книги из ГПНТБ / Панкратов, В. П. Фазовые искажения и их компенсация в каналах тч при передаче дискретных сигналов

фективно передаваемой полосой частот 300-^-3400 Гц

показаны на рис. 1.1.

Пределы изменения остаточного затухания канала на один переприемный участок зависят от допустимого си­ стемой уплотнения числа переприемов. Поэтому преде-

ДаГудВ

8,528,69■ ц 4/5 L

7ТГТ77ГГГ7777~ГГГ7?7ТТ. 7 7 77 Т 7 Т .у

Рис. 1,1

лы изменения частотной характеристики даются соответ­ ственно для одного, двух и более переприемных участ­ ков [11].

Ф а з о в а я х а р а к т е р и с т и к а к а н а л а . Фазовой характеристикой, или фазо-частотной характеристикой (ФЧХ) канала, называют зависимость его фазовой ме­ ры передачи от частоты b=ty(f). ФЧХ определяет изме­ нение фазовых соотношений составляющих сигнала, в том числе и фазовые искажения, если они возникают при передаче сигналов по каналу тч. Изменения фазо­ вых соотношений составляющих сигналов, возникающих за счет канала, можно также оценить неравномерно­ стью фазо-частотной характеристики и частотной зависи­ мостью группового времени.

Под неравномерностью фазо-частотной характеристи­ ки канала понимается отклонение фазовой характери­

где Ь(а) — ФЧХ канала тч; то(ш—соа) — линейная часть ФЧХ; ЬИ(со) — неравномерность ФЧХ.

Использование указанной неравномерности как само­ стоятельной характеристики оказывается весьма полез­ ным при оценке фазовых искажений сигналов. Для уменьшения фазовых искажений необходимо уменьшить имеющую(ся в канале тч неравномерность ФЧХ с по-

10

фазовой характеристики относительно эффективно пере­ даваемой полосы частот канала тч.

Из сравнения выражений (1.1) и (1.2) следует, что

Под групповым временем понимают первую произ­ водную от фазо-частотной характеристики по круговой частоте

Однако значительно больший интерес для оценки фазовых искажений представляет не групповое время, а его частотная зависимость относительного изменения (по отношению к значению, принимаемому за нулевое), ко­ торую назовем неравномерностью группового времени2);*

где Д*(со) — неравномерность группового времени; /гро — минимальное групповое время в канале или значение, принятое за относительное нулевое время.

Примерный вид частот­ ной характеристики группо­ вого времени канала приве­ ден на рис. 1.3.

Фазовые искажения срав­ нительно мало сказываются на ухудшении качества пе­ редачи речи, так как ухо че­ ловека воспринимает лишь

________ ______ амплитуды частотного спек­ ай_______________ w тра сигналов и не различает рис J3 в определенных пределах фазовых соотношений их со­

ставляющих. Качество передачи речи снижается тогда, когда фазовые искажения вызывают заметное смещение во времени отдельных компонент звуков. Поэтому для ка­ налов тч, предназначенных для передачи речи, нормируют­ ся максимальные отклонения группового времени на гра­ ницах эффективно передаваемой полосы частот по отно­

*) Эту величину называют также групповым временем распрост­ ранения (см., например, рекомендации МККТТ).

2) В литературе эту характеристику часто называют группо­ вым временем замедления канала (ГВЗ).

12

шению к его минимальному значению. Согласно рекомен­ дациям МККТТ групповое время на национальных и международных участках континентальной связи норми­ руется условиями:

А *Тр(/ = °.3) = trp (f = 0,3) — ^Гр.м„н < 20 мс; AtTр(f = 3,4) = t^if = 3,4) — ^гр.мин<Ю мс.

