Системы передачи с частотным или временным разделением каналов

Архангельский колледж телекоммуникаций (филиал) федерального государственного

образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования  «Санкт-Петербургский государственный  университет телекоммуникаций

 им. проф. М. А. Бонч-Бруевича»

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

 

Учебная дисциплина основы телекоммуникаций

 

 

 

 

Студент С 105 -1094  Е.В. Батищев

Преподаватель   А.А Горбатова

 

 

 

 

Архангельск 2013г

Задача №1

Системы передачи с частотным или  временным разделением каналов

 

Выбор задачи соответствует четному и  нечетному номеру варианта. Четные варианты выполняют задачу 1.1 (частотное  разделение каналов), а нечетные варианты – выполняют задачу 1.2 (временное  разделение каналов).

Задача 1.2

1 Начертить упрощенную структурную схему N - канальной оконечной ЦСП с ИКМ и ВРК. Привести краткое (одну - две фразы) описание назначения элементов схемы.

2 Указать этапы аналого-цифрового преобразования сигнала в тракте передачи и цифро-аналогового преобразования сигнала в тракте приема.

3 Определить частоту дискретизации F_Д и период дискретизации T_Д сигнала. Спектр сигнала ограничен частотами F_h и F_b.

4 Для заданного числа каналов построить временную диаграмму группового АИМ сигнала, указав на диаграмме первые три канала и последний канал. Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица1 – Исходные данные

 

№ варианта	Кол-во каналов в СП, N	Спектр аналогового сигнала Fн и Fв, кГц	Амплитуды сигналов в каналах, U, В:								Число разрядов, n	Шаг кван- тования, Δ
			1-канал		2-канал		3-канал		N-канал
			U1	U2	U1	U2	U1	U2	U1	U2
1	16	0,3 - 2,4	26,3	53,4	18,9	35,7	4,2	13,3	8,7	59,7	4	4

 

5 Выполнить операции равномерного квантования с шагом Δ и кодирования в симметричном двоичном коде отсчетов группового АИМ сигнала. Определить величины искажений (ошибок) квантования x. Изобразить полученные в результате кодирования кодовые слова в виде сочетаний токовых и бестоковых посылок, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю - бестоковая.

Исходные  данные (амплитуды сигналов в каналах; число разрядов, n; шаг квантования, Δ) приведены в таблице 1.

6 Определить скорость передачи v_пер двоичного сигнала ИКМ. Частота дискретизации F_Д рассчитана, количество уровней квантования М. Количество каналов N указано в таблице 1.

7 Сделать вывод о проделанной работе.

 

Решение

Рассчитаем  частоту и период дискретизации сигнала. Построить временную диаграмму группового АИМ сигнала, указав на диаграмме первые три канала и последний канал.

Исходные данные:

Количество каналов в системе передачи, N – 16

Спектр  аналогового сигнала Fн и Fв, 0,3 –2,4 кГц

Амплитуды сигналов в каналах, U, В: 1-канал U₁ =26,3 В, U₂ = 53,4 В

2-канал U₁ 18,9 В, U₂ = 35,7 В

3-канал U₁ = 4,2 В, U₂ = 13,3 В

16-канал U₁ = 8,7 В, U₂ = 59,7 В

Решение: Выбор частоты и периода дискретизации сигнала, спектр которого ограничен частотами F_h и F_b, осуществляется на основе теоремы Котельникова. Определим частоту и период дискретизации.

F_Д=2·F_B                                                                                                             (1) 

F_Д = 2 · 2,4 = 4,8кГц

следовательно, период дискретизации АИМ сигнала будет равен

Тд=                                                                                                        (2)

Тд = =0,2083333 с = 208,333мс

Построим временную диаграмму группового АИМ сигнала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Временная диаграмма группового АИМ сигнала.

Выполнить операции равномерного квантования и кодирования в трехразрядном двоичном коде (n=4) импульсов группового АИМ сигнала (амплитуды сигналов в каналах из примера 1). Шаг квантования Δ = 4 В.

Решение: Рассчитаем количество уровней квантования М, которое связано с числом двоичных элементов следующим соотношением:

М = 2ⁿ .

Если n = 4, значит, количество уровней квантования будет равно:

М= 2⁴= 16.

Изобразим разрешенные уровни и произведём их кодирование. Нанесём импульсы группового АИМ сигнала, как это показано на рисунке2.

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Импульсно-кодовая модуляция

Выполним  операцию квантования, которая соответствует округлению числа до ближайшего целого. В данном случае АИМ импульсы округляются до ближайших разрешённых уровней. Поэтому после квантования высота импульсов будет следующей:

U₁1к =28 В U₂1к = 52 В

U₁2к =20 В U₂2к = 36 В

U₁3к =4 В U₂3к = 12 В

U₁16к = 8 В U₂16к = 58 В

Ошибка  квантования определяться разностью:

Ошибка  квантования определяться разностью:

ξ = |U _Р.У. – U_АИМ½ (3)

При расчёте  ошибки квантования должно выполняться  условие:

Тогда ошибка квантования для отсчётов АИМ сигнала составит:

для импульса U₁ 1 канала ξ₁ = |28 – 26,3| = 1,7 В

для импульса U₁ 2 канала ξ₂ = |20 – 18,9| = 1,1 В

для импульса U₁ 3 канала ξ₃ = |4 – 4,2| = 0,2 В

для импульса U₁ 13 канала ξ₄ = |8 – 8,7| = 0,7 В

для импульса U₂ 1 канала ξ₅ = |52 – 53,4| = 1,4 В

для импульса U₂ 2 канала ξ₆ = |36 – 35,7| = 0,3 В

для импульса U₂ 3 канала ξ₇ = |12 – 13,3| =1,3 В

для импульса U₂ 16 канала ξ₈ = |58 – 59,7| = 1,7 В

Для кодирования разрешенного уровня, надо закодировать номер уровня в двоичной системе счисления. При использовании системы нумерации, показанной на рисунке 2, уровням соответствуют следующие кодовые слова:

U₁1к = 110 U₂1к = 100

U₁2к = 001 U₂2к = 011

U₁3к = 001 U₂3к = 011

U₁16к = 010 U₂16к = 100

Изобразим эти кодовые слова в виде сочетания импульсов и пробелов, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю - бестоковая.

