Методические указания
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Контрольные задания, методические указания по их выполнению
для студентов заочного
отделения
11.03.02 - «Инфокоммуникационные
технологии и системы связи»
По профилю «Сети связи и системы
коммутации»
2016 г.
Контрольные
задания, методические указания по выполнению домашней контрольной работы студентами заочного отделения составлены
преподавателем БФ СибГУТИ Неудачиной О.И. в соответствии с рабочей
программой учебной дисциплины «Цифровые системы передачи» для
специальности 11.03.02 Имфокоммуникационные технологии и
системы связи по профилю «Сети связи и системы
коммутации».
Рассмотрены и одобрены на заседании
кафедры Телекоммуникационных систем Бурятского филиала
СибГУТИ
Контрольная работа
Задание № 1
1.
Начертите структурную схему
нелинейного кодера. Кратко поясните: три этапа кодирования, назначение всех
узлов кодера.
2.
Выполните операцию
нелинейного кодирования. Рассчитайте ошибку квантования.
Для кодирования используется нелинейный
кодер взвешивающего типа с характеристикой компрессии А-87,6/13.
Значения амплитуды отсчетов АИМ- сигнала
в у.е. по вариантам даны в таблице № 1.
Таблица
№1
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Амплитуда АИМ- сигнала,
у.е. |
+101 |
-96,8 |
+21,4 |
-57,2 |
+62,3 |
-460 |
+17,3 |
-203 |
+130 |
-196,6 |
Методическое указание по выполнению задания
№1
Сначала по [2, с.367-372] разберите
принцип действия линейного кодера взвешивающего типа для 2-полярного
АИМ-сигнала. Самостоятельно закодируйте несколько конкретных значений
АИМ-сигнала.
Разберите по [1, с.24-28, 54-55]
недостатки линейных кодеров (большие ошибки квантования сигналов с малыми
амплитудами) и пути уменьшения шумов квантования.
Далее приступайте к проработке материала о
нелинейном кодировании [2, с. 372-380].
Результатом этого кодирования является
8-разрядная кодовая комбинация, записанная в двоичном коде, где символ первого
разряда соответствует полярности отсчета АИМ сигнала (положительной- «I» и
отрицательной- «0»); во 2,3 и 4 разрядах закодирован номер сегмента, в котором
находится кодируемый сигнал; в 5,6,7,8 разрядах закодирован уровень квантования
внутри этого сегмента.
Запомните, что процесс нелинейного
кодирования состоит из трех этапов:
1 этап- кодирование полярности (результат кодирования
записывается в
первом разряде);
2 этап- кодирование номера сегмента, выбор основного
эталонного тока
Iосн.эт. (результат кодирования
записывается в 2,3,4 разрядах);
3
этап- кодирование уровня
квантования внутри выбранного сегмента
Iдоп.эт. (результат кодирования
записывается в 5,6,7,8 разрядах)
Самостоятельно закодируйте несколько
конкретных значений АИМ сигнала.
1 Начертите структурную схему нелинейного кодера (см.
рис.1 ) . Эта схема соответствует
[2, с. 378, рис. 8.14], но более адаптирована для
студентов.
1.1 Укажите
назначение кодера (для преобразования амплитуды отсчета АИМ сигнала в
соответствующую 8-разрядную кодовую комбинацию).
1.2 Кратко поясните три этапа
кодирования.
1.3 Кратко поясните назначение всех элементов
схемы.
Назначение компаратора К, цифрового
регистра ЦР; преобразователя кода ПК; ГЭТ, при этом следует указать сколько
эталонных токов и их цифровые значения в условных единицах, которые вырабатывает
каждый ГЭТ.
Назначение блока выбора и коммутации
эталонных токов БКЭ - для подключения выбранных ГЭТ или ГЭТ2, а также
для подключения выбранных эталонных токов по сигналам от KJI.
Назначение компрессирующей логики
KJI- для коммутации поступающего
от ЦР семиразрядного кода (без первого символа полярности сигнала) в
II-
разрядный двоичный код для
управления разрядами выбранного ГЭТ.
