valori noti della potenza in ingresso e del guadagno:

Esempi di tali calcoli per un collegamento radio e una sezione di comunicazione in fibra ottica sono mostrati in Fig. 4, 5

Riso. 4.5 Calcolo dei livelli di potenza in uscita per collegamento radio e collegamento in fibra ottica

Il segnale può essere caratterizzato da vari parametri. In generale, ci sono molti di questi parametri, ma per i problemi che devono essere risolti nella pratica, solo un piccolo numero di essi è essenziale. Ad esempio, quando si seleziona uno strumento per monitorare un processo, può essere richiesta la conoscenza della varianza del segnale; se il segnale è utilizzato per il controllo, la sua alimentazione è essenziale, e così via. Vengono considerati tre parametri principali del segnale, essenziali per la trasmissione di informazioni sul canale. Il primo parametro importante è il tempo di trasmissione del segnale. T con... La seconda caratteristica da tenere in considerazione è la potenza P con segnale trasmesso su un canale con un certo livello di interferenza P z... Maggiore è il valore P con paragonato a P z, minore è la probabilità di una ricezione errata. Quindi, di interesse è la relazione P c / P z.È conveniente usare il logaritmo di questo rapporto, chiamato eccesso del segnale sul rumore:

Il terzo parametro importante è lo spettro di frequenza F x... Questi tre parametri consentono di rappresentare qualsiasi segnale nello spazio tridimensionale con coordinate L, T, F a forma di parallelepipedo con volume T x F x L x... Questo prodotto è chiamato volume del segnale ed è indicato con V x

Il canale informativo può essere caratterizzato anche da tre parametri corrispondenti: il tempo di utilizzo del canale T a, larghezza di banda delle frequenze passate dal canale F k, e la gamma dinamica del canale D k caratterizzando la sua capacità di trasmettere diversi livelli di segnale.

La quantità

chiamata capacità del canale.

La trasmissione del segnale non distorta è possibile solo a condizione che il volume del segnale "si adatti" alla capacità del canale.

Di conseguenza, la condizione generale per l'abbinamento di un segnale con un canale di trasmissione di informazioni è determinata dalla relazione

Tuttavia, il rapporto esprime una condizione necessaria, ma non sufficiente, per far corrispondere il segnale al canale. Condizione sufficiente è l'accordo su tutti i parametri:

Per un canale di informazioni, utilizzano i seguenti concetti: velocità di input delle informazioni, velocità di trasferimento delle informazioni e larghezza di banda del canale.

Sotto velocità di immissione delle informazioni (flusso di informazioni) I (X) capisco la quantità media di informazioni immesse dalla sorgente dei messaggi nel canale di informazioni per unità di tempo. Questa caratteristica della sorgente del messaggio è determinata solo dalle proprietà statistiche dei messaggi.

Velocità di trasferimento delle informazioni I (Z, Y) - la quantità media di informazioni trasmesse sul canale per unità di tempo. Dipende dalle proprietà statistiche del segnale trasmesso e dalle proprietà del canale.

Larghezza di banda C - la massima velocità di trasferimento delle informazioni teoricamente ottenibile per un dato canale. Questa è una risposta del canale ed è indipendente dalle statistiche del segnale.

Al fine di utilizzare il canale delle informazioni nel modo più efficiente, è necessario adottare misure per garantire che la velocità di trasferimento delle informazioni sia il più vicino possibile alla capacità del canale. Allo stesso tempo, la velocità di immissione delle informazioni non deve superare la larghezza di banda del canale, altrimenti non tutte le informazioni verranno trasmesse sul canale.

Questa è la condizione principale per la riconciliazione dinamica della sorgente del messaggio e del canale informativo.

Uno dei problemi principali nella teoria della trasmissione delle informazioni è determinare la dipendenza della velocità di trasmissione delle informazioni e della larghezza di banda dai parametri del canale e dalle caratteristiche dei segnali e delle interferenze. Queste domande furono per la prima volta approfondite da K. Shannon.

