Курсовая работа по дисциплине Многоканальные телекоммуникационные системы

• Название: Курсовая работа по дисциплине Многоканальные телекоммуникационные системы
• Анкор: MTSV-1KP
• Дата: 13.02.2022
• Размер: 0.59 Mb.
• Имя файла: Variant-01_MTS.docx
• Тип: Курсовая; #360172
• страница: 3 из 4

Первые двадцать символов ПСП:

У=1110 1000 0111 0001 0010
Определим последовательность двоичных символов на выходе скремблёра, если информационная (скремблируемая) последовательность символов имеет вид:

Хвх = 11111111110000000000

Скремлирование – сложение по модулю два информационной последова- тельности символов Хвх с псевдослучайной последовательностью символов у,

получаемой от генератора ПСП. В результате формируется скремблированный сигнал Z=XвхY .
Хвх  11111111110000000000 У⇒Z⇒1110100001110001001

00010111101100010010

Таким образом, мы получили на выходе скремблёра следующую последова-

тельность импульсов:

Z ⇒ 00010111101100010010

2. 
   Определим структуру кодового слова BIP-4 и CRC-4, соответствующую блоку из 20 символов ПСП, найденному выше.
   

Код BIP-4 – специальный код для обнаружения ошибок в блоках. Формиро- вание кода происходит следующим образом:

• 
  цифровой поток разбивают на группы по 4 бита;
  
• 
  первые биты этих групп суммируют по модулю два и помещают в первый разряд кодового слова BIP-4;
  
• 
  вторые биты суммируют аналогично и помещают во второй разряд и т.д.
  
• 
  в результате получают 4-разрядное кодовое слово, которое размещают на соответствующей позиции заголовка.
  

Мы имеем блок из двадцати символов, который разбиваем на группы по 4 бита: 1110 1000 0111 0001 0010
1110

1000

0111

0001

0010

0010

Кодовое слово в коде BIP-4 имеет вид: 0010
Код CRC-4 используют для контроля ошибок в плезиохронном потоке Е1 . Он вычисляется на основе блока из восьми циклов 256х8=2048 бит как остаток от деления кодового слова, составленного из этих бит, на образующий полином А₀(х)=х⁴+х+1 и размещается на определённых позициях последующего сверхцик- ла. На приёмной стороне биты CRC-4 вычисляют аналогично и сравнивают с принятыми их несовпадение свидетельствует об ошибках в принятом блоке. Из- вещение об ошибках передаётся к началу тракта на отведённых для этого позици- ях сверхцикла.

В нашем случае мы имеем блок, состоящий из двадцати двоичных символов ПСП, полученному в первом задании:

А(х)= 11101000011100010010=х¹⁹+х¹⁸+х¹⁷+х¹⁵+х¹⁰+х⁹+х⁸+х⁴+х

Разделим блок из двадцати символов на образующий полином вида А₀(х)=х⁴+х+1.

В результате деления получили остаток R=х³+x+1 Полином остатка соответст- вует кодовому слову 1011, которое и является кодом CRC-4.
ПЕРЕДЕЛАТЬ далнейший рассчет !!!до зад№3

Определим структуру CRC-4, как результат обработки блока многотактным линейным фильтром, структура которого определяется видом образующего поли- нома.




Рис 2.4 Структура многотактного линейного фильтра.

Номер такта		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Значение входного бита		-	1	1	0	1	0	0	0	0	1	1
Состояние триггера	1	0	1	1	0	1	1	1	0	0	1	0
	2	0	0	1	1	0	0	0	1	0	0	0
	3	0	0	0	1	1	0	0	0	1	0	0
	4	0	0	0	0	1	1	0	0	0	1	0

11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
1	0	0	0	1	0	0	1	0	0
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	1	0	0	1	0	0
0	0	1	0	0	1	0	0	1	0
0	0	0	1	0	0	1	0	0	1

Получили CRC-4: 1000

Задание№3:

Приняв за основу скремблированную последовательность двоичных симво- лов, полученную в предыдущем задании и представленную в коде «униполярный БВН», постройте временные диаграммы сигналов в следующих контрольных точ- ках:

• 
  На входе регенерационного участка
  
• 
  На входе решающего устройства регенератора (в ТРР)
  
• 
  На выходе выделителя тактовых импульсов
  
• 
  На выходе регенератора.
  

