Глава 11 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ДСП
11.1 ПАРАМЕТРЫ КАНАЛОВ И ТРАКТОВ ЦСП
Основные параметры каналов ЦСП, образованных методом ИКМ-ВРК, нормируются рекомендациями МККТТ. Во многом параметры ЦСП с ИКМ-
ВРК совпадают с соответствующими параметрами АСП. но имеются и отличия.
Особенности каналов ТЧ, образованных методом ИКМ, определяются спецификой аналого-цифрового преобразования: дискретизацией по времени, квантованием по уровню и кодированием. Квантование по уровню приводит к тому, что амплитудная характеристика канала в основном определяется квантующими характеристиками АЦП и ЦАП, имеющими ступенчатый
(нелинейный) характер. Появляющиеся за счет нелинейности амплитудной характеристики специфичные для ЦСП с ИКМ-ВРК шумы квантования требуют введения такого параметра, как отношение сигнал-шум квантования
(защищенность от шумов квантования). Кроме того, при оценке этих параметров необходимо применять специальные методы измерений.
Основная часть характеристик каналов ТЧ, организованных как цифровыми, так и аналоговыми системами передачи, являются однотипными. К таким характеристикам относятся остаточное затухание, амплитудно-частотная, фазочастотная и амплитудная характеристики, помехозащищенность каналов
ТЧ, внятные переходные влияния. Остановимся на некоторых из них.
Остаточное затухание канала может составлять 7; 3,5 и 1,8 дБ в зависи- мости от места измерения. Его установка и измерение должны производиться по гармоническому сигналу частоты 800 Гц с точностью ±0,5 дБ.
Амплитудно-частотная характеристика канала ТЧ представляет собой зависимость приращения остаточного затухания на частоте, отличной от опорной, по отношению к остаточному затуханию на опорной частоте (800
Гц). Фазочастотная характеристика канала ТЧ представляет собой
зависимость группового времени передачи ГВП от частоты. Шаблоны АЧХ и
ФЧХ, рекомендуемые МККТТ, представлены на рис. 11.1.
Амплитудной характеристикой канала ТЧ ЦСП называется зависимость приращения остаточного затухания канала от уровня сигнала на его входе. Форма характеристики зависит от нелинейности как индивидуального, так и группового оборудования ЦСП. Международный консультативный комитет
МККТТ рекомендует амплитудные характеристики двух типов, отличающиеся видом используемого измерительного сигнала. На рис. 11.2, а представлен шаблон амплитудной характеристики при измерении в диапазоне входных уровней — (60... 10) дБм шумовым сигналом, а на уровнях —10...+3 дБм гармоническим сигналом. Эта же характеристика, измеренная в диапазоне входных уровней
— 55... +3 дБм гармоническим сигналом с частотой в диапазоне 700... 1100
Гц, должна укладываться в шаблон, представленный на рис. 11.2, б.
Рис. 11.1. Шаблоны АЧХ (а) и ФЧХ (б) канала ТЧ
Рис. 11.2. Шаблоны амплитудных характеристик канала ТЧ при измерении шумовым (а) и гармоническим (б) сигналами
Рис. 11.3. Шаблоны для измерения защищенности от шумов квантования в канале ТЧ ЦСП гармоническим (а) и псевдошумовым (б) измерительными сигналами
Защищенность от шумов квантования Л
а ш
к зависит от уровня входного сигнала канала ТЧ. На рис. 11.3 приведены шаблоны зависимостей
Л
3
.ш-к от уровня измерительного сигнала на входе для гармонического и псевдошумового сигналов. Шаблоны очерчивают нижнюю границу диапазона возможных изменений Азш-к- Реальная величина А
л
ш,
к должна превышать шаблонное значение .Частота гармонического измерительного сигнала при измерении зависимости Л
аш к
от Р
вх
должна находиться в пределах 700 ... 1100 Гц. На этих же частотах рекомендуется измерять
уровень внятных переходных влияний между каналами ТЧ одной системы, который не должен превышать —65 дБм .
Рис. 11.4. Шаблон формы передаваемого импульса
В ЦСП не существует специального оборудования формирования групповых цифровых трактов. Обычно сформированный на определенной ступени иерархии цифровой поток направляется на следующую ступень объединения цифровых потоков либо в линейный тракт. Точки соединения аппаратуры двух смежных ступеней иерархии называют цифровыми стыками. Параметры цифрового сигнала в стыках стандартизированы
Основными стыковыми параметрами цифрового сигнала являются: скорость передачи цифрового сигнала в стыке; тип стыкового кода; параметры элементов цифрового сигнала; затухание соединительной линии стыка.