2. Выполните операцию нелинейного кодирования. Рассчитайте
ошибку квантования.
2.1 Результаты
поэтапного кодирования занесите в
таблицу 2. Пример заполнения этой таблицы с результатами кодирования JАИМ=-810 у.е. приведен в табл.3.
2.2 На схеме кодера рис. 1 в соответствии с результатами
кодирования заданного JАИМ укажите
следующее:
- значение амплитуды АИМ сигнала в у.е. на
входе компаратора К;
- кодовую комбинацию на выходе
К;
- состояние ключа (замкнут или разомкнут)
у ГЭТ1 или ГЭТ2,
- замкнутое состояние ключей выбранных
эталонных токов у своего ГЭТ1 или
ГЭТ2;
- состояние выхода («1» или «0») каждого
из 8-ми разрядов цифрового регистра ЦР;
- состояние разрядов входа («I» или «0»)
ПK;
- кодовую комбинацию на выходе
ПК;
Поясните преимущества кодеров с
неравномерной шкалой квантования .
3. На рис.1 на выходе кодера приведите
полученную в результате
кодирования 8-разрядную кодовую комбинацию.
Таблица
2
|
Опред.
поляр- ности |
Выбор
основного эталонного тока
Iосн.эт |
Вкл Iосн.эт |
Дополнительные эталонные токи
Iдоп.эт | ||||||
Разряды
кодирования |
1 |
2 |
3 |
4 |
- |
5 |
6 |
7 |
8 | |
Iэт |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Iаим-∑Iэт |
|
|
|
|
- |
|
|
|
| |
Состояние выхо-да
компаратора |
|
|
|
|
- |
|
|
|
| |
Запись решения в
ЦР |
|
|
|
|
- |
|
|
|
| |
Шаг
квантования |
|
| ||||||||
Ошибка квантования, Ԑ
кв |
|
| ||||||||
|
1-й этап |
2-й
этап |
3-й
этап | |||||||
|
Опред.
поляр- ности |
Выбор
основного эталонного тока
Iосн.эт |
Вкл Iосн.эт |
Дополнительные эталонные токи
Iдоп.эт | ||||||
Разряды
кодирования |
1 |
2 |
3 |
4 |
- |
5 |
6 |
7 |
8 | |
Iэт |
0 |
128 |
512 |
1024 |
512 |
256 |
128 |
64 |
32 | |
Iаим-∑Iэт |
-810-0<0 |
810-128>0 |
810-512>0 |
810-1024>0 |
- |
810-(512+
256)>0 |
810-(512+ 256+
128)<0 |
810-(512+ 256+
64)<0 |
810-(512+ 256+
32)<0 | |
Состояние выхо-да
компаратора |
1 |
0 |
0 |
1 |
- |
0 |
1 |
1 |
0 | |
Запись решения в
ЦР |
0 |
1 |
1 |
0 |
- |
1 |
0 |
0 |
1 | |
Шаг квантования,
Δ |
|
32 | ||||||||
Ошибка квантования, Ԑ
кв |
|
10 | ||||||||
|
1-й этап |
2-й
этап |
3-й
этап |

Задание № 2
1.Начертите
структурную схему нелинейного декодера. Кратко поясните три этапа декодирования,
назначение всех узлов декодера.
2.Выполните
операцию нелинейного декодирования
3.Укажите
назначение эталона коррекции. Исходные данные приведены в
табл.4
Таблица
4
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Кодовая
комбинация |
10111001 |
10111000 |
10010101 |
00101100 |
10101111 |
Варианты |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Кодовая
комбинация |
01011100 |
10010001 |
01001001 |
11000000 |
01001000 |
Методические указания по выполнению задания
№2
Разберите по [1, с.53-54; 2, с.380-381]
принцип действия линейного декодера. Самостоятельно декодируйте несколько
произвольных 8-разрядных кодовых комбинаций. Обратите внимание на необходимость
применения эталона коррекции.
Далее приступайте к проработке материала о
нелинейном декодировании [1, с. 58-62].