“La comunicazione multicanale in ferrovia. ecc. trasporti"

Note di lettura

per studentiVcorso

Specializzazione SPI

1. Informazioni generali su sistemi e reti di telecomunicazioni. 2

1.1. Concetti di base e definizioni. 2

1.2. Reti primarie e secondarie. 3

1.3. Classificazione e prospettive per lo sviluppo delle PMI .. 4

2. Parametri dei segnali primari tipici. 6

2.1. Sistema generalizzato di parametri del segnale primario. 6

2.2. Parametri di base dei segnali primari tipici. nove

2.2.1. Segnale telefonico. 9

2.3.3. Segnale fax. 12

2.3.4. Segnale informativo discreto (SDI) 12

2.3.5. Segnale televisivo. 12

3. Principi di multiplexing temporale dei segnali. 13

3.1. Principi generali della formazione del principale canale digitale. 13

3.2. Combinazione temporanea di segnali analogici. 13

. 14

. 15

3.3. Combinazione di flussi digitali. diciotto

3.3.1. Combinazione sincrona simbolo per simbolo. 18

3.3.2. Combinazione di flussi digitali asincroni. 21

3.3.3 Procedura di negoziazione delle tariffe. 23

4. Gerarchia digitale plesiocrona. 27

4.1. Standard della Gerarchia Plesiocrona. 27

4.2. Raggruppamento con corrispondenza della velocità a due vie. 31

4.2.1. Raggruppamento temporale del segnale digitale secondario. 31

4.2.2. Raggruppamento temporale del segnale digitale terziario e quaternario. 32

4.3. Raggruppamento con corrispondenza velocità unidirezionale. 34

5. SISTEMA DI TRASMISSIONE E1. 38

5.1. Livello fisico E1. 38

5.1.1 Codifica linea. 39

5.1.2 Livelli di segnale, parametri dell'interfaccia elettrica, forma dell'impulso. 41

5.2. Livello di collegamento dati E1. 43

5.2.1. Struttura del ciclo e del superciclo E1. 43

5.2.2. Procedure di controllo degli errori di trasmissione. Utilizzo di un codice CRC-4 ridondante. 45

5.3. Livello di rete E1. 47

5.4. Struttura dei sistemi di trasmissione E1. 49

6. Gerarchia digitale sincrona. 51

6.1. Confronto tra SDH e PDH .. 51

6.2. Caratteristiche della costruzione di una gerarchia sincrona. 52

6.3. Assemblaggio STM-N .. 54 moduli

6.4. Regole per la formazione del modulo di trasporto STM-1. 55

6.5. Il processo di formazione di un modulo STM-1 da un flusso di tribù E1. 57

6. 6. Scopo delle intestazioni e dei puntatori. 61

6.7. Caratteristiche dell'implementazione tecnica dei multiplexer sincroni. 62

6. 8. Metodi di controllo di parità. 64

6. 9. Prenotazione. 65

1. Informazioni generali su sistemi e reti di telecomunicazioni

1.1. Concetti e definizioni di base

I sistemi di trasmissione multicanale sono sistemi tecnici grandi e complessi che incarnano le conoscenze e le tecnologie più moderne ottenute in vari campi della scienza e della tecnologia. Per dare una descrizione compatta e allo stesso tempo completa di questi sistemi, è necessario utilizzare termini e definizioni generalmente accettati (preferibilmente concordati a livello internazionale) di vari oggetti, processi e dispositivi relativi a quest'area.

Le informazioni sono un insieme di informazioni, dati su eventi, fenomeni o oggetti del mondo che ci circonda. Per trasmettere o memorizzare informazioni, vengono utilizzati vari segni (simboli), che sono una sorta di presentazione delle informazioni. Tali segni possono essere parole e frasi del linguaggio umano in una particolare lingua, lettere e parole del discorso scritto, gesti e disegni, segni matematici e musicali, ecc. L'insieme di segni che riflettono questa o quell'informazione è chiamato messaggio.

Il messaggio può essere di natura elettrica o non elettrica. Nella maggior parte dei casi, i messaggi di natura non elettrica sono di interesse. La fonte e il destinatario dei messaggi sono separati da un ambiente in cui la fonte crea disturbi. Sono questi disturbi che visualizzano i messaggi e sono percepiti dal destinatario. Ad esempio, durante una conversazione, la fonte dei messaggi è l'apparato vocale umano, la pressione dell'aria, che cambia nello spazio e nel tempo, agisce come un messaggio: le onde acustiche e l'orecchio umano funge da destinatario.

Il processo di trasmissione (trasporto) di un messaggio da una fonte a un destinatario secondo le regole accettate è chiamato comunicazione. In questo caso vengono utilizzati qualsiasi supporto materiale del messaggio (carta, nastro magnetico, ecc.) e/o un processo fisico di visualizzazione (trasporto) del messaggio trasmesso. Quest'ultimo è chiamato segnale. Il tipo di segnale è determinato dalla natura del processo fisico di trasmissione delle informazioni. Il segnale è chiamato elettrico se il processo fisico è la trasmissione di corrente elettrica (tensione), suono - se viene utilizzata la trasmissione di vibrazioni acustiche, ecc.

