63391

Частотное объединение и разделение каналов

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Формирование группового тракта системы с ЧРК При частотном разделении каналов для передачи данных различных источников сообщений используются определенные поддиапазоны частот.

Русский

2014-06-19

308.01 KB

8 чел.

Лекция 3 Частотное объединение и разделение каналов

Формирование группового тракта системы с ЧРК; принципы построения аппаратуры ЧРК;  основные характеристики групповых сообщений; искажения в групповых трактах систем передачи с ЧРК.

3.1 Формирование группового тракта системы с ЧРК

При частотном разделении каналов для передачи данных различных источников сообщений используются определенные поддиапазоны частот. Функциональная схема простейшей системы многоканальной связи с частотным разделением каналов (ЧРК) представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Функциональная схема СЭС с ЧРК

Основные этапы образования спектра  АΣ(f)  группового сигнала показаны на рисунке 3.2. Пусть в СЭС осуществляется одновременная работа N  корреспондентов. В соответствии с передаваемыми сообщениями первичные сигналы от источников сообщений, имеющие энергетические спектры А1(f)  А2(f)  АN(f) модулируют поднесущие частоты fk каждого канала.

Рисунок 3.2 – Формирование группового спектра при ЧРК

Наиболее распространенный при ЧРК вариант - однополосная амплитудная модуляция. Полученные на выходе полосовых фильтров Ф1, Ф2, …ФN канальные сигналы суммируются, и их совокупность АΣ(f)   поступает на групповой модулятор. Здесь спектр АΣ(f)  с помощью колебания несущей частоты fн переносится в область частот, отведенную для передачи данной группы каналов, т. е. групповой сигнал преобразуется в так называемый линейный сигнал, передаваемый по линии связи – кабелю, радио, радиорелейной, спутниковой линии связи. При этом может использоваться любой вид модуляции. На приемном конце осуществляется вся совокупность обратных преобразований. Групповым демодулятором линейный сигнал преобразуется в групповой, из которого с помощью фильтров выделяются канальные сигналы. С помощью детекторов канальные сигналы преобразуются в первичные сигналы поступающие к получателям.

Полезными продуктами преобразования (модуляции) являются верхняя и нижняя боковые полосы. Для восстановления сигнала на приёме на вход демодулятора достаточно подать несущую частоту (ωн) и одну из боковых полос.

В многоканальных системах передачи с частотным разделением каналов (МСП-ЧРК) по каналу передаётся только сигнал одной боковой полосы, а несущая частота берётся от местного генератора. Таким образом, на выходе каждого канального модулятора включается полосовой фильтр с полосой пропускания ∆ω = Ωв – Ωн = 3,1 кГц. Спектры G1(ω), G2(ω) … GN(ω) после транспонирования (переноса) на различные частотные интервалы и инвертирования (эта операция в принципе необязательна, но обычно выполняется для упрощения оборудования) складываются и образуют групповой спектр Gгр(ω).

С целью уменьшения влияния соседних каналов (уменьшения переходных помех) обусловленного неидеальностью АЧХ фильтров, между спектрами сигнальных сообщений вводятся защитные интервалы. Для каналов ТЧ они равны 0,9 кГц. Таким образом, ширина полосы канала ТЧ с учётом защитного интервала равна 4 кГц (рисунок 3.3)

Рисунок 3.3 – Спектр группового сигнала с защитными интервалами

3.2 Принципы построения аппаратуры ЧРК

В системах ЧРК с числом каналов 12 и более реализуется принцип многократного преобразования частоты. В основу построения многоканальной системы положен стандартный канал тональной (ТЧ). В соответствии с рекомендациями МСЭ оконечное оборудование (включающее аппаратуру объединения и разделения каналов) строится с таким расчётом, чтобы на каждом этапе преобразования частоты с помощью унифицированных блоков формировались всё более и более укрупнённые группы каналов ТЧ. Причём в любой группе число каналов кратно 12.

Вначале каждый из каналов ТЧ "привязывается" к той или иной 12-канальной группе, называемой первичной группой (ПГ). Разнесение сигналов 12 различных телефонных сообщений по спектру (формирование ПГ) осуществляется с помощью индивидуального преобразования частоты в стандартном 12-канальном блоке. Эти блоки обеспечивают как прямую, так и обратную связь в каждом из 12 дуплексных каналов (рисунок 3.4, а).

Каждый канал содержит следующие индивидуальные устройства: на передаче ограничитель амплитуд ОА, модулятор М и полосовой фильтр ПФ; на приёме полосовой фильтр ПФ, демодулятор ДМ, фильтр нижних частот ФНЧ и усилитель низкой частоты УНЧ.

Для преобразования исходного сигнала на модуляторы и демодуляторы каждого канала подаются несущие частоты, кратные 4 кГц.


