Otvet_bilety_002

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 25

При анализе переходных колебаний в Эл. Цепи следует иметь введу, что

напряжения и токи в элементах Эл. Цепи удовлетворяют следующим

условиям: при конечных по величине воздействиях напряжения на емкости и ток на индуктивности являются непрерывными функциями времени, т. Е в

любой момент

1.Комутація в електричних колах. Закони комутації. Початкові умови. Обґрунтувати принципову неможливість стрибків струму через індуктивність та

стрибків напруги на ємності.

2.Математичні моделі дискретних і неперервних каналів зв’язку та їх характеристики.

3.Заходи в системі із ЧРК. Лінійні спотворення в системах із ЧРК. Нелінійні спотворення групового сигналу із ЧРК.

4.Інтервал (період) дискретизації, рекомендований МСЕ для стандартного телефонного сигналу, дорівнює:

1.100 мкс

2.125 мкс

3.150 мкс

5. Забезпечити передачу 8 команд кодом з перевіркою на парність.

Написати всі можливі кодові комбінації.

1. Комутація в електричних колах. Закони комутації. Початкові умови. Обґрунтувати принципову неможливість стрибків струму через індуктивність та стрибків напруги на ємності.

Возникновение режима переходных колебаний в цепи может быть обусловлено включением, переключением или внезапным изменением воздействия (периодического или постоянного), а также внезапным изменением данных цепи с источниками постоянных или периодических воздействий — коммутацией в цепи.

Считая, что коммутация осуществляется с помощью идеального ключа - двухполбсника, R= 0, если ключ замкнут (рис. 1), и бесконечно велико, если ключ разомкнут (рис.2)

Время перехода ключа из одного состояния в другое считается бесконечно малым. Принято схемы цепей с ключами изображать до момента коммутации.

При количественном анализе переходных процесов в условия конкретной задачи должны входить значения напряжений на емкостях и токов в индуктивностях цепи в момент коммутации, т.е. в начальний момент. Они образуют начальные условия задачи. Ими задаются те напряжения и токи

цепи, которые сохраняют свои значения в первуй момент, непосредственно следующий за моментом комутации. Если в момент коммутации напряжение на всех емкостях и токи во всех индуктивностях цепи равны нулю, то соответствующие начальные условия называются нулевыми. Если эти требования нарушаются хотябы для одного реактивного элемента цепи, то условия ненулевые

Па рис 3 приведены схемы простейших цепей с ключами, замкнутыми (а.б) и разомкнутыми ( в ) до момента коммутации t = t0. Там же даны

значения установившихся постоянных токов в индуктивностях и

напряжениях на емкости цепи, предшествующих моменту коммутации. Между двумя установившимся режимами соответствующими

разомкнутому и замкнутому положения ключа, некоторое время продолжается переходной процесс, когда ток в катушке от нуля

I L = I увеличивается до некоторого значения

IL=I а напряжения на конденсаторе увеличивается от нуля до значения

Uc=U

Электр. Состояние цепи Рис.4 в переходной период характеризуется уравнением, составленным по второму закону Кирхгофа.

Это уравнения представляет собой баланс напряжений: часть приложенного к цепи

напряжения компенсирует значения напряжения в элементе цепи с сопротивлением Ir, а другая часть уравновешивает возникающее при изменении тока напряжение самоиндукции.

Ток в индуктивности не может изменяться скачками, поэтому мгновенное значения тока в ветви с индуктивностью в первый момент переходною периода остается таким, каким оно было в последний момент предшествующего установившегося режима - первый закон коммутации.

Эл Состояние цепи Рис.5 в переходной период характеризуется уравнением.

Напряжения на емкости не может изменяться скачками. Поэтому мгновенное значения напряжения на емкости в первый момент переходного периода остается таким же, каким оно было в последний момент предшествующего установившегося режима - второй закон коммутации.

В цепях с реактивными элементами электрическая энергия, подведенная к цепи, может не только рассеиваться, но и запасаться в устройствах цепи.

Процессы накопления и возврата энергии реактивными элементами цепи приводят к тому, что колебания в цепях с реактивными элементами не могут прекратиться сразу же после прекращения внешних воздействий на цепь. Они продолжаются за счет энергии, накопленной в реактивных элементах цепи к моменту прекращения воздействия, что, естественно, исключено в резистивных электрических цепях. Эти же процессы обусловливают искажение формы сигналов цепями с реактивными

элементами, что принципиально отличает последние от линейных резистивных электрических цепей.

