Мининформсвязи РФ

ГОУ ВПО Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Контрольная работа №1

по курсу “Цифровые системы передачи”

Выполнил
студент группы ЗДО-51
Петров В.П.
студенческий билет № 0001

Проверил
профессор кафедры СРС
Носов В.И.

Новосибирск 2008 г.

Объединяются 1200 каналов тональной частоты и 5 каналов звукового вещания высшего класса в системе с временным разделением каналов и 8-ми разрядной импульсно-кодовой модуляцией. Рассчитать временные и частотные характеристики, нарисовать структурную схему объединения и разделения каналов с учетом плезиохронной цифровой иерархии. Изобразить временные и спектральные характеристики сигналов во всех точках тракта с указанием рассчитанных значений длительностей, периода следования импульсов и частот.

Полученным цифровым потоком загрузить синхронный транспортный модуль SТМ – 1. Изобразить многоступенчатую схему загрузки с указанием блоков, скоростей объединяемых потоков, формирование указателей и заголовков трактов. Привести необходимые пояснения.

2. Рассчитать частоты дискретизации для каналов ТЧ и звукового вещания. Частота дискретизации для сигнала звукового вещания выбирается из условия его передачи в аппаратуре ИКМ-30. Определить общее число каналов. Рассчитать периоды дискретизации для каналов ТЧ и ЗВ, время, отводимое на канальный интервал и изобразить распределение каналов в ИКМ-30.

Рассматриваемые в этом разделе вопросы рассмотрены в подразделах 1.3 – 1.7 пособия.

Так как верхняя частота сигнала ТЧ , то согласно теореме Котельникова-Найквиста частота дискретизации

(1)

Для сигнала звукового вещания высшего класса и, следовательно, частота дискретизации

(2)

Частота дискретизации канала звукового вещания выбрана равной 32 кГц, так как при передаче этого сигнала в аппаратуре ИКМ-30 она должна быть кратной частоте дискретизации сигнала ТЧ .

При расчёте частоты дискретизации для сигналов вещания первого и второго классов необходимо брать их верхние частоты и , соответственно.

Из (1) и (2) определим, какое число каналов ТЧ необходимо использовать при передаче сигнала ЗВ в аппаратуре ИКМ-30

(3)

Согласно заданию общее число каналов ТЧ, необходимое для передачи 5 каналов ЗВ высшего класса

(4)

Тогда общее число каналов ТЧ будет равно

(5)

В соответствии с (1) и (2) периоды дискретизации сигналов ТЧ и ЗВ будут равны

(6)

В аппаратуре ИКМ-30 используется временное разделение каналов, которые передаются циклами, имеющими длительность . В цикле организуется передача 30 информационных и 2 служебных каналов, тогда время, отводимое на один канальный интервал, будет равно

(7)

При этом в соответствии с (6), отсчёты сигнала ЗВ должны быть расположены через определённое число канальных интервалов

(8)

Так как в одной аппаратуре ИКМ-30 можно передавать не более трёх сигналов ЗВ, то с учётом (1) – (8) для трёх сигналов ЗВ (ЗВ₁, ЗВ₂, ЗВ₃) распределение каналов в цикле аппаратуры представлено на рисунке 1.

Рис. 1. Распределение каналов в цикле ИКМ-30

В соответствии с рисунком 1 и формулами (1) – (8), с учётом 8-ми разрядного кодирования тактовая частота одного канала ТЧ в аппаратуре ИКМ-30 составляет

(9)

а тактовая частота выходного цифрового потока

(10)

Скорость выходного цифрового потока численно равна его тактовой частоте

(11)

3. Рассчитать и изобразить иерархическую структуру ПЦИ для своего варианта. Определить количество систем первого, второго и т.д. уровней иерархии. Рассчитать скорости для каждого иерархического уровня и пояснить назначение служебных каналов.

Описание иерархической структуры ПЦИ и согласования скоростей приведены в подразделах 1.8 и 1.9 пособия.

В соответствии с (5) общее число каналов ТЧ, подлежащих передаче равно .

Одна система ИКМ-30 используется для передачи 30 каналов ТЧ, следовательно, общее число таких систем необходимое для передачи 1220 каналов ТЧ

(9)

В соответствии с (11) в ИКМ-30 30 информационных и два служебных канала для передачи циклового синхросигнала КИ0 и сигналов управления и взаимодействия КИ16 (рис. 1). Выходной цифровой поток аппаратуры ИКМ-30 имеет скорость 2,048 Мбит/с, является первым уровнем европейской плезиохронной цифровой иерархии и обозначается Е1.

В соответствии с иерархической структурой в первичном мультиплексоре (аппаратура ИКМ-120) объединяются 4 первичных цифровых потока Е1, поэтому необходимое число таких мультиплексоров

(10)

На выходе первичного мультиплексора получается цифровой поток второго уровня европейской ПЦИ Е2

(11)

Четыре служебных канала вводятся в первичном мультиплексоре для передачи сигналов синхронизации и проведения согласования скоростей четырёх асинхронных входных цифровых потоков Е1.

