2.2 Расчёт затухания регенерационных участков

Формула для расчета имеет следующий вид:

α_ру = α₀ l_ру + 2α_mp + α_ил (2.4)

где α₀ – километрическое затухание кабеля на рабочей частоте при средней температуре грунта;

α_mp – затухание линейного трансформатора;

α_ил – затухание искусственной линии;

l_ру – длина участка регенерации.

Для всех участков, кроме укороченных, l_ру = l_н.

Максимальную и минимальную температуру фунта на глубине прокладки определяют при изысканиях.

Таблица 2.1

2.3 Определение уровней передачи и приема

В отличии от аналоговых систем с частотным разделением каналов, в цифровых системах различают следующие разновидности уровней передачи:

- абсолютный уровень при воздействии единичного импульса цифрового сигнала Р_пер1:

(2.5)

где U²_m - амплитуда единичного импульса цифрового сигнала в вольтах;

z_c - сопротивление, на котором измерено напряжение единичного сигнала.

Для точки выхода регенерационного пункта это характеристическое сопротивление пары кабеля z_c;

- средний абсолютный уровень цифрового сигнала Р_пер:

(2.6)

Соответствующие этим уровням передачи уровни приёма на входе регенерационных пунктов определяются обычным образом:

(2.7)

(2.8)

Выраженное в логарифмических единицах отношение сигнал/помеха на входе регенерационного пункта называется защищенностью – А_з.

2.4 Расчёт ожидаемой вероятности ошибки на участке регенерации [1].

При проектировании или реконструкции цифровой линии передачи (ЦЛП) необходимо выбирать длину регенерационного участка (l_р) так, чтобы ожидаемая вероятность ошибки (Р_{ош ож.}) на участке регенерации не превышала допустимую (Р_{ош доп.}). Равенство этих величин определяет максимально возможную длину регенерационного участка (_{lp max}), при которой обеспечивается передача информации с заданным качеством (рисунок 2.1 а).

Рисунок 2.1

Зависимость Р_{ош ож.}= У(1_р) является достаточно сложной, поэтому вместо неё рассчитывают ожидаемую суммарную защищённость от всех видов помех на входе регенератора, зависящую от участка длины регенерации. При этом А_зƩож не должна превышать допустимую для данной длины l_р значение А_зƩдоп (рисунок 2.1 б).

Величина защищённости зависит, прежде всего от вида помех, преобладающих в кабельной линии. Для систем, работающих на коаксиальном кабеле, преобладающими являются тепловые (собственные) помехи, поэтому их прежде всего учитывают при расчёте защищённости цифрового сигнала на входе регенератора.

В цифровых системах, предназначенных для организации каналов на симметричном кабеле, преобладающими помехами являются переходные, при чём при однокабельной системе — переходная помеха на ближний конец, а двухкабельной - на дальний конец.

При расчёте ожидаемых помех также следует учесть ряд источников, которые не поддаются расчёту, хотя и заметно влияют на защищённость генератора.

К ним относятся:

- помехи и межсимвольные интерференции, возникающие из-за неточной работы устройств коррекции и АРУ регенератора;

- дрожание фазы строб-импульсов;

- нестабильность амплитуды импульсов, формируемых на выходе регенератора

и так далее.

Их действие, как правило, оценивается экспериментально, и эта погрешность оценивается величиной А_з.

2.4.1 Расчёт ожидаемой помехозащищенности сигнала на входе регенератора ЦСП, работающих по коаксиальному кабелю

Величина защищенности зависит, прежде всего, от вида помех, преобладающих на кабельной линии. Для систем, работающих по коаксиальному кабелю, преобладающими являются тепловые (собственные) помехи, поэтому их прежде всего учитывают при расчете защищенности цифрового сигнала

на выходе регенерационного пункта по формуле:

(2.9)

где А_3сп - защищенность сигнала от собственных помех;

Р_с - мощность сигнала, Вт;

Р_с = 10 ^{0,1 Рпер1}

К - постоянная Больцмана, равная 1,38 • 10^-23 Вт с/К;

Т - абсолютная температура по шкале Кельвина;

F_ш - коэффициент шума корректирующего усилителя в приблизительных расчетах

F_ш= 2 - 5;

f_m - тактовая частота, системы передачи в Гц.