2. Математичні моделі дискретних і неперервних каналів зв’язку та їх характеристики.

Для опису складних математичних моделей каналу зручно користуватися статистикою елементарних станів каналу, при якій канал описується декількома можливими станами. Наприклад, якісний стан (немає помилок), задовільний (помилки не перевищують допустимої норми) та поганий (вірогідність помилки велика) Може бути два стани - якісний та поганий.

Математична модель каналу повинна забезпечувати інженерну можливість розрахунку основних

характеристик: вірогідність помилки при прийомі одиничного елементу Pпом ■ розподіл інтервалів між помилками, а також розподіл довжини серій помилок, пакетів помилок та інше; розподіл вірогідностей Рn (t)

виникнення t помилок в блоці інформації довжиною n. Модель Маркова.

Канал має кінцеву кількість несумісних станів. Якщо вірогідність того чи іншого стану системи Ci на і—й позиції повністю визначається станвми

системи на n попередніх позиціях, то випадкова послідовність указаних станів С,- називається n-пов'язаним K-ічним ланцюгом Маркова. В

простішому випадку, коли с, залежить тільки від стану на одній попередній позиції (n=1), процес описується простим ланцюгом Маркова. Помилки в кожному стані виникають незалежно з постійною вірогідністю.

Модель Гільберта.

Історично першою моделлю дискретного каналу, що враховує групування помилок, є модель Гільберта, Ця модель передбачає, що канал може знаходитися в одному з двох станів: «хорошому», коли помилок немає, і «поганому», коли виникає пакет помилок. Стан системи (каналу) визначається на кожному часовому інтервалі - кроці, а перехід з одного стану в інший відбувається покроково. Для опису каналу модель вимагає завдання імовірностей переходу з одного стану в інше або збереження попереднього стану, а також імовірності помилки в «поганому» стані.

Модель Сміта-Боуена-Джойса.

Три стани Поганий, в якому виникають незалежні помилки з вірогідністю, близькій до 0,5. Такий стан відповідає пакетам помилок. Два інших стани гарні, один відображує проміжок між пакетами помилок, а інший - проміжок між групами пакетів.

Існує велика кількість моделей, що враховують (з різною мірою подробиці) закономірності утворення пакетів помилок і розподілу помилок всередині і поза пакетами. Вони досить складні, задаються великим числом параметрів, які важко прив'язати до реальних каналів зв'язку, і відповідно мало придатні для інженерних розрахунків.

Виходом з цієї ситуації для інженерів-зв'язківців з'явилися спрощені моделі, що дають частковий опис каналу (Модель Пуртова). За допомогою такої моделі можна визначити залежність P(t>=l, n) -

3. Заходи в системі із ЧРК. Лінійні спотворення в системах із ЧРК. Нелінійні спотворення групового сигналу із ЧРК.

Принцип ЧРК заключается в том, что спектры различных канальных сигналов находящиеся в одной и той же полосе частот разносятся по оси частот таким образом что бы не перекрывать друг друга. Общий спектр группового сигнала находится в области болие высоких частот и состоит из сумы разнесенных спектров канальных сигналов и защитных интервалов между ними. Для восстановления сигнала используются демодуляторы включенные на выходах канальных фильтров.

Линейные помехи вызываются взаимными электромагнитными влияниями между параллельными цепями. При одинаковых линейных спектрах СП, работающих на параллельных цепях, помехи от линейных переходов при телефонной связи проявляются в виде внятных переходных

разговоров.

Различают влияние на ближний и дальний концы. Влияние на ближний конец имеет место при передаче по параллельным цепям сигналов в противоположных направлениях, и на дальний конец

— в одном направлении. На рис 1 показан механизм этих влияний в пределах одного усилительного

участка.

Уровень помех от линейных переходов на ближнем конце на выходе усилителя (рис. 3.13, а)

где рк — уровень средней мощности канального сигнала на выходе усилителя; - переходное затухание на ближнем конце. Аналогично для помехи на дальнем конце (рис 3.13, б)

Для исключения влияния на ближнем конце на симметричных кабельных линиях, по которым паботают олнополосные четьгоехпроволные СП. применяют двухкабельную схему, в которой по парам

одного кабеля передаются сигналы в одном направлении, а по парам другого кабеля - в противоположном. Влияние на ближний конец в этом случае резко уменьшается за счет экранирующего действия оболочек кабелей. Следует отметить, что при небольших протяженностях линии передачи (например, на местных сетях) используют и однокабельную схему.

