Узбекское агентство связи и информатизации

Ташкентский университет информационных технологий

Кафедра «Телекоммуникационные системы передачи»

Методическое пособие к практическим занятиям по предмету

«Телекоммуникационные системы передачи»

для студентов дневного и заочного обучения, по направлению: 5522200 «Телекоммуникации» и 5140900 «Профессиональное обучение»

Ташкент 2010

Введение

Данное методическое пособие предназначено для студентов дневного и заочного обучения, по направлению: 5522200 «Телекоммуникации» и 5140900 «Профессиональное обучение».

Это методическое пособие создано по учебному плану и служит для закрепления полученных знаний студентов, имеет несколько практических занятий и включает в себя теоретические данные, относящиеся к ним.

Практические занятия по основным темам «ТСП» предназначены для выполнения заданий системы аналоговой и цифровой передачи информации.

Задания для студентов даются по вариантам, студенты должны выполнять задания самостоятельно, в письменном виде. Выполнение заданий студентами оценивается рейтинговой системой в зависимости от времени и качества выполнения задания. Самостоятельное и своевременное выполнение заданий соответствует требованиям освоению данного предмета.

Задание №1.

Логарифмические единицы передачи.

Единица измерения передачи.

Цель задания: Вычислить характеристики сигналов: сила тока, напряжение и мощность. Определите свой вариант по данной таблице

№	Р_ср, мвт	Р₁ , дБ	R, Ом
1	45	-13	75
2	40	-10	75
3	50	-9	135
4	35	-7	135
5	25	-5	600
6	30	-15	600
7	60	-20	135
8	65	-4	75
9	70	-7	600
10	100	5	75
11	110	8	75
12	130	1	135
13	40	0	135
14	45	3	600
15	125	-1	600
16	15	-9	75
17	14	-8	600
18	56	-2	135
19	78	-5	75
20	69	-6	135
21	54	-1	600
22	12	7	135
23	5	9	135
25	6	13	75
26	34	3	600

Таблица №1

Задание:

Если средняя мощность сигнала равна P_ср,вычислите следующее:

1. абсолютный уровень сигнала, относительно нулевой точки;

2. уровень мощности сигнала;

3. уровень напряжения сигнала;

4. уровень мощности и напряжения при мощности P₁и сопротивлении R₁

5. действительное значение мощности и напряжения для мощности P₁;

Теоретические сведения для выполнения задания.

Логарифмические постоянные передачи.

Линии электропередачи предназначены для непрерывной передачи информации. В общем случае информация предназначена для передачи совокупности сведений о состоянии некоторого объекта, поэтому формирование первичного сигнала и передача информации в аппарат конечного абонента должны соответственно распределяться. В аппарате абонента в приемном пункте происходит обработка первичного сигнала, на основании массива сигналов формируется информационное сообщение. При передаче голосовых сообщений давление оказываемое голосом на микрофон преобразуется в электрическое сообщение, а на приемной стороне голос усиливается.

Сигналы можно характеризовать мощностью, напряжением и силой тока. Для этого в электросвязи при большинстве расчетов с целью упрощения используют логарифмические характеристики. Рассчитанные на основании десятичных логарифмов единицы называют децибел (дБ), а на основании натуральных логарифмов – непер (Нп). В настоящее время используют децибелы. Мощность передачи определяется по напряжению и силе тока по следующим формулам:

, дБ

где Р_х, U_x, I_xявляются значениями мощности, напряжения и тока в рассматриваемой в точке х: Р₀, U₀, I_0,приняты как начальные значения. Если известны сопротивление Z_х, Z₀, выделенные при мощности Р_х, Р₀, то значение передачи напряжения и тока:

соответсвенно можно найти связь на основании соотношения:

если , то Р_К=Р_Т.