L'insieme dei mezzi che assicurano il trasferimento dei messaggi dalla sorgente al destinatario costituisce un canale di comunicazione.

La trasmissione di messaggi tramite segnali elettrici è chiamata telecomunicazione, rispettivamente, il canale di comunicazione che fornisce tale trasmissione è chiamato canale di telecomunicazione.

Per la trasmissione di eventuali messaggi di natura non elettrica attraverso un canale di telecomunicazione, devono subire determinate trasformazioni eseguite dai convertitori di messaggi primari (MSS). PPS è un dispositivo che genera nel punto di trasmissione un segnale elettrico primario (PES) - un'oscillazione elettromagnetica, la cui variazione dei parametri corrisponde a un messaggio di natura non elettrica. Esempi di PES sono il telefono, il telegrafo, la televisione, la trasmissione sonora e altri segnali. I tipici PTS includono un microfono, un fotodiodo, una telecamera per la trasmissione televisiva, ecc.

Il segnale elettrico primario può essere trasmesso direttamente attraverso un circuito fisico contenente una coppia di conduttori metallici, ma, di regola, il PES subisce ulteriori trasformazioni. Ad esempio, per la trasmissione su una linea di comunicazione in fibra ottica, il PES viene convertito in un certo tipo di segnale ottico, per la trasmissione direzionale in spazio aperto - in un segnale radio ad alta frequenza, ecc. Sul lato ricevente, le trasformazioni inverse sono eseguita e il PES viene ripristinato di nuovo. Quindi passa al convertitore di messaggio inverso (OPS), un dispositivo che converte un segnale elettrico in un messaggio di natura non elettrica. Gli OPS tipici sono un altoparlante, LED, cinescopio TV, ecc.

I vari tipi di telecomunicazioni sono classificati sia per il tipo di PES trasmesso (ad esempio telefono, videotelefono, telegrafo, fax, televisione, ecc.), sia per il tipo di linea di trasmissione (satellite, fibra ottica, relè radio, ecc. .), se il canale di telecomunicazione è universale.

Un sistema di telecomunicazione è un insieme di mezzi tecnici e un mezzo di propagazione che garantisce la trasmissione di segnali di telecomunicazione. Come mezzo di propagazione vengono utilizzate linee cablate e wireless (o linee radio).

Le linee metalliche sono linee in cui i segnali elettromagnetici si propagano nello spazio lungo un mezzo guida continuo. Le linee di filo includono linee metalliche per aria e cavi, guide d'onda, guide luminose. Nei collegamenti radio, i messaggi vengono trasmessi tramite onde radio nello spazio aperto. Questo tipo di comunicazione fornisce un lungo raggio, è adatto a fonti mobili e destinatari di messaggi, ma è più suscettibile alle interferenze esterne.

1.2. Reti primarie e secondarie

I concetti di "reti primarie e secondarie" erano uno dei concetti principali nella terminologia della rete di comunicazione interconnessa (WCC) della Russia (e prima ancora - nella terminologia dell'EASC) e determinavano l'architettura della sua costruzione.

Per rete primaria si intende un insieme di circuiti fisici tipici, canali di trasmissione tipici e percorsi di rete formati sulla base di nodi di rete, stazioni di rete, dispositivi terminali della rete primaria e linee di trasmissione che li collegano.

Una rete secondaria è definita come un insieme di linee e canali di una rete secondaria formati sulla base di una rete primaria, stazioni e nodi di commutazione o stazioni e nodi di commutazione, progettati per organizzare la comunicazione tra due o più punti specifici. I confini della rete secondaria sono i suoi giunti con i terminali degli abbonati. A seconda del tipo principale di telecomunicazione, la rete secondaria era denominata telefono, telegrafo, trasmissione dati, rete per la distribuzione di programmi televisivi, trasmissioni di giornali, ecc. Su base territoriale, le reti secondarie erano suddivise in interurbane e zonali (intrazonali e Locale).

Sulla base delle reti secondarie, sono organizzati i sistemi, che sono un insieme di mezzi tecnici che effettuano telecomunicazioni di un certo tipo e comprendono la corrispondente rete e sottosistemi secondari: numerazione, segnalazione, contabilità analitica e regolamento con gli abbonati, manutenzione e gestione.