Тактовые импульсы необходимо надлежащим образом сфазировать, а также показать положение порога решения.
Исходные данные:

Скремблированная последовательность: 0001 0111 1011 0001 0010

Временные диаграммы работы схемы регенератора представлены на рис

3.1.

• 
  На рис 3.1, а представлена заданная последовательность символов в коде БВН. Суть кода БВН (код без возвращения к нулю) состоит в том, «1» передаётся импульсами, а «0» - паузой. Метод БВН прост в реализации, обладает хорошей распознаваемостью ошибок, но не об- ладает свойством самосинхронизации.
  
• 
  На диаграмме рис 3.1, б изображена форма сигнала на выходе коррек- тирующего усилителя регенератора для случая, когда длительность отклика тракта «кабель+корректор» на одиночный импульс составля- ет два тактовых интервала по его основанию. На диаграмме пунктир- ной линией показаны отклики на каждый импульс сигнала БВН, а сплошной линией – результат суперпозиции откликов.
  
• 
  Диаграмма рис 3.1, в аналогична предыдущей диаграмме, но длитель- ность отклика составляет четыре тактовых интервала.
  
• 
  На рис 3.1, г представлен тактовый синхросигнал.
  
• 
  На рис 3.1, д сигнал на выходе регенератора, который соответствует диаграмме 3.1, б.
  
• 
  На рис 3.1, е сигнал на выходе регенератора, который соответствует диаграмме 3.1, в.
  

Проанализировав полученные диаграммы, можно сделать вывод о том, что

сигнал, полученный в результате суперпозиции откликов длительностью 2Т_Т, мо- жет быть регенерирован без ошибок, несмотря на наличие межсимвольных иска- жений. При сильных межсимвольных искажениях, возникающих при увеличении длительности отклика до 4Т_Т и более, безошибочная регенерация невозможна даже при отсутствии помех. Допустимыми могут считаться такие межсимвольные искажения, которые возникают при длительности отклика на каждый элемент цифрового сигнала (импульс), равной примерно двум тактовым интервалам (по основанию). При укорочении отклика резко снижается защищённость от собст- венных помех на входе решающего устройства, при удлинении – существенно увеличиваются межсимвольные искажения.
0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0

a)

Т_т

^+Umax

2Т_т

^+Uпор

б)

12



^+Umax

^+Uпор
4Т_т в)


г)

д)

1 ош

2 ош

3 ош

4 ош

5 ош

6 ош

7 ош

8 ош

е

)
Рис 3.1

Задание№4:
Изобразите упрощенную структурную схему приемника ЦС со скользящим поиском. Рассчитайте среднее время удержания и среднее время восстановления состояния циклового синхронизма при использовании приемника синхросигнала со скользящим поиском. Предполагается, что искажения синхрослова, приводя- щие к ложной фиксации отсутствия синхронизма, являются следствием случай- ных, независимых, одиночных битовых ошибок в линейном тракте.

Для всех вариантов задан цикл STM-1 и синхрослово с одной критической точкой.

Исходные данные:

Ёмкость накопителя по входу в синхронизм – 1 Ёмкость накопителя по выходу из синхронизма – 3 Ре = 7*10^-5 – вероятность ошибки в линейном тракте
Структурная схема неадаптивного приёмника циклового синхросигнала со скользящим поиском представлена на рис 4.1.








Произведем расчет основных параметров системы цикловой синхрониза-

ции: среднего времени удержания синхронизма Т_УД

новления синхронизма Т_В.

и среднего времени восста-

Время удержания синхронизма Туд:

Рс - вероятность искажения синхрослова, состоящего из b символов; n – емкость счетчика накопителя по выходу из синхронизма.

Тс – период повторения синхрослова, для STM-1 Тс = 125 мкс = 0,000125 с Вероятность искажения синхрослова, приводящая к ложной фиксации от-

сутствия синхронизма:


Pe – вероятность ошибки в линейном тракте

b - разрядность неперекрывающегося синхрослова, для STM-1 b=48 (длина синхрослова 6 байт х 8 бит = 48 бит)

Полученный результат означает, что при таких значениях переменных лож- ная фиксация отсутствия синхронизма невозможна.
Определим среднее время восстановления синхронизма Т_В . Среднее время восстановления состояния циклового синхронизма складывается из среднего вре- мени обнаружения отсутствия синхронизма – времени заполнения накопителя по выходу из синхронизма, среднего времени поиска синхросигнала и среднего вре- мени подтверждения состояния синхронизма – времени заполнения накопителя по входу в синхронизм.