Рисунок 3 – Цифровой сигнал

Скорость  передачи v _пер двоичных сигналов в канале равна тактовой частоте и зависит от числа каналов N в цифровой системе передачи, от числа элементов М в кодовой группе, а также от частоты дискретизации F_Д АИМ сигналов.

Тактовая  частота определяется по формуле:

F_Т = F_Д · М · N (4)

Число каналов N для расчета F_Т берется на 2 канала больше с учетом передачи служебной информации, например, сигнала цикловой синхронизации, сигналов набора номера, контроля состояния каналов и т.д. Для системы передачи ИКМ-30 необходимо взять число N=18. Частота дискретизации F_Д в телефонном канале ТЧ равна 4,8 кГц. Если число разрядов кодовой группы М равно 8, то:

F_T =4,8 · 16 · 18 = 1382 кГц.

Скорость  передачи v _пер двоичных сигналов:

v _пер = 1382 кбит/с.

Рисунок 4 – Упрощённая структурная схема трёхканальной системы передачи с ЧРК

 

Задача 2

Построение радиорелейных линий  связи или сети сотовой связи.

 

Выбор задачи соответствует четному  и нечетному номеру варианта. Четные варианты выполняют задачу 2.1 (построение радиорелейных линий связи), а нечетные варианты – выполняют задачу 2.2 (построение сети сотовой связи).

Задача 2.2

1 Произвести выбор исходных данных согласно варианта. Исходные данные приведены в таблице 2.

2 Дать краткую сравнительную характеристику сотовым системам связи по своему варианту. Указать достоинства и недостатки указанных стандартов.

3 Привести функциональную схему сети сотовой связи. Перечислить элементы, входящие в состав сотовой подвижной связи и их назначение.

4 Рассчитать радиус зоны обслуживания Ro, количество сот L, число базовых станций N_БС, число кластеров n в заданной зоне обслуживания, расстояние D между центрами ячеек, в которых используются одинаковые полосы частот.

5 Изобразить схему построения сети сотовой связи.

6 Сделать вывод о проделанной работе.

Таблица 2 – Исходные данные

№ вари- анта	Наиме- нование стандарта	Зона обслужи-вания, S, км2	Радиус рабочей зоны БС, R, км	Количество БС в одном кластере, С	Примечание
1	NMT-450	9565,06	10,8	8	БС включены в два центра коммутации

 

 

 

Решение: Площадь зоны обслуживания определяется по формуле (5):

 

S = π R₀²      (5)

Расчет  радиуса зоны обслуживания R₀, км производится по формуле (6):

R₀ =       (6)

R₀ =

= 55,19 км

Число сот  L можно определить по формуле (7):

L = 1,21(R₀/ R)²      (7)

L = 1,21(55,19/10,8)² = 31,59 Þ L = 32

Число БС равно числу сот, так как на каждую соту приходится одна базовая  станция:

n_БС=32

Соты  группируются в кластеры. В одном кластере находится С базовых станций, работающих в неповторяющихся диапазонах частот. Определим количество кластеров по формуле (8):

n = L / C      (8)

n = 32 / 8 =4

Расстояние  D между центрами ячеек, в которых используются одинаковые полосы частот, рассчитывается по формуле 9):

D =       (9)

D =

Схема построения сети сотовой связи с двумя  ЦК показана на рисунке 5.

                              

Рисунок 5 - Схема построения сети сотовой связи с двумя ЦК

 

 

Задача 3

Построение телефонной сети общего пользования

 Задание:

1 Построить структурную схему первичной магистральной телефонной сети. Указать принцип соединения станций на местных сетях, принцип соединения УАК - I, УАК - II и АМТС между собой. На схеме разными цветами указать прямые и обходные пути между этими станциями.

2 Указать нумерацию и тип линий, используемых на заданных местных сетях. Исходные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Исходные данные

Номер варианта	Количество			Местная сеть
	УАК-I	УАК-II	АМТС	ГТС	СТС
1	3	3	5	2 УВС, по 4 РАТС	4 ЦС, 3 УС, 8 ОС

 

 

 

Решение:

В состав первичной магистральной сети входят узлы автоматической коммутации I класса (УАК I), узлы автоматической коммутации II класса (УАК II), автоматические междугородние телефонные станции (АМТС), которые являются оконечными для магистральной сети.

УАК I соединяются друг с другом по принципу «каждый с каждым» каналами связи.

УАК II являются транзитными и служат для соединения АМТС с УАК I.

При построении городской телефонной сети (ГТС) без  узлов территория города делится  на районы. Максимально может быть восемь районов. В каждом из которых  устанавливается по одной районной автоматической телефонной станции (РАТС), емкость до 10 000 номеров. Емкость  сети при таком построении не превышает 80 000 номеров, нумерация 5 - значная. РАТС соединяются по принципу «каждая  с каждой» соединительными линиями (СЛ). Каждая РАТС соединена с АМТС исходящими: заказно-соединительными  линиями (ЗСЛ) и входящими: соединительными  линиями междугородными (СЛМ).