Параметры первичных, вторичных, третичных стыков цифровых потоков определяются рекомендациями МККТТ. Форма передаваемых импульсов номинально прямоугольная. Все единицы действительного сигнала независимо от знака должны укладываться в шаблон МККТТ, приведенный на рис. 11.4, где Г
им
— длительность импульса, а Л — его амплитуда).
Цифровой сигнал, поступающий на входные клеммы, должен соответствовать приведенным требованиям с учетом изменений параметров, обусловленных характеристиками соединительных пар кабеля.
Предполагается, что затуханче этих пар должно соответствовать закону У/ и составлять на полутактовой частоте 0.6 дБ для первичного и вторичного стыка и 0 ... 12 дБ для третичного стыка.
11.2 ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАНАЛОВ ЦСП
Измерения параметров каналов ТЧ и трактов цифровых систем передачи с ИКМ. Измерения производятся в процессе эксплуатации и настройки ЦСП. Рассмотрим основные методы измерения параметров и характеристик каналов ТЧ ЦСП.
Параметры каналов ТЧ ЦСП, рекомендуемые МККТТ для контроля, в основном совпадают с параметрами каналов ТЧ АСП. Имеются и специфичные параметры, связанные с квантованной амплитудной характеристикой АЦП и ЦАП. Кроме того, квантование амплитудной характеристики цифрового тракта приводит к видоизменению методов
/Измерения традиционных для АСП-параметров каналов ТЧ.
Рассмотрим методику измерения основных параметров каналов ТЧ, проводимых в процессе настройки и эксплуатации ЦСП. В соответствии с рекомендацией МККТТ остаточное затухание измеряется гармоническим сигналом. Предусмотрено, что измерение должно осуществляться с двухпроводной части канала (хотя на практике гораздо удобнее проводить измерения с четырехпроводной части канала, что и реализуется).
Измерительный генератор включается 600-омным выходом и выходным уровнем на двухпроводном входе канала 0 дБм. В соответствии с этим можно производить измерения и с четырехпроводной части канала с соответствующими измерительными уровнями.
В качестве измерительных частот каналов ТЧ запрещено использование субгармоник частоты дискретизации /
д
. Субгармоникой частоты дискретизации называется частота f
K
=f
a
jn, где п — целое число.
Запрещено также использование частот, которые не являются субгармониками /
д
, но связаны с ней рациональным отношением, т. е. /
д
: {
я
=
п : k, где п и к — целые числа.
Рассмотрим, чем вызван запрет использования субгармоник частоты /д
= =8 кГц (к ним относится и частота 800 Гц — основная измерительная час- тота каналов ТЧ аналоговых систем передачи). Положим, что в качестве измерительного используется гармонический сигнал с частотой /я = 800 Гц.
Период измерительного сигнала и период дискретизации находятся в соотношении 7"и = = 10Г
Д
. Это значит, что отсчеты для определенного значения начальной фазы сигнала (а следовательно, и их квантованные значения), взятые через период Т
и
, равны и дискретизированный измерительный сигнал представляет собой повторяющуюся с периодом Ту,
последовательность АИМ. На рис. 11.5 показаны значения отсчетов и квантованных значений для двух измерительных сигналов с разной начальной фазой. Очевидно, что ошибки квантования в одной и той же тактовой точке для двух гармонических сигналов с разной начальной фазой будут иметь различное значение.
Рис. 11.5. Дискретизация и квантование двух гармонических сигналов с разной начальной фазой
Следовательно, ошибка квантования для каждого отсчета и шума квантования в целом зависит от начальной фазы измерительного сигнала, если его частота кратна /
д
. Начальная фаза измерительного сигнала аналогичным образом будет вызывать погрешность измерения остаточного затухания. Ошибка будет еще значительней при нелинейной характеристике квантования.
Рекомендациями МККТТ не устанавливается частота гармонического сигнала при измерении остаточного затухания. Определено, что погрешность его измерения за счет влияния измерительного сигнала можно снизить до 6 0
.з
= 1 % на частотах 804 ... 806 Гц. Достаточно малые величины б
0 3
могут быть получены и на частотах 1010 и 900 Гц.
При измерениях остаточного затухания применяются как традиционные средства, так и специальные измерительные приборы, например прибор эксплуатационных измерений ЦСП в сельской связи ПЭИ-
С (ПЭИ-1) и измеритель параметров телефонных каналов ИСПТК.
Рассмотрим, как измеряется остаточное затухание для каналов ИКМ-30
(рис. 11.6). Для измерений следует на место СУ соответствующего канала включить блок измерений и контроля ИК и перевести канал в двухпроводный режим.
