Многоканальная система передачи информации с импульсно-кодовой модуляцией с разработкой кодирующего устройства

 

• общее количество уровней квантования в одной ветви АХ  G_H = 112;
• уровень ограничения U_огр =10 В (принят для всех вариантов);
• минимальный шаг квантования

q_o = U_огр /G = 10/2048≈ 0,005 В

 

При независимых значениях отсчётов входного сигнала энтропия определяется по формуле

 

 

где   P_i – вероятность появления отсчёта, соответствующему i-му уровню квантования ;

G – количество уровней квантования.

 

При неравномерном квантовании энтропия сигналов для положительной ветви АХ квантующего устройства составит

 

 

 

где  G_Hi – число уровней квантования в одном сегменте АХ

квантователя.

Суммирование ведётся для всех сегментов в одной ветви АХ квантователя.

Порядок расчета. Энтропию квантующего устройства для одной ветви АХ будем рассчитывать по формуле :

 Н_Н=1,94237

Для определения энтропии на выходе квантующего устройства результат  расчёта необходимо удвоить :

 

 

 

 = 2*

 

В выражении первая сумма объединяет два первых сегмента, поскольку шаг  квантования в этих сегментах  остаётся постоянным.

 

= 2*1,94237 = 3,88474

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17. Избыточность  квантующего устройства.

 

Коэффициент избыточности определяется по формуле :

 

   ,

 

где индексы Р и (Н) относятся к случаям равномерного и неравномерного квантования, соответственно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Пропускная способность группового канала.

 

По групповому (линейному) каналу передаются комбинации двоичного  кода. Вероятность приёма символа  составляет Р_ош . В этом случае пропускная способность канала определяется по формуле :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19. Объем канала.

Объем канала определяется по формуле:

 

V = ∆f * T * D = 3,328* 10⁶ * 16 * 3600 * 60 = 71,89 * 10¹⁰ дБ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Структурная схема регенераторного устройства.

Ослабленный и искаженный в процессе прохождения по кабельной линии  цифровой сигнал через симметрирующий трансформатор Тр1 поступает на вход линейного корректора ЛК, осуществляющего коррекцию формы принимаемых импульсов и их усиление. Амплитудно-частотная характеристика линейного корректора выбрана, исходя из требования максимизации отношения сигнал-помеха на его выходе.

В состав ЛК входит корректирующий усилитель  КУс, корректирующий форму принимаемых импульсов при максимальном затухании кабельной линии и регулируемая искусственная линия РИЛ, дополняющая затухание регенерационного участка до максимального значения. Затухание РИЛ устанавливается устройством автоматической регулировки уровня АРУ, так, чтобы при изменении затухания кабельной линии амплитуда импульсов на выходе ЛК сохранялась неизменной.

Скорректированный биполярный цифровой сигнал формируется на выходе ЛК, разделяется  в устройстве разделения УР на униполярные  последовательности положительных инвертированных отрицательных импульсов.

Данные последовательности поступают  на входы двух идентичных решающих устройств РУ1 и РУ2, где происходит опознавание переданных кодовых  символов, соответствующих импульсам  и пробелам, входящим в состав последовательностей, и восстановление импульсов по форме, длительности и временному положению. Регенерационные последовательности положительных и инвертированных отрицательных импульсов объединяются в формирователе выходных импульсов ФВИ и через симметрирующий трансформатор Тр2 поступают на вход следующего регенерационного участка. Совокупность решающих устройств (РУ1 и РУ2) и формирователя выходных импульсов (ФВИ) представляет собой устройство регенерации Р.

Управление работой решающих устройств РУ1 и РУ2 осуществляется с помощью двух последовательностей прямоугольных импульсов П1 и П2 /хронирующие последовательности/. Частота следования импульсов хронирующих последовательностей равна тактовой частоте цифрового сигнала, а их скважность равна двум.

Временное положение переднего  фронта импульсов П1 определяет моменты  опознавания кодовых сигналов в  регенераторе, а временное положение  заднего фронта импульсов П1 фиксирует  длительность и определяет временное  положение заднего фронта регенерированных импульсов. Импульсы хронирующей последовательности П2 запирают вход РУ через небольшой по сравнению с тактовым интервалом промежуток времени после момента опознавания, чем ограничивается время опознавания и повышается помехоустойчивость решающих устройств.