Nella fase attuale, con l'emergere di nuovi servizi di comunicazione, oltre al telefono, con l'emergere di un gran numero di fornitori indipendenti che forniscono questi servizi, nonché tecnologie come ATM e MPLS e altri, i cui standard catturano reti di trasmissione di informazioni sia primarie che secondarie, i confini tra reti primarie e secondarie vengono costantemente cancellati.

Il rapido sviluppo delle moderne tecnologie porta al fatto che il quadro normativo è rimasto notevolmente indietro rispetto alla situazione esistente nelle reti.

Al momento, a mio avviso, ci si dovrebbe soffermare sulle seguenti definizioni: si dovrebbe abbandonare il concetto di rete primaria come rete di trasporto (linee di trasmissione con apparecchiature terminali); rete secondaria - una rete di servizi (telefonia, trasmissione dati, ecc.)

1.3. Classificazione e prospettive di sviluppo delle PMI

I sistemi di trasmissione multicanale (MTS) sono un insieme di mezzi tecnici che forniscono la trasmissione simultanea e indipendente di più segnali con la qualità richiesta su una linea di trasmissione. Le PMI sono classificate secondo i seguenti criteri.

1. Dal tipo di mezzo di guida: cablato e wireless.

A loro volta esistono: a) linee cablate su linea aerea - VSP; su linee via cavo - KSP; su linee in fibra ottica - FOTS; b) linee di trasmissione a relè radio senza fili - RRSP; tramite linee satellitari - SSP.

2. Per il numero di sorgenti di messaggi (numero di canali N): a) canale basso - N< 12 (обычно по воздушным линиям связи); б) среднеканальные – N= 12 – 60 (обычно КСП по симметричным кабелям или РРСП); в) многоканальные – N >300 (di solito PCB su cavi coassiali o RRSP, nonché FOTS); d) super multicanale - N >> 3000 (solo FOTS o PCB su cavi coassiali "grandi", ad esempio il sistema K-3600).

Per unificare l'MRP, il numero di sorgenti di messaggi (canali) è determinato dal numero di messaggi telefonici equivalenti che possono essere trasmessi all'MRP.

3 In termini di forma dei segnali trasmessi: a) analogico (ASP) - utilizzato per trasmettere segnali elettrici analogici, che per un intervallo di tempo finito possono assumere un numero infinito di stati (Fig. 1.4, a). Un esempio di tale ASP sono B-12, K-1920, ecc .; b) discreto - utilizzato per la trasmissione di segnali discreti, che su un intervallo di tempo finito hanno un numero finito (discreto, numerabile) di stati (Fig. 1.4, b); c) digitale (DSP) - utilizzato per trasmettere segnali digitali discreti nel tempo e con due livelli consentiti "1" e "0" valori istantanei (Fig. 1.4, c). Un esempio di DSP sono apparecchiature come IKM-30, IKM-1920, ecc.

Riso. 1.4 un. Riso. 1.4 b. Riso. 1,4 pollici

Principali tendenze nello sviluppo delle PMI:

1. passaggio costante e costante da ASP a DSP;

2. sviluppo preferenziale di FOTS, in particolare dorsale con un gran numero di canali;

3. aumento della quota di BSC;

4. aumentare l'affidabilità, migliorando gli indicatori di qualità delle PMI.

2. Parametri dei segnali primari tipici

2.1. Sistema generalizzato di parametri di segnale primari

Densità spettrale Gx (f) processo casuale caratterizza la distribuzione di potenza delle singole componenti spettrali del segnale x (t)... Se il segnale x (t) periodico, allora la funzione Gx (f) discreto; se il segnale x (t) non periodico, allora la funzione Gx (f) continuo.

È impossibile trasmettere un segnale senza distorsione, senza trasmettere il suo spettro. Qualsiasi riduzione dello spettro consentita durante la trasmissione porta alla distorsione del segnale.

Tutti i segnali di comunicazione della vita reale sono processi casuali con uno spettro infinitamente ampio. Allo stesso tempo, l'energia principale è concentrata in una banda di frequenza relativamente stretta. Poiché è impossibile trasmettere l'intero spettro del segnale, la parte dello spettro del segnale in cui è concentrata l'energia principale viene trasmessa attraverso la linea di comunicazione e le distorsioni non superano i valori consentiti.