Приведенные нормы на отклонение группового вре­ мени канала тч, разработанные из условия обеспечения высокого качества передачи речи, не соответствуют тре­ бованиям передачи данных. Лишь только средняя часть эффективно передаваемой полосы частот канала тч удо­ влетворяет требованиям передачи дискретных сигналов, что позволяет организовать передачу данных со скоро­ стью 1200 Бод. В практике эксплуатации систем уплот­ нения всегда оказывается желательным определить мак­ симальную скорость передачи данных, если известны частотные характеристики группового времени или фазо­ частотные характеристики каналов тч и отдельных трактов. Обычно в качестве допустимого отклонения ха­ рактеристики группового времени, определяющего ско­ рость передачи сигналов, принимается величина, равная длительности передаваемого импульса или его полови­ не, т. е. At=\/B~\/2B, где В — скорость передачи сиг­ налов, Бод.'

Однако при сложных формах неравномерности ха­ рактеристики группового времени указанные нормы не­ пригодны. Учитывая это, в [45, 49] указывалось на необ­ ходимость определения допустимого отклонения группо­ вого времени в зависимости от периода его колебатель­ ного изменения, т. е. на необходимость нормирования неравномерности фазо-частотной характеристики. Если известна допустимая величина отклонения неравномер­ ности фазо-частотной характеристики рДОш то из (1.2) и (1.4) можно получить

Такой метод определения допустимого отклонения группового времени начинает получать все более широ­

13

печение практически необходимых скоростей передачи по каналам тч невозможно 'без осуществления ряда ме­ роприятий и, прежде всего, фазового корректирования. Поэтому требования, предъявляемые к частотной харак­ теристике группового времени каналов тч, направлены, главным образом, на стандартизацию характеристик, что облегчает условия фазового корректирования. Для существующих систем уплотнения задаются верхний и нижний пределы разброса частотных характеристик не­ равномерности группового времени на переприемном участке канала тч протяженностью 2500 км (табл. 1.1).

ТАБЛИЦА 1.1

В последнее время нормируется только верхняя гра­ ница отклонения группового времени от его значения на частоте /=11900 Гц. Примером такого нормирования яв­ ляются графики, приведенные на рис. 1.4. Оплошной линией показано максимально допустимое отклонение

•группового времени для одного переприемного участка по тч (при трех транзитах по каждому из первичных, вторичных и третичных трактов) каналов, которые обра­ зованы с помощью СИО, обеспечивающего возможность организации вынесенного сигнального канала. Пунктир­ ной' линией показаны предельные значения группoib ото времени для переприемного участка по тч такой же

14

структуры при использовании СИО, в котором сигналы вызова-набора передаются в полосе канала тч.

также максимально допустимое групповое время между двумя абонентами. Необходимость такого нормирования связана с тем, что большое .время прохождения сигнала от одного абонента к другому исключает возможность беглого разговора и приводит к нарушению контакта между говорящими. Нормы ограничивают групповое время между двумя абонентами международной сети ве­ личиной 250 мс (при частоте около 800 Гц). По приня­ тым в СССР нормам указанное время в канала* тч про­ водной и радиорелейной связи не должно превышать

100 мс.

А м п л и т у д н а я х а р а к т е р и с т и к а к а н а л а . Амплитудной характеристикой канала тч называют за­ висимость его остаточного затухания от уровня на вхо­ де при постоянной частоте измерительного сигнала: аг= =МРъ*) при f=const. Обычно она измеряется и норми­ руется на частоте 800 Г.ц, однако в последнее время нор­ мы требуют сохранения амплитудной характеристики для любой частоты измерительного сигнала, лежащей в пределах эффективно передаваемой полосы частот ка­ нала.

Согласно нормам амплитудная характеристика кана­ ла тч на одном переприемном участке при включенном ограничителе амплитуд должна быть такой, чтобы при изменении уровня сигнала на входе в пределах от —17,5

15

до +3,5 дБ по сравнению с номинальным значением ос­ таточное затухание оставалось постоянным с точностью 0,3 дБ. При повышении уровня сигнала на 8,7 и 20 дБ остаточное затухание должно увеличиваться не менее чем на 1,75 и 7,8 дБ соответственно.

Амплитудная характеристика определяет допустимый диапазон уровней передачи сигналов и границу области нелинейных искажений. Однако она не позволяет оце­ нить характер нелинейных искажений как за порогом перегрузки, так и до него. Это оказывается необходи­ мым при использовании канала тч для передачи сигна­ лов систем вторичного уплотнения, в частности, при пе­ редаче сигналов тонального телеграфирования. Оценкой в данном случае является коэффициент нелинейных ис­ кажений, который и нормируется.

