Лекция 9. Тема 7. Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и основные узлы оборудования

Тема 7. Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и основные узлы оборудования

Введение.

Рассматривается схема преобразования цифрового потока Е1с ИКМ в аналоговый сигнал. Основными узлами каналообразующего оборудования в тракте приема являются декодеры и временные селекторы.

Раздел 7.1 Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и основные узлы оборудования (продолжение)

Декодеры сигнала с ИКМ. Обычно величины АИМ отсчетов формируются путем суммирования весовых значений символов кодовой группы.

Декодеры бывают: матричные, последовательного счета и поразрядного взвешивания.

Из-за сложности реализации матричные декодеры не находят применения.

Декодеры последовательного счета требуют высокой скорости работы счетчика, поэтому используются редко.

Декодеры поразрядного взвешивания могут быть построены на основе последовательной или параллельной обработки импульсов кодовых групп.

При параллельной обработке скорость работы функциональных узлов декодера уменьшается в m раз. Поэтому практическое применение находят декодеры параллельного кода, когда предварительно производится преобразование цифрового потока последовательного кода в цифровой поток параллельного кода.

Нелинейный декодер взвешивающего типа с цифровым экспандированием эталонов изображен на рисунке.

Декодер содержит:

ЦР – цифровой регистр;

ЭЛ – блок экспандирующей логики;

БКЭ – блок выбора и коммутации эталонных токов;

ИЭ – источники эталонов положительной и отрицательной полярности.

Восьмиразрядная кодовая группа принятого ИКМ сигнала записывается в цифровой регистр, формируясь на его выходах 1…8 в виде параллельного восьмиразрядного двоичного кода. 1-й разряд этой кодовой группы определяет полярность включенных ИЭ, 2-й…4-й разряды – номер сегмента, 5-й…8-й разряды – номер уровня квантования.

В соответствии с принятой кодовой комбинацией включаются соответствующие эталоны. Суммарный ток которых определяет величину (амплитуду) декодированного отсчета АИМ сигнала.

Рис. 9.1 Схема нелинейного декодера взвешивающего типа

ПРИМЕР. Пусть кодовая комбинация имеет вид 10101010. Необходимо определить величину АИМ сигнала.

U_аим=+(32D+16D+4D)=+52D.

Временные селекторы.

В качестве временных селекторов используются электронные ключи, например может быть использован диодный мост (рис. 5.2).

Рис. 9.2. Диодный мост

Управляет работой диодов напряжение импульсной несущей U_у. Для обеспечения баланса необходимо подобрать диоды с одинаковыми параметрами. На практике используют интегральные сборки, в которых диоды выполнены на одном кристалле и обладают практически одинаковыми параметрами.

Схема электронного ключа на транзисторах (рис. 9.3):

Рис. 9.3. Схема электронного ключа на транзисторах

Управляющее импульсное напряжение U_у поступает на базы транзисторов одновременно, а токи эмиттерных цепей I_у1, I_у2 в нагрузке протекают в противофазе. Таким образом, если параметры транзисторов одинаковы, то суммарный ток импульсной несущей в нагрузке будет равен 0. В типовой аппаратуре в качестве активных элементов в электронных ключах чаще всего используют интегральные транзисторные сборки.

Принцип построения оборудования сопряжения (ОС). В ОС электрический сигнал в тракте передаче преобразуется в форму, целесообразную для передачи по волоконно-оптическому линейному тракту. В этом случае ОС реализуется в виде преобразователя кода (ПК): станционного кода в линейный. В тракте приема осуществляется обратное преобразование. Оборудование в трате приема включает в себя станционный регенератор (СР) и ПК. Станционный регенератор необходим для регенерации слабого сигнала на входе оборудования приема.

Линейные коды ОЦСП. К линейным сигналам ОЦТС предъявляются следующие тре­бования:

- спектр сигнала должен быть узким и иметь ограничение как сверху, так и снизу. Чем уже спектр сигнала, тем. меньше тре­буется полоса пропускания фотоприемника, а соответственно уменьшаются мощность шума н его влияние. Ограничение спект­ра сверху снижает уровень межсимвольной помехи, а ограниче­ние снизу—флуктуации уровня принимаемого сигнала в электри­ческой части фотоприемника, имеющего цепи развязки по посто­янному току. Минимальное содержание низкочастотных состав­ляющих позволяет также обеспечивать устойчивую работу цепи стабилизации выходной мощности оптического передатчика;

- код линейного сигнала должен обеспечивать возможность вы­деления колебания тактовой частоты, необходимой для нормаль­ной работы тактовой синхронизации;

- код линейного сигнала должен обладать максимальной поме­хоустойчивостью, которая позволяет получать при прочих равных условиях максимальную длину участка регенерации;

- код линейного сигнала должен обладать избыточностью, кото­рая позволяет по нарушениям правила образования кода судить о возникновении ошибок;

- код линейного сигнала должен быть простым для практичес­кой реализации преобразователей кода.