В качестве измерительного генератора ИГ на передающей стороне используется любой генератор сигналов звукового диапазона с 600-омным выходным сопротивлением, частотой измерительного сигнала 804... 806, 900 или 1010 Гц и выходным уровнем р иг
=0дБм.
Уровень генератора может контролироваться
ИУ1.
На противоположном конце канала включается измеритель уровня ИУ
2
с входным сопротивлением 600 Ом (например, ИУ=600 или ИУП=2,5).
Уровень приема (на выходе ИУ
2
) должен составлять —(7±0,5) дБ.
Остаточное затухание а
0
.э= — Руу. Аналогичным методом производится измерение остаточного затухания и на системе. ИКМ-15, только к измеряемым каналам можно подключиться через сервисное оборудование.
Измерение амплитудно-частотной характеристик канала ТЧ ЦСП также требует выбора значения частот измерительного сигнала, чтобы исключить вероятность высокой погрешности измерений за счет влияния начальной фазы измерительного сигнала на величину шумов квантования.
В большинстве случаев АЧХ в соответствии с Рекомендацией МККТТ измеряется сигналом с набором частот в пределах эффективно передаваемой полосы 0,3 ... 3,4 кГц. Согласно той же рекомендации АЧХ называется зависимость приращения остаточного затухания на частоте измерительного сигнала по отношению к затуханию на частоте 800 Гц от измерительной частоты: Аа
03
= а/—
Рис. 11.6. Схема измерения остаточного затухания канала ТЧ системы
ИКМ-30
Таблица 11.1
Частота, кГц
0,3...0,6 0,6…2,4 2,4…3,0 3,0…3,4
Изменение уровня приема, дБ
+0,5…-0,7
+0,5…-0,5
+0,5…-0,7
+0,5…-1,5
—а
8
оо- Эта же рекомендация предлагает измерять АЧХ сигналом с уровнем р„ = 0 дБм с двухпроводной части канала. Такой метод измерения
АЧХ предусматривается инструкциями по эксплуатации ИКМ-30. Для системы ИКМ-15 рекомендуется измерение АЧХ в четырехпроводной части канала.
Рассмотрим методику измерений АЧХ каналов ИКМ-30 по схеме измерения остаточного затухания канала на частотах 0,3; 0,4; 0,6; 1,0; 1,4; 2,4;
2,8; 3,0; 3,4 кГц. Очевидно, что многим из рекомендуемых частот является кратной частота дискретизации /
д
= 8 кГц. а частота 0,4 кГц является ее
субгармоии-кой. Рекомендация использовать эти частоты ориентируется на погрешность установки частоты в процессе измерений и нестабильность частоты генератора, что исключает влияние на результат измерений начальной фазы измерительного сигнала.
Отклонение остаточного затухания (изменение уровня приема) на измерительной частоте от затухания на частоте 804... 806 Гц должно находиться в пределах, указанных в табл. 11.1.
Для измерения АЧХ канала ИКМ-15 рекомендуется использовать ту же схему, что и для измерения остаточного затухания. В качестве измерительных выбираются частоты 0,3; 0,4; 0,6; 1,01 (0,9); 2,4; 3,0; 3.4 кГц.
Измерительные уровни на выходе генератора поддерживаются на всех измерительных частотах такими же, как и при измерении остаточного затухания.
Отклонение остаточного затухания на всех частотах должно составлять
—0,5...+0,5 дБ, что полностью соответствует шаблону МККТТ для АЧХ каналов ТЧ ДСП (см. рис. П.! о).
Амплитудной характеристикой канала ТЧ ЦСП называется зависимость приращения остаточного затухания (коэффициента передачи) канала ТЧ Аа
0 3
(р и
) при изменении уровня р и
на входе канала, по отношению к величине остаточного затухания при уровне р я
= —10 дБ.
Отклонение графика данной зависимости от прямой линии вызваны нелинейностью оборудования канала. В рекомендации МККТТ предлагается два метода измерения АХ. Первый предполагает использовать гармонический измерительный сигнал в диапазоне 700 ... 1100 Гц, исключая субгармоники /д в пределах уровней на входе канала р
и
mm ... Ри тах =—
55...+ЗдБм. При втором методе предлагается на уровнях —55...—10 дБм производить измерения с помощью псевдошумового сигнала и на уровнях —
10...-f-ЗдБм — с помощью гармонического сигнала, выбранного в частотном диапазоне первого метода.
Псевдошумовым называется сигнал, сформированный из псевдослучайного шумового сигнала ограничением его
спектра полосовым фильтром. Обычно ширина полосы пропускания фильтра достаточно узкая по сравнению с шириной полосы частот псевдослучайного цифрового сигнала, что обеспечивает псевдошумовому сигналу равномерное распределение спектральной плотности в диапазоне частот измерения.