Логическое устройство производит анализ
8-разрядной кодовой комбинации, записанной в цифровом регистре, в три
этапа:
1 этап- по символу, записанному в 1-м разряде, выбирается
ГЭТ. Если записана «I», то выбирается ГЭТ, если записан «0», то выбирается
ГЭТ2,
2 этап- по кодовой комбинации, записанной в 2,3,4
разрядах, выбирается основной эталонный ток Ioсн,эт;
3 этап- из четырех дополнительных эталонных токов данного
Iосн.эт выбираются те, в чьих разрядах записаны
«единицы».
В конце добавляется эталон коррекции,
равный половине шага квантования данного сегмента.
По [1, с.62] разберите цифровой пример.
Самостоятельно декодируйте несколько произвольных 8-разрядных кодовых
комбинаций.
1.Начертите
структурную схему нелинейного декодера (см. рис.2). Эта схема соответствует
рис.8.15 в [2], но более адаптирована для студентов.
1.1.Укажите
назначение декодера (для преобразования 8-разрядной кодовой комбинации в
соответствующую амплитуду отсчета АИМ сигнала).
1.2.
Кратко поясните три этапа
декодирования.
1.3.Кратко
поясните назначение всех элементов схемы. Назначение ЦР см. в [1,
с.62J;; ГЭТ- в [1, с.59], при этом
указать, сколько эталонных токов
и их цифровые значения в у.е. вырабатывает каждый
ГЭТ.
Назначение БКЭ-для подключения выбранного
ГЭТ1 или ГЭТ2, а также для подключения выбранных эталонных
токов по сигналам от ЭЛ.
Назначение экспандируюшей логики ЭЛ- для
коммутации 7-разрядного кода (без первого символа полярности сигнала),
поступившего от ЦР, в 12- разрядный двоичный код для управления разрядами
выбранного ГЭТ.
2.Выполните
операцию нелинейного декодирования.
2.1Результаты поэтапного декодирования
занесите в табл.5. Пример заполнения этой таблице с результатом декодирования
комбинации приведен в табл.6.
3.На схеме
декодера рис.2 в соответствии с результатами декодирования заданной комбинации
укажите следующее:
заданную по табл.4 кодовую комбинацию на
входе декодера;
4. На схеме декодера рис.5 в соответствии с результатами
декодирования заданной комбинации укажите следующее:
- заданную по табл.4 кодовую комбинацию на
входе декодера;
- кодовую комбинацию в восьми разрядах на
выходе ЦР;
- состояние ключей (замкнут или разомкнут)
у ТЭТ, или ГЭТ2;
- замкнутое состояние ключей выбранных
эталонных токов у своего ГЭТ1 или
ГЭТ2,
- численное значение амплитуды АИМ сигнала
в у.е. на выходе декодера.
Таблица 5
|
Опред.
полярности |
Выбор эталонных токов, Iэт |
Сумма эталонных
токов | |||||||
основного |
дополнительных |
Коррекции | ||||||||
1 |
2 |
3 |
4 | |||||||
Разряды кодовой
комбинации |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
Кодовая
комбинация |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
Значения Iэт., у
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-й этап |
2-й этап |
3-й этап |
4-й этап |
|
Таблица 6
|
Опред.
полярности |
Выбор эталонных токов, Iэт |
Сумма эталонных
токов | |||||||
основного |
дополнительных |
Коррекции | ||||||||
1 |
2 |
3 |
4 | |||||||
Разряды кодовой
комбинации |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
Кодовая
комбинация |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 | ||
Значения Iэт., у
е |
минус |
512 |
256 |
- |
- |
32 |
16 |
816 | ||
|
1-й этап |
2-й этап |
3-й этап |
4-й этап |
|

1. Приведите требования к структуре цикла передачи в ЦСП с
временным группообразованием в оборудовании плезиохронной цифровой иерархии
(PDH).
2.Осуществите расчет структуры цикла
передачи.
3.Постройте
структуру цикла в виде таблицы, подставляя значения, полученные в результате
расчета.
Исходные данные в соответствии с вариантом
приведены в таблице 7
Таблица 7
Варианты Исх.