Твых – среднее время обнаружения отсутствия синхронизма; Тп – среднее время поиска синхросигнала;

Твх – среднее время подтверждения состояния синхронизма.
Так как по условию синхронизация потеряна, то среднее время заполнения накопителя по выходу из синхронизма:

Среднее время поиска синхрослова с одной критической точкой определяем по формуле:

а – количество символов между двумя соседними циклами; b – количество символов в синхрослове;

Модуль STM-1 состоит из 2430 байт (2430х8=19440 бит) и обычно изобра- жается в виде таблицы из 9 строк по 270 байт (рис 4.2). Период повторения STM-1 составляет 125 мкс, что соответствует частоте повторения 8000 Гц. Каждый байт соответствует каналу со скоростью передачи 64 кбит/с.



Рис 4.2 Заголовок STM-1 представлен на рис 4.3.



Рис 4.3
А1, А2 – цикловое синхрослово. Таких байт в заголовке по три. Максималь- ное (ориентировочное) количество бит (тактовых интервалов) между двумя со- седними синхрословами при b=48, a = 19440-8*6=19392, бит
мсек


мсек

Среднее время заполнения накопителя по входу в синхронизм находим как произведение его ёмкости на период повторения синхрослова:
мксек

Определяем время восстановления синхронизма:
мсек
Теперь рассмотрим вариант параллельной работы цепей обнаружения отсутствия синхронизма и поиска синхросигнала.

Расчетная формула:

мсек
сек

Так как , то мсек

Таким образом, выигрыш использования такой схемы 0,25 мсек.

Задание№5:

1. 
   Оцените величины коэффициентов затухания и хроматической дисперсии стандартного одномодового OB(SF) на заданной волне оптического диапазона
   

λ1700 10(AB) 1700 10(13) 1570,нм1,57мкм

2. 
   Рассчитайте максимальную протяженность регенерационного участка оптической системы передачи, работающей на этой волне по данному волокну.
   

Исходные данные:

Суммарные потери в разъемных соединениях… 1 дБ

Потери в одном сварном соединении 0,1 дБ

Строительная длина кабеля 5 км

Линейный код cкремблированный БВН

Передаваемый цифровой поток………………………………………...STM-4 Энергетический потенциал оборудования 35 дБ

Среднеквадратическая ширина спектра оптической несущей 17 ГГц

1. 
   Величина потерь является одной из важнейших характеристик ОВ. Количество её оценивают при помощи коэффициента затухания  дБ/км, характе- ризующего ослабление оптической мощности в волокне длиной 1 км.
   

Ослабление света в ОВ обусловлено собственными и дополнительными по- терями энергии. Последние называются кабельными. Их причина – скрутка, изги- бы и разнообразные деформации ОВ, возникающие в процессе производства ка- беля и его прокладки. Собственные потери складываются из потерь поглощения и потерь релеевского рассеяния. Итак, результирующий коэффициент затухания со- ставляет:

р – характеризует потери на релеевское рассеяние;

_ИК – характеризует поглощение в стекле инфракрасной части спектра;

_УФ – характеризует потери поглощения в стекле в ультрафиолетовой части спектра;

_ПР – характеризует потери поглощения атомами примесей (можно пренеб-

речь);
_К – характеризует кабельные потери, которые составляют не более 20% от

общих потерь.

Рис 5.1
Определим составляющие коэффициента затухания при длине волн
,мкм



Таким образом, величина коэффициента затухания составит:



5.1.2. В технике оптической связи дисперсией называют рассеяние энергии импульсов света в процессе их распространения по волокну. Это рассеяние вызывает увеличение длительности импульсов, их перекрытие. Дисперсией обусловлено появление межсимвольной помехи, провоцирующей битовые ошибки. Причины рассеяния энергии световых импульсов в ОВ именуют видами дисперсии: - материальная дисперсия – причина её появления состоит в зависимости коэффициента преломления материала сердцевины от длины волны;

- внутримодовая дисперсия – причина её состоит в зависимости фазовой скорости любой конкретной моды от частоты (длины волны);

- хроматическая (частотная дисперсия). Известна эмпирическая интерполяционная формула, позволяющая рассчитать коэффициент дисперсии на произвольной волне оптического диапазона. Для одномодового волокна, коэффициент хроматической дисперсии будет равен:

0 1300...1324нм - длина волны нулевой хроматической дисперсии
- наклон нулевой дисперсии.