Рисунок 3.4 – Структурная схема блока индивидуального преобразования (а), схема формирования первичной группы (б) и спектр группового сигнала ПГ (б)   

В приведенном варианте формирования ПГ использован принцип однократного преобразования спектра канала ТЧ (рисунок 3.5, а)

Поскольку индивидуальное оборудование во всех 12 каналах однотипно, на данном рисунке приведены лишь устройства, относящиеся к одному каналу (двенадцатому). Как отмечалось ранее, при организации телефонной связи можно использовать либо двухполосную двухпроводную, либо однополосную четырёхпроводную систему передачи. Схема, изображённая на рисунке 3.5, относится ко второму варианту. Здесь каждый канал имеет отдельные тракт передачи и тракт приёма (действующие в одной и той же полосе частот), то есть каждый канал является четырёхпроводным. Если канал используется для телефонной связи, то двухпроводный участок цепи от абонента соединяется с четырёхпроводным каналом через дифференциальную систему (ДС). В случае передачи других сигналов (телеграфных, данных, звукового вещания и тому подобное), для которых необходим один или несколько односторонних канала, ДС отключается.

В режиме передачи сообщение от абонента (Аб) через ДС и амплитудный ограничитель (ОА) поступает на один из входов индивидуального преобразователя частоты (модулятор М12). На другой вход М12 подаётся сигнал поднесущей с частотой F12. В результате перемножения этих сигналов образуется сигнал, спектр которого состоит из двух боковых (относительно F12) полос. Сигнал нижней из этих полос выделяется фильтром ПФ12 и подаётся на один из входов сумматора. На другие входы сумматора поступают сигналы с выхода аналогичных трактов передачи 11 других каналов.

Амплитудные ограничители предотвращают перегрузку групповых усилителей (а, следовательно, уменьшают вероятность возникновения нелинейных помех) в моменты появления пиковых значений напряжений нескольких речевых сигналов.

В режиме приёма канальный сигнал выделяется с помощью полосового фильтра ПФ12 из спектра первичной группы (с полосой 60 … 108 кГц) и подаётся на индивидуальный преобразователь ДМ12. На другой вход ДМ12 поступает тот же сигнал поднесущей частоты F12, который питает и М12. Спектр выходного сигнала ДМ12 состоит из двух боковых (относительно F12) полос. Сигнал нижней из этих полос выделяется ФНЧ, усиливается и через ДС поступает к абоненту. Приёмные тракты 11 других каналов построены аналогично. В аппаратуре с числом каналов 60 и более индивидуальное оборудование размещается в специальных стойках индивидуальных преобразователей СИП-60 или СИП-300.

На практике используется и другой вариант: формирование первичной группы из четырёх предварительных групп (рисунок 3.6), каждая из которых объединяет по три канала ТЧ. Здесь реализуется двухкратный принцип преобразования (рисунок 3.5, б)


Рисунок 3.5 – структурные схемы и диаграммы однократного (а) и двухкратного (б) преобразования спектра канала ТЧ

Рисунок 3.6 – Структурная схема формирования ПГ с использованием двухкратного преобразования

Дальнейший процесс укрупнения групп каналов происходит в групповом оборудовании, он поясняется рисуноком 3.7. Одинаковые полосы частот пяти ПГ с помощью первичного группового преобразования разносятся по частоте в полосе 312 … 552 кГц и образуют 60-канальную (вторичную) группу (ВГ). На рисунке 3.7 изображена упрощённая структурная схема группового оборудования ВГ. Сообщения пяти первичных групп ПГ1 – ПГ5 подаются на пять групповых преобразователей ГП1 – ГП5, на вторые входы которых из генераторного оборудования поступают сигналы поднесущих частот.

Рисунок 3.7 – Структурная схема группового оборудования ВГ

С помощью полосовых фильтров ПФ1 – ПФ5, подключенных к выходам групповых преобразователей, образуются сигналы вида ОБП с полосой частот 48 кГц каждый. В результате сложения этих неперекрывающихся по спектру пяти сигналов образуется спектр ВГ с полосой частот 240 кГц (312 … 552 кГц).

Для снижения переходных влияний между сигналами ВГ, передаваемыми по смежным трактам, в спектре ВГ могут использоваться как прямые, так и инверсные спектры ПГ2 – ПГ5. В первом случае на ГП2 – ГП5 подаются несущие частоты 468, 516, 564, 612 кГц, а соответствующие полосовые фильтры выделяют нижние боковые полосы (как показано на рисунке 3.7). Во втором случае на ГП2 – ГП5 подаются несущие частоты 300, 348, 396, 444 кГц, а полосовыми фильтрами ПФ2 – ПФ5 выделяются верхние боковые полосы. Несущая частота для ПГ1 в обоих случаях одинаковая (420 кГц), и спектр ПГ1 не инвертируется. Оборудование первичного группового преобразования размещается в специальных стойках первичных преобразователей УСПП или СПП. Следующие ступени группового преобразования выполняются аналогично.