Для повышения защищенности от внятных переходных разговоров на дальнем конце применяют инверсию и сдвиг линейных спектров СП, работающих на параллельных цепях. При инверсии спектра помеха, попадая из канала влияющей СП в одноименный канал системы, подверженной влиянию, проявляется в нем как шум, т. е. помеха становится невнятной. Инверсия эквивалентна увеличению защищенности на 7 дБ.

Помехи нелинейного происхождения (нелинейные помехи) возникают в групповых устройствах, содержащих нелинейные элементы - диоды, транзисторы, катушки индуктивности с ферромагнитными сердечниками и др. Основным источником помех в СП с ЧРК являются усилители линейного тракта, так как их число обычно весьма велико. При поступлении на вход нелинейного четырехполюсника группового сигнала, содержащего ряд гармонических частотных составляющих, на выходе этого четырехполюсника появляются колебания с новыми частотами - продуктами нелинейности, которых не было на входе. Частоты этих продуктов могут совпадать с частотами полезных сш налов В со-

ответствующих каналах в данном случае появляются посторонние колебания - нелинейные помехи.

4.Інтервал (період) дискретизації, рекомендований МСЕ для стандартного телефонного сигналу, дорівнює:

1. 100 мкс

2. 125 мкс

3. 150 мкс

Ответ 2. 125 мкс 5. Забезпечити передачу 8 команд кодом з перевіркою на парність.

Написати всі можливі кодові комбінації.

Полученное выражение называется энтропией источника:

Энтропия источника – среднее количество информации в одном сообщении. Не

следует путать энтропию с количеством информации в одном конкретном

сообщении Ii.

Если в источнике есть множество сообщений, точно знать о каждом из них необязательно. В этом заключается преимущество среднего значения количества

информации. Усреднение позволило Шеннону оценить как редкие, так и частые

сообщения.

Энтропия HИ характеризует источник сообщения. Аналогично можно получить и

“энтропийную характеристику сигнала”.

Каждое сообщение передается n сигналами, каждый из которых может

принимать K значений. Будем считать, что в сигнале, которым передается i-е

сообщение, содержится элементарных сигналов со значением j. Тогда можно

утверждать, что значение сигнала j встретится в канале связи с вероятностью

По Хартли информационная емкость сигнала зависит от n и K:

где 1/K – вероятность появления любого сообщения из возможных. Шеннон оценил среднее значение количества информации

где HC – энтропия одного элементарного сигнала, который имеет K рабочих

значений разной вероятности.

По Хартли

Передающее устройство преобразует сообщение в сигнал. Приемное устройство

преобразует сигнал в сообщение. В любой системе передачи обязательно существует преобразование сообщения в сигнал, которое должно быть взаимно

однозначным. Для обеспечения однозначности используются дискретные сигналы

из n элементарных (единичных) сигналов. Единичный сигнал занимает, как

правило, одну временную позицию. Каждый элементарный сигнал может иметь K

различных значений. Величина K зависит от способов модуляции.

Если используются дискретные сигналы, характеризуемые длиной

сообщения n и основанием системы счисления K (как правило, K = 2), то должно

выполняться условие: , где M – число сообщений.

Можно прийти к заключению, что – количество информации. Это в принципе

верно, но такая мера неудобна для практического использования, так как не

удовлетворяет условию аддитивности.

Проиллюстрируем это утверждение примером. Пусть имеется два источника

сигнала

Тогда

Но для

.

Нужно выбрать такую меру, которая была бы пропорциональна числу

элементарных сигналов в сообщении, то есть приращение количества информации составляло бы dI=Kdn. Можно проделать следующие

преобразования:

Последняя формула была выведена Хартли в 1928 г. и носит название формулы

Хартли. Из формулы следует, что неопределенность в системе тем выше, чем

больше M . Основание логарифма a можно выбрать произвольно. Наиболее часто

встречаются следующие случаи:

P = 1/M – вероятность появления одного сообщения.

Между элементарными сигналами отсутствует корреляция, и все значения

равновероятны. Утверждение об отсутствии корреляции следует из того, что для

p=1/K – вероятность появления любого значения из K возможных.

