Проектирование циклов передачи.

От того, каким образом построен цикл передачи, зависят такие важные параметры ЦСП, как скорость передачи, время поиска и вхождения в синхронизм при сбое синхронизации, коэффициент использования пропускной способности цифрового группового тракта и т.д.

На основании этого в курсовом проекте к циклу и сверхциклу предъявляются следующие требования.

1. Длительность сверхцикла не должна превышать (2 - 3) мс из-за ограничения максимального времени восстановления синхронизма в ЦСП

2. Число битов в цикле и число циклов в сверхцикле ограничены:

N_ц £ 2000 , N_ц.сц £ 70,

где N_ц - число битов в цикле;

N_ц.сц- число циклов в сверхцикле.

3. В цикле и сверхцикле должны быть предусмотрены тактовые интервалы для передачи сигналов синхронизации. Число битов в слове циклового синхросигнала рекомендуется принимать равным (7 - 12), а в слове сверхциклового синхросигнала - (4 - 8).

4. Групповой цифровой сигнал ЦСП должен быть получен в результате объединения цифровых сигналов по кодовым группам. Кодовые слова каждого канального сигнала должны располагаться в цикле (сверхцикле) по возможности регулярней, ритмичней. Чем регулярнее поток кодовых групп, тем проще аппаратура объединения и разделения цифровых потоков, так как можно использовать устройства буферной памяти с меньшим объемом и более простой алгоритм формирования управляющих импульсных последовательностей в генераторной аппаратуре. Для регулярного размещения битов цифровых сигналов можно цикл разделить на группы, частота повторения которых выше и кратна цикловой.

5. Допустимо в цикле и сверхцикле иметь тактовые интервалы, не занятые передачей информации. Наличие таких интервалов может быть использовано для повышения регулярности цифровых потоков, а в дальнейшем - как резерв передачи сигналов данных, служебных переговоров и др.

6. Тактовые интервалы в цикле и циклы в сверхцикле рекомендуется нумеровать, начиная с единицы. Первые тактовые интервалы в цикле рекомендуется использовать для передачи сигналов цикловой синхронизации.

При проектировании циклов передачи воспользуемся алгоритмом, предложенным в методических указаниях [1].

Подготовим таблицу исходных данных для проектирования цикла в форме табл. 5. Заполним столбцы 2 - 7 по данным табл. 1, по данным проектирования подсистем аналого-цифрового преобразования (разд. 3) и передачи дискретных сигналов (разд. 4):

Ориентировочное значение тактовой частоты группового цифрового сигнала:

Ориентировочное значение числа тактовых интервалов в цикле:

Примем в качестве частоты повторения циклов наименьшее значение частоты следования кодовых групп из четвертого столбца: 0,4 кГц.

Ориентировочное значение числа тактовых интервалов в цикле:

15005 бит

Так как 2000 < < 70*2000 то наличие сверхциклов для построения группового сигнала обязательно.

Параметры ЦСП.

Таблица 5

№	Тип канала	Число каналов Ni	min fг.i кГц	max fг.i кГц	оконч. fг.i кГц	mi, бит	Nц.i	Nсц.i	Номера ТИ в цикле	Номера циклов
	Телефонный								10-30 466-486	1-16
	Канал вещания		30,8	-					31-96 487-552	1-16
	ПДС-0,2 кбит/с		1,6	2,4			-		8-9 457-465 8-9 457-461	2-4
	ПДС-19,2 осн.		19,2	-					97-456 553-912	1-16
	Канал передачи СУВ		0,4	0,8	0,5		-		8-9 457-465 8-9 457-463	6-10
	Циклов. синхр.								1-7	1-16
	СЦ синхр.				0,5		-		8-9 457-458
	Своб. ТИ								См. Схему структурного цикла

Области предполагаемых значений частот повторения циклов и сверхциклов.

Области разрешенных значений и :

;

[1,стр.35]

Область разрешенных значений частот повторения циклов:

6002/2000=3,001 кГц 70*0,4=28 кГц.

Область разрешенных значений частот повторения сверхциклов:

0,4 кГц 0,8 кГц.

Принимаем = 8 кГц.; = 0,5 кГц.

Выбор окончательных значений частот следования кодовых групп, частот повторения циклов и сверхциклов.