Аппаратура образования групповых трактов может состоять из различных комбинаций стандартных блоков, в которых осуществляется тот или иной этап преобразования частоты. Например, в широко используемой в 70-80 годы аппаратуре системы К-1920 каналы ТЧ объединяются в две 60-канальные группы (ВГ) и шесть 300-канальных групп (ТГ). При этом общее число каналов N = 60 ∙ 2 + 300 ∙ 6 = 1920.

После того как путём последовательного объединения достигается номинальное число каналов, обычно осуществляется ещё одно преобразование частоты: суммарный (групповой) спектр преобразуется в линейный спектр, то есть в ту полосу частот, в которой многоканальный сигнал этой системы передаётся по линии. При этом учитываются особенности каждой линии.

Если индивидуальное и групповое преобразование обычно осуществляется в типовых блоках и стойках, то сопряжение этой аппаратуры (в частности, формирование линейного спектра) с линейным трактом выполняется в оборудовании, специфичном для каждой данной проводной или радиосистемы.

3.3 Основные характеристики групповых сообщений

При проектировании и разработке многоканальных систем передачи возникает необходимость количественной оценки параметров групповых сообщений на различных ступенях преобразования, в частности сигналов на входе линейного тракта. Эти параметры, как и для любых сигналов связи, определяются соответствующими частотными, информационными и энергетическими характеристиками.

По рекомендации МККТТ средняя мощность сообщения в активном канале в точке с нулевым относительным уровнем устанавливается равной 88 мкВт0 (– 10,6 дБм0). Однако при расчёте Pср МККТТ рекомендует принимать величину P1 = 31.6 мкВт0 (– 15 дБм0) (при этом кроме активности каналов учитываются и другие факторы, например, организация в некоторых ТЧ каналах каналов ТТ, неидеальность индивидуального оборудования и тому подобное). Если N ≥ 240, то средняя мощность группового сообщения в точке нулевого относительного уровня Pср = 31,6N, мкВт, а соответствующий уровень средней мощности pср = – 15+10lg N, дБм0.

По нормам, принятым в Украине при N ≥ 240

Р1 = 50 мкВт0 (– 13 дБм0); рср = – 13 + 10 lg N, дБм0. (4.6)

Если N<240, то приходится учитывать существенную зависимость коэффициента активности от N. В этом случае Р1 представляют как функцию N, и уровень средней мощности группового сообщения определяют иначе:

Рср = – 1 + 4 lg N, дБм0. (4.7)

dBm0 (русское дБм0) — опорная мощность в дБм в точке нулевого относительного уровня. «Абсолютный уровень мощности относительно 1 мВт в точке линии передачи с нулевым уровнем».

Чтобы управлять остаточным затуханием линий связи, уровни передачи на различных участках системы передачи определяют, исходя из уровня некоторой контрольной точки (точки отсчета). МККТТ рекомендовал называть эту точку точкой относительного нулевого уровня: эквивалентный термин, принятый в странах Северной Америки—«точка нулевого уровня передачи» (0-ТLР).  Точка отсчета может не быть доступной для контроля, но обычно рассматривается как точка на передающем оконечном устройстве двухпроводной системы коммутации. В странах Северной Америки уровень передачи на передающем конце исходящих линий четырех-проводной системы коммутации равен — 2дБ ТLР. Следовательно, точка 0-ТLР является лишь гипотетической точкой четырехпроводной цепи. Тем не менее бывает полезно соотнести уровень сигнала в одной точке цепи с уровнем сигнала в другой точке этой же цепи. Если контрольный сигнал с уровнем 0 дБм (1мВт) приложить к точке нулевого уровня передачи 0-ТLР, то уровень мощности сигнала в любой другой точке цепи можно непосредственно определить как значение уровня сигнала ТLР в этой точке. Однако следует подчеркнуть, что значения уровней ТLР не определяют уровней мощности, но лишь затухание или усиление в данной точке по отношению к точке отсчета.

Некоторые параметры и область применения типовой аппаратуры кабельных систем передачи с ЧРК приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Параметры типовой аппаратуры кабельных систем передачи с ЧРК

Система передачи

Область применения

Тип кабеля

Кол-во каналов

Длина ус. участка

Линейный спектр, кГц

К-60П

Внутризоновая

Симметричн.

60

19

12-252

К-120

Внутризоновая

Коаксиальн.

120

10

60-552; 812-1304

К-300

Магистр., зонов.

Коаксиальн.

300

6

60-1300

К-1920П

Магистральная

Коаксиальн.