Если начальные значения мощности, напряжения и силы тока были приняты Р₀=1 мВт, U₀=0,775 В и I₀=1,29 мА, то вычисленные единицы измерения называются действительными и обозначаются дБм, дБн, дБт. Эти значения выделяются сопротивлением 600 Ом, тогда вычисленные единицы измерения называются относительными и обозначаются:

дБ

Такие единицы измерения широко применяются при измерении характеристик передачи по тракту, потому что их значение с самого начала до самой последней точки участка тракта численно равна мощности, напряжению и силе тока. Здесь единицы измерения отрицательного значения данного участка приводят не к увеличению, а к уменьшению. Для балансировки значений сигналов в каналах и трактах нулевой точки мощности, применяется относительная единица измерения нулевой точки мощности (ЕИНТМ) для перехода ед. измерения сигнала (Р_м) в ед. измерения мощности (Р_м) в данной точке тракта применяется следующее уравнение:

P_м=P_мо +P_{м. изм}

где Р_{м изм.} единица измерения мощности в данном тракте.

Для глубокого усвоения данного задания студент должен пользоваться

2,7,10 страницами.

Контрольные вопросы:

1. Какие ед. измерения сигнала вы знаете?

2. Что вы понимаете под термином «действительная единица измерения»?

3. Что вы понимаете под термином «относительная единица измерения сигнала»?

4. Какие параметры сигнала вы знаете?

5. Какие параметры сигналов характеризующие свойства каналов вы знаете?

6. Как производится передача сигналов канала, при частотном разделении каналов?

7. Как производится передача сигналов канала, при разделении по времени?

Задание №2.

Определение виртуальной и измерительной частоты

Цель работы: Разделение частоты спектра по каналам (РЧК) частот, т.е. изучается различие сигнала канала друг от друга по частотам.

Вычислите свой вариант по данной таблице:

N n/n	спектр сигнала	несущие частоты, кГц
N n/n	спектр сигнала	1-ступень	2- ступень	3- ступень
1	0.3-3.4	12 ВБЧ	84 НБЧ	460 НБЧ
2	0.3-3.4	16 ВБЧ	96 НБЧ	468 НБЧ
3	0.3-6.4	20 ВБЧ	108 НБЧ	516 НБЧ
4	0.3-10.	60 ВБЧ	84 НБЧ	564 НБЧ
5	0.3-3.4	16 ВБЧ	120 НБЧ	612 НБЧ
6	0.3-3.4	20 ВБЧ	96 НБЧ	480 НБЧ
7	0.3-3.4	64 НБЧ	340 ВБЧ	508 НБЧ
8	0.3-6..4	72 НБЧ	144 ВБЧ	548 ВБЧ
9	0.3-6..4	82 НБЧ	248 ВБЧ	360 ВБЧ
10	0.3-6.4	96 НБЧ	344 ВБЧ	548 НБЧ
11	0.3-10	112 ВБЧ	560 НБЧ	404 ВБЧ
12	0.3-3.4	16 ВБЧ	98 НБЧ	494 ВБЧ
13	0.3-3.4	36 НБЧ	108 ВБЧ	372 НБЧ
14	0.3-6.4	12 ВБЧ	128 НБЧ	552 ВБЧ
15	0.3-3.4	16 ВБЧ	88 ВБЧ	346 НБЧ
16	0.3-10.	100 ВБЧ	464 НБЧ	516 ВБЧ
17	0.3-6.4	34 ВБЧ	100 НБЧ	348 ВБЧ
18	0,3 -6,4	16 ВБЧ	120 НБЧ	468 ВБЧ
19	0,3 – 3,4	20 ВБЧ	76 ВБЧ	444 НБЧ
20	0,3 – 3,4	60 НБЧ	348 НБЧ	316 ВБЧ
21	0,3 – 10	128 ВБЧ	200 ВБЧ	612 НБЧ
22	0,3 – 6,4	16 НБЧ	312 НБЧ	640 НБЧ
23	0,3 – 3,4	20 НБЧ	408 НБЧ	648 ВБЧ
24	0,3 – 3,4	36 НБЧ	318 НБЧ	712 НБЧ
25	0,3 – 3,4	48 ВБЧ	216 ВБЧ	416 ВБЧ

примечание: ВБЧ – верхняя боковая частота НБЧ – нижняя боковая частота.