Таблица 11.2
Уровень выходного сигнала, дБм
-(55…50)
-(50…37)
-37…+3
+(3…5)
Более +5
Отклонение АХ, дБм
Не более 3
Не более 1
+0,5…-0,5
+2…-0,5
Более -,05 менее -,05
Амплитудная характеристика по первому методу может быть измерена по той же схеме и теми же измерительными приборами, что и остаточное затухание. В соответствии с рекомендациями МККТТ остаточное затухание измеряется на основной измерительной частоте, затем уровень входного сигнала изменяют в интервале —55 ... +3 дБм. Шаг измерений берется произвольно, но с обязательным использованием уровней —55, —50, —40 и
+3 дБм. Допустимое отклонение остаточного затухания нормируется шаблоном МККТТ (см. рис. 11.2).
Амплитудная характеристика канала ТЧ системы ИКМ-30 нормируется в диапазоне уровней измерительного сигнала —55...+5 дБм. Отклонение остаточного затухамия в процессе измерения АХ определяется формулой
Аа
0 3
=р вх
—р„ых—а„.
3
, (11.1) где р
ях
и Рвых — уровни измерительного сигнала на входе и выходе канала соответственно, дБм; а
0 3
— остаточное затухание канала, дБм.
Значения АХ каналов ИКМ-30 должны находиться в пределах, указанных в табл. 11.2.
Шумы квантования вызваны нелинейным характером характеристики квантования кодирующих устройств, связаны с нелинейными искажениями и
относятся к шумам, сопровождающим сигнал. Их измерение требует обязательной передачи по каналу специального измерительного сигнала.
Вместе с шумами квантования на выход канала поступают и продукты нелинейности, вызванные перегрузкой аналого-цифровых преобразователей и нелинейностью аналоговой части каналов и групповых трактов, но основная мощность приходится на шумы квантования.
В ЦСП с нелинейными кодерами с сегментными характеристиками квантования мощность шумов квантования зависит от уровня входного сигнала, поэтому влияние шумов может быть оценено отношением сигнал- шум квантования (ОСШК). Эта величина, выраженная в децибеллах, является защищенностью от шумов квантования. Рекомендуется два метода измерений ОСШК: с использованием гармонического и псевдошумового измерительных сигналов.
Рассмотрим первый метод, который применяется для измерения защищенности от шумов квантования каналов ЦСП сельских телефонных сетей (измерительный прибор ПЭИ-1 с измерительной частотой 900 Гц или
ПЭИ с частотой 1010 Гц).
На рис. 11.7 представлена схема измерения защищенности от шумов квантов вания в соответствии с рекомендациями МККТТ. Сигнал от измерительного ге нератора ИГ подается на вход канала. На выходе канала измеряют уровень сигнала измерителем уровня ИУ с шириной полосы частот
0,3... 3,4 кГц, переводом обоих переключателей SA в положение 1. Перевод ключей SA в положение 2 обеспечивает измерение уровня шумов квантования, так как режекторный фильтр РФ подавляет первую гармонику.
Защищенность от шумов квантования определяется по формуле
Рис. 11.7. Схема измерения защищенности от шумов квантования с непосредственным отсчетом
Аз.ш.к = р1-1—Pj-2, (11-2) где pi-i — уровень сигнала, дБ; р
2
-
2
— уровень шумов квантования, дБ.
Рекомендациями МККТТ предусмотрено, что измерения должны производиться указателем уровня с псофометрическим фильтром на входе.
При этом для различных уровней сигнала на входе защищенность должна быть выше линии шаблона МККТТ. Если же измерения проведены указателем уровня с полосой пропускания входного сигнала 0,3...3,4 кГц, то для приведения к шаблону полученную защищенность следует уменьшить на
2,5 дБ.
В некоторых случаях величину шума квантования нормируют как продукт нелинейности в процентах от величины первой гармоники.
Например, оценка величины шумов квантования в каналах ИКМ-15 проводится для двух уровней сигналов на входе канала: —13 и —11 дБ.
Шумы квантования при этом должны составлять менее 3 и менее 5 % соответственно. В подобных случаях измерения шумов квантования можно производить типовыми измерителями нелинейных искажений Сб-1 по типовой методике намерения нелинейных искажений.
Второй метод
измерения защищенности от шумов квантования, рекомендуемый МККТТ, предполагает использовать в качестве ИС псевдошумовой сигнал, удовлетворяющий следующим требованиям: закон распределения вероятностей мгновенных значений сигнала в полосе пропускания фильтра 100 ... 200 Гц приблизительно нормальный; число составляющих спектра в этой полосе частот должно быть не менее 25 с интервалом между соседними составляющими спектра не более 8
Гц; спектр частот измерительного сигнала не должен выходить за пределы
350 ...550 Гц.