Хронирующие последовательности П1 и  П2 формируются  из выходных сигналов устройства разделения в устройстве хронирования УХ, состоящего из схемы  совпадения С, контура ударного возбуждения  К, фазовращателя ФВ, формирователя  хронирующих последовательностей ФХП. Последовательности положительных и инвертированных отрицательных импульсов с выхода УР поступают на вход схемы совпадения, из выходного сигнала  который с помощью контура ударного возбуждения выделяется квазигарионическое колебание тактовой частоты .С помощью формирователя хронирующих последовательностей из полученного квазигарионического колебания вырабатываются хронические последовательностиП1 и П2, фазируемые с регенерируемым сигналом для правильного установления момента опознавания в фазовращателе ФВ .В выходном трансформаторе Тр2 линейного регенератора имеется контрольная обмотка, соединённая измерительным гнездом Гн на лицевой панели и подключённая через согласующий резистор к блоку КР.

Питание регенератора осуществляется от двух источников стабилизированного напряжения ± 4,7В±10% В.В блоках РЛ питающие напряжения формируются в приемнике дистанционного питания на стабилитрон. Комбинированное подключение узлов регенераторов направлений А и Б к источнику дистанционного питания до 110 мА.

С целью уменьшения габаритных размеров оборудования и повышения надежностии питание станционных регенраторов организованно непосредственно от станционной батареи с помощью стабилитронов, причём для повышения коэффициента полезного действия питающего устройства все регенераторы одной панели ДПР включены по питанию последовательно. Стабилитроны являются защитными и позволяют изымать на панели любой из блоков РС, не нарушая работу других. В рабочем состоянии защитные стабилитроны зашунтированы стабилитронами питания станционных регенераторов, т. е. они заперты.

Для умньшения уровня помех наводимых  на вход регенераторов, общая точка  схемы питания регенераторов  и оболочка кабеля, заземлённая на корпус стойки или контейнера НРП, соеденены через конденсатор.

Рисунок 4- Структурная схема регенераторного устройства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. Заключение.

 

В результате проектирования были выбраны :

• структурную схему многоканальной системы передачи информации (МСПИ) с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) ;
• структурная схема регенераторного устройства ;
• нелинейный способ квантования ;
• восьми сегментную АХ с параметром компрессии А = 87,6 и коэффициентом сжатия динамического диапазона G_H/G = 0,062. Количество уровней квантования в одной ветви АХ равно G_H =128.
• код с ЧПИ

Рассчитаны следующие параметры :

• тактовая частота и полоса пропускания канала для сигналов ЧПИ    f_Т =∆ f = 3,328 МГц
• допустимая вероятность ошибочного приема символов в групповом канале Р_ош = 1,04*10^-6
• допустимое отношение сигнал/шум на входе решающего устройства в регенераторе (P_c /P_ш)_{вх ру} ≥ 33

 

 

• мощность шума на входе решающего устройства в регенераторе P_швxру = 1,26 *10^-7 Вт.
• требуемый уровень сигнала на выходе регенератора U_выхр = 25 мВ
• энтропия квантирующего устройства = 3,88474
• избыточность квантующего устройства  х = 0,613
• пропускная способность канала  с = 3,32798 Мбит/с
• объем канала V = 71,89 * 10¹⁰ дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Использованная литература.

 

1. Каллер М.Я. , Фомин  А.Ф. Теоретические основы транспортной  связи.  М.: Транспорт, 1989.

2. Кловский Д.Д.  Теория  передачи сигналов. М.: Связь, 1975.

3. Давыденко Ю.Г. Методические  указания к выполнению курсовых  и дипломных проектов. Ростов  н/д : РИИЖТ, 1989.

4. Лопатин В.Ф., Богосов  Б.А. Теория передачи сигналов. Задание и методические указания к курсовому проекту. Ростов н/д : РГУПС, 1998.

5. Скалин Ю.Г. и др. Цифровые системы передачи. М.: радио  и связь, 1988.

6. Багуц В.П. , Тюрин  В.Л. Многоканальная телефонная  связь на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1988.