Для выполнения задания определите следующие значения:

1. Нарисуйте схему РКЧ для многоканальной системы;

2. С помощью несущей частоты найдите однополосную частоту;

3. Найдите виртуальную частоту;

4. Найдите измерительную частоту;

Теоретические сведения для выполнения задания.

Определение виртуальной частоты:

Любая информация передается по каналу связи. Вся информация передается из одной среды в другую через физическую среду. В техническую среду системы передачи входят: физические кабели, волоконные оптические линии связи, радио связь и воздушные линии связи.

Для каждой линии передачи соответствует свой РКЧ, т.е. сигналы каналов различаются друг от друга спектрами. Первичный сигнал диапазона начальных спектров 0,3 ... 3,4 кГц в передающей части М модулятора модулируется с помощью начального канала попадания f_нес.

Рис. 1. Формирование боковых сигналов

Чем уже промежуточная частота канала сигнала, тем больше будет количество каналов линии передач. Для этого нужно применять различные модуляции: амплитудная, фазовая, частотная.

Относительно несущей частоты амплитуда частоты образуется два побочных частотных промежутка. Широта спектра образующего сигнала в 2 раза больше спектральной широты начального сигнала, т.к. 2 побочные частоты могут переносить одинаковую информацию, то с помощью промежуточных фильтров отделяется 1 побочная частота. Для формирования сигналов амплитуд модуляции каналов могут пользоваться следующими способами:

Вторая боковая и транспортная частота

Вторая боковая частота без транспортной

Первая боковая и транспортная частота

Первая боковая частота

Известная часть первой и второй боковой частоты

Рис. 2. Формирование сигналов АМ каналов.

Так как несущая частота не имеет никакой полезной информации, то погашается ОФ. Промежуток одного канала равен 8 кГц. Основную информация можно получить с помощью побочной частоты равной 4 КГц.

Рис. 3. Формирование каналов связи.

Для того чтобы легче было найти каждый канал спектра на линии частоты спектра, образованной многочисленными изменениями частоты, пользуются виртуальной несущей частотой. Виртуальная несущая частота называется воображаемой (представляемой), если с ее помощью один раз меняется частота и проходит в промежуток начальной частоты (без всех ступеней изменений).

Промежуточная частота проверяется с помощью измерительной частоты сигнала, где измерительная частота равна 800 Гц.

Ƒ_изм = 800 Гц Ƒ_изм = Ƒ_Б±0,8 кгц

Для глубокого усвоения данного задания студент должен пользоваться

страницами 2, 83-102.

Контрольные вопросы:

1. Как осуществляется передача сигнала при использовании принципов РКЧ?

2. Какие виды модуляции используются при передаче сигналов?

3. Для чего применяется амплитудная модуляция в системах РКЧ?

4. Какие методы формирования амплитудно модулированного сигнала существуют?

5. Для чего нужна частота носитель?

6. Что такое виртуальная частота?

7. Как определяется измерительная частота?

Задание №3

Многократное преобразование частоты.

Цель работы: Изучение обратного преобразования в приемном пункте и многократного от изменения частот аппаратур РКЧ СПТ.

Вычислите свой вариант по данной таблице:

№	Число каналов, N	Низшая частота, f_min	Передача сигналов	№	Число каналов, N	Низшая частотa, f_min	Передача сигналов
1	84	12	БП	2	96	16	БП
3	108	20	БП	4	12	60	ИП
5	180	12	БП	6	60	12	БП
7	12	32	ИП	8	300	12	БП
9	120	120	БП	10	56	36	ИП
11	48	48	БП	12	32	20	ИП
13	36	36	ИП	14	36	4	ИП
15	60	60	БП	16	64	12	БП
17	12	12	ИП	18	24	4	ИП
19	36	36	ИП	20	12	60	БП
21	60	60	БП	22	480	100	БП
23	120	120	БП	24	960	312	БП
25	120	120	ИП	26	12	128	ИП

Для выполнения задания определите следующие значения:

1. Формирование канальных сигналов передачи РКЧ.