Рис. 11.8. Схема измерения защищенности от шумов квантования с использованием магазинов затуханий методом псевдошумового измерительного сигнала
Рив 11.9. Схема измерения шумов свободного канала ТЧ системы передачи ИКМ-30
Измерительный сигнал с выхода генератора псевдослучайной последовательности ГПСП (рис. 11.8) пропускается через калибровочный полосовой фильтр КПФ, при этом формируется псевдошумовой сигнал с ограниченным спектром.
Через регулируемый удлинитель
Уд ь
обеспечивающий изменение уровня на входе канала от 0 до —55 дБм, псевдошумовой сигнал поступает в канал.
На приемной стороне КПФ выделяется измерительный сигнал, при этом на удлинителе Уд
2
устанавливается определенное затухание. Затем переводом ключа в положение 2 обеспечивают измерение уровня шумов квантования через измерительный полосовой фильтр ИПФ. Изменяя затухание Уд
2
, добиваются, чтобы показания УУ на втором этапе не отличались от показаний на первом. По изменению затухания Уд
2
можно судить о защищенности. Если ширина полосы частот ИПФ отличается от 3,1 кГц, защищенность от шумов квантования для канала ТЧ можно вычислить по формуле
А
3
.ш .„=Да у
„— 101g(3100/Af), . (П.З)
где Да уд
— приращение затухания удлинителя, дБ; Af — ширина полосы пропускания измерительного полосового фильтра, Гц. Величина защищенности должна превышать значения, отмеченные шаблоном МККТТ
(см. рис. 11.3).
Измерение мощности шумов свободного канала ТЧ осуществляется при отсутствии передачи по остальным каналам. В этом случае нет, переход- ных влияний, вызванных межсимвольными искажениями. Вход канала должен быть нагружен на 600-омное сопротивление, а к выходу подключен псофометр с входным сопротивлением 600 Ом. На рис. 11,9 показана схема измерения шумов свободного канала ТЧ системы ИКМ-30. Измерения проводятся псофометром УНП-60, тогда максимальный уровень шума
Pm.ma*=201g(l/
m ma
*/0,775)<— 68,5 дБ. (11.4)
Рис. 11.10. Зависимость уровня шумов квантования от положения рабочей точки кодера
Шумы свободного канала зависят от положения характеристики квантования кодера относительно нулевой точки. На рис. 11.10, о показаны три варианта такого положения характеристики квантования. Для первого положения (график /) шум в канале появится только в том случае, если его амплитуда на входе кодера будет больше 0,5А (где А — шаг квантования).
Для второго положения (график 2) шум в канале появится при меньшем значении его на входе кодера — всего 0,25А (см. начало положительной
области характеристики, график
2). В третьем случае (график
3) шум в канале будет всегда, так как любое значение его амплитуды на входе кодера будет превышать начальный порог квантования. Этим и объясняется норма шума свободного канала — 68,5 дБ, указанная выше. Теоретическая зависимость мощности шумов свободного канала от его уровня на входе канала ИКМ для различных вариантов положения характеристики квантования представлена на рис. 11.10,
б. В реальных ЦСП характеристика квантования имеет вид, показанный на графике
3. Величина внятных переходных влияний, как и величина шумов свободного канала зависит от положения рабочей точки кодера, поэтому в процессе измерений следует учитывать максимальное значение переходной помехи. Измерение внятных переходных влияний осуществляется не менее чем в двух каналах, предшествующих влияющему, и не менее чем в двух каналах, следующих непосредственно за влияющим. Пример схемы измерений для каналов ИКМ-30 представлен на рис. 11.11.
В качества индикатора
может быть использован анализатор гармоник, например С4-44. При уровне измерительного сигнала —3,5 дБ уровень переходной помехи с частотой, ряв'ной измерительной, не должен превышать
—68,5 дБ, что соответствует защищенности от переходной помехи 65 дБ. В соответствии с рекомендациями МККТТ величина защищенности от внятных переходных помех между каналами должна быть не менее 65 дБ.
Измерение параметров групповых и линейных цифровых трактов.
Параметры групповых и линейных трактов можно подразделить на общие для трактов импульсных сигналов и специфичные для трактов передачи цифровой информации.
Рис. 11.11. Схема измерения защищенности от внятных переходных влияний между каналами для системы ИКМ-30
К первой группе параметров следует отнести такие, как амплитуда импульса, длительность импульса, защитного интервала, фронта и спада импульсов, величина спада вершины импульса. Эти параметры измеряют, используя известные из курса «Измерения в технике связи» методы измерения импульсных сигналов. Чаще всего на практике для измерения указанных параметров используют осциллографические методы.