2.4.2 Расчет ожидаемой, помехозащищенности на входе регенератора ЦСП, работающих по симметричным кабелям

Поскольку основным видом помех, от которых зависит длина участка регенерации, в данном случае являются помехи от линейных переходов, помехозащищенность на входе регенератора определяется по формулам: 2.10 и 2.11.

Для однокабельной системы:

(2.10)

Для двухкабельной системы:

(2.11)

где А₀(f_р), А₁(f_р) – переходные затухания на ближнем и дальнем концах соответственно, определённых на частоте f_р;

А_вл – величина, учитывающая влияние СП, работающих по параллельным цепям;

А_з – запас защищённости (см. пункт 2.4).

При оценке А₀(f_р) следует иметь в виду следующее. Переходное затухание на ближнем конце А₀(f_р) при длине кабеля свыше нескольких сотен метров практически остается постоянным, т.е. при расчетах можно использовать значение А₀(f_р)_стр на строительную длину кабеля l_стр (обычно l_стр = 825 или 1000 м). В то же время с ростом частоты А₀ уменьшается со скоростью примерно 4,5 дБ/окт., т.е.

(2.12)

где А₀(f₁) - переходное затухание на ближнем конце, определенное на частоте f₁ (обычно f₁ выбирается равной 0,25 МГц, так как на этой частоте измеряется, и нормируется защищенность цепей строительных длин симметричных кабелей). Для приближенных расчетов принять А₀(f₁) = 60 дБ.

При малом числе влияющих СП( N_с ≈ 2...4) переходные помехи могут складываться по напряжению и величину A_вл с некоторым запасом можно определять как А_вл = 20 lg N_c.

При большом числе влияющих систем (N>4) помехи будут складываться по мощности и А_вл=10lg N.

Величина А_зап в зависимости от конкретных условий выбирается в пределах 6...12 дБ (см п.2.4).

Переходное затухание на дальнем конце А₁(f_р) существенно зависит от длины линии. Если, например, задано переходное затухание для строительной длины кабеля А₁(f_р)_стр, то А₁(f_р) будет определяться как:

(2.13)

С ростом частоты величина А₁ уменьшается со скоростью примерно 6 дБ/октава, т.е.:

(2.14)

Для приближенных расчетов можно принять А₁(f_р)_стр =70 дБ.

При необходимости определить защищённость для межчетверочных и внутри четвёрочных комбинаций взаимовлияющих цепей отдельно следует воспользоваться соотношениями 2.15 - 2.20 и данными таблиц 2.1 и 2.2.

Результаты статистической обработки значений защищённости, измеренной для диапазона частот до 16 МГц, сведены в таблицы 2.2 и 2.3 соответственно.

Таблица 2.2

Таблица 2.3

Приведённые в таблицах длины участков 1,5; 2,5 и 5,0 км соответствуют двум, трём, шести строительным длинам кабелей. При необходимости определить защищённость на расчётной частоте, значение которой не совпадает с табличным, следует воспользоваться выражением (2.15) и (2.16) для межчетвёрочных и внутричетвёрочных комбинаций соответственно:

(2.15)

(2.16)

где f - расчётная частота в МГц;

f₁ - табличное значение частоты МГц, удобнее брать f₁= 1 МГц; для l = 1,5; 2,5 или 5 км.

Длина участка регенерации (l_ру) чаще всего не равна табличной, поэтому для определения защищённости следует воспользоваться выражениями (2.17) и (2.18).

Для межчетвёрочных комбинаций:

(2.17)

Для внутричетвёрочных комбинаций:

(2.18)

l_ру - длина участка регенерации, км;

l₁ - длина участка регенерации взятая из таблицы, км.

Таким образом, зависимость защищённости цепей как функция передаваемой частоты и длины участка аппроксимируется выражениями (2.19) и (2.20).

Для межчетвёрочных комбинаций:

(2.19)

Для внутричетвёрочных комбинаций:

(2.20)

В результате статистического анализа определены величины средних квадратичных отклонений на каждой измеряемой частоте, незначительно отличающиеся друг от друга. Поэтому в дальнейшем рассеяние величин защищённости (σ) как во внутричетвёрочных, так и в межчетвёрочных комбинациях характеризуется их усреднённым значением σ = 5,65 дБ. Следовательно, минимальные значения защищённости меньше средних на 2σ:

Определённое таким образом значение защищённости сигнала, защищённости на входе регенератора сравнивается с допустимым значением защищённости.