La Figura 2.1 mostra le dipendenze tipiche Gx (f):

Riso. 2.1. Dipendenze tipiche della densità spettrale Gx (f):

a) nel caso in cui lo spettro del segnale sia concentrato principalmente nella banda di frequenza Fn< f < Fв, где Fн, Fв – нижние и верхние граничные частоты (рис. 2.1 а);

Se Fv / Fn >> 1, il segnale è considerato a banda larga; a Fv / Fn ≈ 1 - banda stretta.

b) quando 0< f < Fв т. е. Fн = 0 (рис. 2.1, б);

c) quando il segnale ha uno spettro infinitamente ampio e uniforme, questa opzione è un comodo modello matematico e corrisponde a un segnale condizionale chiamato "rumore bianco" (Fig. 2.1, c).

Larghezza dello spettro del segnale pari alla differenza del massimo FB e minimale F frequenze dello spettro trasmesso ΔF = FВ - FНè una delle sue caratteristiche più importanti.

La potenza del segnale mediata nell'intervallo di tempo T → ∞ è chiamata potenza media a lungo termine Px. mer Se T è finito, ad esempio 1 minuto o 1 ora, otteniamo il minuto medio o la potenza oraria media. Infine, a T → 0, si ottiene il valore istantaneo della potenza del segnale Px all'istante t0.

Poiché x (t) è un processo casuale, allora, rigorosamente teoricamente, in momenti di tempo separati, il segnale aumenta x (t) e, di conseguenza, il valore istantaneo della potenza Px (t) (mediato su un piccolo intervallo ΔT) può essere molto grande. Solitamente si assume che la potenza massima del segnale sia un tale valore Px max = Xmax2, che il valore istantaneo Px può superare solo con una probabilità molto piccola . Di solito ε = 0,01 o 0,001.

Fattore di cresta del segnale È il rapporto tra la sua potenza massima Pmax, definita sopra, al Pav medio a lungo termine, espresso in unità logaritmiche (decibel):

.

Per la maggior parte dei segnali, Kp non supera 13 - 18 dB.

Nel processo di trasmissione, il segnale x (t) per un motivo o per l'altro (a volte cosciente) è distorto, di conseguenza il ricevitore riceve il segnale x '(t) ≠ x (t). L'errore di riproduzione del segnale x (t) è stimato dalla potenza di errore Pε, definita come

Il ricevitore non rileva distorsioni del segnale se Pε non supera un certo valore consentito (soglia) Pε max. La gamma dinamica è intesa come il valore

,dB,

dove Pmax è la massima potenza del segnale possibile.

Inoltre, la gamma dinamica è definita come il rapporto tra la potenza massima (di picco) Rsmax segnale alla sua potenza minima с min espresso in unità logaritmiche. La potenza di picco si riferisce alla potenza del segnale superata per un tempo specificato. Gamma dinamica del segnale utilizzando il sistema decimale logaritmo

La gamma dinamica dei segnali vocali è 35 - 40 dB.

In condizioni reali, i segnali di comunicazione vengono trasmessi su linee di trasmissione, che sono interessate da vari tipi di interferenza. Pertanto, il più importante non è il valore assoluto della potenza del segnale, ma la sua relazione con la potenza dell'interferenza. Da queste considerazioni, di solito viene considerato e normalizzato un valore speciale: la protezione del segnale da un tipo di interferenza o da un altro.

Sotto sicurezza la differenza tra il segnale e i livelli di interferenza in un dato punto del canale di comunicazione si intende:

Prestazioni delle informazioni sulla fonte è determinato dal rapporto tra la quantità di informazioni , trasmessa dal TES al destinatario (ricevitore) durante il tempo tΣ, al valore dell'intervallo tΣ:

A tΣ → ∞, il valore di I determina la produttività informativa media della sorgente; se tΣ è piccolo, allora I caratterizza la produttività istantanea delle informazioni.

Troviamo la quantità di informazioni per una sorgente di segnale discreta con L stati consentiti (livelli) (Fig. 2.2).

Nell'intervallo ti< t< ti+1 сигнал принимает i-й уровень (i Є ) с вероятностью pi..jpg" width="195" height="43">

Allora la prestazione della sorgente discreta sarà uguale a

dove Tp è la durata di un messaggio elementare (Fig. 2.2), FT = 1 / Tp è la frequenza di ripetizione dei messaggi (frequenza di clock).

Esempio. Sia la probabilità di accettazione del livello i-esimo uguale per tutti io Є ,

Sostituendo il valore pi, troviamo

Se il segnale ha due livelli consentiti ("0" e "1"), cioè L = 2, e p0 = p1 = 0,5, allora si ottiene per il segnale digitale

Cioè, la prestazione informativa della sorgente di segnale binario coincide con la sua frequenza di clock. Ad esempio, le prestazioni informative della sorgente del canale digitale principale (BCC), la cui frequenza di clock è 64 kHz, sarà pari a 64 kbit / s.

