Многоканальные системы передачи данных

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ
Контрольная работа выполняется в ученической тетради в клетку или на листах  формата А4. Текст пишется разборчиво на одной стороне листа. Все исправления и дополнения, выполненные по требованию рецензента, выносятся на чистую сторону листа, где обнаружены ошибки или заданы вопросы. В контрольной работе необходимы ссылки на использованную литературу. Список литературы приводится в конце работы.
Номер варианта определяется по двум последним цифрам номера N1N2  зачетной книжки. Текст каждого задания вместе с номером варианта и исходными данными приводится в контрольной работе на отдельной странице.
Зачтенные контрольные работы предъявляются на экзамене (зачете), где происходит их защита. Для успешной защиты необходимо:
 внести исправления на замечания рецензента, ответить письменно на поставленные вопросы;
 уметь полностью объяснить ход выполнения задач, обосновать правильность использования расчетных формул, понимать смысл входящих в них символов.
Контрольная работа № 1.
Задание № 1

Рис.1.
По данным в табл. 1 и 2 исходным параметрам, характеризующим работу участка линейного тракта системы передачи, состоящего из двух усилителей У1, У2 и одного кабельного участка L1 (рис.1), определить все остальные недостающие показатели. Выбор строк в таблицах производится по цифрам варианта Т1Т2 .
Рассчитываемые показатели должны иметь размерность, указанную в таблицах. В таблицах обозначены следующие величины:
RВХ1, RВХ2 - сопротивление сигнала на входе 1-го и 2-го усилителей,
UВХ1, UВХ2 - напряжение сигнала на входе 1-го и 2-го усилителей,
РВХ1, РВХ2 - мощность сигнала на входе 1-го и 2-го усилителей,
рВХ1, рВХ2 - уровень мощности сигнала на входе 1-го и 2-го усилителей,
RН, UН, PН, pН - соответственно сопротивление нагрузки, напряжение, мощность и уровень мощности сигнала на нагрузке 2-го усилителя,
S1Н, S2Н, S12Н, S1М, S2М, - усиление по напряжению и по мощности 1-го, 2-го усилителей,
S12М- усиление по мощности участка линейного тракта,
k12Н, k12М - коэффициенты усиления по напряжению и по мощности участка линейного тракта.
          Таблица 1
N2 РВХ1,
мВт UВХ1,
мВ pВХ1,
дБм RВХ1,
Oм РВХ2,
мВт UВХ2,
мВ pВХ2,
дБм RВХ2,
Oм S1М,
дБ S1H,
дБ
0 0,001 - - 600 - 300 -10 - - -
1 - 10 - 75 1,0 - - 600 - -
2 - 77,5 -10 - - - - 75 20 -
3 - 7,75 - 600 - - -4 - - 20
4 - - -20 150 - 387 - 600 - -
5 0,01 - - 75 - 27,4 - - 10 -
6 - 77,5 -13 - - 1550 - - 16 -
7 0,001 - - 150 - - - 75 20 -
8 - 775 - 600 0,1 - - 300 - -
9 1,0 387,5 - - - - - 150 20
          Таблица 2
N1 РН,
мВт UН,
мВ pН,
дБм RН,
Oм S2М,
дБ S2H,
дБ S12М,
дБ S12H,
дБ k12М,
отн.ед k12H,
отн.ед
0 - - 0 600 - - - - - -
1 - - - 300 - 10 - - - -
2 - 1550 3 - - - - - - -
3 - - - 75 - - - 23 - -
4 4 - - - 26 - - - - -
5 1,0 - - - - - - - 100 -
6 - - 6 - 10 - - - - 50

Задание №2
Цифровая система передачи (ЦСП) обеспечивает передачу N первичных электрических сигналов, имеющих следующие характеристики:
уровень средней мощности среднего абонента на входе  ЦСП   р1 дБм;
среднеквадратическое отклонение уровней абонентов , дБ;
пик-фактор первичного сигнала кП, дБ.
В ЦСП применяются:
равномерная шкала квантования с шагом h, В;
двоично-симметричный m-разрядный код;
входное сопротивление ЦСП R, Ом.
защищенность от шумов квантования для любого абонента должна быть не хуже АКВ, дБ.
Рассчитать:
1. Частоту дискретизации FД первичного сигнала, приняв коэффициент запаса 0,15, округлить частоту до ближайшего целого четного числа.
