ТПСС. 3.ТПСС Лекции -2021 г. Конспект лекций по учебной дисциплине транспортные проводные системы связи 3 курс по специальности (направлению подготовки)
 Скачать 2.21 Mb.
|
|
ЗУ – запоминающее устройство. Запоминает мгновенное значение сигнала и поддерживает его в течение всего времени кодирования. К – компаратор. Определяет полярность отсчета и знак разности между амплитудой кодируемого отсчета и суммой эталонных напряжений. В зависимости от знака этой разности на выходе компаратора формируется «0» (U c >U эт ), или «1» (U c ). Рисунок 6.9. Схема нелинейного кодера ИЭ – источники эталонов, которые имеют 11 ключей, а веса подключаемых эталонных напряжений равны U 0 , 2U 0 , 4U 0 , 8U 0 , 16U 0 , 32U 0 , 64U 0 , 128U 0 , 256U 0 , 512U 0 , 1024U 0 отрицательной и положительной полярности. После каждого такта кодирования решение компаратора записывается в цифровой регистр (ЦР). В зависимости от решения компаратора ЦР выбирает полярности ИЭ и управляет работой цифровой логики (Ц Лог.), которая формирует в блоке выбора и коммутации эталонных напряжений (БКЭ) цепи управления ИЭ, определяя величины эталонов, подключаемых на второй вход компаратора. Ф – формирователь. Считывает состояния выходов ЦР и преобразует параллельный код в последовательный. ПРИМЕР. ЗУ К ИЭ+ ИЭ- БКЭ 1 ...11 1 ... 11 Ц Лог. 1 2 11 ЦР 1 2 3 4 5 6 7 8 Ф От генераторного оборудования От генераторного оборудования От генераторного оборудования АИМ сигнал 1 2 ИКМ сигнал 38 Необходимо закодировать положительный отсчет с амплитудой U с =352U 0 Этот отсчет через запоминающее устройство подается на первый вход компаратора. Перед началом первого такта кодирования цифровой регистр на первом своем выходе выдает «1», а на всех остальных выходах «0». Это включает источник эталонов положительной полярности, так как кодируется положительный отсчет, то на выходе компаратора – «0» и состояние «1» на первом выходе цифрового регистра сохраняется (логическая операция «сложение по модулю 2» - (1+1)=0; (1+0)=1; (0+0)=1). 1-й символ кодовой комбинации 1. Далее, в три такта осуществляется поиск сегмента, в котором находится кодируемый отсчет, т.е. находится нижняя граница этого сегмента. Рассмотрим все это с помощью так называемого дерева. 1024 512 16 32 64 128 256 1- й такт 2- й такт 3- й такт t U эт 7 6 5 4 3 2 1 0 111 110 101 100 011 010 001 000 Рисунок 6.10. Алгоритм кодирования На первом такте сигнал сравнивается с эталонным напряжением нижней границы 4-го сегмента (128). В зависимости от результата сравнения формируется символ 2-го разряда «0» или «1». Если сформирована «1», то на втором такте сравнивается с нижней границей 6- го сегмента (512); если же «0» - то с нижней границей второго сегмента (32). Далее аналогично – с нижней границей седьмого сегмента (1024) или пятого (256); либо с нижней границей третьего сегмента (64) или первого (16). В нашем случае: 352128 «1» 352512 «0» 352256 «1» Следовательно, 2-й, 3-й, 4-й символы кодовой комбинации 101. На втором выходе цифрового регистра формируется «1» и на второй вход компаратора подается эталонное напряжение нижней границы четвертого сегмента 128. Так как 325128, то на выходе компаратора «0», а на втором выходе цифрового регистра сохраняется «1». На следующем такте появляется «1» на третьем выходе цифрового регистра и формируется эталонное напряжение нижней границы шестого сегмента 512. Так как 352512, то на выходе компаратора «1» и состояние на третьем выходе цифрового регистра меняется на «0». На следующем такте – «1» на четвертом выходе цифрового регистра (нижняя граница пятого сегмента 256); так как 352256, то на четвертом выходе цифрового регистра «1». Таким образом, амплитуда импульса находится в пятом сегменте ( цифре пять соответствует кодовая комбинация 101). 39 Определение и кодирование номера уровня квантования сегмента производится в четыре такта с помощью эталонных напряжений 128, 64, 32, 16, которые формируются в источнике эталонов и соответствуют пятому сегменту. 5-й символ – на пятом выходе цифрового регистра «1», в источнике эталонов формируется сигнал 256+128, так как 352384, на выходе компаратора формируется «1» и пятый выход цифрового регистра изменяет свое состояние на «0», напряжение 128 отключается. 6-й символ – на шестом выходе цифрового регистра устанавливается «1», источник эталонов формирует сигнал 256+64, который подается на второй вход компаратора, поскольку 352320, то на выходе компаратора – «0» и состояние шестого выхода цифрового регистра сохраняется. 