Принятые значения должны удовлетворять требованиям:

для f_гi ³ f_ц , ; для f_гi < f_ц, ;

где - целые числа; f_гi Î[minf_гi , max f_гi]

Каналы, входящие в цикл:

Телефонный канал: 8 кГц = =8 кГц; Þ n = = 1

Канал вещания: 30,8 кГц > =8 кГц; Þ n = = 4

Канал ПДС (0,2 кбит/с): 1,6 кГц < =8 кГц; Þ n = = 4

Канал ПДС (19,2 кбит/c ): 19,2 кГц > =8 кГц; Þ n = =3

Канал СУВ: f_г = 0,4-0,8 кГц < =8 кГц; Þ n = =1

Число циклов в сверхцикле:

Уточненные частоты следования кодовых групп заносим в 6-й столбец таблицы 5.

Определение числа битов в кодовых словах цикловой и сверхцикловой синхронизации.

При этом будем ориентироваться на результаты работ в области цикловой синхронизации, а также на параметры ЦСП европейской, североамериканской и японской плезиохронных иерархий.

Число битов в слове циклового синхросигнала рекомендуется принимать равным 7 - 12, а в слове сверхциклового синхросигнала - 4 - 8.

Число бит в слове циклового синхросигнала принимаем равным 7; число бит в слове сверхциклового сигнала будет равно 4.

Введем в таблицу 5 дополнительные строки для каналов цикловой и сверхцикловой синхронизации.

Расчет числа тактовых интервалов в цикле и сверхцикле , необходимых для организации каналов каждого типа.

для : , ;

для : ;

Расчет и для конкретных каналов:

Телефонный канал: 8 кГц = =8 кГц; Þ ,

Канал вещания: 30,8 кГц > =8 кГц; Þ ,

Канал ПДС (0,2 кбит/с): 1,6 кГц < =8 кГц; Þ

Канал ПДС (19,2 кбит/с.): 19,2 кГц > =8 кГц; Þ ,

Канал передачи СУВ: f_г = 0,5 кГц < =8 кГц; Þ

Сигнал цикл. синхронизации: f_г = =8 кГц, Þ n = = 1,

Þ , ,

Сигнал сверхцикл. синхронизации: Þ ,

По данным расчета заполняем восьмой и девятый столбцы таблицы 5.

Расчет минимально необходимого числа тактовых интервалов в цикле:

где числитель определяется по данным 9-го столбца таблицы 5.

=

Количество тактовых интервалов в цикле должно превышать минимальное значение.

Исходя из этого, примем =912 , тогда . Свободных ТИ в сверхцикле - 64.

Значение =912 выбрано исходя из того, что число 912 кратно числам 8, 16 (f_ц = 8 кГц, ), что позволит разделить цикл на группы, частота повторения которых выше и кратна цикловой и выстроить регулярный поток битов цифровых сигналов в цикле и сверхцикле.

Для оценки качества проектирования цикла и сверхцикла рассчитаем коэффициент использования пропускной способности группового цифрового тракта ЦСП по формуле:

,

где число битов в сверхцикле;

число битов сигнала цикловой синхронизации в сверхцикле;

число битов сигнала сверхцикловой синхронизации в сверхцикле;

число свободных тактовых интервалов в сверхцикле.

Коэффициент использования проектируемой ЦСП должен удовлетворять условию

,

что полностью удовлетворяет условию .

Точное значение тактовой частоты цифрового группового сигнала:

Полученное значение тактовой частоты превышает значение , но не более, чем на 10%.

VI. Проектирование линейного тракта.

6.1 Выбор кода линейного тракта.

В качестве кодов в цифровых медных линиях используются в основном трехуровненвые коды.

При выборе того или иного типа кода в линии обычно руководствуются экономическими и техническими соображениями. Так, например, код АМI (ЧПИ) и HDB-3 (МЧПИ) позволяет использовать наиболее простые устройства для преобразования кодов и обнаружения ошибок. Но они не изменяют тактовую частоту в линии. При тактовой частоте длина регенерационного участка при применении кабеля типа Т , что приведет к значительному увеличению количества регенераторов.

Алфавитные коды 4В3Т и 6В4Т понижают тактовую частоту в линии, что позволяет увеличить длину регенерационного участка. Выбираем код 4В3Т, коэффициент снижения тактовой частоты у которого равен 3/4 (у кода 6В4Т к=2/3). Тактовая частота сигнала в линии

6.2 Эффективное напряжение помех на входе регенератора.

Помехи, приведенные ко входу регенератора, складываются из шумов термического происхождения участка линии и внешних помех. Эквивалентная шумовая полоса помех при обычной трехуровневой передаче близка к

0,7 . f_т.л.

