Көп арналы байланыс

Сызықтық тракт құрылғысының бағанасы (СТҚБ) - 2 жүйеге;

Аналогты-цифрлық түрлендіргіштің  бағанасы стандартты үшінші реттік топтық жиілігі 812-1044 кГц;

Грунтқа орнатылған қызмет көрсетілмейтін регенеративті ҚКРП-2 пункті – 2 жүйеге;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7 сурет. МКТ-4 коаксиалды  кабелі

 

МКСТ-4 қорғасын қабықшасында және МКТА-4 алюминий қабықшасында екі  негізгі кіші габаритті типтегі  кабельдер қолданылады.

 

ИКМ-480-5 жүйесі үшінші дауірдегі  цифрлық беру жүйесін қарастырады, бесінші дәуірдегі  импульсты-кодалық  модуляциясы және станцияаралық  жалғау желілерді қалалық телефондармен  қосу  (ГТС) бірмодалы және көпмодалы  талшықты- оптикалық кабельдері арқалы 

1,3  және 1,55 мкм толқын  ұзындығы бойынша, радиорелейлі  желілері бойынша  34368 кбит/c. Жылдамдықпен  цифрлық сигналды беру.

 

 

2.4 Талшықты-оптикалық байланыс  жүйелерінің аппаратурасы

 

 

ТОБЖ аппаратурасының  кешенінде жұмыс істеу үшін типтік арнаны түрлендіруші құрылғысы және ЦБЖ уақыттық топтық түрлендіру құрылғысы, сонымен қатар қызметтік байланыс пен бақылау құрал-жабдықтарды  қоса, оптикалық сызықтық трактың  спецификалық құрылғысы қолданылады.

“Сопка-2” және “Сопка -3”  ТОБЖ аппаратуралары ТЖ 120 немесе 480 арналарға  сәйкес бір сызықтық тракт бойынша  және сәйкесінше градиентті оптикалық  кабель бойынша екінші ретті және үшінші ретті цифрлық тракты ұйымдастыру  үшін арналған. Екінші ретті және үшінші ретті цифрлық ағындар ЦБЖ  ИКМ-120 және ИКМ-480 құрылғыларында қалыптасады. Желіде ОЗКГ оптикалық кабелі қолданылады (канализацияда немесе грунтта орнатумен  Ішкіаймақтық желілер үшін оптикалық  кабель). Толқынның тарату ұзындығы –1,3 мкм. Сызықтық тракттың максимал ұзындығы – 600 км. “Сопка-2” аспабы үшін энергетикалық  потенциал 43 дБ және “Сопка-3” аспабы үшін 41 дБ қабылданады. Желідегі коды – 5В6В екілік типтегі. Қызметтік байланыс пен бақылау сигналдарын тарату спектрдің төмен жиілікті бөлігінде  ақпараттық сигналмен іске асырылады. Оптикалық сызықтық тракттың құрылғысының бағанасының құрамына (СОЛТ-О-2 немесе СОЛТ-О-3) екі жүйені тарату үшін сәйкес құрылғылар кіреді. СТМ қызметтік  байланыс пен телемеханика бағанасы екі сызықтық тракттерге қызмет көрсету  үшін арналған. Сызықтық тракта құрамында  екі жақты регенераторы бар, КБ НРПГ-2-0-2 қызмет көрсетілмейтін регенерациялық пункттердің блоктардың комлекті орнатылады.

Қызметтік байланыс пен бақылау  сигналдарын тарату сол оптикалық  талшықтар бойынша ақпараттық сигналмен  бірге іске асырылады. Сызықтық регенераторлардың  қоректенуі автономды қайнар көзінен  іске асырылады. Мысалы, радиоизотопты  термоэлектрлік генератордан (РИТЭГ).

 

 

2.5 Байланыс кабельдерінің  параметрлері

 

 

Әдіспен сәйкес регенерация  аймағының ұзындығын есептеу  кезінде байланыс кабельдердің параметрлерін  мәндер қатарын білу қажет: өшу коэффициенті, өтпелі өшулер, толқындық кедергі  және т.б. Әртүрлі жиіліктегі кабельдердің параметрлерінің нақты мәні сызықтық-кабельдік құрылысы бойынша арнайы анықтамалық  әдебиетте беріледі. Курстық жобаны орындау кезінде төменде көрсетілген орташаланған мәндер мен жақындаған есептеулі қатынастар қолданылады.

Көпжұпты төмен жиілікті кабельдер үшін өшу коэффициентінің  орташаланған мәні 2.1 – кестеде  көрсетілген (1024 кГц жиілігінде).