2. Начертите структурную схему промежуточной связи последних станций СПТ РКЧ;

3. Найдите линию спектра по количеству заданных каналов;

4. Найдите несущую частоту соответственного строения.

Теоретические сведения для выполнения задания

Многократное преобразование частоты.

При сборке аппаратуры многоканальных систем передач РЧК применяется многократное изменение частот. Частоты передачи начальных сигналов на линию несколько раз изменяются, а при приеме происходит обратный процесс. Многократное изменение частот дает возможность применения стандартных строений систем передач, простых и дешевых фильтров. СПТ можно составлять 3 способами: частное, групповое и смешанное.

Частный способ - модуляторы, фильтры и другие строения, индивидуальные для каждого канала; а также на сколько каналов предназначена система передач, столько же повторяются промежуточные и оконечные станции.

Групповой способ - это способ, когда для всех каналов в оконечной аппаратуре применяется некоторые из систем отдельно, а также остальные строения оконечной и промежуточной аппаратуры для всех каналов считаются общими. Комбинированный способ – все строения последней аппаратуры частные, а для всех каналов строение систем промежуточной аппаратуры считаются общими.

Когда применяется частный способ, то расстояние передачи и количество каналов ограничено. Это объясняется тем, что промежуточные фильтры каналов применяются не только для последнего пункта, а также для всех промежуточных станций.

Поэтому при возрастании количества каналов промежуточного канала, передача эффективной частоты сужается, а это ограничивает количество промежуточных станций и расстояние передачи. При групповом способе уменьшается применение различных фильтров промежуточных каналов конечной станции, т. е. появляется возможность применения фильтров с одинаковыми характеристиками.

Применение одного усилителя для усиления всех сигналов канала не требует применение фильтров, а это способствует увеличению расстояния передачи. При групповом строении систем передач РКЧ перед передачей на линию, частоты многократно изменяются.

В приемнике конечной станции происходит обратный процесс.

f₁ f₁…f₂ линия f₁…f₂

f₂ f₁…f_n f₃…f₄

f_n f₄…f_nf₄…f_n

Оконечная станция Промежуточная станция

F₁-F₂

f₁ f₁…f₂

f₂ f₃ …f₄ f_Tf_1…f_n

F₁-F_n

F_n f₄…

линия

F_1-F₂

f^*₁…f^*_n

f^*₁ f^*₁…f^*₂ Оконечная станция

f^*₂ f^*₃…f^*₄ f ^*_т f^*₁…f^*_n

F₁-F₂

f_n f^*₄…f^*_n

Рис. 4.

полезный

сигнал

f_т=144 36 ÷ 84

60 108 36 84 204 252 36 84

усилитель

60 84

f_т=324 f_т=468

60 108 216 264 384 432 502 552 36 84

60 108 384 432

Рис . 5.

Контрольные вопросы:

1. Для чего необходимо изменение частот в СПТ РКЧ?

2. Почему широко используется модуляция амплитуд при передаче сигналов по проводам?

3. Какие требования возлагаются на фильтры передающей и принимающей частей канала?

4. Как влияют на качество связи линейные и нелинейные помехи в групповом тракте СПТ РЧК?

5. Как определяется широта промежуточной частоты групповых сигналов?

6. Почему исходящие из генератора несущие частоты отличаются между собой на 4 КГц?

7. Объясните осциолаграмму, полученную с помощью наблюдения?

8. Объясните формирование первичных стандартных групп?

9. Объясните формирование вторичных стандартных групп?

10. Объясните формирование третичных стандартных групп?

11. Объясните формирование четвертичных стандартных групп?

12. Основываясь на количестве данных канала, объясните строение системы передач?

Задание №4

Дискретизация каналов цифровых систем передач разделенных по времени.

Цель работы: Изучение преимуществ цифровых систем передач перед аналоговыми СПТ и определение частоты дискретизации.