7-й символ – на седьмом выходе цифрового регистра устанавливается «1», источник эталонов на второй вход компаратора подает сигнал 256+64+32. Очевидно, что 352=352, на выходе компаратора появляется «0» и на выходе цифрового регистра остается «1». 8-й символ – на восьмом выходе цифрового регистра «1», на выходе источника эталонов формируется сигнал 256+64+32+16. Поскольку 352368, на выходе компаратора формируется «1» и восьмой выход цифрового регистра обнуляется. Напряжение 16 в источнике эталонов отключается. Таким образом, 5-й, 6-й, 7-й, 8-й символы кодовой комбинации 0110. Полностью кодовая комбинация для отсчета 352U 0 : 11010110. Декодеры сигнала с ИКМ. Обычно величины АИМ отсчетов формируются путем суммирования весовых значений символов кодовой группы. Декодеры бывают: матричные, последовательного счета и поразрядного взвешивания. Из-за сложности реализации матричные декодеры не находят применения. Декодеры последовательного счета требуют высокой скорости работы счетчика, поэтому используются редко. Декодеры поразрядного взвешивания могут быть построены на основе последовательной или параллельной обработки импульсов кодовых групп. При параллельной обработке скорость работы функциональных узлов декодера уменьшается в m раз. Поэтому практическое применение находят декодеры параллельного кода, когда предварительно производится преобразование цифрового потока последовательного кода в цифровой поток параллельного кода. Нелинейный декодер взвешивающего типа с цифровым экспандированием эталонов изображен на рисунке. Декодер содержит: ЦР – цифровой регистр; ЭЛ – блок экспандирующей логики; БКЭ – блок выбора и коммутации эталонных токов; ИЭ – источники эталонов положительной и отрицательной полярности. Восьмиразрядная кодовая группа принятого ИКМ сигнала записывается в цифровой регистр, формируясь на его выходах 1…8 в виде параллельного восьмиразрядного двоичного кода. 1-й разряд этой кодовой группы определяет полярность включенных ИЭ, 2-й…4-й разряды – номер сегмента, 5-й…8-й разряды – номер уровня квантования. В соответствии с принятой кодовой комбинацией включаются соответствующие эталоны. Суммарный ток которых определяет величину (амплитуду) декодированного отсчета АИМ сигнала. 40 ИЭ+ ИЭ- БКЭ 1 ...11 1 ... 11 ЭЛ ЦР 8 7 6 5 4 3 2 1 От генераторного оборудования 11 10 1 Входной ИКМ сигнал Выходной АИМ сигнал Рис. 6.10 Схема нелинейного декодера взвешивающего типа ПРИМЕР. Пусть кодовая комбинация имеет вид 10101010. Необходимо определить величину АИМ сигнала. 2 4 8 16 2 1010 010 1 сегмент й U аим =+(32+16+4)=+52. Временные селекторы. В качестве временных селекторов используются электронные ключи, например, может быть использован диодный мост (рис. 6.11). Рис. 6.11. Диодный мост Управляет работой диодов напряжение импульсной несущей U у . Для обеспечения баланса необходимо подобрать диоды с одинаковыми параметрами. На практике используют интегральные сборки, в которых диоды выполнены на одном кристалле и обладают практически одинаковыми параметрами. Схема электронного ключа на транзисторах (рис. 6.12): Uс Д1 Д2 Д3 Д4 Rн Uу Rc Ес Rн H(t) 41 Т1 Т2 1 N Uу Ес R н I у2 I у1 Ic Рис. 6.12. Схема электронного ключа на транзисторах Управляющее импульсное напряжение U у поступает на базы транзисторов одновременно, а токи эмиттерных цепей I у1 , I у2 в нагрузке протекают в противофазе. Таким образом, если параметры транзисторов одинаковы, то суммарный ток импульсной несущей в нагрузке будет равен 0. В типовой аппаратуре в качестве активных элементов в электронных ключах чаще всего используют интегральные транзисторные сборки. Выводы. 1. В состав оборудования тракта передачи КОО входят АИМ модуляторы, кодеры с нелинейной шкалой квантования, устройства ввода сигналов служебной связи и сигналов синхронизации. 2. Для исключения неопределенности при кодировании АИМ-1 преобразуется в АИМ-11 3. При кодировании сигналов используется нелинейная шкала квантования 4. При декодировании сигналов с ИКМ применяются декодеры с нелинейной шкалой декодирования. 5. В качестве временных селекторов используются электронные ключи на транзисторах. 6. При декодировании используются нелинейные декодеры взвешивающего типа Контрольные вопросы. 1. Нарисуйте схему тракта передачи КОО. 2. Перечислите этапы формирования сигнала с ИКМ. 3. С какой целью используется нелинейная шкала квантования? 4. Нарисуйте схему АИМ – модулятора и поясните принцип работы. 5. Нарисуйте схему линейного кодера и поясните принцип его работы. 