Коэффициент нелинейных искажений, измеренный в канале тч на одном переприемном участке при выклю­ ченном ограничителе амплитуд и подаче на вход канала измерительного сигнала с частотой 800 Гц и с номиналь­ ным уровнем, должен быть не более 1,5%, в том числе не'более 1% по 3-й гармонике. При п переприемных уча­ стках коэффициент нелинейных искажений должен со­ ставлять не более 1,5п%.

На-пр я ж е н и е п о м е х в к а н а л е . Наряду с по­ лезными сигналами в каналах всегда имеются помехи — посторонние электрические колебания, маскирующие или искажающие полезные сигналы. При телефонной связи они проявляются в виде разнохарактерных шумов либо в виде переходных разговоров, снижающих раз­ борчивость и ухудшающих качество связи. Воздействуя на сигналы систем вторичного уплотнения, шумовые по­ мехи искажают принимаемые сигналы и вызывают появ­ ление ошибок в каналах аппаратуры тонального теле­ графирования или аппаратуры передачи данных.

Для учета воздействия различных спектральных со­ ставляющих шума вводится понятие псофометрического напряжения шума. Псофометрическим напряжением шу­ ма называется такое напряжение частоты 800 Гц, кото­ рое будучи введенным вместо суммарного напряжения шума, оказывает эквивалентное мешающее воздействие на телефонную связь. Оно измеряется псофометром, ко­ торый представляет собой сочетание вольтметра с квад­ ратичным детектором и включенного на входе специаль­ ного корректирующего контура, учитывающего чувстви­ тельность уха, телефона и микрофона.

16

При оценке действия шумов на передачу дискретных сигналов необходимо 'пользоваться действующим значе­ нием -напряжения или мощности шума и его статистиче­ скими свойствами. Псофометрическое UnСОф и действую­ щее 1/ш напряжения шума -связаны между собой соотно­ шением

12 500 км, средняя величина псофометрической мощно­ сти шума в канале тч протяженностью 2500 км в точке нулевого относительного уровня в течение любого часа не должна превышать 5000 пВт. Как видно, такие систе­ мы рассчитываются, исходя из допустимой мощности шума 2-[Ю-15 Вт/м. Мощность шума за счет линейного тракта должна быть при этом не более 1-110-15 Вт/м.

Системы уплотнения, предназначенные для работы на междугородной сети связи, разрабатываются из расчета средней п-ооф-ометричеокой -мощности -шума в канале 4• 10-15 Вт/м,_в том числе на линейный тракт отводится

3- Ю-15 Вт/м.

Кроме псофометрической мощности шума, норми­ руется среднее значение невзвешенного шума. В канале с эффективно передаваемой полосой частот 300-^3400 Гц эта величина на одном переприемном участке по тч про­ тяженностью 2500 км, измеренная в точке с относитель­ ным -нулевым -уровнем -прибором с квадратичной харак­ теристикой детектирования (время интеграции 200 мс), в течение любого часа не должна превышать —49 или —46 дБ соответственно для трактов, в которых псофо­ метрический шум линейного тракта принимается рав­ ным 1 или 3-10-15 Вт/м.

З а щ и щ е н н о с т ь от в н я т н ы х п е р е х о д н ы х ра з - г ов оров . Электромагнитная связь между парал­ лельными цепями и нелинейность групповых устройств аппаратуры уплотнения являются причиной взаимных влияний между каналами. Эти влияния вызывают поме­ хи, которые проявляются в виде внятных или невнятных

биЗ.Ч-:; f,i<A !'С 3:-. 4ГЧГ;~.-

МИТ *} \ - .*' с-

разности уровней полезного сигнала и переходного раз­

говора; ^4з= Р с —Рпер. разг.