В соответствии с иерархической структурой во вторичном мультиплексоре (аппаратура ИКМ-480) объединяются 4 вторичных цифровых потока Е2, поэтому необходимое число таких мультиплексоров

(12)

На выходе вторичного мультиплексора получается цифровой поток третьего уровня европейской ПЦИ Е3

(13)

Девять служебных каналов вводятся во вторичном мультиплексоре для передачи сигналов синхронизации и проведения согласования скоростей четырёх асинхронных входных цифровых потоков Е2.

В соответствии с иерархической структурой в третичном мультиплексоре (аппаратура ИКМ-1920) объединяются 4 третичных цифровых потока Е3, поэтому необходимое число таких мультиплексоров

(14)

На выходе третичного мультиплексора получается цифровой поток четвёртого уровня европейской ПЦИ Е4

(13)

Двадцать восемь служебных каналов вводятся в третичном мультиплексоре для передачи сигналов синхронизации и проведения согласования скоростей четырёх асинхронных входных цифровых потоков Е3.

Иерархическая схема ПЦИ для заданного варианта представлена на рисунке 2.

4. Изобразить подробную структурную схему объединения и разделения каналов (ИКМ-30) для совместной передачи сигналов в ТЧ и ЗВ. Привести пояснения принципа работы всех блоков с расчетом временных и частотных характеристик сигналов на выходе каждого блока.

Изобразить временные и спектральные характеристики сигналов во всех точках тракта с указанием рассчитанных значений длительностей, периодов следования импульсов и их частот.

Подробная структурная схема объединения и разделения каналов (ИКМ-30) для совместной передачи сигналов ТЧ и ЗВ приведена на рисунке 3. В одном комплекте ИКМ-30 можно передать не более трёх программ ЗВ. Поскольку для каждого канала ТЧ используется два сигнальных канала СУВ, то в данном случае их потребуется 36. Принцип работы всех блоков структурной схемы, расчёт временных и частотных характеристик сигналов на выходе каждого блока приведены в подразделах 1.3 – 1.7 пособия.

Временные и спектральные характеристики сигналов в отмеченных на рисунке 3 точках тракта с указанием рассчитанных значений длительностей, периодов следования импульсов и их частот приведены на рисунке 4.

Рис. 4 Временные диаграммы работы оборудования

5. Полученным для ПЦИ цифровым потоком произвести загрузку синхронного транспортного модуля СТМ-РР или СТМ-1. Изобразить многоступенчатую схему загрузки с указанием блоков и скоростей потоков. Привести описание структуры и назначения байт всех блоков, рассчитать скорости на выходе каждого блока. Пояснить назначения заголовков, указателей, для указателя, привести пример, поясняющий принцип его работы.

В соответствии с результатами, полученными в п. 3 на выходе ПЦИ получен четверичный поток Е4 со скоростью 139,264 Мбит/с. Как следует из схемы преобразований в СЦИ (стр. 64 текста пособия) потоком Е4 загружается синхронный транспортный модуль СТМ-1 по схеме рис. 5.

В СЦИ все структуры имеют длительность цикла , частоту следования циклов , скорость передачи одного байта составляет

. (14)

Таким образом скорость одного байта соответствует скорости основного цифрового канала ОЦК.

В соответствии с рис. 2.2 пособия в цикле контейнера C-4 содержится 9´ 260 = 2340 байт (каналов) и, следовательно, скорость передачи контейнера с учётом (14)

(15)

Разности скоростей и числа ОЦК Е4 и С-4 составляет

(16)

Эти 164 дополнительных ОЦК, которые вводятся в контейнере С-4 используются для согласования скоростей входного цифрового потока Е4 и контейнера С-4.

После добавления к контейнеру С-4 трактового заголовка получается новая структура, которая получила название виртуальный контейнер . Согласно рисунку 2.2 пособия заголовок содержит девять байт, функции которых изложены в подразделе 2.4.2 (стр.72) пособия. Скорость виртуального контейнера можно определить по выражению (15).

После добавления к виртуальному контейнеру указателя получается новая структура, которая получила название административный блок . Согласно рисунку 2.2 пособия указатель содержит девять байт, функции которых изложены в подразделе 2.5 (стр.75) пособия. Скорость административного блока можно определить по выражению (15).

После добавления к административному блоку заголовков регенерационной и мультиплексной секций получается новая структура, которая получила название синхронный транспортный модуль . Согласно рисунку 2.2 пособия заголовки регенерационной и мультиплексной секций содержат 27 и 45 байт, соответственно, функции которых изложены в подразделе 2.4.1 (стр.69) пособия. Скорость синхронный транспортный модуль можно определить по выражению (15).