Per segnale analogico

dove i valori di FВ, Рср e Рε max sono stati determinati sopra; D * e Kp * - rispettivamente, la gamma dinamica e il fattore di cresta del segnale, espressi in tempi (e non in dcibel).

Se si può assumere che D * / K * >> 1, allora dalla formula precedente abbiamo

Qui D e Kp sono sostituiti in decibel, FB - in hertz.

2.2. Parametri di base dei segnali primari tipici

2.2.1. Segnale telefonico

La densità spettrale media (sinonimo - spettro di energia) del segnale vocale ricevuto all'uscita del microfono del telefono è mostrata in Fig. 2.3.

Lo spettro è concentrato principalmente nell'intervallo da 0,3 a 3,4 kHz. Ciò è dovuto principalmente ai parametri dei convertitori di abbonati primari: microfono e telefono. Il massimo dello spettro corrisponde alla frequenza F0, che per le voci maschili e femminili va da 300 a 500 Hz.

La densità di distribuzione dei livelli di abbonato all'ingresso dei sistemi di trasmissione multicanale è approssimativamente descritta dalla legge normale (Fig. 2.4).

A seconda del punto in cui viene misurata questa distribuzione nel sistema, la funzione W (p) si sposterà parallelamente lungo l'asse dei livelli p. Il suo massimo corrisponde al livello di pcp per un abbonato medio a questo punto. Di norma, viene indicata la funzione W (p), ridotta all'ingresso del sistema (solitamente il punto del livello relativo zero di TNOU):

La dispersione dei livelli rispetto al pcp non dipende dal punto di misura ed è caratterizzata da dispersione р, che è 4,5 ... 5,5 dB. Per la legge normale vale la regola dei "tre sigma", secondo la quale il livello massimo di abbonato pmax con probabilità del 99,9% è uguale a pmax< (рср + Зр).

Il rapporto tra la potenza media del segnale Рср e la potenza di quell'errore massimo Рε, che l'orecchio non sente ancora durante una conversazione, per tutti gli abbonati, come mostra l'esperimento, è

Lo stesso si può dire del fattore di cresta di qualsiasi segnale dell'abbonato, che è uguale a Кп ≈ 15 - 17 dB.

Quindi la gamma dinamica del segnale è

Nel valutare le prestazioni informative delle sorgenti del segnale telefonico secondo ((numero della formula delle prestazioni per una sorgente analogica)), è necessario tenere conto del fatto che ciascun abbonato parla in media la metà del tempo assegnato per un dialogo con un altro abbonato. Inoltre, una parte significativa del tempo viene spesa per pause, riflessioni sulle risposte, ecc. A causa di questi fattori, la produttività della fonte del messaggio diminuisce in media di 3-4 volte, il che viene preso in considerazione dal coefficiente di attività τа = З-1 Quindi, utilizzando la formula per la produttività dell'informazione del segnale sorgente analogico, ottenere

2.2.2. Trasmettere il segnale sonoro

Le sorgenti sonore nella trasmissione di programmi di diffusione sonora (SP) sono solitamente strumenti musicali e una voce umana. Microfoni e altoparlanti a banda larga di alta qualità vengono utilizzati come convertitori primari del segnale inquinante, che, in linea di principio, sono in grado di trasmettere l'intero spettro di suoni udibili dall'orecchio umano. Lo spettro di frequenza del segnale di trasmissione si trova nella banda di frequenza da 15 a Hz. Tuttavia, a seconda dei requisiti per la qualità della riproduzione, la banda di frequenza può essere limitata:

per la trasmissione nella classe più alta - FH = 0,02 kHz, FB = 15 kHz;

per la prima classe - FH = 0,05 kHz, FB = 10 kHz;

nella seconda classe - FH = 0,1 kHz, FB = 6 kHz.

Di norma, i programmi inquinanti internazionali e repubblicani vengono trasmessi tramite autostrade internazionali in 1a classe, le reti di distribuzione locale di inquinanti di solito forniscono la qualità della trasmissione in 2a classe, le apparecchiature degli studi e delle case di registrazione sono progettate per trasmettere il segnale di sondaggio in la classe più alta.