 

2.1 – кесте 

Симметриялы және коаксиалды кабельдердің өшу коэффициенттерін есептеу

Кабельдердің типі	a(f), дБ/км	Zт, Ом
Т-0,5	20,5	110
ЗК 1х4х1,2	5,22·Ö f  + 0,21·f	140
МКТ-4-1,2/4,6	5,26·Ö f  + 0,017·f	73

 

Зоналық байланыс үшін грунтта  орнату үшін оптикалық зоналық кабель ОЗКГ (немесе ОЗК)  қолданылады. Кабельде ұзындығы 1,3 мкм толқында жұмыс істеу  үшін арналған градиентті көп модалы талшықтар қолданылады. Кабельдің  маркировкасында жетілдіру номері , өшу коэффициенті және бөлшек түрде  көрсетіледі: ОВ сандары арасындағы қатынас және бөлімінде ДП үшін мысты  өзектің саны. ОВ саны 4 және 8, ал мысты  өзектің саны 4 немесе 0-ге тең болуы  мүмкін. Осыған сәйкес маркировка келесідей  болады: ОЗГК-1-0,7-8/4, ОЗГК-1-1,5-4/0 және т.б. Өткізу жолағы 1,5 дБ/км өшумен кабельдер  үшін 500 МГц және 0,7 мен 1,0 дБ/км өшумен кабельдер үшін 800 МГц тең. Кабельдердің құрылыстық ұзындығы – 2200 м.

Магистральді байланыс үшін ОМЗКГ немесе ОКЛ типтегі оптикалық  кабельдер қолданылады. Бұл кабельдер 4,8 немесе 16 санын құрайтын бір модалы талшық қолданылады. Толқын ұзындығы 1,3 мкм ОМЗГК кабель үшін өшу коэффициенті 0,7 дБ/км, ал ОВ дисперсиясы 3,5 пс/(нм*км) құрайды. Толқын ұзындығы 1,55 мкм ОКЛ  кабель үшін өшу коэффициенті 0,3 дБ/км, ал ОВ дисперсиясы 2,0 пс/(нм*км) құрайды. Кабельдердің келесі маркировкасы мүмкін: ОМЗГК-1-0,7-8, ОКЛ-2-0,3-4 және т.б. Бұл кабельдердің құрылыстық ұзындығы – 2000 м.

 

 

 

3 СОҢҒЫ ЖАБДЫҚТЫҢ ШУЛАРЫН  ЕСЕПТЕУ. ДИСКРЕТТЕУ ШУЛАРЫ

 

 

АУБ ЦБЖ құрылу негізінде  Найквист-Котельников теоремасы  жатыр, ол: спектрі 0-ден F_ж жиілік жолағымен шектелген, уақыт бойынша үздіксіз сигнал c(t), белгілі бір уақыт интервалы сайын,

 

 

немесе

 

 

жиілігі сайын алынған  өзінің лездік мағыналарының қатарымен  түгелдей анықталады.

Уақыт бойынша үздіксіз және спектрі бойынша шектелген c(t) сигналының T_*,2T_*…nT_*санау нүктелерінде анықталған с(nT_*) сигналына түрлену процессін дискретизация деп атайды.

с(nT_*) сигналының санау нүктесіндегі мағынасын дискреттер немесе санаулар деп атайды. Сондықтан Найквист-Котельников теоремасын техникалық әдебиетте санау теоремасы деп атайды, Ал көрші санаулар арасындағы уақыт интервалын дискретизация периоды T_{* деп атайды.}

Санау теоремасының мағынасы келесіде: үздіксіз және спектрі бойынша  шектелген c(t) сигналын беру қажет болса, оны үздіксіз беру міндетті емес, оның белгілі бір уақыт аралығындаT_* алынған, жеке лездік мағыналарын беру жеткілікті.

Бір арнаның сигнал санауларының арасында, дискретизация параметрлері бірдей, басқа арналардың сигналдарының  санауларын беруге болады. Осылайша, арналардың уақыт бойынша бөлінуі жүзеге асады.

Дискретизация процессін c(t) сигналының – амплитудаы А_m,ұзақтығы τ_u, периоды T_* және жиілігі бар тікбұрышты импульстардың периодты кезектілігіне (ТИПК) амплитудалы – импульсты модуляциясының (АИМ) процессі ретінде ұсынуға болады.