Для исключения прослушивания в телефоне абонен­ та переходных разговоров необходимо, чтобы уровень их на выходе канала тч был не выше ршр. разг.= —65,2 дБ. Учитывая остаточное затухание канала аг= 7 дБ, опре­ деляющее уровень полезного сигнала, получаем требуе­ мую величину защищенности от переходных разговоров Лз=б8,2 дБ.

ная на частоте 800 Гц для одного переприемного участ­ ка длиною 2500 км, должна быть: на ближнем конце не менее 65,2 дБ, на дальнем конце не менее 58,2 дБ для 90% и не менее 55 дБ для 100% комбинаций каналов. При меньшей длине 'переприемного участка L требуе­ мое значение защищенности канала должно быть повы-

Защищенность от переходных разговоров каналов тч систем уплотнения воздушных линий связи, работающих на пар аллельных цепях, измеренная на 800 Гц (для одно­ го in-eip-anipHeiMH-oro участка, должна быть не менее 50,2 дБ.

Защищенность канала между направлениями передачи и приема

При четырехироводном окончании вход и выход ка­ нала тч образуют -независимые друг от друга направле­ ния передачи. Однако в виду ряда факторов (из-за не­ идеальных характеристик фильтров —в двухполосных системах уплотнения и вследствие влияния между цепя­ ми кабеля — в однополосных системах уплотнения) на­ блюдается влияние тракта передачи на тракт приема, которое оказывает мешающее воздействие на работу систем вторичного уплотнения. Для оценки и нормиро­ вания мешающего действия влияющего сигнала исполь­ зуется величина защищенности между направлениями передачи и приема, которую определяют как разность полезного сигнала и помехи Л3=Рс—Рп-

Согласно нормам защищенность между направлени­ ями передачи и приема в канале тч на -одном переприемном участке протяженностью 2500 км должна быть не менее 55 дБ. Для однокабельных систем уплотнения

18

симметричного кабеля допускается снижение защищен­ ности до 35 дБ.

И з м е н е н и е ч а с т о т ы с и г н а л а , п е р е д а в а е ­ мого по к а н а л у . Расхождение несущих частот аппа­ ратуры частотного уплотнения приводит к изменению (сдвигу) частот сигналов, передаваемых по каналу тч. Искажения, связанные со сдвигом частот сигналов, не­ значительно сказываются на ухудшении качества пере­ дачи речи даже при сравнительно больших расхожде­ ниях несущих (до нескольких десятков герц). Они ухуд­ шают натуральность звучания, вызывая неприятное из­ менение тембра речи. Тем не менее даже небольшие сдвиги частот сигналов, практически не сказывающиеся на качестве передачи речи, нежелательны в каналах тч, так как могут нарушить работу приемников тонального вызова и осложнить эксплуатацию каналов.

Наибольшее мешающее действие изменение частоты сигналов оказывает на работу аппаратуры вторичного уплотнения. Учитывая это, в системах уплотнения доста­ точно жестко нормируют сдвиг частот сигналов. Так, до­ пустимое изменение частоты передаваемого сигнала на переприемном участке длиною 2500 км составляет не бо­ лее 1 Гщ, а для канала протяженностью 12 500 wM оно должно быть не'более 1,5 Гц.

Д о п о л н и т е л ь н ы е э л е к т р и ч е с к и е х а р а к ­ т е р и с т и к и к а н а л о в тч. К каналам тч, предназна­ ченным для передачи сигналов систем вторичного уплот­ нения и, прежде всего, аппаратуры передачи данных, предъявляются дополнительные требования, учитываю­ щие нормирование кратковременных прерываний, им­ пульсных помех, скачкообразного изменения фазы сиг­ нала и потери верности. Из всей группы дополнительных электрических характеристик отметим лишь нормирова­ ние потери верности: потеря верности передачи сигналов двоичного кода по каналу тч протяженностью L кило­ метров без применения дополнительных устройств для коррекции его характеристик и повышения верности должна быть не более 5-il0~^L/12 500 при скорости пере­ дачи 1200 Бод.

1.3. Методы измерения электрических характеристик каналов тч

Измерение электрических характеристик каналов тч осуществляется во время настройки магистрали и перио­ дически в процессе эксплуатации. Целью этих измерений

19