L'errore ammissibile di riproduzione del segnale inquinante, stimato dal valore

101g (Pcp / Pε), dB, viene rilevato da un esame professionale utilizzando apparecchiature di alta qualità (convertitori primari). È circa 54 - 56 dB. Il fattore di cresta del segnale aereo è di 16 - 18 dB. Di conseguenza, la gamma dinamica sulla base è D = 70 - 74 dB. Determinare le prestazioni della sorgente del segnale inquinante:

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Quando si utilizza l'apparecchiatura fax "Gazeta-2", utilizzata per trasmettere strisce di giornale su linee di comunicazione interurbane, la frequenza più alta del modello è 180 kHz con il tempo di trasmissione di una striscia di 2,3 ... 2,5 minuti. L'immagine di una pagina di giornale è rasterizzata (tratteggiata) con il numero di livelli L = 2. Allora

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La velocità di trasmissione è stimata o dalla frequenza fТ = 1 / τi, o dal numero di simboli elementari per 1 s in baud (1 Baud corrisponde alla trasmissione di un simbolo al secondo). Secondo questo parametro, le fonti di informazioni discrete sono suddivise in quelle a bassa velocità (comprese quelle telegrafiche), che hanno una velocità non superiore a 200 Baud, quelle a media velocità - da 300 a 1200 Baud e quelle ad alta velocità - altro di 1200 Baud.

2.3.5. Segnale televisivo.

In televisione, così come nella comunicazione facsimile, il segnale primario è formato dal metodo di scansione. Un segnale elettrico che include un segnale di immagine e impulsi di controllo è chiamato segnale televisivo completo. Il segnale televisivo trasmesso è caratterizzato da D = 40 dB, FB = 6,0 MHz.

3. Principi di multiplexing temporale dei segnali

3.1. Principi generali della formazione del principale canale digitale

Come sapete, durante il passaggio dalla forma analogica a quella digitale, il segnale subisce le seguenti trasformazioni (Fig. 3.1.):

Riso. 3.1. Conversione di un segnale analogico in un segnale PCM digitale

Discretizzazione di singoli segnali nel tempo, a seguito della quale si forma un segnale a impulsi, simulato in ampiezza, cioè un segnale AIM;

Combinare N segnali PAM individuali in un segnale PAM di gruppo usando i principi della divisione temporale dei canali;

Quantizzazione del segnale di gruppo AIM per livello;

Codifica sequenziale dei campioni del segnale di gruppo AIM, a seguito della quale si forma un segnale PCM di gruppo, cioè un segnale digitale.

Quindi, con una frequenza di campionamento di FD = 8 kHz (TD = 125 μs) e una larghezza di codice di m = 8, otteniamo una velocità di trasmissione del segnale PCM generato di 64 kbit/s, che è la velocità del segnale digitale principale canale (BCC). La conversione del segnale analogico in segnale PCM è standardizzata dalla Raccomandazione ITU-T G-711.

3.2. Combinazione temporanea di segnali analogici

Con il multiplexing a divisione di tempo dei segnali, la loro trasmissione viene effettuata in modo discreto nel tempo. In questo caso, ci sono sempre “finestre temporali” tra campioni adiacenti di un segnale, in cui non c'è trasmissione di questo segnale. Queste "finestre" sono piene di campioni di altri segnali. A seconda della forma in cui viene presentato il campione di ciascun segnale, sono possibili due tipi di divisione temporale:

a) compattazione di segnali in forma di impulsi analogici;

b) segnali multiplexing in forma digitale.

3.2.1. Principi generali per la combinazione di segnali analogici

Quando si combinano temporaneamente segnali analogici (Fig.3.2), ciascuno dei segnali di un sistema multicanale un1 (T) ÷ un(T) (Fig. 3.3, a, c) viene preconvertito da una forma analogica a un segnale AIM-1 o AIM-2.

Riso. 3.2

La formazione dei segnali PIM viene eseguita utilizzando dispositivi di campionamento (vedi Fig. 3.24), che sono controllati dai corrispondenti impulsi di commutazione tu D 1 ÷ U D n... Poiché questi segnali sono ortogonali (non intersecanti) nel tempo (vedi Fig. 3.25, b, d), allora il segnale campiona un D 1 (T) ÷ un D n(T) inoltre non coincidono nel tempo e possono essere combinati direttamente in un segnale di gruppo tu gr (T) utilizzando un sommatore lineare 2 (Fig. 3.25, d). Generazione di treni di impulsi time-shifted tu D 1 ÷ U D n viene eseguito con l'aiuto dell'apparecchiatura del generatore (GO) 3. Inoltre, con l'aiuto del dispositivo di trasmissione dei segnali di sincronizzazione 4, genera uno speciale segnale di sincronizzazione, che viene combinato con campioni di segnali di informazione un1 (T) ÷ un(T) ... Il ciclo elementare di trasmissione in un sistema multicanale è costruito secondo il principio: viene trasmesso un campione del 1° canale, del 2°, ecc., fino all'ennesimo canale, quindi viene trasmesso un segnale di sincronismo; poi ancora campioni del 1°, 2° canale, ecc.