1920

6

312-8544

К-3600

Магистральная

Коаксиальн.

3600

3

812-17596

К-5400

Магистральная

Коаксиальн.

5400

3

4300-31000

К-10800

Магистральная

Коаксиальн.

10800

1,5

4300-60000

В настоящее время на магистральных линиях аналоговые системы передачи не применяются; они еще сохранились кое-где на зоновых сетях и местных линиях, однако, и там они заменяются на цифровые системы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81158. Максим Максимович Ковалевский 36.16 KB
  Продолжая линию Конта в этом вопросе Ковалевский формулирует основной социологический закон закон роста солидарности а также основной вопрос социологии вопрос об общественном историческом прогрессе. Солидарность объединяет подчеркивает Ковалевский единое политическое целое государство под влиянием факторов мировой религии и международного торгового обмена солидарность объединяет ряд государств а в перспективе ведет к всемирному единству народов. Ковалевский критикует однофакторные точки зрения получившие широкое распространение на...
81159. Христианский гуманизм 41.05 KB
  По мнению Соловьева от начала истории три основные силы управляли человеческим развитием коренящиеся в совместном существовании трех исторических миров грех культур резко между собой различающиеся: Мусульманский Восток Западная цивилизация и Славянский мир. Мусульманский Восток находится под преобладающим влиянием так называемой первой силы которая стремится подчинить человечество во всех сферах на всех уровнях его жизни одному верховному началу подавить его самостоятельность и свободу личной жизни. Один господин и аморфная масса рабов...
81160. Анархизм как социально-политическое течение 39.24 KB
  Анархизм (от греч. anarchia - безначалие, безвластье) — это социально-политическое течение, отрицающее необходимость государственной и всякой иной власти, проповедующее неограниченную свободу личности, непризнание общего для всех порядка в отношении между людьми. Само течение сложилось в середине XIX в. Основные его теоретические положения были выдвинуты немецким философом Максом Штирнером и французским философом
81161. Второй этап развития теории социологии в России 38.63 KB
  Во главе социологического отделения созданного при факультете общественных наук Петроградского университета стал Питирим Александрович Сорокин 18891968 крупнейший ученый и общественный деятель внесший существенный вклад в развитие отечественной и мировой социологии. Сорокин один из лидеров правого крыла партии эсеров после Февральской революции 1917 г. в числе большой группы российской интеллигенции Центральным Комитетом ВКП б Сорокин был выслан из России за границу. Сорокин один из родоначальников теории социальной...
81163. Эмпирическая социология в России 39.49 KB
  Возникновение и развитие эмпирической социологии в России связывают обычно с серединой XIX столетия. Накопление эмпирического опыта по строительству новой жизни необходимость перехода от агитационнопропагандистских форм к научноисследовательским подготовили почву к возникновению зачатков отраслевой социологии на практическом материале труда быта и культуры социальной структуры и др. Кузмичева духовная жизнь и десятков других революционнопрогрессивных представителей социологии. Интерес к конкретным социологическим исследованиям вел к...
81164. Школа научного управления: Ф. Тейлор, А. Файоль, Г. Форд, Г. Эмерсон 38.83 KB
  Его система научной организации труда включала в себя ряд основных положений: научные основания производства научный подбор кадров обучение и тренировка организация взаимодействия между управляющими и рабочими. В социологии труда он изучал вопросы рестрикционизма группового взаимодействия и групповой динамики а также отношение к труду стимулирование мотивацию и организацию труда. Система Тейлора заложила основы научной организации труда через создание многочисленных правил законов и формул которые заменяют личное суждение работника и...
81165. Школа «человеческих отношений»: М. Фоллет, Э. Мэйо, Л. Урвик, К. Левин 40.51 KB
  Основные направления деятельности школы: применение наук об управлении человеческим поведением; разработка систем мотивации труда. Основное содержание доктрины человеческих отношений можно выразить следующими тезисами: человек социальное животное Мейо ввел понятие социальный человек; жесткая иерархия подчиненность формализация организационных процессов несовместимы с его природой; производительность труда зависит не только и не столько от методов организации производства сколько от того как управляющие относятся к...
81166. Бюрократическая модель управления (М. Вебер) 42.07 KB
  Вебер. Максимилиан Карл Эмиль Вебер Mximilin Crl Emil Weber родился 21го апреля 1864го в Эрфурте в Тюрингии Erfurt Thuringi. Старший из семи детей Макса Веберастаршего богатого и известного политика из Националлиберальной партии Германии и Хелен Фалленштайн Helene Fllenstein протестантки и кальвинистки. В доме Веберов собирались видные ученые и политики и молодой Вебер как и его брат Альфред lfred также ставший социологом и экономистом процветал в такой интеллектуальной атмосфере.