Преобразование сигналов в системах передачи с ИКМ

Занятие № 6

Способы передачи сигналов по двум выделенным

Сигнальным каналам

Методические указания

Преобразование сигналов в системах передачи с ИКМ

Прежде чем рассматривать способ передачи функциональных сигналов по двум выделенным сигнальным каналам (2ВСК), необходимо вспомнить принцип импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). В системах передачи с ИКМ используется цифровое преобразование аналоговых сигналов путем временной дискретизации аналоговых сигналов с последующим амплитудным квантованием и кодированием (рис.6.1.)

Дискретизация заключается в замене аналогового сигнала последовательностью его мгновенных значений, отсчитываемых с определенной частотой. Согласно теореме В.А. Котельникова, значение сигнала будет точно воспроизведено, если частота стробирования, по крайней мере, в 2 раза выше, чем частота самого сигнала. Для речевого сигнала, ограниченного при телефонной передаче частотой 3400 Гц, частота дискретизации принята равной 8000 имп/с, и, следовательно период дискретизации (интервал между соседними сканированиями) равен 125 мкс (1с/8000=125 мкс). Это есть амплитудно-импульсная модуляция (АИМ).

Последовательность импульсов АИМ не может быть передана по линии, так как на приемной стороне из-за амплитудных искажений невозможно будет восстановить модулированный сигнал. Из теории информации следует, что для восстановления на приемной стороне модулированного сигнала с необходимой точностью достаточно располагать определенным конечным числом значений амплитуды. В системе ИКМ используется 256 уровней квантования. Имея конечное число уровней, их можно пронумеровать и переслать по линии номер уровня. Это и составляет сущность импульсно-кодовой модуляции.

Квантование – это процесс сопоставления значений амплитуды взятого дискрета (сигнала АИМ) ближайшему выделенному уровню, т.е. одному из 256 уровней квантования. Номер каждого уровня выражается в двоичной системе счисления.

Кодирование основано на замене значения квантованного дискрета восьмиразрядным словом. Квантование и кодирование осуществляется с помощью кодера. Воспроизводимый в приемнике сигнал не совпадает в точности с передаваемым сигналом, поскольку, ввиду конечного числа уровней квантования (256), вершина дискрета может занимать произвольное положение внутри интервала, который определяется величиной шага квантования, т.е. расстоянием между последовательными уровнями квантования. Поэтому в приемнике значение восстановленного сигнала располагается в середине интервала квантования.

Разность между переданными и восстановленными сигналами называется шумом квантования.

2. Упрощенная функциональная схема ИКМ 30/32

На рис. 6.2 приведена упрощенная функциональная схема системы передачи ИКМ 30/32. На вход кодера поступает групповой АИМ сигнал от 30 телефонных каналов. Кодер квантует эту последовательность по уровню и кодирует 8 – разрядным симметричным двоичным кодом. Групповой ИКМ сигнал с выхода кодера поступает на формирующее устройство (ФУ). По другим входам на ФУ поступают 8-битовые последовательности сигналов управления и взаимодействия из блока СУВ, а также сигналы цикловой и сверхцикловой синхронизации, сформированные в передатчике синхросигналов. С выхода ФУ объединенный ИКМ сигнал поступает в преобразователь кода передачи ПК_пер, который преобразует однополярный двоичный сигнал в сигнал с чередованием полярностей импульсов, удобный для передачи по линейному тракту.

В приемной части оборудования осуществляются обратные преобразования – групповой сигнал в коде с чередованием полярностей импульсов в ПК_пр преобразуется в однополярный двоичный сигнал, который затем декодируется декодером.

3. Диаграмма временных циклов ИКМ 30/32

Цикл передачи соответствует Рекомендации МСЭ – Т G.732 и состоит из 32 канальных интервалов (КИ0 – КИ31, рис. 6.3): 30 канальных интервалов предназначены для передачи информации (соответствующей 30 каналам ТЧ), один (КН₁₆) – для передачи сигналов управления и взаимодействия СУВ, вырабатываемых приборами АТС, и сверхциклового синхросигнала и еще один (КИ) – для передачи сигналов цикловой сигнализации.

Каждый канальный интервал состоит из восьми разрядов, обозначаемых . Частота следования циклов передачи равна частоте дискретизации: (); частота следования канальных интервалов (); частота следования символов в цикле передачи (тактовая частота линейного сигнала)

().

Цикловой синхросигнал передается в КИ0 в четных циклах на позициях и имеет вид 0011011, а в нечетных циклах на позиции передается 1. Позиция в КИ0 предназначена для передачи дискретной информации (ДИ). В канальных интервалах КИ1 – КИ15 и КИ17 – КИ31 передается информация, соответствующая 30 сигналам ТЧ.

В канальном интервале КИ16 на позициях и передаются по два СУВ для каждого сигнала ТЧ. Передача СУВ осуществляется поочередно в 15 циклах для 1 – и 16-го, 2 – и 17-го, 3 – и 18-го, …, 15 – и 30-го сигналов ТЧ. В цикле Цо в КИ16 на позициях передается сверхцикловой синхросигнал, определяющий временное положение СУВ. Частота следования сверхциклов . Естественно, что с такой частотой передается каждый СУВ.

На позициях канального интервала КИ0 в нечетных циклах и канального интервала КИ16 в Ц0 формируются сигналы об аварии приемной части аппаратуры ИКМ – 30, которые передаются в передающую часть аппаратуры.

Ниже приведена подробная структура цикла передачи:

Нумерация циклов……………………………………………………….Ц0 – Ц15

Нумерация канальных интервалов……………………………..…...КИ0 – КИ31

Частота дискретизации телефонных сигналов………………………….…8 кГц

Нумерация разрядов в КИ……………………………………………..

Число каналов для передачи СУВ на каждый сигнал ТЧ………………………2

Местоположение сигналов:

ТЧ…………………………………………………………….КИ1, КИ2, …, КИ15

КИ17, …, КИ31

СУВ…...…………………………………………..КИ16, Ц1 – Ц15, Р1, Р2, Р5, Р6

цикловой синхронизации ЦС………………...……КИ0, четных циклов

сверхцикловой синхронизации СЦС………………………….КИ16, Ц0,

соответствие каналов для передачи СУВ каналам ТЧ…….КИ1 – в Ц1, Р1, Р2

КИ2 – в Ц2, Р1, Р2

…………………..

КИ15 – в Ц15, Р1, Р2

КИ17 – в Ц1, Р5, Р6

КИ18 – в Ц2, Р5, Р6

……………………

КИ31 – в Ц15, Р5, Р6

Местоположение каналов передачи ДИ:

первого – восьмого……………………………………………….…КИ8, Р1 – Р8

девятого……………………………………………………………...КИ0, Р1

Местоположение сигналов аварии:

СЦС…………………………………………………………………..Ц0, КИ16, Р6

ЦС…………………………………………………….КИ0 нечетных циклов, Р3

остаточного затухания………………………………КИ0 нечетных циклов, Р6

Использование свободных разрядов:

1…………………………………………………………Р5, Р8 Ц0 КИ16

Р4, Р8 Ц1 – Ц15 КИ16,

Р2 КИ0 нечетных циклов

0………………………………………………………....Р3, Р7 Ц0 – Ц15 КИ16