данные |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Тактовая
частота группового сигнала, кГ ц |
2816 |
6144 |
2560 |
5632 |
3072 |
5888 |
2304 |
6400 |
5376 |
3328 |
Тактовая
частота входного сигнала, кГц |
640 |
1472 |
576 |
1344 |
704 |
1408 |
512 |
1536 |
1280 |
768 |
Число
сопряженных потоков |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
Число
корректируемых искажений КСС |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Среднее
время поиска синхросигнала, мс (не более) |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Методические указания по выполнению задания №
3
1.
Уясните методы объединения
цифровых потоков в PDH [3, с.110 - 118].
2.
Разберите требования к
структуре цикла передачи в ЦСП с временным группообразованием в PDH (смотри методические рекомендации к контрольной
работе).
3.
После изучения данной темы
приступите к расчету и построению цикла.
Содержание ответа
1. Приведите требования к структуре цикла
передачи в ЦСП с PDH (плезиохронной цифровой
иерархии).
2. Произведите расчет структуры
цикла.
3. Постройте рассчитанную структуру цикла
передачи.
Требования к структуре цикла передачи
в ЦСП с группообразованием.
1.Соотношение количества
информационных и служебных символов в цикле должно быть таким, чтобы
обеспечивались требуемые параметры ЦСП. Под служебными понимаются следующие
сигналы: команды согласования скоростей, число символов в которых (m) должно соответствовать требуемой помехоустойчивости
этих сигналов; сигналы цикловой синхронизации, длительность которых
(b) должна обеспечивать требуемое
время восстановления синхронизма; сигналы цифровой служебной связи на
dсл позициях цикла. Кроме того в цикле обычно
предусматриваются позиции для передачи сигналов контроля и сигнализации
dк, непосредственного ввода сигналов дискретной информации
dд, а также для передачи информационных символов, изъятых
при отрицателтном согласовании скоростей (в системах с двусторонним
согласованием скоростей) dи.
2.При построении цикла передачи
следует стремиться к тому, чтобы число следующих подряд служебных символов было
минимальным, а их распределение по циклу – равномерным. Выполнение первого
условия обеспечивает минимальный объем памяти запоминающих устройств, входящих в
БАС цифровых потоков, а выполнение второго условия - лучшее подавление временных флуктуаций
в устройстве ФАПЧ, вызванных неравномерностью передачи информационных
символов.
3.Распределение символов
синхросигнала и команд согласования скоростей в цикле передачи должно
обеспечивать минимальное время восстановления синхронизма и максимальную
помехозащищенность команд согласования скоростей. Синхросигнал формируется
сосредоточенным, что обеспечивает меньшее время вхождения в синхронизм. КСС в
противоположность синхросигналу, распределяются равномерно в цикле передачи для
уменьшения вероятности их искажения сосредоточенными
помехами.
4.Структура цикла должна
обеспечивать возможность простого перехода от асинхронного режима к синхронному
и наоборот. В системах с двусторонним согласованием скоростей такой переход не
требует каких-либо изменений в структуре цикла. В этом случае просто перестают
вырабатываться команды согласования скоростей.
5.Длительность цикла должна быть по возможности минимальной, что позволяет уменьшить время восстановления синхронизма и временные флуктуации цифрового потока на выходе оборудования сопряжения, а также упростить генераторное оборудование и систему цикловой синхронизации.
Расчет
структуры цикла.
1.Соотношение числа информационных и служебных символов в цикле передачи для каждого входящего потока рассчитывается по формуле:
где
fз.н-частота записи информации
номинальная;
fсч.н-частота считывания информации
номинальная;
-несократимая
дробь.
2. Количество информационных символов в цикле передачи рассчитывается по формуле:
Сигналы контроля могут
передаваться на позициях, предназначенных для передачи информационных символов,
формируемых при отрицательном согласовании скоростей, когда данное согласование
не производится. Поэтому dk=dи=4.
Выбирая bc=dсл=dди,
рассчитываем значение i. Полученное
значение округляют в сторону целого большего.