Sul lato ricevente (Fig. 3.4) campionatori 11 - 1 n effettuare la selezione dal segnale di gruppo di campioni di soli canali "propri". Dopo il filtro del canale 3 io, io= 1, ..., n, viene ripristinato il segnale continuo unio(T) da discretizzato un D io(T) ,.

I campionatori di canale sui lati trasmittente e ricevente devono funzionare in modo sincrono e in fase. Per questo viene applicata la sincronizzazione forzata della parte ricevente. Viene eseguito utilizzando uno speciale ricevitore di segnale di sincronizzazione 2, che estrae un segnale di sincronizzazione dal segnale di gruppo e lo invia all'apparecchiatura del generatore ricevente 4. Per l'estrazione del segnale di sincronizzazione senza errori, a quest'ultimo vengono fornite caratteristiche specifiche che lo distinguono dai campioni di informazioni . La differenza può essere l'ampiezza, la durata, la forma e così via.I GD di trasmissione e ricezione sono costruiti quasi allo stesso modo, solo l'oscillatore principale sul lato di trasmissione funziona in modo autonomo e sul lato di ricezione - nella forzata modalità di sincronizzazione. I vantaggi di questo tipo di sigillo temporaneo sono i seguenti:

1) il GO comune viene utilizzato per tutti i canali;

2) tutti i segnali sono campionati alla stessa frequenza, il che rende possibile utilizzare lo stesso tipo di campionatori e filtri di canale;

3) la conversione analogico-digitale (operazioni di quantizzazione e codifica di livello) viene eseguita da un quantizzatore di gruppo e da un codificatore;

4) la conversione da digitale ad analogico con lato ricevente viene effettuata da un decodificatore di gruppo I, che forma un segnale campionato a gruppi della forma di Fig. 3.25, d.

3.2.2. Sistema di trasmissione PCM-30

Questa variante della divisione temporale è utilizzata nei sistemi di trasmissione digitale primari del tipo PCM-30. Il ciclo di trasmissione in questi sistemi è illustrato in Fig. 3.5.

Il periodo di ciclo Tts è uguale al periodo di campionamento del segnale telefonico Td = 125 μs (poiché Fd = 8 kHz).

Nell'intervallo TC, campioni di 30 segnali telefonici e due segnali digitali di servizio vengono trasmessi in sequenza in un codice binario digitale: sincronizzazione ciclica (CS) e segnali di controllo e interazione per la centrale telefonica automatica (VTS). Ogni campione viene trasmesso nel proprio time slot (CS), ha una durata di codeword Tk ed è composto da m scarichi. La durata della dimissione è TT. Per m = 8 otteniamo

Gli slot dei canali, numerati 0, 1, 2, ..., 31, vengono utilizzati come segue: KI0 - per trasmettere il segnale TsS, KI16 - intervalli SUV, KI1 ÷ KI15 e KI17 ÷ KI31 - per trasmettere 1-15 e 16 - 31 segnali telefonici. La trasmissione del VTS viene effettuata organizzando un "canale del segnale remoto", a differenza della maggior parte degli ATS, dove il VTS viene trasmesso nello stesso canale del segnale informativo. Nel DSP primario, il campione VCS di un abbonato viene trasmesso sotto forma di una combinazione di codici a 3 bit, mentre i campioni VCS di due abbonati sono inseriti in un KI16. Per trasmettere i campioni di tutti i 30 abbonati una volta, ci vorrà tempo Tsc = Tts (30/2 + 1) = 16 Tts = 2 ms, che viene chiamato superframe, mentre uno dei KI16 nel superframe viene utilizzato per trasmettere un segnale digitale segnale di sincronizzazione superframe (SCS). Con l'aiuto del segnale SCS sul lato ricevente, i campioni VCS codificati dei singoli canali vengono separati. Lo schema a blocchi del ricevitore VCS è praticamente simile alla Fig. 3.4.

I principali svantaggi della variante considerata del sigillo temporale sono i seguenti:

1) all'aumentare del numero di segnali combinati, diminuisce l'intervallo di tempo tra campioni adiacenti (vedi Fig. 3.3, e), durante il quale l'encoder (o decoder) di gruppo deve convertirsi in un segnale digitale (e viceversa), che complica l'implementazione di questi dispositivi di gruppo;