Для формирования линейных сигналов ВОСП используются блочные коды вида nВmВ, где n означает число кодируемых циф­ровых разрядов, В определяет двоичное основание системы счис­ления исходного кода, т — число передаваемых по 0В двухуров­невых сигналов, соответствующих п разрядам. Например. 1В2В обозначает, что входной блок состоит из одного разряда (n=1), затем он передается в линию в виде блока из двух разрядов (m=2) и относительная скорость передачи в линейном трак­те в 2 раза выше скорости входных символов.

Рисунок 9.4. Линейные коды ВОСП Рисунок 9.5 Нормированные спектры

линейных кодов ВОСП

Наиболее простыми линейными кодами являются так назы­ваемые МК2 - КОДЫ (без возвращения к нулю, NRZ) и К2-коды (с воз­вращением к нулю, RZ). В МК2-коде «I» передается импульсами, а «0»—паузой (рис. 9.4, а). В К2-коде «I» передается последова­тельностью из импульса и паузы, причем имеет в 2 раза меньшую длительность, а «0», как и раньше, передается паузой (рис. 9.4, б). Нормированные спектры кодов МК2 и К2 показаны на рис. 9.5. Недостатком кода К2 по сравнению с М'К2 является необходи­мость использования более широкой полосы передачи из-за при­менения импульсов меньшей длительности, а преимуществом его является то, что источник оптического излучения в этом случае работает в течение меньшего времени и соответственно степень деградации его параметров снижается. Согласно принятому опре­делению К2-код является примером 1В2В-снгнала. Недостаток рассмотренных кодов заключается в том, что они не удовлетворя­ют перечисленным требованиям (за исключением последнего пункта), поэтому такие коды могут быть рекомендованы лишь на линиях небольшой протяженности при отсутствии регенерационных участков.

Для снижения содержания в спектре сигналов низкочастотных компонент применяют манчестерский, или бифазный, код В1F, в котором 0 - передается последовательностью из паузы и им­пульса, а I—последовательностью из импульса и паузы, при­чем длительность импульса в 2 раза меньше длительности «I» (рис. 10.1, в). В данном коде отсутствуют подряд более чем два идентичных символа, что определяет снижение в спектре низко­частотных компонент. Такой код также целесообразен при пере­даче в линиях малой протяженности без регенераторов и являет­ся примером 1В2В-сигнала. Пример кода 2ВЗВ приведен на рис. 10.1, г. Алгоритм образования следующий: разряды О0 заменя­ются на 001; 01 на 010; 10 на 100 и 11 на 011. Такой код обеспе­чивает возможность снижения скорости передачи в линии по срав­нению с 1В2В-сигналами.

К общим недостаткам рассмотренных кодов относятся следую­щие: невысокая помехозащищенность, сложности с выделением тактовой частоты, а также с обнаружением ошибки. По этой при­чине коды не могут быть рекомендованы для организации линей­ного тракта ОЦТС большой протяженности. Введение корреля­ционных связей между амплитудами передаваемых двухуровневых сигналов позволяет устранять отмеченные недостатки.

Примером сигнала с корреляционными связями является код СМ1 или код с поочередной инверсией токовых сигналов, времен­ные диаграммы и энергетический спектр которого показаны на рис. 10.1, д и рис. 10.2. Введение корреляционных связей в СМ1 позволяет обнаруживать ошибки, приводящие к сбою чередова­ния комбинаций 11 и 00 при передаче двоичной 1.