Особо следует отметить такой параметр, как частота следования импульсов в тракте, или скорость передачи информации. Частота следования жестко связана с параметрами сигналов управления, вырабатываемыми генераторным оборудованием. Поэтому на практике частота следования, или тактовая частота, измеряется как частота тактового генератора данного группового или линейного тракта.
Для измерения параметров управляющих сигналов используются цифровые частотомеры, измерители временных интервалов, осциллографы.
К специфичным для трактов передачи цифровой информации следует отнести параметры, обеопечивающие оценки помехозащищенности тракта и качества передачи информации. Как известно, помехи в каналах ЦСП связаны с особенностями аналого-цифрового преобразования, аналоговых трактов и передачи цифровых сигналов. Для передачи цифровых сигналов характерны ошибки регенераторов^ групповых и линейных трактов и фазовое дрожание цифрового сигнала, вызванное фазовым дрожанием
тактовой частоты в регенераторах и работой аппаратуры объединения цифровых потоков.
Помехозащищенность линейных трактов в большой степени зависит от качества регенерациониых участков и помехоустойчивости регенераторов.
Вследствие вышесказанного основными параметрами второй группы являются коэффициент (вероятность) ошибки и фазовое дрожание цифрового сигнала. Для цифровых линейных трактов, кроме того, должны быть введены такие параметры, как помехоустойчивость отдельного регенератора, затухание регенерационного участка и переходное затухание между двумя линейными трактами (этот параметр особенно важен для ЦСП по симметричным кабелям).
Методы измерения коэффициента ошибки Кош можно разбить на две группы: по цифровому информационному и по испытательному сигналу,
В первой группе методов измерения можно проводить, иопользуя определенные признаки структурной регулярности цифрового сигнала. К признакам структурной регулярности цифрового сигнала относятся: повторяемость комбинаций цикловой и сверхцикловой синхронизации; чередование полярности импульсов линейного сигнала в коде ЧПИ; ограничение числа следующих подряд нулей (пауз с длительностью больше нормированной); ограничение цифровой суммы кода; ограничение числа подряд следующих импульсов одной полярности в модифицированных квазитроичных кодах типа МЧПИ (КВП-3).
Все указанные признаки могут быть использованы для выявления или, как говорят, детектирования ошибок в цифровом сигнале, что позволяет произвести подсчет ошибок и оценку Кош. Первая группа методов используется в основном в системах телеконтроля линейных и групповых трактов. Во второй группе методов следует различать методы измерения Кош
с использованием сигналов регулярного типа и сигналов типа псевдослучайных последовательностей.
Рис. 11.12. Структурная схема устройства для измерения коэффициента ошибки цифровых сигналов в кодах ЧПИ и КВП-3
Достоинством первой группы методов является возможность организации контроля и измерений без прекращения связи. В то же время эти методы обеспечивают невысокую точность измерений.
Рассмотрим принцип контроля коэффициента ошибки по цифровому информационному сигналу. На рис. И.12 приведена структурная схема устройства оценки Кот для кодов ЧПИ и КВП-3. Как известно, коэффициент ошибки есть отношение числа ошибочно принятых символов к общему числу символов, принятых за определенное время: Kom = N
OJU
/N. Например, при фиксированном числе ошибок Л/
0
ш, если К
О
ш=10
5
, то N=\0
5
N
om
. Интервал времени, за который на вход измерительного прибора поступают N символов,
7"ош= = Ю
5
^т.иЛ^ош, где /т.и —длительность тактового интервала системы.
Следовательно, если поступление iV
0
m происходит за интервал времени Тот,
то Кош = 10"
5
Из сказанного следует, что между интервалом времени поступления фиксированного числа ошибок и Кош имеется прямая зависимость. Эта зависимость и положена в основу построения схемы, изображенной на рис.
11.12.
На вход схемы поступает квазитроичный сигнал в коде ЧПИ или КВП-
3. Устройство разделения (УР) разделяет положительные и отрицательные импульсы и подает их на детектор ошибок (ДО). Детектор ошибок определяет нарушение чередования полярностей импульсов для кода ЧПИ
или нарушение алгоритма кода КВП-3. При каждом нарушении алгоритма формирования кода входного сигнала ДО выдает в счетчик ошибок (СО) импульс. Одновременно от генератора тактовых импульсов (ГТИ) через схему НЕТ на счетчик тактовых импульсов (СТИ) поступают тактовые импульсы, частота следования которых не обязательно должна равняться частоте следования входных импульсов. При поступлении на СО числа импульсов, равного фиксированному числу ошибок N
0
ш
счетчик заполняется полностью и выдает сигнал запрета на схему НЕТ.