W - энергетический потенциал оборудования

 - коэффициент затухания оптического волокна (ОВ);

 - длина оптического волокна;

– количество разъёмных соединений на участке;

или – затухание, вносимое одним неразъёмным или разъёмным соединением. =2 – количество разъёмных соединений на участке

Также длина участка регенерации зависит от коэффициента хроматической дисперсии и среднеквадратической ширины спектра оптического сигнала [2]:


 0,306 - согласно рекомендации МСЭ-Т

  - среднеквадратическая ширина спектра оптического сигнала

fт = 155,52 MГц - тактовая частота потока STM-0
Для перевода среднеквадратической ширины спектра из Ггц в единицы длины воспользуемся формулами из пункта 61 [2]:

Таким образом, длина участка регенерации, ограниченная хроматической дисперсией, будет равна:


Чтобы определить максимальную длину участка регенерации, выбираем минимальную длину из рассчитанных по формуле (5.3) и (5.4).

Максимальная длина участка регенерации

Задание№6:

1. 
   Изобразите упрощенную схему приемного оптического модуля. Рассчи- тайте среднее значение напряжения цифрового сигнала и действующие напряже- ния отдельно собственного и отдельно дробового шума на выходе модуля, где в качестве фотодетектора используется лавинный фотодиод на основе фосфида ин- дия. Определите ожидаемую защищенность от суммарной помехи, сопоставьте её с допустимой величиной, сделайте вывод.
   

Линейный код: скремблированный БВН Рабочая температура: комнатная (20⁰С)

Максимально допустимая вероятность ошибки регенерации: 10^-10 Монохроматическая токовая чувствительность фотодиода: Si=1 А/Вт Коэффициент шума предусилителя: Fу = 2(3 дБ)

Входной уровень средней оптической мощности: Рм = -23 дБм Передаваемый цифровой поток: STM-64

Сопротивление резистора обратной связи ТИУ: Rос = 120 Ом Коэффициент лавинного умножения: М=10

2. 
   Рассчитайте отношение оптических сигнал/шум и величину помехоза- щищенности на выходе EDFA в полосе, равной ширине спектра оптического сиг- нала.
   

Средняя мощность сигнала на входе усилителя Рвх: Рвх = (АВ)+1=13+1=14, мкВт

Битовая скорость модулирующего оптическую несущую БВН-сигнала: В = 155((АВ)+1) = 155((13)+1) =2170, Мбит/с = 2,17, Гбит/с

Ширина спектра оптической несущей:  =

^{В 1}  ^{3  1}  0, 4, нм10 10

Логарифмический коэффициент шума усилителя F:

1. 
   Приемный оптический модуль ПРОМ предназначен для вывода опти- ческого сигнала из ОВ и его преобразование в электрическое напряжение доста- точной для последующей обработки величины. Упрощенная структурная схема приемного оптического модуля представлена на рис 6.1.
   

Схема включает два основных элемента: фотодетектор ФД и трансимпе- дансный усилитель ТИУ. Последний является преобразователем «ток- напряжение» и выполняет функцию предварительного усиления. Его выход явля- ется выходом ПРОМ. ТИУ состоит из инвертирующего усилителя с большим ко- эффициентом усиления и резистора обратной связи Rос, с помощью которого создается глубокая отрицательная обратная связь по напряжению. Элементы, изо- браженные пунктиром, в схему не входят. Конденсатор Сос учитывает паразит- ную емкость резистора Rос, конденсатор Свх – суммарную емкость фотодетекто- ра, монтажа и входную емкость усилителя, резистор Rвх – динамическое сопро- тивление ФД, цепей его смещения и входное сопротивление усилителя.
Рассчитаем среднее значение напряжения цифрового сигнала и среднеквад- ратические (действующие) напряжения отдельно собственного и отдельно дробо- вого шума на выходе ПРОМ с PIN фотодиодом в качестве детектора.

Среднее значение напряжения цифрового потока определяем по формуле:

U_C P_СРS_i M R_OC

(6.1)

Rос – сопротивление резистора обратной связи;

М – коэффициент лавинного умножения (усиления) первичного фототока.

^S_i- монохроматическая токовая чувствительность;

Рср – средняя мощность, определяемая из выражения:

^РСР

 1мВт10

(6.2)

Рм – абсолютный уровень мощности, дБм

^РСР

 1мВт10^23^10

 5 10^6 Вт 5 мкВт