Возникают ситуации, в которых отмеченные выше ограничения не действуют, по

этому для них формула Хартли дает неверные результаты. Другое представление

количества информации было найдено Клодом Шенноном примерно через 20 лет

после опубликования формулы Хартли.

Энтропия – это среднее количество информации, на одно сообщение источника и определяемое как математическое ожидание ожидание количества информации на выходе источника.

H ( A) = −åp(ai ) log p(ai )

Свойства энтропии:

а) учитывает только непрерывную вероятность появления (информации) сообщений на выходе источника б) всегда положительна

в) максимальна для равновероятных сообщений

Производительность источника – среднее количество информации, выдаваемое источником в единицу времени.

H ′(A) = H ( A) , где Т – среднее время на передачу одного символа.

T

2. Принцип часового поділу каналів.

При мультиплексировании с разделением по времени каждое устройство или

входящий канал получают в свое распоряжение всю пропускную способность

линии, но только на строго определенный промежуток времени каждые 125 мкс

(см. Рисунок 2). Последнее значение соответствует циклу дискретизации, так как при ИКМ каждую 1/8000 долю секунды необходимо производить измерение

амплитуды аналогового сигнала. Время передачи восьмиразрядного значения

мгновенной амплитуды называется квантом времени (time slot) и равно

длительности передачи восьми импульсов (один для каждого бита).

Последовательность квантов времени, следующих с вышеуказанным интервалом, образует временной канал. Совокупность каналов за один цикл дискретизации

составляет кадр.

При временном мультиплексировании вся пропускная способность исходящей линии предоставляется на фиксированный промежуток времени входящей линии меньшей емкости.

В Европе, как и в остальном мире, за исключением США и Японии,

стандартной системой является ИКМ-32/30 (или E-1) с 32 временными каналами по

64 кбит/с, в которой 30 каналов используются в качестве информационных для передачи голоса, данных и т. д., а два - в качестве служебных, причем один из служебных каналов предназначен для сигнализации (служебных сигналов установления связи), другой - для синхронизации. Как нетрудно подсчитать,

общая емкость системы составляет 2,048 Мбит/с.

Система E-1 образует так называемую первичную группу. Вторичную группу E-2 образуют 4 канала E-1 общей емкостью 8,448 Мбит/с, третичную систему E-3 - четыре канала E-2 (или шестнадцать каналов E-1) общей емкостью

34,368 Мбит/с, а четверичную группу - четыре канала E-3 общей емкостью 139,264

Мбит/с. Эти системы образуют европейскую плезиохронную цифровую иерархию.

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 27

1. Цифрова СП у сучасних мережах зв'язку. Порівняльні характеристики

АСП, ЦСП. Напрямки розвитку ЦСП.

2. Заданий логічний вираз представити в базисах Шеффера та Пірса. По

отриманим виразам побудувати схеми.

Заданий вираз: y = x1 x2 x3 .

3. Модеми: призначення, функції, класифікація, стандарти.

4. При частотному розділенні каналів у багатоканальних системах

передачі канальні сигнали відрізняються один від одного:

1. за амплітудою

2. за часом передавання

3. за спектром частот

4. за формою

5. Написати рівняння АМ коливаня, якщо амплітуда несучої Um=12В,

частота несучої 6*108Гц, коефіцієнт модуляції m=0. 7, частота модулюючого коливання F=12000Гц.

1. Цифрова СП у сучасних мережах зв'язку. Порівняльні характеристики АСП, ЦСП. Напрямки розвитку ЦСП.

Цифрова система передачі - це СП, в якій передача багатоканального сигналу по

лінійному практу відбувається в цифровій формі.

Аналогові системи передачі мають низьке значення завадостійкості а самі завади накопичуються від дільниці до дільниці Аналогові системи з ЧРК використовують

нетехнологічні та дорогі фільтри і бояться нелінійних спотворень. Характеристики каналів АСП не ідентичні і залежать від завантаження групового факту В цілому аналогові системи погано пристосовані для передачі даних

Впорівнянні з АСП, цифрові системи мають високу завадостійкість, яка пов'язана

зтим, шо інформація передається в цифровому вигляді а отже є можливість регенерації цифрового сигналу на кожній проміжній станції за допомогою

регенераторів. Завдяки можливості такої регенерації, якість передачі не залежить від довжини лінії зв'язку оскільки відсутні накопичення неточностей. Параметри КТЧ в ЦСІІ більш стабільні ніж в АСП за рахунок відсутності впліву завантаження на окремий канал а також за рахунок того, що рівень шумів визначається

здебільшого кінцевими пристроями.