Схема НЕТ перекрывает поступление импульсов ГТИ на счетчик СТИ.
Если период следования импульсов ГТИ t
гти и к моменту прекращения счета поступило Л/рти тактовых импульсов, то интервал времени счета тактовых импульсов СТИ Tc4 = t гтИ^гти Если в соответствии с приведенным примером Т
сч
. — Т
ош
, то /Сош = Ю-
5
Сигнал с выхода счетчика поступает на ЦАП й далее в виде тока или напряжения, величина которого зависит от состояния СТИ, на аналоговый индикатор АИ, в качестве которого можно использовать стрелочный прибор, проградуированный в единицах Кош-
Рассмотрим принцип действия детектора ошибок для кодов ЧПИ и
КВП-3 на примере серийного прибора контроля достоверности ПКД-У.
Функциональная схема ДО представлена рис. 11.13, а, а временные диаграммы, поясняющие работу устройства, на рис.. 11.13, б.
В состав ДО входят два JK-триггера D1 и D2 и логический элемент 2И-
И ЛИНЕ D3. Для обнаружения нарушений чередования полярности в сиг- нале, представленном в коде ЧПИ на установочные входы R и S триггера D2, подается нулевой потенциал. При этом на основном и инверсном выходах триггера появляется высокий положительный потенциал, соответствующий логической единице. От УР на Bxi поступают импульсы положительной полярности. Импульсы положительной полярности устанавливают триггер
01 по основному выходу в состояние логической единицы, а инвертированные импульсы отрицательной полярности сбрасывают триггер
D1 в состояние логического нуля. Если в схему поступают два и более следующих подряд импульсов одной полярности, то состояние D1 меняет только первый импульс из серии, остальные импульсы не оказывают влияния на состояние триггера.
Рис. 11.13. Структурная схема и временные диаграммы работы детектора ошибок для кодов ЧПИ и КВП-3
Входные импульсы одновременно поступают на схему 2И—ИЛИ—НЕ.
Первый элемент И является формирователем сигнала ошибки в импульсах отрицательной полярности, второй — формирователем
сигнала в импульсах положительной полярности, а схема ИЛИ обеспечивает объединение сигналов ошибок. Таким образом, на выходе D3 формируются сигналы ошибок при нарушении алгоритма как для положительных, так и для отрицательных импульсов. В приведенном примере нарушение алгоритма произошло в импульсах отрицательной полярности (импульс ошибки на рис.
11.13, б заштрихован). При этом на входе второго элемента И будут в течение интервала времени существования на Бх
2
импульса ошибки оказываются три логические единицы, вызывающие появление сигнала ошибки в виде импульса логического нуля той же длительности на выходе
D3.
Рис. 11.14. Схема измерения фазового дрожания цифрового сигнала
На рис. 11.13, в представлены временные диаграммы работы схемы в режиме регистрации ошибок в коде КВП-3. В этом случае снимается блокировка с триггера D2. Как известно, ошибкой в коде КВП-3 считается сбой чередования полярности нарушений. На рис. 11.13, в показано, что после двух импульсов положительной полярности следуют импульс отрицательной полярности и два импульса положительной полярности, т. е. наблюдается повторение знака нарушения чередований. Следовательно, последний положительный импульс является ошибочным и на время его существования на Вх, на выходе D3 должен быть сформирован импульс соответствующей длительности.
В схеме эта задача решается следующим образом. От первого импульса положительной полярности меняет свое состояние триггер D1. Поступление второго импульса той же полярности вслед за первым (нарушение чередования полярностей) на установочный вход вызывает изменение состояния триггера D2. Следующие два импульса чередующейся полярности меняют состояние D1. При поступлении четвертого импульса положительной
полярности обеспечивается срабатывание первой схемы И, на выходе D3 появляется импульс ошибки.
Как уже отмечалось, при измерении Л",
)ш с использованием и формационного цифрового сигнала в тракте принципиально невозможно обеспечить высокую точность измерений методом преобразования текущею времени подсчета числа ошибок в коэффициент ошибок.
Гораздо большую точность позволяет получить использование в качестве измерительного сигнала псевдослучайная последовательность ПСП.
В этом случае известна структура сигнала на передаче, соответственно на приеме можно генерировать аналогичную последовательность и осуществлять побитное сравнение двух ПСП для выделения ошибок.
Недостатком этого метода является сложность синхронизации двух последовательностей. Из теории помехоустойчивых кодов известны методы, позволяющие вести обработку принимаемой ПСП с выделением ошибок, не требующие более сложных видов синхронизации, чем тактовая. Один из этих методов реализован в пульте испытания линейных трактов пилт.