Средняя мощность этих помех на входе регенератора:

где k = 1,38 ^. 10^-23(Дж./град. К) - постоянная Больцмана;

T = 293⁰К – абсолютная температура кабеля.

Эффективное напряжение помех, приведённое ко входу регенератора:

U_П. = 116,2 мкВ

6.3 Требования к защитному интервалу.

Защитный интервал или полураскрыв глаз-диаграммы определяющим образом влияет на вероятность ошибок в передаче символов в пределах одного регенерационного участка. С другой стороны, допустимое значение вероятности ошибок в пределах одного регенерационного участка зависит от принятых норм на достоверность передачи битов по линейному тракту и от числа регенераторов, установленных в тракте. Чрезмерно сложный характер обеих зависимостей ведет к необходимости проведения расчетов итерационного характера. Номера этапов итерации

i=1, 2, …

На первом этапе итерации рекомендуется принять

(P₁)_i @ 8 ^. 10^-10

Регенератор может обеспечивать такую вероятность ошибок, если

,

тогда

(U₃)₁ = 6,2 ^. U_П. = 6,2*116,2 = 720,4 мкВ

На последующих этапах итерации отношение защитного интервала и напряжения помех, приведенных ко входу регенератора, определяется по значению вероятности ошибок, определяемому требованиями, которые предъявляются к достоверности передачи.

6.4 Амплитуда на входе регенератора.

При идеально точном выполнении всех узлов регенератора, отсутствии межсимвольных помех в трехуровневой передаче амплитуду импульса на входе регенератора, определенную с учетом действия корректора, можно принять

2 ^. U₃ .

Для реального регенератора, для которого известны потери помехозащищенности (табл. 4) эта величина должна быть увеличена

[1, стр.39]

5,74 мВ.

6.5 Затухание импульсного сигнала на регенерационном участке наибольшей длины:
Предельно допустимое наибольшее затухание импульсов на регенерационном участке может быть рассчитано по формуле

[1, стр.39]

где U_вых - амплитуда импульсов в кабеле на выходе регенератора из исходных данных;

С увеличением затухания сигнала в линии возрастают требования к конструкции усилителя регенератора. На практике значение затухания импульсного сигнала на регенерационном участке ограничивают сверху. В курсовом проекте рекомендуется принимать a_s £ 80 дБ, дБ.

6.6 Предельно допустимая длина регенерационного участка.

Затухание импульсов в кабеле примерно равно затуханию кабеля на частоте 0,5-0,6 от значения тактовой частоты сигнала в линии. Примем коэффициент равным 0,5.

где a( 0,5 ^. f_т.л ) -километрическое затухание кабеля, рассчитанноепо формуле, приведенной в табл. 5 [1] для заданного типа кабеля, на частоте f =0,5 ^. f_т.л (МГц).

Для кабеля с симметричными парами типа Т

, (f в Мгц)

Предельно допустимая длина РУ на первом этапе итерации:

6.7 Допустимая вероятность ошибок в передаче символов на регенерационном участке предельно допустимой длины.

Проектирование линейных трактов ЦСП может выполняться из расчета, что суммарная, результирующая вероятность ошибок на трактах длиной 10000 км не должна превышать 10^-6.Такие же требования предъявляются к линейному тракту при курсовом проектировании. Это означает, что

,

где к – коэффициент размножения ошибок, величина которого для кода 4В3Т равна 1,25.

6.8 Требования к защитному интервалу на этапе итерации (i +1)

Чтобы фактическое значение вероятности ошибок не превысило полученного выше значения, необходимо, чтобы защитный интервал в достаточной мере превышал действующее напряжение помех. Вероятность превышения абсолютными значениями помех напряжения защитного интервала равна

Соотношение между P₁иP зависит от структуры регенератора и вероятности появления символов в регенерируемом сигнале. Обычно

P₁ = ( 0,5 - 1,0 ) ^. Р.

Принимая P₁=P, из вышеприведенной формулы для очередного этапа итерации можно получить

Амплитуда импульсов на входе регенератора:

5,95 мВ.

Предельно допустимое наибольшее затухание импульсов на регенерационном участке

Предельно допустимая длина РУ на втором этапе итерации:

Расчет можно считать законченным, если точность вычисления длины регенерационного участка в процессе итерационных расчетов окажется не хуже 2%, что примерно эквивалентно критерию

. ,

следовательно, расчет считаем законченным, принимаем

При расчете количества регенераторов на магистрали заданной длины L следует помнить, что длины регенерационных участков не могут превышать предельно допустимое значение, рассчитанное выше, но могут иметь меньшие значения, поэтому