На відміну від аналогових в ЦСІІ сигнали дискретної інформації можуть вводитись безпосередньо в груповий тракт. Цифрові системи мають високі експлуатаційні та техніко-економічні показники та дозволяють побудувати інтегральну цифрову

мережу Разом з тим ЦСП має і ряд недоліків Гак використання цифрових систем

потребує більш широкої смуги частот лінійному тракті. При однаковій кількості каналів ЦСП та АСП ширина смуги частот лінійного тракту ЦСП приблизно в 16 разів більша ніж в лінійному тракті АСП В каналах ЦСП присутні специфічні шуми квантування та дискретизації. Окрім того існує необхідність забезпечення

синхронізації окремих частин ЦСП. Це призводить до того, що для передавання синхросигналу використовується частина пропускної спроможності лінійного тракту. Такояс ЦЛТ має більше енергоспоживання.

Розвиток ЦСП відбувається швидкими темпами і, якщо так триватиме і надалі,

то в недалекому майбутньому транспортна мережа зв'язку буде повністю цифровою Цифровізація - це одна з найактуальніших задач сучасності Проте деякий період на мережах будуть співіснувати аналогова і

циіфрова техніка зв'язку і велика кількість зєднань буде встановлюватись з використанням обох видів техніки. Щоб в таких умовах забезпечити задані

характеристики каналів і трактів, принципи проектування цифрових і аналогових

систем передавання мають бути сумісні

2. Заданий логічний вираз представити в базисах Шеффера та Пірса. По отриманим виразам побудувати схеми.

Заданий вираз: y = x1 x2 x3

3. Модеми

модем дозволяє виконати наступні основні функції:

■сполучення з аналоговим каналом зв'язку різної природи;

•передачу повідомлень з необхідними швидкістю і вірністю,

•високу ефективність використання каналу зв'язку шляхом стиску даних;

•захист інформації від несанкціонованого доступу.

Крім основних, на сучасний модем часто накладаються додаткові функції

•встановлення і підтримка з'єднання, а також роз'єднання відповідно до процедури, прийнятої у відповідній мережі,

•перевірка і тестування каналу зв'язку й адаптація до властивостей каналу;

•обмін з модемом-партнером інформацією про свої функціональні можливості й адаптація до них;

•обмін повідомленнями в черговому режимі й іи.

Уся величезна розмаїтність модемів, що існують сьогодні на мережах, вимагає їх класифікації, яку можна провести по ряду ознак:

*призначення модему, (вид переданої інформації): телеграфний, передачі

даних, факсимільний, мовний,

•канал зв'язку: фізичний ланцюг, телеграфний, телефонний (тч). широкосмуговий;

комутується (орендований);

•з 2-провідним чи 4-провідним закінченням;

•режим передачі дискретних повідомлень:

-однобічний (симплексний),

двосторонній (дуплексний - симетричний і асиметричний,

напівдуплексний);

-синхронний,асинхронний;

•спосіб передачі : паралельний, послідовний ;

•сигнал - переносник (вид модуляції) : AM, ЧМ, ФМ, ОФМ, ДОФМ і т.д.;

•набір швидкостей передачі інформації (максимальна швидкість)

низькошвидкісні (до 300 біт/сек), середньошвидкісні, що забезпечують

передачу даних по каналам ТЧ (приблизно до 9600 біт/сек), і

високошвидкісні, що забезпечують передачу даних по широкосмуговим каналам і фізичним лініям із швидкістю, яка перевищує досягнуту при передачі даних по стандартним каналам ТЧ,

* способи побудови приймача одиничних елементів сигналу і його

найважливіших вузлів;

•алгоритм стиску інформації;

•метод підвищення вірності передачі: коригувальний код, тип зворотнього зв'язку і т.д.,

•метод захисту від несанкціонованого доступу ;

•набір послуг по взаємодії з телефонною мережею: пам'ять номерів, автовідповідач. ЛОН і т.п.;

•набір команд для керування модемом,

•спосіб реалізації (по функціях): апаратний і програмний;

•конструкція: автономний і вбудований.