АИМ сигналдың S(ω) спектрі, ондағы А₀-тұрақты амплитуда құраушысы; А₁,А₂,А₃-және т.б. бірінші, екінші, үшінші гармоникалардың амплитудалары және т.б. ТИПК импульстарының жүру жиілігінің гармоникалары немесе дискретизация жиілігі; ТБ-1-ω_*-Ω_iдискретизация жиілігінің бірінші гармоникасның маңындағы жиілік жолағындағы төменгі бүйірі; ЖБ-1-ω_*+Ω_i дискретизация жиілігінің бірінші гармоникасының маңындағы жиілік жолағының жоғарғы бүйірі; ТБ-2, ЖБ-2 – дискретизация жиілігінің екінші гармоникасының маңындағы жоғарғы және төменгі бүйір жолағы; НБ-3, ВБ-3 дискретизация жиілігінің үшінші гармоникасының маңындағы жоғарғы және төменгі бүйір жолағы және т.б.

Дискретизация немесе амплитудалы-импульсті  модуляция процессі, яғни арналық  АИМ сигналдың құрылуы с(nT_*) жеке АИМ трактта іске асады.

Сұлба жұмысы келесідей жүреді. АИМ тракттының кірісіне c(t) біріншілік сигналы түседі. ТЖА тиімді берілетін  жиілік жолағын құру үшін және Найквист-Котельников  теоремасының шарттарын қанағаттандыру үшін біріншілік сигналдың жиілік жолағы төменгі жиілікті фильтрмен шектеледі. Одан ары спектры бойынша шектелген  сигнал төменгі жиілікті күшейткішке  түседі, ТЖК сигнал қуатының оның спектр шектелуінен кейін, дискретизация  процессінен кейін және АИМ-1, АИМ-2 түрлендірулерден кейін пайда болған әлсіреуін толықтырады. ТЖК шығысынан c(t) сигналын аламыз, бұл сигналдың  параметрлері оның берудегі дискретизаторға  түседі, дискретезатордың басқа кірісіне арналық импульстер таратқышынан ТИПК түседі, ТИПК тактылы жиілігімен немесе T_* периодымен жүреді. ААИМ шығысында с(nT_*) дискретті сигналды аламыз. Одан кейін N жеке арналық АИМ сигналдар жалпы топтық АИМ сигналға біріктіріледі және ЦБЖ беру тракттысына түседі. ЦБЖ беру тракттсысының шығысында топтық АИМ сигналдан, АИТ түсетін, ТИПК басқарылатын арналық селектордың АС көмегімен әр арнаға сәйкес келетін, жеке АИМ сигнал с(nT_*) бөлінеді. ТЖФ көмегімен оның демодуляциясы іске асады. ТЖФ шығысынан үздіксіз сигнал ТЖК түседі, Ол арнаның шығысында c(t) сигналының номиналды мағынасын қамтамасыз етеді.

Барлық ЦЖТ-да уақыт бойынша  сигналдардың бірқалыпты дискретизациясы  қолданылады, яғни Т_д тұрақты периодымен дискретизация қолданылады, ал Dt_i периодынан ауытқу кездейсоқ сипатта болады. Бұл ауытқулар 3.1 суретте көрсетілгендей қабылдайтын сигналдың формасының өзгеруіне әкеледі, субъективті түрде дискретизация шуылдары деп аталатын сипаттамалық бөгелулер пайда болады.

 

                                                                бұрмаланған сигнал

                                  U(t)                                                          бастапқы сигнал  

Dt₁Dt₂                           

 

 

Dt₃

                                                              Т_д              Т_д

 

                                  0                                                                           t

 

3.1 сурет. Дискретизация  периоды өзгергендегі қабылданатын  сигнал формасының өзгеруі

 

Dt_i шамалары шектік таратушы станцияның беруші генератордың тұрақсыздығымен, сызықты регенератордың дәлсіздікпен шақырылған импульстердің төмен жиілікті фазалық флуктуациясымен анықталады (сызықтық сигналдың тактілі жиілігінің дәлсіздігі). Егер беруші генератордың шақырылған тұрақсыздығының ауытқу шамасын a_д, шақырылған фазалық флуктуацияны b_д деп белгілесек, онда олар арасындағы статистикалық байланыс жоқ деп есептейміз, бірақ қайта қыбылдау аймақта дискретизация шуылының қуаты аспайды:

 

 

мұндағы, -сигналдың тиімді кернеуі.