Для измерения фазового дрожания существует несколько методов.
Один из них показан на рис.11.14, о. Фазовое дрожание импульсов на выходе линейного регенератора РЛ преобразуется в изменение амплитуды импульсов. Сигнал с выхода регенератора поступает на вход дифференцирующей цепочки ДЦ, выделяющей фронты входных импульсов.
Короткие импульсы с выхода ДЦ управляют ключевой схемой КС, на второй вход которой подается пилообразное напряжение, вырабатываемое генератором пилообразного напряжения ГПН. Система синхронизации обеспечивает фиксацию тактовых точек, совпадающих с моментами перехода через нуль пилообразного напряжения Так как фазовое дрожание сдвигает фронты импульсов на выходе регенератора относительно фик- сированных тактовых тпчгк, на выходе КС появляются короткие импульсы, амплитуды которых соответствуют пилообразному напряжению в моменты поступления фронтов входных импульсов. Такие импульсы на выходе КС
представляют собой АИМ сигнал. Далее импульсы поступают на расширитель длительности РД, что увеличивает их мощность. Управляет работой РД схема управления СУ. Из спектра импульсов детектор Д выделяет низкочастотную составляющую, которая поступает на измерительный прибор ИП, проградуированный в единицах фазы.
Измерение помехоустойчивости отдельных регенераторов необходимо для выявления причин перерывов связи, вызванных отказом линейного
Каждый регенератор в пределах допустимой длины регенерационного участка должен обеспечивать при заданной величине отношения сигнал-шум на входе коэффициент ошибки, меньший определенного нормированного значения. Например, для РЛ системы ИКМ-30 при защищенности 24,7 дБ значение Кош должно быть, меньше, чем 2,5-10
-8
. Если регенератор не обеспечивает требуемого значения Кош, он является неисправным и может служить причиной отказа линейного тракта.
Существует несколько методов измерения помехоустойчивости регенераторов, которые можно условно разделить на прямые и косвенные.
Один из вариантов прямого метода предполагает определение Кош при подаче на вход регенератора сигналов от двух генераторов: генератора ПСП и генератора шума с изменением уровня сигналов, обеспечивающих получение определенной защищенности. Коэффициент ошибок может быть оценен соответствующим измерительным прибором, например ПКД-У.
Однако использование прямых методов требует значительных объемов измерительного оборудования.
В эксплуатации большое распространение получили косвенные методы измерения помехоустойчивости регенераторов. Один из них — метод триад
— был описан в § 6.5 применительно к системе ИКМ-30. Рассмотрим метод оценки помехоустойчивости линейных регенераторов, используемый для оценки помехоустойчивости РЛ ЦСП, применяемых на СТС.
Измерение помехоустойчивости регенераторов осуществляется подачей с оконечной станции сигнала «Точки», представляющего собой
последовательность импульсов вида 1,1,1, ... с частотой следования, равной полутактовой частоте системы. Учитывая вид частотной
характеристики регенерационного участка, можно пренебречь значениями высших гармоник испытательного сигнала, так как сигнал на входе РЛ будет в основном определяться его первой гармоникой. Нормализованное значение амплитуды импульса на входе регенерационного участка составляет 3 В. При этом уровень первой гармоники на входе регенерационного участка
р= +4,8 дБ.
Рис. 11.15. Структурная схема измерения помехоустойчивости регенераторов ЦСП сельской телефонной связи
Тогда в качестве испытательного сигнала, подаваемого на вход регенерационного участка, можно использовать гармонический сигнал от измерительного генератора ИГ с частотой f
T
/2 и уровнем +4,8 дБ. В этом случае на выходе регенератора будет формироваться последовательность единиц. Такая схема измерений показана на рис. 11.15.
Имитация воздействия помехи на сигнал может быть получена изменением порогового уровня решающего устройства регенератора. Для этого к гнездам KCi и КС
2
подключают источник постоянного напряжения, который повышает уровень порога. Это эквивалентно уменьшению амплитуды входного сигнала из-за воздействия помех на величину смещения порога. Увеличивая напряжение смещения, добиваются срыва сигнала на выходе регенератора, который можно определить, подключив к выходу измеритель уровня
ИУ.
Регенераторы, обладающие заданной помехоустойчивостью, «выдерживают» напряжение помехи, указанное в
паспортных данных регенератора. Аналогичным образом определяется и срыв работы регенератора при понижении порогового уровня, что соот- ветствует увеличению амплитуды входного сигнала из-за воздействия помехи. Для этого изменяют полярность подключения источника постоянного напряжения. Допустимые изменения порога в одну и другую сторону определяются измерительным прибором ИП и должны быть практически одинаковы.
Скачать 4.61 Mb.