3.3 Передача сигналів частотних груп

 

На практиці в процесі впровадження ЦСП виникає необхідність стикування широкосмугових аналогових трактів з цифровими. Зокрема, така необхідність виникає під час заміни апаратури АСП на апаратуру ЦСП. Тому використовується спеціальне аналого-цифрове обладнання (АЦО), що забезпечує перетворення сигналу АСП (в основному сигналів вторинної і третинної груп) у цифровий і навпаки. У процесі перетворення груповий сигнал АСП дискретизуєтся і кодується. Вихідний цифровий сигнал розділяється на декілька потоків того чи іншого ступеня ієрархії ЦСП, після чого ці потоки надходять на вхід апаратури більш високого ступеня ієрархії ЦСП. Швидкість вихідного потоку (В) визначається частотою дискретизації F_д і розрядністю кодових груп цифрового сигналу m. Спiввiдношення для розрахунку швидкостi передачi має вигляд В=mF_д.

Значення частоти дискретизації залежить від варiанта аналого-цифрового перетворення сигналу, який використовується:

-         з перетворенням частоти для зниження верхньої межі спектра сигналу;

-         без перетворення частоти.

Розглянемо перший варіант на прикладі перетворення сигналу вторинної групи (ВГ) АСП. Структурнi схеми передавальної i приймальної частин апаратури АЦО-ЧД (аналого-цифрові перетворення багатоканального сигналу з частотним ущільненням) наведено на рис. 3.7,а i 3.7, б вiдповiдно.

 

Рисунок 3.7

 

Відповідно до теореми Котельникова частота дискретизації має бути    . Для зменшення частоти дискретизації спектр ВГ переносять у смугу частот 12…252 кГц. Значення частоти дискретизації вибирають рівною   512  кГц (замість F_д=2F_ш=2×252=504 кГц).

Необхідна кількість розрядів у кодовій групі залежить від виду шкали квантування (рівномірної або нерівномірної) і припустимого рівня шумів квантування (3 пВт/км, що відповідає допустимому рівню шумів на 1 км аналогового тракту передачі). Оскільки середній рівень групового сигналу практично постійний, порівняно невеликий, і пік-фактор цього сигналу постійний (14, 12 і 10дБ для ПГ, ВГ і ТГ відповідно), то використовувати нерівномірне квантування недоцільно (виграш у довжині кодових груп не перевищує одного розряду). Можна сказати, що з урахуванням вищенаведеного розрядність кодових комбінацій ІКМ сигналу має бути не менше m≥9 біт. Вибирають m=12 (11 інформаційних і один розряд для передачі службової інформації). Таким чином, швидкість передачі цифрового потоку складає величину: B=m×F_д=12×512=6144 . Вихідний цифровий потік кодера в пристрої розподілу розділяється на 3 первинних зі швидкістю кожний. Далі ці потоки надходять на 3 входи апаратури вторинної групи (ЦСП ІКМ-120) і передаються по ЦЛТ.

На приймальній стороні рис. 3.7,б здійснюється зворотне перетворення. У пристрої об'єднання три потоки поєднуються в один зі швидкістю , після чого цей ІКМ сигнал декодується, перетворюється в аналоговий зі смугою частот 12…252кГц і переноситься в смугу частот ВГ 312…552кГц.

Як приклад розглянемо структуру циклу передачi апаратури АЦО-60, яка забезпечує перетворення аналового сигналу ВГ у цифровий.

Цикл передачі АЦО-60 характеризується такими параметрами:

– швидкість передачі ;

– тривалість циклу передачi (4 біти);

– кількість розрядів (у складi яких 11 інформацiйних i один  службовий);

– частота передачі циклів .

На рис.3.8 наведено розміщення бітів у кожному з 3-х потоків.

 

 

Рисунок 3.8

Таким чином, iз рис 3.8 видно що 12-розрядна кодова комбінація розміщується в 3 цифрових потоках 2048  по 4 розряди у кожному.  

Полярність сигналу (дискрети) зазначується на 1-й позиції. Номер сегмента розміщується на позиціях 2 і 3. Номер рівня в сегменті – на позиціях 4...11. Дванадцята позиція цієї кодової комбінації використовується для організації службового зв'язку, передачі сигналів аварії (вид модуляції – ДМ).

Аналогічно здійснюється перетворення в апаратурi АЦО-300 групового сигналу третинної групи АСП і формування цифрового потоку зі швидкістю .Цей потiк розділяється на три вторинних iз швидкiстю 8448  кожний, що вiдповiдає 3·120=360 ОЦК.

Під час використання другого варіанта аналого-цифрового перетворення (АЦП) сигналу значення частоти дискретизації вибирається вище верхньої частоти спектра групового аналогового сигналу, причому вибір частоти дискретизації не має супроводжуватися перекриттям спектра сигналу з бічними смугами при частоті дискретизації і її другій гармоніці. Спектр сигналу має вигляд, наведений на рис. 3.9, де 1 і 4 – відповідно нижня і верхня бічні смуги спектра сигналу при першій гармоніці частоти дискретизації; 2 – спектр групового сигналу АСП; 3 – нижня бічна частота спектра сигналу при другій гармоніці частоти дискретизації.

 

Рисунок 3.9

 

З рис.3.9 можна переконатися в тому, що перекриття спектрів бічних смуг 1 і 3 зі спектром сигналу 2 буде виключено під час виконання умов (нерівностей)

Крім того, доцільно забезпечити рівність захисних проміжків (ЗП) по ширині між спектром сигналу (2) і бічних смуг (1 і 3), тобто:

.

Звідки випливає, що значення частоти дискретизації визначається співвідношенням

.

Для ВГ АСП F_min і F_max рівні відповідно 312 і 552 кГц, тому значення частоти дискретизації складає: .

Це значення частоти дискретизації вище, ніж у варіанті АЦП із перетворенням частоти і з однаковою розрядністю призводить до недоцільного збільшення швидкості передачі. Тому на практиці використовується варіант АЦП сигналів частотних груп з перетворенням частоти.

Недоліком розглянутих перетворень групового сигналу АСП у цифровий є зниження пропускної спроможності ЦЛТ, що використовують апаратуру ІКМ-ВД. Дійсно, для передачі сигналiв 60 або 300 каналів АСП приходиться використовувати 90 або 360 каналів ЦСП.

В останні роки розроблено трансмультиплексори, що забезпечують поєднання АСП і ЦСП без втрати пропускної здатності.