 болғандықтан, ауытқу периодына  қатысты  және , осыған сүйене отырып дискретизация шуларының қуатын мына түрде жазуға болады:

 

 

ОЦК (Т_д=125 мкс) базасында жасалған ТЖ өткізбе арналарында Dt_i шектеулі шамасы 810 нс аспауы керек. Бұл ТЖ арналарында дискретизация шуылдарынан минималды мүмкін қорғаныштығы А_{қор.мин}=34 дБ. Қайта қабылдаумен ОЦК-да қорғаныштық 10·lg(n_пп+l) дейін төмендейді, мұндағы n_пп – цифрлық ағындар бойынша және ТЖ бойынша мүмкін қайта қабылдаулардың жалпы саны. ОЦК бірінші реттік желісінің номинальді тізбегі құрамында қайта қабылдаулар 59 дейін, оған қоса абоненттік аймақтарда екі мүмкін қайта қабылдаулар бар. Онда n_пп=61 дейін жетуі мүмкін, алқайта қабылдаусыз ОЦК базасында түзілген арнада А_қор, келешекте бұл қайта қабылдауларды ұйымдастыруды қамтамасыз ету үшін  кем болмауы керек:

 

А_{макс.қаж.қор.}=34+10·lg(61+1)»52 дБ

 

Генераторлық құрылғының тұрақсыздығы нормаланғандықтан, дискретизация  шуылдарынан берілген қорғаныштық  тағы қамтамасыз ету кезінде фазалық  флуктуацияның шектеулі шамасы анықталады.Есептеу  келесі түрде жасалады:

а) НСА ТЧ арнасы үшін дискретизация  шуларынан талап етілетін қорғаныс былай анықталады:

 

 

бұл жердегі n-цифрлық ағындағы және ТЧ-дегі қайта қабылдаулардың жалпы саны;

 

 

б) НСА-ның барлық телімдер үшін генераторлық жабдықтың салыстырмалы тұрақсыздығының квадрат соммасы  анықталады: 5*10^-5 (ИКМ-1920), 3*10^-5 (ИКМ-480), 2*10^-5 (ИКМ-120), 1,5*10^-5 (ИКМ-30; ИКМ-15).

в) теңсіздікті түрлендіру арқылы (1), НСА әр жеке телім үшін төменгі жиілікті фазалық флуктуациядан  пайда болған ауытқулардың салыстырмалы шегін анықтаймыз:

 

 

г) желілі тракттағы әр телім  үшін шамасы бойынша импульстердің  фазалық флуктуациялық шамасы анықталады, сигналдың тактылық жиілігі дискретизация  жиілігінен қанша көп болса, f_Tf_Д-дан сонша есе көп болу керек.

 

 

4 ЦБЖ КВАНТТАУ ШУЛАРЫНЫҢ  ДЕҢГЕЙІН АНЫҚТАУ

 

 

Дискреттелген немесе АИМ-2 сигналдың (оның ішінде топтық АИМ-2 сигналы  да бар) амплитудалары немесе санау  деңгейлері оның іске асуының шексіз көптігін құрайды.Осы көптікті азайтудың  бірінші қадамы мағынасымен кіріс сигналдың кернеу амплитудасын шектеу,одан асу ықтималдығы аспайды.Бірақ іс жүзінде беру арналарында (тракттарында,байланыс желілерінде) әр түрлі бөгеулдердің және бұрмаланулардың нәтижесінде, санаудың әр түрлі деңгейлерінің (градацияларының) соңғы көптік мәнін ғана беруге болады.

Санау деңгейлерінің үздіксіз шкаласын дискретті шкалаға ауыстыру деңгей бойынша кванттау деп аталады.Кванттау операциясы санауларды өңдеудің цифрлық әдістерін қолдануға мүмкіндік береді, оның ішінде кодалау және регенерация операциялары.

ЦБЖ-да деңгей бойынша сигналды кванттау нәтижесінде сигналдың  нақты лездiк мәндерi квантталудың деңгейлерiнiң ең жақын шешiлген мәндерiне теңескен кезде қателер пайда  болады. Бұл қателер бірқалыпты спектральді  тығыздығымен флуктуационды шулар  ретінде қабылданады және кванттау шулары деп аталады. Кванттау шулары стационарлы кездейсоқ эргодициялық үрдіс ретінде көрініс табады.  

N_кв - кодерде кванттау қадамының саны, N_кв=2^mp.

мұндағы  m_p - бірқалыпты кванттау кезінде екілік кодтың разряд саны.

ЦБЖ аспабында A-87,6/13 компрессия сипаттамасымен сызықты емес кодтау қолданылады. Сипаттама сигналдың  оң мәні үшін 8 сегменттен тұрады және әрбіреуінде 16 кванттау қадамы бар. Кванттау қадамының барлығы N_кв=8∙16=128 (1-16, 17-32, ... 113-128). DU_н кванттау қадамы әрбір сегменттің ішінде тұрақты және келесі сегментке өту кезінде 2 есе өседі.   0-ші және 1-ші сегменттерде ең минимальді кванттау қадамы - DU_н0, ал в 7-ші сегментте ең минимальді кванттау қадамы - 64∙DU_н0. Сигналдың кері мәндері үшін де солай қалады.