Описание работы лабораторной установки. Исследование процессов коммутации и оценка помехозащищенности систем связи с временным уплотнением каналов

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Исследование процессов коммутации и оценка помехозащищенности систем связи с временным уплотнением каналов, использующих сигналы с АИМ и ИКМ

Цели работы:

1. Ознакомиться с примером системы связи с временным уплотнением каналов, использующего сигналы с АИМ и ИКМ.

2. Сформировать заданное множество сигналов с АИМ и создать из них групповой сигнал, передаваемый по линии связи.

3. Оценить влияние шума канала на искажения группового сигнала с АИМ, а также на искажения восстанавливаемых аналоговых сигналов. Оценить качество разделения сигналов.

4. Создать заданные последовательности коммутации каналов входной и выходной части установки. Добиться передачи сигнала с каждого заданного канала передающей части в другой заданный канал приемной части установки.

5. Сформировать заданное множество сигналов с ИКМ и создать из них групповой сигнал, передаваемый по линии связи.

6. Оценить влияние шума канала на искажения группового сигнала с ИКМ, а также на искажения восстанавливаемых аналоговых сигналов. Оценить качество разделения сигналов.

7. Сравнить степень искажения восстановленных сигналов с АИМ и ИКМ при одинаковом уровне шумов.

Применяемые приборы и оборудование:

1. Лабораторная установка «Изучение принципов временного разделения каналов (ЦСК-1)» - 1 шт.

2. Осциллограф, двухканальный - 1 шт.

3. Милливольтметр - 1 шт.

4. Коаксиальный кабель с байонетным разъемом с двумя штекерами на другом конце

- 2 шт.

5. Соединительные провода - 14шт.

Подготовка к выполнению работы

1. Повторить учебный материал по способам и устройствам для временного уплотнения каналов, использующим сигналы с АИМ и ИКМ. Сравнить показатели их помехозащищенности.

2. Повторно изучить состав и структурную схему лабораторной установки, обратив особое внимание на блоки и органы управления применяемые впервые.

3. Прочитать порядок проведения работы. Ответить на все перечисленные в методических указаниях к данной работе контрольные вопросы.

4. Подготовить черновик отчета по работе, разместив на нем поля и оси координат временных диаграмм сигналов, которые будут наблюдаться при выполнении работы.

Описание работы лабораторной установки

В данной работе применяется лабораторная установка «исследование системы связи с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ)». Она описана в указаниях по выполнению одноименной лабораторной работы № 4.

Для передачи телефонных сообщений в соответствии с существующими требованиями устанавливается частота дискретизации f = 8 кГц (период дискретизации Т = 125 мкс). Процесс дискретизации подробно рассмотрен в описании лабораторной работы по изучению систем связи с АИМ. Для этого используются электронные ключи, на выходе которых формируется дискретный сигнал с амплитудно-импульсной модуляцией – отсчеты аналогово сигнала. Временной интервал в 125 мкс между двумя соседними импульсами может быть использован для передачи других телефонных сообщений.

При использовании для передачи ИКМ каждому отчетному импульсу ставиться в соответствие кодовая комбинация из восьми импульсов. В этом случае возможное количество телефонных сообщений, передаваемых по одному каналу связи, будет определяться длительностью кодовой комбинации Т. На практике ее выбирают так, чтобы во временном интервале, 125мкс, размещалось 32 ИКМ сигнала, 30 из которых используется для передачи сообщений, а два оставшихся – для передачи служебной информации. В данном макете для удобства проведения исследований образованы четыре канала и длительность кодовой комбинации увеличена по сравнению с используемой на практике.

Объединение сигналов – мультиплексирование – осуществляется электронным способом. На выходе мультиплексора MUX образуется групповой сигнал, в котором в определенном порядке расположены либо отсчетные импульсы (при АИМ) либо кодовые комбинации (при ИКМ).

На приемном конце происходит демультиплексирование – разделение – отдельных сигналов и передача их к соответствующим абонентам. Этот процесс также как и мультиплексирование, полностью управляется электронным способом.

Практически мультиплексор MUX и демультиплексор DMUX представляет собой два коммутатора, управление которыми происходит синхронно с помощью устройства управления УУ. На время действия сигнала, на одном из входов мультиплексора, этот вход соединяется с линией связи. Затем последовательно с ней соединяются другие входы. По такому же принципу осуществляется демультиплексирование.

В данном лабораторном макете образованы четыре телефонных канала. Поскольку частота дискретизации составляет 8 кГц, для управления коммутаторами необходимо использовать стробирующие импульсы с частотой следования 8 + 4 = 32 кГц. За временной интервал, равный периоду дискретизации Т (125 мкс) коммутатор должен обеспечить четыре различных коммутации. Длительность этих импульсов определяет время, в течении которого входы коммутатора должны быть соединены с линией. В случае использования АИМ она должна соответствовать длительности отсчетного импульса, а в случае ИКМ – длительности кодовой комбинации. В данном лабораторном макете эти длительности совпадают.

Используя программное управляющее устройство можно осуществить соединение любого из четырех входов каналов связи с любым из четырех выходов. Для этого меняется порядок коммутации ключей мультиплексора и демультиплексора, который определяется устройством управления. Информация о необходимых соединениях входов и выходов каналов связи в данной лабораторной установке заносится в оперативную память вручную. При этом устройство управления переводится в режим программирования.

При различных преобразованиях сигнала возникают шумы. В основном это тепловые шумы элементов схемы. Их источниками могут быть и различные наводки, а также специфические преобразования сигнала – шумы квантования. Все они накладываются на полезный сигнал и приводят к ограничению длины линии передачи. Использование цифровых способов модуляции, в частности ИКМ, позволяет получить существенный выигрыш в помехозащищенности по сравнению с аналоговыми. В данном лабораторном макете реальная линия моделируется встроенным в линию генератором шума (ГШ). При использовании ИКМ на приемном конце возможно применение порогового устройства УР, которое в этом случае выполняет роль квазиоптимального приемника.

Контрольные вопросы:

1. Какие существуют способы уплотнения каналов связи?

2. Каковы особенности и признаки временного уплотнения каналов?

3. Какова связь между частотой следования стробирующих импульсов мультиплексора и частотой дискретизации сигналов при использовании временного уплотнения каналов?

4. Как выбираются длительность стробирующих импульсов мультиплексора при временном уплотнении сигналов с АИМ и ИКМ?

5. Как изменить порядок коммутации каналов в данной лабораторной установке?

6. Каким образом создается шумовая помеха в линии связи установки?

7. Зачем нужно пороговое устройство?

8. Какая из сравниваемых в работе систем связи обладает лучшей помехоустойчивостью?

9. В какие положения необходимо установить ручки тумблеров на субпанели «УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ» для перехода в программируемый режим?

10.Как убедиться в том, что коммутация каналов производиться в заданном порядке? Какие действия нужно предпринять для визуального контроля за процессом коммутации?