6. Нарисуйте схему нелинейного кодера и поясните принцип его работы. 7. Почему при декодировании сигналов используются нелинейные декодеры взвешивающего типа? 8. Нарисуйте схему нелинейного декодера взвешивающего типа и поясните принцип его работы. 42 9. Нарисуйте спектр АИМ сигнала. 10. Нарисуйте схему временного селектора и поясните принцип его работы. 11. Поясните, как восстанавливается непрерывный аналоговый сигнал? Как отмечалось выше, все процессы обработки сигналов в ТПСС с ВРК строго регламентированы во времени. Последовательность обработки сигнала в оконечном оборудовании задается генераторным оборудованием Генераторное оборудование обеспечивает формирование и распределение импульсных последовательностей, управляющих процессами дискретизации, кодирования (декодирования), ввода (вывода) символов служебных сигналов на определенные позиции цикла передачи и т.д. От ГО необходимо получить импульсные последовательности со следующими основными частотами (см. рис. 6.13): тактовой частотой F т =1/Тт=FдmNки; частотой следования кодовых групп (канальных интервалов) F к.г =1/Т ки =F д N ки =F т /m; частотой дискретизации F д =1/Т д =F т /mN ки Таким образом, получить необходимые импульсные последовательности можно путем деления тактовой частоты, получаемой от высокостабильного задающего генератора ЗГ (рис.6.14). Обычно предусматривается несколько режимов работы ГО: внутренней синхронизации, при котором осуществляется работа от высокостабильного автономного ЗГ (с относительной нестабильностью 10 -5 …10 -6 ); внешнего запуска, при котором осуществляется работа от внешнего ЗГ; внешней синхронизации, при котором осуществляется подстройка частоты ЗГ с помощью ФАПЧ, управляемой внешним сигналов. G Fт Fт Fт/m Fкг Fкг/N Fкг Fд ЗГ ДР ДК ДЦ Внешн. запуск Внешн. синхр. Fт Fкг Fд Установка по циклу Установка по сверхциклу Р1...Рт КИ 0 ...КИ N-1 Ц 0 ...Ц M-1 Рис.6.13. Структурная схема Рис.6.14. Структурная схема ГО генераторного оборудования передачи 43 Рисунок 6.14. ГО тракта приема Рисунок 6.15. ГО тракта передачи Рисунок 6.16. ГО тракта приема Как видно из рис. 6.13, формирование необходимых сигналов в ГО может быть достигнуто последовательным делением тактовой частоты. При формировании группового цифрового сигнала необходимо использовать импульсные последовательности, соответствующие отдельным разрядам, каналам и циклам в сверхцикле. Структурная схема ГО передачи приведена на рис. 6.14. Наличие установочных входов обеспечивает (при необходимости) возможность подстройки ГО данной станции к работе ГО другой станции, выбранной за ведущую станцию. Схемы ДР, ДК и ДЦ легко реализуются на основе счетчиков, регистров, дешифраторов и других логических схем, реализуемых на ИМС. Схема ГО приема отличается от схемы ГО передачи следующими особенностями, обеспечивающими работу ГО приема синхронно и синфазно с ГО передачи. Во-первых, импульсная последовательность с тактовой частотой F т будет поступать на вход ДР не от ЗГ, а от схемы выделения тактовой частоты. Во-вторых, установка ГО приема по циклу и сверхциклу осуществляется с помощью сигналов, поступающих от приемника синхросигналов. Генераторное оборудование ТПСС вырабатывает определенный набор импульсных последовательностей, которые используются для управления функциональными узлами 44 аппаратуры и синхронизации соответствующих узлов оконечных и промежуточных станций, а также определяют порядок и скорость обработки сигналов в трактах передачи и приема. Структурная схема ГО во многом зависит от принципов формирования группового ИКМ сигнала и места конкретной системы в типовой иерархии ТПСС. Рассмотрим построение ГО первичной ТПСС. На выходе задающего генератора (ЗГ) формируется гармонический высокостабильный сигнал с частотой, обычно равной или кратной fт. Формирователь тактовой последовательности (ФТП) вырабатывает основную импульсную последовательность с частотой следования fт. Импульсы тактовой последовательности используются при выполнении операций кодирования и декодирования, формировании и обработке линейного сигнала. Распределитель разрядный (РР) формирует т импульсных последовательностей (P 1 , P 2 … P 8 ) Число разрядных импульсов, формируемыхРР, равно числу разрядов в кодовой комбинации, а частота их следования fр= fт/8=256 кГц. (при т == 8). Эти импульсные последовательности используются для правильного определения каждого разряда комбинации, при выполнении операций кодирования и декодирования, а также при