№	Частота спектра, кГц	Число каналов	Кол-во разрядов код-х групп
1	0,3-3,4	30	8
2	0,05-10	4	6
3	0,06-6,4	6	5
4	0,3-3,4	15	10
5	0,03-65	2	7
6	0,3-3,4	23	12
7	0,05-100	5	11
8	0,05-10	7	8
9	0,3-3,4	9	6
10	0,3-3,4	10	5
11	0,03-6	12	10
12	0,05-10	14	7
13	0,06-100	13	12
14	0,05-65	16	11
15	0,3-3,4	14	8
16	0,3-3,4	13	6
17	0,06-6,4	8	5
18	0,3-3,4	7	10
19	0,05-10	16	7
20	0,05-100	18	12
21	0,3-3,4	20	11
22	0,06-6,4	12	8
23	0,05-10	14	6
24	0,3-3,4	21	5
25	0,05-100	19	10
26	0,3-3,4	3	7

Для выполнения задания по данным таблицы определите следующие параметры:

-Определение частоты дискретизации;

-Определение периода дискретизации;

-Определение частоты тракта;

Теоретические сведения для выполнения задания

Общее понятие об цифровых системах передачи (ЦСП), их преимущество и недостатки.

В настоящее время постепенно широко применяют ЦСП, так как при передаче сигналов, в отличие от коммуникационных сетей и абонентских сетей, имеют преимущество дополнительной помощи в услугах связи. Кроме этого их можно использовать не только в симметричных и коаксиальных кабелях, а также в линиях оптоволоконной связи. В настоящее время в Республике Узбекистан производятся работы по широкому применению оптоволоконных линий связи, создаются возможности применений ЦСП, через эти линии. Это показывает, что ЦСП имеет преимущество перед аналоговыми.

1. Простота эксплуатации линейных трактов, не контролируется диаграмма площади нелинейных помех.

2. Высокая защита от шумов.

3. Качество передачи сигнала не зависит от длины линии, это производится за счет регенерации цифровых сигналов, т. к. транзиты передаются в цифровом виде, то качество связи не снижается.

4. Стабильность параметров канала ЦСП.

5. Высокая проводимость при передаче дискретных сигналов, простота переработки передающего сигнала, ЦСП можно применять виде ИМС. ЦСП становится маленьким в размере и дешевым.

6. Обладает самыми высокими техническими и экономическими показателями.

Недостатки:

Широта спектров сигнала групповой ИКМ в 16 раз шире, чем ширина спектров систем передач по РЧК.

F_РЧК= 4 * N

F_икм= F_g * m *N

F_икм/ F_ркч= 16 раз

В данное время ЦСП применяется на местных линиях и сетях, ЦСП работающая на оптоволоконных линиях связи будут применяться в дальнейшем и в магистральных сетях. Такие системы передач называются системами оптоволоконной передачи (СОВП). В СОВП применяются 2 вида самой распространенной модуляции:

МИК - модуляция импульсного кодирования.

ДМ – дельта модуляция.

ДМ применяется в абонентском участке сети, а МИК во всех участках сети. Поэтому в первую очередь рассматривается МИК ЦСП.

ИКМ и МИК состоит из 3 операций, эти операции производятся над аналоговыми сигналами, т. е. для изменения аналогового непрерывного сигнала в цифровой производится 3 операции:

дискретизация аналоговых сигналов, квантование по площади дискр. сигнала, кодирование квантованного дискретного сигнала.

Эти все операции производятся в конечной станции МИК ЦСП, в итоге аналога N первичного сигнала формируется линейный цифровой сигнал. А в принимающей станции происходит обратный процесс.

Принцип построения систем телекоммуникационных передач с разделением по времени. Определение способа разделения каналов по времени.