2. Уровень средней мощности «сильного» и «слабого» абонентов, дБм.
3. Пиковое UП напряжение «сильного» абонента и действующие напряжения среднего U1 и «слабого» U3 абонентов, В.
4. Минимальное необходимое число разрядов кода m, обеспечивающего передачу указанного первичного сигнала с требуемой защищенностью от шумов квантования.
5. Число уровней квантования L и шаг квантования h.
6. Вид двоичной кодовой комбинации, соответствующей мгновенному значению сигнала, равному минус U1 и плюс U3 (см. п.3).
7. Тактовую частоту группового двоичного ИКМ сигнала FT.
Коэффициенты К6К5К4К3К2К1 получаются в результате представления номера варианта в двоичной форме.
Таблица 6
00 01 10 11 КiКj
FB,кГц 3,4 2,7 6,4 10,0 К3К4
р1, дБм -12 -15 -13 -14 К5К6
, дБ 4,0 4,33 4,66 5,0 К1К3
кП, дБ 12 15 13 14 К2К4
R, Ом 600 150 75 600 К3К5
АКВ, дБ 32 24 26 27 К4К6
N +NCЛ, каналов 30+2 60+4 15+1 120+12 К2К6
Задание №3
В цифровом канале передачи обеспечивается передача речевых сигналов  в  полосе  частот  0,3…3,4  кГц  с  частотой  дискретизации fД=8 кГц. Входные и выходные сопротивления канала R=600 Ом. В канале используется нелинейный кодер с симметричной кусочно-линейной кривой компрессии, которая для положительных значений напряжения имеет n сегментов. В пределах каждого сегмента шкала квантования линейна и имеет N уровней квантования. Шаг квантования от сегмента к сегменту изменяется согласно заданному закону компрессии. Ограничение в кодере наступает для мгновенных значений, превышающих величину Umax. На вход канала поступает речевой сигнал с действующим напряжением UД, распределение мгновенных значений которого подчиняется экспоненциальному закону
w(u)=Cexp(-2U/UД), 
где С=const – постоянный коэффициент.
Псофометрический коэффициент для канала тональной частоты kПС=UПС/U=0,75, где UПС, U – псофометрическое и действующее напряжения помех.
Рассчитать:
1. Величину постоянного коэффициента С, исходя из закона распределения мгновенных значений напряжения сигнала.
2. Верхнюю границу i-го сегмента кривой компрессии хi в нормированных единицах для i=1…n.
3. Шаг квантования hi в интервале i-го сегмента в нормированных единицах для i=1…n.
4. Вероятность рi попадания мгновенных значений сигнала в пределы i-го сегмента кривой компрессии для i=1…n.
5. Мощность шума квантования при подаче сигнала, мВт.
6. Мощность шума квантования в режиме незанятого канала,  мВт.
7. Мощность шума за счет ограничения характеристики квантования, мВт.
8. Полную мощность шумов на выходе канала. мВт.
9. Полную псофометрическую мощность шумов на выходе канала. мВт.
10. Защищенность от шумов канала передачи.
11. Значение коэффициентов А или , определяющих закон компрессии.
12. Полное число разрядов кодовой комбинации, формируемой на выходе кодера канала.
13. Номер сегмента кривой компрессии и номер ближайшего разрешенного уровня квантования в пределах найденного сегмента для напряжения U1=2UД, U2=0,5UД,
14. Вид кодовых комбинаций, соответствующих отсчетам сигнала с напряжениями U1 и U2.
15. Привести сегментную характеристику компрессии.
Коэффициенты К6К5К4К3К2К1 получаются в результате представления номера варианта в двоичной форме.
Значения kП=UMAX/UД
К6К5 00 01 10 11
kП 3 4 5 6
 
Число сегментов, n
К2К3 00 01 10 11
n 5 6 7 8
К1 Вид закона компрессии
0 А - закон
1  - закон
Значения Umax , В
К2\
      \К4К3
00
01
10
11
0 1,0 1,5 2,0 2,5
1 3,0 5,0 6,0 8,0
Число интервалов квантования в сегменте, N
К4К5 00 01 10 11
N 3 5 6 8
Контрольная работа № 2.
Задание № 1
По линейному тракту (оптический кабель или медный кабель) необходимо передать групповой цифровой сигнал заданной скорости В. Передача осуществляется после преобразования в указанный в соответствии с вариантом линейный код.