формировании группового цифрового сигнала, когда необходимо выделить временные интервалы для передачи соответствующих позиций синхроимпульса, СУВ, служебных сигналов. Распределитель канальный (РК) формирует управляющие канальные импульсные последовательности, КИ 0 , КИ 1, … КИ N0 где N 0 - общее число канальных интервалов в цикле. Частота следования КИ равна частоте дискретизации. При числе КИ, равном 32,. fк= fр/ N 0 =8 кГц Если импульсы применяются для фиксации КИ в групповом ИКМ сигнале, то их длительность должна равняться длительности КИ. При использовании этих импульсов для управления ключевыми устройствами, формирующими АИМ сигнал на передаче, и распределения группового АИМ сигнала по каналам на приеме их длительность должна быть меньше. Распределитель цикловой (РЦ) служит для формирования цикловых импульсных последовательностей, Ц 0 , Ц 1, … Ц S-1 где s-число циклов в сверхцикле. При s=16 частота следования одноименных цикловых импульсов fц= fк/ s=8000/16=500 Гц. С целью обеспечения синхронной и синфазной работы передающей и приемной станций в ГО приемной станции вместо ЗГ используется ВТЧ системы устройств тактовой синхронизации. Для подстройки ГО пр по циклам и сверхциклам используются сигналы "Установка по циклу" и "Установка по сверхциклу". В ГО пр по сигналу "Установка по циклу" РР начинает работать с первого разряда, РК - с первого КИ, а по сигналу "Установка по сверхциклу" РЦ начинает работать с нулевого цикла. Перед запуском распределителя сигналом «Установка 0» триггеры устанавливаются в состояние Q=0, Q inv =1. Первый тактовый импульс изменит состояние триггеров, второй - вернет, в исходное состояние и т. д. Подключив соответствующие выходы триггеров к схемам, можно получить на выходах последовательность четырех импульсов одинаковой длительности, сдвинутых относительно друг друга на определенный интервал времени и следующих с одинаковой частотой. Частота следования импульсов на каждом выходе определяется частотой следования входных импульсов и коэффициентом деления счетчика. При числе триггеров в счетчике п и входной частоте следования f вх частота следования выходных импульсов f вых = f вх /2n. К задающим генераторам ЦСП не предъявляются такие высокие требования по стабильности частоты и форме выходного сигнала, как к ЗГ аналоговых СП. В то же время они должны иметь возможность перестраивать частоту в определенных пределах. Выполнение противоречивых требований обеспечения стабильности частоты ЗГ (в режиме автогенератора) и реализации определенной перестройки учитывается при выборе соответст- вующей схемы ЗГ. В соответствии с рекомендациями МККТТ относительная нестабильность частоты ЗГ должна быть не хуже 10 , поэтому в ЗГ используется кварцевая стабилизация частоты. 45 В низкоскоростных ТПСС с целью упрощения схемы ЗГ не применяют перестраиваемые автогенераторы. В таких случаях схема ЗГ легко реализуется на основе логических инверторов (см. Рисунок). Резистор R обеспечивает перевод элементов DD, DD, в активный режим, ФТП - формирование прямоугольных импульсов с частотой следования, равной тактовой, конденсатор С, включенный последовательно с кварцем Q, — подстройку частоты. При внешней синхронизации ГО тактовая последовательность от внешнего источника поступает в схему ГО через переключатель S, при этом собственный ЗГ отключается. Выводы. 1. Генераторное оборудование предназначено для обеспечения формирования и распределения импульсных последовательностей, управляющих процессами дискретизации, кодирования (декодирования), ввода (вывода) символов служебных сигналов на определенные позиции цикла передачи и т.д. 2. Обычно предусматривается несколько режимов работы ГО: внутренней синхронизации, при котором осуществляется работа от высокостабильного автономного ЗГ (с относительной нестабильностью 10 -5 …10 -6 ); внешнего запуска, при котором осуществляется работа от внешнего ЗГ; внешней синхронизации, при котором осуществляется подстройка частоты ЗГ с помощью ФАПЧ, управляемой внешним сигналов. 3. Необходимые импульсные последовательности получаются путем деления тактовой частоты, получаемой от высокостабильного задающего генератора ЗГ. Контрольные вопросы. 1. Назначение генераторного оборудования, основные требования. 2. Принцип построения генераторного оборудования. 3. Нарисуйте схемы синхронизации ГО на приемной станции. Поясните принцип ее работы. 4. Нарисуйте схему ГО на передаче и поясните принцип ее работы. 5. Нарисуй временные диаграммы работы ГО. |