При способе (РКПВ) разделение каналов по времени сигналы передаются непрерывно по одной линии, не перекрывая друг друга. Процесс изменения последовательности импульсных отсчётов непрерывных сигналов можно охарактеризовать следующими параметрами:

· Амплитуда импульса;

· Продолжительность импульса;

· Период дискретизации;

Параметры импульса

Смотря, какие параметры модуляции у импульса, они делятся на следующие модуляции:

· Амплитудная импульсная модуляция;

· Широкая импульсная модуляция;

· Частотная импульсная модуляция.

Процесс дискретизации производится на основании теоремы Котельникова, т.е. «Любой непрерывный сигнал, процесс которого ограничен спектром можно передать в форме отсчёта и восстанавливается на станции приёма без помех». Если частота дискретизации равна , , то выбирается звуко-частотный канал равный . После процесса дискретизации берется последовательность изменяющихся дискретных отсчётов, в итоге получаем сигнал АИМ.

Для ТЧК . Изменение этого условия может привести к неисправимым помехам передаваемых сигналов.

Например:

Дискретизация АИМ сигналов первого и второго рода.

Амплитуда последовательности АИМ переменчивых импульсов изменяется по амплитуде модуляционного сигнала. Они в свою очередь делятся на АИМ 1 рода и АИМ 2 рода. Модуляция этих видов различается друг от друга по форме импульсов. При АИМ 1 амплитуда импульса меняется пропорционально амплитуде входного сигнала.

При В АИМ 2 поверхность импульса меняется равномерно. Чем равномернее поверхность импульса, тем меньше помех. В аппаратах применяется модуляция АИМ 2 рода.

∑ - прибор собирающий сигналы.

СПВ – селектор по времени.

C(t) – начальный сигнал.

C^*(t) – сигнал имеющий определенные помехи.

СС – синхросигнал.

По теореме Котельникова аналоговый частотный сигнал ограниченный ПЧФ попадает на амплитудный модулятор. Кроме этого на ЭК (электрический ключ) даются управляющие частоты из распределителя импульсов канала.

При входе ЭК будем иметь АИМ сигнала. Эти сигналы располагаются относительно друг друга со сдвигом по времени. С помощью собирающего прибора эти сигналы собираются, создается групповой сигнал и попадает на линию. Также попадают управляющие импульсы равные 8 КГц. При прохождении через линию поверхность сигнала понижается, появляются помехи и начинают влиять шумы. На приемной станции с помощью СПВ каждый сигнал канала отделяется по времени. Потому что при выходе СПВ получают дискретный АИМ сигнал. По т. Котельникова в принимающей части с помощью ПЧФ из дискретных АИМ сигналов получают непрерывный сигнал. В РЧК передающие и принимающие сигналы станции должны работать на одинаковой фазе. На передающих станциях эту задачу выполняет генератор, и эти сигналы называются синхросигналы. Эти синхросигналы ни чем ни отличаются от АИМ сигналов. Они передаются в начале и в конце каждого цикла, поэтому такие системы синхронизации называются цикличными синхронизациями. Временная диаграмма РЧК показана на рисунке 9. В одном цикле передаются все отсчеты сигналов канала и СС.

Временная диаграмма разделения каналов по времени

1) - частота дискретизации;

2) - время дискретизации;

3) - такт частоты;

4) интервал канала;

T_k = (T_g – шаг дискретизации) / (N – количество частот)

Для глубокого усвоения данного задания студент должен пользоваться

страницами 2, 204-213.

Контрольные вопросы:

1. Какое строение у РЧК?

2. Как формируются сигналы канала РЧК?

3. Объясните теорему Котельникова?

4. Какие виды модуляции ЦСП вы знаете?

5. На основании чего выбрана дискретная частота?

6. Отличие АИМ1 и АИМ2;

7. Какие преимущества у ЦСП перед АСП?

8. Какие недостатки у ЦСП?

Задание №5

Квантование сигналов по поверхности. Процесс симметричного и натурального кодирования.

Цель работы: В кодере аналоговые сигналы преобразуются в цифровые, в декодере в закодированные группы. ИКМ сигналов в АИМ сигналы производится цифровые аналоговые преобразования, т.е. изменяется нужная полярность и амплитуда сигнала.