1). Привести основные характеристики заданного линейного кода:
 пояснить алгоритм линейного кодирования, преобразовать заданную импульсную последовательность из кода NRZ в линейный код. 1110000001010100100010000111111;
 возможная кодовая таблица для блочных кодов;
 привести выражение для расчета спектральной плотности мощности линейного сигнала; отметить наличие дискретных составляющих в спектре линейного сигнала; привести спектрограмму энергетического спектра линейного сигнала;
 указать избыточность линейного сигнала, возможность обнаружения линейных ошибок, коэффициент размножения ошибок;
 указать связь тактовых частот исходного и линейного сигналов;
 привести алгоритм выделения тактовой частоты и соответствующую структурную схему ВТЧ.
2) Для заданного варианта (при работе по заданной направляющей системе в заданном линейном коде) нарисовать структурную схему регенератора, объяснить назначение каждого функционального элемента,  объяснить принцип действия регенератора, нарисовать осциллограммы сигналов в ключевых точках.
3). Рассчитать отношение сигнал/шум (ОСШ), которое необходимо обеспечить на входе решающего устройства регенератора, работающего по линии (вариант К1) в заданном линейном коде (вариант К4К5), при обеспечении требуемой вероятности ошибки (вариант К2К3). Пояснить, какие источники шумов влияют на величину ОСШ при работе по указанной линии связи.
4) Привести необходимые типовые параметры соответствующей направляющей системы и рассчитать допустимую протяженность участка регенерации.
Коэффициенты К5К4К3К2К1 получаются в результате представления номера варианта в двоичной форме.
К1  К2К3 рОШ К4К5 Тип кода Скорость передачи, Мбит/с
1 По медному кабелю 11 10-7 11 ЧПИ 2,048
  10 10-8 10 КВП-3 34.368
  01 10-9 01  4В3Т 8,448
  00 10-8 00 2B1Q 8.448
0 По оптическому кабелю 11 10-7 11 5В6В 34.368
  10 10-8 10 CMI 8,448
  01 10-9 01 3В6В 2,048
  00 10-10 00 Скремблирование +NRZ
Образующий полином (х4+х3+1) 8.448
Задание №2
В оборудовании временного группообразования (ОВГ) осуществляется асинхронное объединение цифровых компонентных потоков. На выходе мультиплексора формируется групповой цифровой сигнал с заданной структурой цикла (вариант выбирается как результат вычислений по формуле Т2Т1 – 6n, n=1,2,3… , Т1Т2 – номер варианта в десятеричном формате).
1) Нарисовать структурную схему ОВГ при заданном способе согласования скоростей. Объяснить назначение каждого блока.
2) По известной структуре цикла и скорости передачи группового цифрового сигнала определить:
 количество символов в групповом сигнале;
 количество информационных символов в групповом сигнале;
 количество информационных символов одного компонентного потока в групповом сигнале;
 длительность цикла группового цифрового сигнала;
 скорость считывания компонентного потока из запоминающего устройства в блоке асинхронного сопряжения передачи;
 скорость считывания информации компонентного потока из запоминающего устройства в блоке асинхронного сопряжения передачи;
 скорость передачи служебной информации на один компонентный поток;
 избыточность группового цифрового сигнала.
Объяснить в соответствии с заданием, что будет передаваться на позициях команд согласования скоростей и на позициях битов согласования скоростей для каждого компонентного потока.
вариант 0
Структура цикла потока Е3  при положительном согласовании скоростей.
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  ……. 383 384
Цикловой синхросигнал БСФ a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd Сa+ Сb+ Сc+ Сd+ a b c d a b c d  c d
Si – команды согласования скоростей для i-го компонентного потока
Сi+ - биты вставки при положительном согласовании скоростей
Е3 (34,368 Мбит/с) формируется путем асинхронного объединения четырех потоков Е2 со скоростью 8,448 Мбит/с.
Объяснить, что будет передаваться на позициях команд согласования скоростей и на позициях битов согласования скоростей, если в текущем цикле при формировании группового сигнала в первом и четвертом компонентных потоках не проводилась процедура согласования скоростей, а во втором и третьем проводилась процедура положительного согласования скоростей.
вариант 1
Структура цикла потока Е3  при двустороннем согласовании скоростей.