Одной из разновидностей сигналов 1В2В является код Мил­лера (М). Этот код, в котором кодовой посылке 0 бинарного сиг­нала ставится в соответствие кодовое слово 11 или 00, а кодовой посылке 1—01 или 10, причем последовательность нулей исход­ного бинарного сигнала передается чередованием кодовых слов 11 или 00. При других комбинациях посылок бинарного сигнала первая кодовая посылка кодового слова должна быть такой же, как последняя предыдущего кодового слова (рис. 10.1е, и 10.2). Например, бинарная последовательность 01100 передается в ли­нейном тракте последовательностью 1110011100. В результате соседние переходы вида 10 или 01 в линейном сигнале будут на­ходиться не ближе, чем на тактовый интервал Т, и не дальше, чем на 2Т, вследствие чего основная часть энергетического спект­ра линейного сигнала сосредоточена в области ниже тактовой частоты ^т и низкочастотная составляющая энергетического спект­ра оказывается частично подавленной (составляет 30% низко­частотной составляющей бинарного сигнала в формате МК2). Контроль за появлением переходов с частотой, большей 1/Т, по­зволяет просто осуществлять оперативный контроль за появлени­ем ошибок в регенераторе.

В качестве перспективных для использования в цифровых во­локонно-оптических системах связи МСЭ предлагает двухуров­невые коды 1В2В, 2ВЗВ, 5В6В. 6В8В и М51Р, где символ 1Р обо­значает добавление одной балансовой посылки к М бинарным (например, таким образом, чтобы число единиц и нулей в кодо­вом слове всегда было четным или нечетным).

В цифровых ОЦТС для первичной ступени ИКМ иерархии це­лесообразно использовать код СМ1; для вторичной — СМ1 и В1F;

для третичной — В1F и код Миллера; для более высоких ступе­ней — код Миллера и скремблированный бинарный сигнал в фор­мате МК2.

Использование многоуровневых кодов по сравнению с двух уровневыми на городских, зоновых и магистральных сетях связи приводит к снижению энергетического потенциала системы на 15...20 дБ. Поэтому многоуровневые коды рекомендуется исполь­зовать во внутри объектовых линиях связи специального назна­чения.

Станционный регенератор. Передача информации по ОВ ограничивается максимальной мощностью излучения передатчика, затуханием и дисперсией ОВ, а также чувствительностью приемника. Эти обстоятельства на­кладывают ограничения на дальность передачи и объясняют необ­ходимость установки регенераторов сигнала через участок опре­деленной длины.

Станционные регенераторы. Оптический ретранслятор (рис. 9.6) отличает­ся от регенераторов проводных ЦСП только наличием оптических модулей (ПрОМ и ПОМ). Электронный регенератор (ЭР) содер­жит решающее устройство (РУ), устройство тактовой синхрони­зации (УТС) и формирователь сигналов (ФС).

Рисунок 9.6. Структурная схема линейного ретранслятора для цифровых ОЦТС

Процесс регенерации в ЭР происходит следующим образом. Значения передаваемых символов (0 или 1) оцениваются решаю­щим устройством, которое анализирует поступающий сигнал и принимает решение о том, какой символ передается по ОВ. В ре­генераторах при оценке значений символов используется прием методом однократного отсчета, что позволяет при относительно простой реализации получать высокую помехоустойчивость. Вре­менные диаграммы (рис. 9.7) приведены для случая, когда с оконечной ОЦТС передается в оптическую линию двухуровневый код с пассивной паузой (рис. 9.7а). При этом в решающем уст­ройстве периодически с тактовой частотой f_t=1/T производится стробирование сигнала на выходе ПрОМ и сравнение полученного отсчета с порогом. При превышении порога в форми­рователе сигнала формируют­ся импульсы прямоугольной формы с определенной ампли­тудой и длительностью (рис. 10.4,в). Стробирование сигна­ла осуществляется с помощью узких импульсов, которые вы­рабатываются устройством тактовой синхронизации (рис 10.4,б).

Выводы.

1. Оборудование сопряжения в трате передачи представляет из себя преобразователь кода станционного в линейный.

2. В качестве линейных кодов применяются блочные кода типа nBmB.

3. Оборудование сопряжения в тракте приема включает в себя станционный регенератор и преобразователь кода линейного в станционный.

4. При декодировании сигналов с ИКМ применяются декодеры с нелинейной шкалой декодирования

Контрольные вопросы.

1. Назначение оборудования сопряжения в тракте передачи и приема. Состав оборудования.

2. Требования к линейным кодам.

3. Поясните алгоритм формирования линейных кодов типа 1В2В.

4. Назначение линейного регенератора в тракте приема?

5. Нарисуйте схему линейного регенератора и поясните принцип его работы.

6. Почему при декодировании сигналов используются нелинейные декодеры взвешивающего типа?

7. Нарисуйте схему нелинейного декодера взвешивающего типа и поясните принцип его работы.

Дата добавления: 2014-01-07