Вариант №	амплитуда импульса U_АИМ(t)	шаг квантования ∆	виды кодов
1.	10, -5, -2, 3	5	Натуральный код
2.	-6, 7, 8, -4	4	Симметричный код
3.	-17, 3, -4, 3	3	Симметричный код
4.	14, -5, 7, -9	5	Натуральный код
5.	11, -8.5, 4, -27	7	Симметри код
6.	25, -6, 8, -4	5.5	Натуральный код
7.	19, -6.5, 9, -18	1	Симметричный код
8.	-21, 7, 23, -3.5	-5	Натуральный код
9.	29, -5, 7.5, -4	-7	Симметричный код
10.	-17, 15, -13, 8	5	Натуральный код
11.	11, -5.5, -3, 1	6	Симметричный код
12.	15, -9, 28, -3	7.5	Симметричный код
13.	-18, 10, -13.5, 17	7	Натуральный код
14.	-13, 18, -26, 6.5	6	Симметричный код
15.	9.5, -11, -24, 8	-8	Симметричный код
16.	15, -19, 28, -5.5	-5	Натуральный код
17.	17, -15.5, -17, 9	4	Симметричный код
18.	-18, 9, 5.5, -29	3	Симметричный код
19.	14, -8, 4, -25.5	2	Симметричный код
20.	9, 7, -16.5, -28	3.5	Натуральный код
21.	27, -9, 10.5, -15	2	Симметричный код
22.	19, -3.5, 9, -23	4	Натуральный код
23.	-27, 16, 10.5, -8	5.5	Симметричный код
24.	19, -7, -26, 4.5	-6	Натуральный код
25.	9.5, -11, 13, -28	-7	Симметричный код

Для выполнения задания по данным таблицы определите следующие параметры:

1. По данному шагу квантования для значения ∆^*2 на основании закона распределения найдите число квантования;

2. Найдите погрешность квантования для двух значений М;

3. Найдите число (М_мах) распределения поверхности квантования, т.е.количество импульсов в м- кодовой группе производящей кодирование, число распределения квантов по поверхности;

4. Нарисуйте график:

1. Начертите график отсчета непрерывных сигналов, их значение квантования, погрешность.

2. Нарисуйте графики кодовых групп соответствующих значению квантования отсчетов сигнала.

3. Для определения тактной частоты и числа квантования воспользуйтесь значениями дискретных отсчетов пятого задания.

Теоретические сведения для выполнения задания

Импульсно кодовая модуляция. Равномерное и неравномерное квантование. Строение устройств кодирования.

В настоящее время вшироко распространяется импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). При ИКМ разделенные по времени части АИМ преобразуются в кодированные группы. Они называются двоичными символами, состоящими из последовательности 1 и 0. Для выполнения ИКМ производится 3 операции:

- Дискретизация сигналов по времени;

- Квантование полученных импульсов по амплитуде;

- Кодирование импульсов квантованных по амплитуде.

Мы рассматривали операцию дискретизации. Теперь рассмотрим квантование и кодирование. Преобразование сигналов в ИКМ показано на рисунке. 8.1. Нужно квантовать по поверхности полученной многоканальной групповой АИМ сигнал. Этот процесс одинаков с процедурой изменения числа. Разница между двумя параллельными передающимися поверхностями называется шагом квантования ∆. Если амплитуда сигнала разделенного по времени между двумя разрешенными поверхностями превышает полшага (∆/2), то его значение в большую сторону, если меньше половины шага, то в меньшую сторону объединяется. При таких объединениях наблюдаются разница. Разница между настоящим значением части сигнала разделяется по времени и значением квантования, которые называется помехами или шумы квантования и определяется следующим образом:

_кв (t)=U _АИМ (t)-U_кв (t)

Рис. 10.

Оцифрование квантованных поверхностей можно передать не как график сигнала, а как значение шкалы поверхности двоичных кодов. Данный сигнал показан в таблице 6.