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  ……. 715 716
Цикловой синхросигнал a b c D  c d
Sa Sb Sc Sd БСФ Sa Sb Sc Sd a b c D  c d
Sa Sb Sc Sd БСФ Сa- Сb- Сc- Сd- Сa+ Сb+ Сc+ Сd+  c d
Si – команды согласования скоростей для i-го компонентного потока
Сi- - дополнительные биты при отрицательном согласовании скоростей
Сi+ - биты вставки при положительном согласовании скоростей
Е3 34,368 Мбит/с формируется путем асинхронного объединения четырех потоков Е2 со скоростью 8,448 Мбит/с.
Объяснить, что будет передаваться на позициях команд согласования скоростей и на позициях битов согласования скоростей в предыдущем и текущем циклах, если в текущем цикле при формировании группового сигнала в первом и четвертом компонентных потоках проводилась процедура положительного согласования скоростей, во втором  - отрицательного, в третьем - процедура согласования скоростей не проводилась.
вариант 2
Структура цикла потока Е4  при положительном согласовании скоростей.
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  ……. 487 488
Цикловой синхросигнал БСФ  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd Сa+ Сb+ Сc+ Сd+ a b c d a b c d  c d
Si – команды согласования скоростей для i-го компонентного потока
Сi+ - биты вставки при положительном согласовании скоростей
Е4 139,264 Мбит/с формируется путем асинхронного объединения четырех потоков Е3 со скоростью 34,368 Мбит/с.
Объяснить, что будет передаваться на позициях команд согласования скоростей и на позициях битов согласования скоростей, если в текущем цикле при формировании группового сигнала в первом и четвертом компонентных потоках не проводилась процедура согласования скоростей, а во втором и третьем проводилась процедура положительного согласования скоростей.
вариант 3
Структура цикла потока Е4  при двустороннем согласовании скоростей.
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  … 543 544
Цикловой синхросигнал БСФ a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd Сa- Сb- Сc- Сd- Сa+ Сb+ Сc+ Сd+ a b c d  c d
Si – команды согласования скоростей для i-го компонентного потока
Сi+ - биты вставки при положительном согласовании скоростей
Сi- - дополнительные биты при отрицательном согласовании скоростей
Е4 139,264 Мбит/с формируется путем асинхронного объединения четырех потоков Е3 со скоростью 34,368 Мбит/с.
Объяснить, что будет передаваться на позициях команд согласования скоростей и на позициях битов согласования скоростей в предыдущем и текущем циклах, если в текущем цикле при формировании группового сигнала в первом и четвертом компонентных потоках проводилась процедура положительного согласования скоростей, во втором  - отрицательного, в третьем - процедура согласования скоростей не проводилась.
вариант 4
Структура цикла потока Е2  при двустороннем согласовании скоростей.
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  ……. 263 264
Цикловой синхросигнал a b C d a b c D  c d
Sa Sb Sc Sd БСФ a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd БСФ a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd Сa- Сb- Сc- Сd- Сa+ Сb+ Сc+ Сd+ a b c d  c d
Si – команды согласования скоростей для i-го компонентного потока
Сi- - дополнительные биты при отрицательном согласовании скоростей
Сi+ - биты вставки при положительном согласовании скоростей
Е2 (8,448 Мбит/с) формируется путем асинхронного объединения четырех потоков Е1 со скоростью 2,048 Мбит/с.
Объяснить, что будет передаваться на позициях команд согласования скоростей и на позициях битов согласования скоростей в предыдущем и текущем циклах, если в текущем цикле при формировании группового сигнала в первом и четвертом компонентных потоках проводилась процедура положительного согласования скоростей, во втором  - отрицательного, в третьем - процедура согласования скоростей не проводилась.
вариант 5
Структура цикла потока Е2  при положительном согласовании скоростей.
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  ……. 211 212
Цикловой синхросигнал БСФ a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd a b c d a b c d a b c d  c d
Sa Sb Sc Sd Сa+ Сb+ Сc+ Сd+ a b c d a b c d  c d
Si – команды согласования скоростей для i-го компонентного потока
Сi- - дополнительные биты при отрицательном согласовании скоростей
Сi+ - биты вставки при положительном согласовании скоростей
Е2 (8,448 Мбит/с) формируется путем асинхронного объединения четырех потоков Е1 со скоростью 2,048 Мбит/с.
Объяснить, что будет передаваться на позициях команд согласования скоростей и на позициях битов согласования скоростей, если в текущем цикле при формировании группового сигнала в первом и четвертом компонентных потоках не проводилась процедура согласования скоростей, а во втором и третьем проводилась процедура положительного согласования скоростей.

ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Многоканальные системы передачи: Учебник для вузов/Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др.; Под ред. Н.Н. Баевой и В.Н. Гордиенко. - М.: Радио и связь, 1996. – 560 с.
2. Гитлиц М.В., Лев А.Ю. Теоретические основы многоканальной связи. - М.: Радио и связь, 1985. - 248 с.
3. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов/ В.И. Иванов, В.Н. Гордиенко, Г.Н. Попов и др.; Под ред. В.И. Иванова.– М.: Радио и связь, 1995. – 232 с.
4. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи: Учеб. пособие для вузов / В.В. Крухмалев, В.Н. Гордиенко, В.И. Иванов и др.; Под ред. В.Н. Гордиенко и В.В. Крухмалева. -  М.: Радио и связь, 1996. - 344 с.
5. Кириллов В.И. Функциональные устройства систем телекоммуникаций. Ч. 1.- Мн.: МРТИ, 1996. - 93 с.
6. Кириллов В.И. Принципы построения цифровых систем передачи: Учеб. пособие. Ч.1 - Мн.: БГУИР, 1994 - 64 с. Ч.2 - Мн.: БГУИР, 1994 - 73 с.
7. Кириллов В.И. Цифровые линейные тракты многоканальных систем передачи: Учеб. пособие - Мн.: БГУИР, 1994. - 130 с.
8. Скалин Ю.В., Бернштейн А.Г., Финкевич А.Д. Цифровые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1988. - 272 с.
9. Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1997.- 148 с.
10. Назаров А.Н., Симонов М.В. АТМ технология высокоскоростных сетей. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1999.- 252 с.
11. Кириллов В.И. Проектирование цифровых многоканальных систем передачи. - Мн.: БГУИР, 1998. – 91 с.
12. Бакланов И.Г. ISDN и Frame Relay: технология и практика измерений. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1999.- 195 с.
13. Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1999.- 195 с.
14. Бакланов И.Г. Технологии измерений в современных телекоммуникациях. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998.- 139 с.
15. Введение в технологию АТМ / Буассо М., Деманж М., Мюнье Ж.М./ Под ред. В.О. Шварцмана. – М.: Радио и связь, 1997. – 128 с.
16. Булгак В.Б., Евреинов Э.В., Мамзелев И.А. Теория и проектирование управляющих систем электросвязи: Учебник для вузов.
17. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. М.: Радио и связь. 1983.- 264 с.
18. Свирид В.Л. Микросхемотехника аналоговых электронных устройств.- Мн.: ДизайнПРО, 1998. – 256 с.
19. Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства. – М.: Радио и связь, 1992. – 304 с.
Дополнительная
20. Основы многоканальной связи / Под ред. И.К. Бобровской. - М.: Связь, 1975.- 328 с.
21. Былянски П., Ингсрем Д. Цифровые системы передачи: Пер. с англ./ Под ред. А.А. Визеля. - М.: Связь, 1980. - 350 с.
22. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. - М.: Радио и связь, 1982. - 216 с.
23. Гуревич В.Э., Лапушнян Ю.Г., Рабинович В.Г. Импульсно-кодовая модуляция в многоканальной телефонной связи. - М.: Связь, 1973. - 335 с.
24. Система передачи К-3600 / Под ред. А.В. Лебедева - М.: Радио и связь, 1986. - 240 с.
25. Система передачи К-1020С / Под ред. Л.Т. Кима. - М.: Радио и связь, 1989. - 240 с.
26. Аппаратура ИКМ-30 / Под ред. Ю.П. Иванова. - М.: Радио и связь, 1983. - 184 с.
27. Аппаратура ИКМ- 120 / Под ред. Л.С. Левина - М.: Радио и связь, 1989. - 256 с.
28. Сильвинская К.А., Голышко З.И. Расчет фазовых и амплитудных корректоров: Справочник, - М.: Связь. 1980. - 104 с.
29. Коррекция искажений в трактах и каналах связи / Под ред. Поповой Н.Э. - М.: Связь. 1979. - 152 с.
30. Системы электросвязи: Учебник для вузов. / Под. ред. В.П. Шувалова – М.: Радио и связь, 1987. – 512 с.
31. Бытовая радиоэлектронная техника. Энциклопедический справочник/ Под ред. А.П. Ткаченко. – Мн.: БелЭн, 1995. – 832 с.