Передача сигналов частотных групп

 

На практике в процессе внедрения ЦСП возникает необходимость стыковки широкополосных аналоговых трактов с цифровыми. В частности, такая необходимость возникает при замене аппаратуры АСП на аппаратуру ЦСП. При этом используется специальная аппаратура аналого-цифрового преобразования (АЦО-ЧД), которая обеспечивает преобразование сигнала АСП (в основном сигналов вторичной и третичной групп) в цифровой и обратно. В процессе преобразования групповой сигнал АСП дискретизируется и кодируется. Выходной цифровой сигнал разделяется на несколько потоков той или иной ступени иерархии ЦСП, после чего эти потоки поступают на вход аппаратуры более высокой ступени иерархии ЦСП. Скорость передачи выходного потока B определяется значением частоты дискретизации F_д и разрядностью кодовых групп цифрового сигнала m. Соотношение для вычисления скорости передачи имеет вид В=mF_д.

Значение частоты дискретизации зависит от используемого варианта аналогово-цифрового преобразования сигнала:

-                    с преобразованием частоты для снижения верхней границы спектра сигнала;

-                    без преобразования частоты.

Рассмотрим первый вариант на примере аналого-цифрового преобразования сигнала вторичной группы (ВГ) АСП. Структурная схема передающей и приемной частей аппаратуры АЦО-ЧД (аналого-цифрового преобразования многоканального сигнала вторичной группы с частотным уплотнением) представлена на рис.3.7,а и рис.3.7,б соответственно.

 

Рисунок 3.7

 

В соответствии с теоремой Котельникова частота дискретизации должна быть равна . Для уменьшения частоты дискретизации спектр сигнала ВГ переносят в полосу частот 12…252 кГц. Значение частоты дискретизации выбирают равной 512 кГц (вместо F_д=2F_ш=2×252=504 кГц).

Необходимое число разрядов в кодовой группе зависит от вида шкалы квантования (равномерная или неравномерная) и допустимого уровня шумов квантования (3 пВт/км, что соответствует допустимому уровню шумов на 1 км аналогового тракта передачи). Поскольку средний уровень группового сигнала практически постоянный, сравнительно небольшой, и пик-фактор этого сигнала постоянный (14, 12 и 10 дБ для ПГ, ВГ и ТГ соответственно), то использовать неравномерное квантование нецелесообразно (выигрыш в длине кодовых групп не превышает одного разряда). Можно показать, что с учетом изложенного разрядность кодовых комбинаций ИКМ-сигнала должна быть не менее m≥9 бит. Выбирают m=12 (11 информационных и один разряд для передачи служебной информации). Таким образом, скорость передачи цифрового потока составляет величину B=m×F_д =12×512=6144 . Выходной цифровой поток кодера в устройстве разделения разделяется на 3 первичных (Е1) со скоростью каждый. Далее эти потоки поступают на 3 входа аппаратуры вторичной группы (ЦСП ИКМ-120) и передаются по ЦЛТ.

На приемной стороне (рис. 3.7,б) осуществляется обратное преобразование. В устройстве объединения три потока объединяются в один со скоростью , после чего этот ИКМ-сигнал декодируется, преобразуется в аналоговый с полосой частот 12…252 кГц и переносится в полосу частот ВГ АСП 312…552 кГц.

В качестве примера рассмотрим структуру цикла передачи аппаратуры АЦО-60. Цикл передачи характеризуется следующими параметрами:

- скорость передачи  ;

- длительность цикла передачи (4 бита);

- число разрядов (в составе которых 11 информационных разрядов и 1 служебный);

- частота передачи циклов .

На рис.3.8 приведено размещение битов в каждом из 3-х потоков.

 

 

Рисунок 3.8

 

Таким образом, из рис.3.8 видно, что 12-ти разрядная кодовая комбинация размещается в трёх цифровых потоках 2048  по 4 разряда в каждом.

Полярность сигнала (дискреты) указывается на первой позиции. Номер сегмента размещается на позициях 2 и 3. Номер уровня в сегменте – на позициях 4…11. Двенадцатая позиция этой кодовой комбинации используется для организации служебной связи, передачи сигналов аварии (вид модуляции – ДМ).

Аналогичным образом осуществляется преобразование в аппаратуре АЦО-300 группового сигнала третичной группы АСП и формирование цифрового потока со скоростью . Этот поток разделяется на 3 вторичных (Е2) со скоростью 8448  каждый, что соответствует  ОЦК.

При использовании второго варианта аналого-цифрового преобразования (АЦП) сигнала значение частоты дискредитации выбирается выше верхней частоты спектра группового аналогового сигнала, причем выбор частоты дискретизации не должен сопровождаться перекрытием спектра сигнала с боковыми полосами при частоте дискретизации и ее второй гармонике. Спектр сигнала имеет вид, приведенный на рис. 3.9, где 1 и 4 – соответственно нижняя и верхняя боковые полосы спектра сигнала при первой гармонике частоты дискретизации; 2 – спектр группового сигнала АСП; 3 –нижняя боковая частота спектра сигнала при второй гармонике частоты дискредитации.

Рисунок 3.9

 

Из рис.3.9 можно убедится в том, что перекрытие спектров боковых полос 1 и 3 со спектром сигнала 2 будет исключено при выполнении условий (неравенств)

                               (3.1)

Кроме того, целесообразно обеспечить равенство защитных промежутков (ЗП) между спектром сигнала (2) и боковыми полосами (1 и 3), то есть:

.                                 (3.2)

Откуда следует, что значение частоты дискредитации определяется соотношением

.                                 (3.3)

Для ВГ АСП F_min и F_max равны соответственно 312 и 552 кГц, поэтому значение частоты дискретизации составляет.

Это значение частоты дискретизации выше, чем в варианте АЦП с преобразованием частоты и при одинаковой разрядности приводит к нецелесообразному увеличению скорости передачи. Поэтому на практике используется вариант АЦП сигналов частотных групп с преобразованием частоты.

Недостатком рассмотренных преобразований группового сигнала АСП в цифровой является понижение пропускной способности цифрового линейного тракта (ЦЛТ), использующего аппаратуру ИКМ с временным уплотнением каналов. Действительно, для передачи 60 или 300 каналов АСП приходится использовать 90 или 360 каналов ЦСП.

В последние годы разработаны трансмультиплексоры, обеспечивающие сопряжение АСП и ЦСП без потери пропускной способности.