Составляющие сигнала разделенные по времени

U АИМ (t)

U кв (t)

кв (t)

N

Вторичный код

3,6

2,7

1,2

0,6

0,3

-0,4

-0,3

0,2

-0,4

0,3

100

011

001

000

Здесь U_АИМ (t)- амплитуда частей (t) – сигнал разделенный по времени.

U_кв(t)-– значение их квантования.

_кв(t) - помехи (t) квантования.

Двоичный код преобразует десятичные значения квантованных поверхностей в двоичный код. Последовательность импульсов, полученных в результате таких изменений, считается ИКМ сигналом. Десятичные значения можно легко преобразовать в двоичные с помощью с помощью данного закона:

1. Можно представить следующим равенством условные шаги квантования в двоичных числах.

Например: 105=64+32+8+1

2. В числовом ряду 2^m ставится 1 – где есть числа, 0 – где нет чисел.

64 32 + 8 + 1=105

^4.1*2⁶+ 1*2⁵+ 0*2⁴+ 1*2³+ 0*2²+ 0*2¹+1*2⁰

1 1 0 1 0 0 1

В частях групповых сигналов разделенных по времени между значениями квантования и суммой нулей называется кодовой группой и определяется его разряд в кодовой группе последовательных единиц и нулей.

Например: 011 – трехразрядная кодовая группа, 1101001 – семиразрядная кодовая группа, если кодовая группа состоит из m разряда, тогда такую m-разрядную кодовую группу можно кодировать для М=2^м поверхности, при m =5 М = 32, при m = 7 М = 128 и т.д.; если известны числа квантования поверхности, то разряды кодовых групп можно определить данным уравнения:

M=log₂ М

здесь М – число разрешенных поверхностей и определяется для симметричных кодов следующим образом:

М=

А для натуральных кодов:

М=

, здесь U_max– максимальная амплитуда импульса, ∆ - шаг квантования.

Для глубокого изучения этого задания студенты должны пользоваться страницами 2, 214-230.

Контрольные вопросы:

1. Что вы понимаете под термином «Квантование»?

2. Как можно усилить защиту квантования от шума?

3. Почему появляются помехи квантования?

4. Что такое шаг квантования?

5. Какие виды квантования используются в ЦСП и из чего они состоят?

6. Объясните натуральное и симметричное кодирование.

Литература

1. Зингеренко А.,Баева Н. Н.,Тверецкий М. С. Системы многоканальной связи.-М.:Связь,1980

2. Многоканальная электросвязь и РРЛ. Баева Н. Н., Бобровская И. К., Брескин Б. А., Федорова Л. Е., -М: Радио и связь, 1988г.

3. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. Учебник для вузов / В. В. Крухмалев, В. Н. Гордиенко, А. Д. Моченов и др.;Под ред, В. Н. Гордиенко и В. В. Крухмалева, -М: Горячая линия- Телеком. 2004.-510 с.: ил.

4. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи: /И. Р. Берганов, В. Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев.-М.: Радио и связь,1989.-272. с.: ил.

5. Цифровқе и аналоговқесистемқ передачи:Учебник для вузов / В. И. Иванов, В. Н. Гордиенко, Г. Н. Попов и др.; Под ред. В. И. Иванов.-2-е изд.-М.: Горячая линия-Телеком, 2003.-232 с.: ил.

Оглавление

Вступление 2

1-Задание. Логарифмические единицы передачи. Единица измерения передачи 3

2-Задание. Определение виртуальной и измерительной частоты. 6

3-Задание. Многократное преобразование частоты. 10

4-Задание. Дискретизация каналов цифровых систем передач разделенных по времени. 14

5-Задание. Квантование сигналов по поверхности. Процесс симметричного и натурального кодирования. 20 Литература. 25

“Методическое пособие к практическим занятиям по предмету

«Телекоммуникационные системы передачи»

Рассмотрено и рекомендовано к печати на заседании кафедры «Телекоммуникационные системы передачи»

(2010 год 11 февраля постановление №15)

Составитель Былдина Л.П.