Минимизируя число, следующих подряд, служебных символов и равномерно распределяя их между информационными символами, определяем:
При правильно рассчитанном цикле результирующая частота δ, должна быть равна нулю:
При правильном выборе синхросигнала рассчитанное значение М/(t) должно быть меньше заданного времени вхождения в синхронизм. В противном случае, необходимо сделать правильный вывод о выборе значности кодовой комбинации синхросигнала. Пересчитывание цикла передачи не производить.
Задание № 4
1.
Выполните расчет длины
регенерационного участка. Произведите размещение НРП по данным табл.
8.
2.
Начертите схему линейного
тракта, рассчитав длину регенерационного участка.
3.
Проверьте правильность
предварительного размещения НРП, рассчитав допустимую и ожидаемую вероятности
ошибки.
Линейный тракт расчетный является
участком внутризоновой сети.
Таблица
8
№
варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
l, км |
167,0 |
113,5 |
181,0 |
156,6 |
184,0 |
143,6 |
186,3 |
107,3 |
125,1 |
145,5 |
αto,
дб/км |
11,6 |
10,8 |
11,6 |
10,8 |
11,6 |
10,8 |
11,6 |
10,8 |
11,6 |
10,8 |
t,°С |
+17 |
+21 |
+18 |
+22 |
+19 |
+16 |
+15 |
+14 |
+17 |
+23 |
lнру,
км |
5,0 |
3,0 |
5,0 |
3,0 |
5,0 |
3,0 |
5,0 |
3,0 |
5,0 |
3,0 |
Аmax |
73 |
68 |
73 |
68 |
73 |
68 |
73 |
68 |
73 |
68 |
Amin |
40 |
20 |
40 |
20 |
40 |
20 |
40 |
20 |
40 |
20 |
Методические указания по выполнению задания №
4
Расчет
длины регенерационного участка. Размещение НРП.
Существуют следующие типы станций
для выпускаемой аппаратуры ЦСП: оконечные пункты (ОП), обслуживаемые
регенерационные пункты (ОРП), необслуживаемые регенерационные пункты (НРП).
Расстояние между ОП-ОРП или ОРП-ОРП
называется секцией дистанционного питания и задается в паспортных данных системы
передачи. При размещении ОРП следует руководствоваться следующими соображениями:
-расстояние ОРП-ОРП не должно
превышать максимальной длины секции дистанционного
питания;
-ОРП может располагаться только в
населенных пунктах.
Расстояние ОП – НРП, НРП – НРП или
ОРП – НРП называется длиной регенерационного участка.
Номинальная длина регенерационного
участка lнру для t°=20°C задается
в технических данных аппаратуры (см. табл.8).
Длина регенерационного участка при
температуре грунта отличной от t=20°С
может быть определена:

где
Аном.РУ, Аmin.РУ, Аmin.РУ – номинальное, максимальное и
минимальное затухание регенерационного участка по кабелю, согласно техническим
данным системы .
α tmax
– километрическое затухание кабеля на расчетной частоте fp цифровых систем передачи при
максимальной температуре грунта по трассе линии. Расчетная частота приведена в
табл. № 3.
Километрическое затухание кабеля при заданной максимальной температуре определяется:
где
αt0 – километрическое затухание кабеля
при температуре t0°, в курсовом проекте t0°= +20°, [Прил. 1] α α -
температурный коэффициент затухания (α α =
2·10-3 1/град)
Расчет количества регенерационных
участков внутри секции дистанционного питания можно осуществить по
формуле:

где l –
длина секции дистанционного питания в км;
lном.РУ расч. – рассчитанная номинальная длина РУ
в км;
Е(х)
– функция целой части.
Укороченные или удлиненные участки
не должны превышать длин lмин.РУ и lмакс.РУ определенных ранее. При
невозможности выполнения этого условия допускается увеличить на один число НРП и
организовать два укороченных регенерационных участка, при этом их следует
располагать перед ОРП или ОП.
Пример схемы размещения НРП
приведен на рис.3.
Содержание ответа
1. Привести расчет длины участка регенерации, размещение НРП.
2.
Вычертить схему размещения
НРП рассчитанного линейного тракта.