Искажения цифрового сигнала в линейном тракте

В состав цифрового линейного тракта (ЦЛТ) входят: аппаратура оконечная линейного тракта (АОЛТ), расположенная на стороне оконечных пунктов при­ема и передачи; участки линии связи и промежуточные пункты (обслуживае­мые и необслуживаемые), обеспечивающие требуемое качество передачи. АОЛТ предназначена для формирования линейного цифрового сигнала на пе­редающей стороне и его обратного преобразования, в том числе регенерации, на приеме. Кроме того, АОЛТ включает в себя аппаратуру дистанционного пи­тания, телеконтроля и телемеханики, переключения на резервные тракты пере­дачи, служебной связи и т.п.

ЦЛТ характеризуется рядом показателей, определяющих качество передачи цифрового сигнала. Основной из них — вероятность ошибки передачи отдель­ных символов, зависящая как от искажений сигнала в линии связи, так и от воздействия помех на магистрали. Источниками искажений сигнала являются участки линии связи и блоки сопряжения линии с входом и выходом аппарату­ры связи. Искажения сигнала при передаче по линии обусловлены ростом зату­хания кабельной цепи д_л с увеличением частоты (рис. 15.1), что неизбежно приводит к ограничению полосы частот цифрового сигнала сверху. При значи­тельном ограничении полосы возникает явление наложения символов цифро­вого сигнала за счет увеличения их длительности (см. параграф 2.10). Это мо­жет привести к тому, что соседние символы будут приняты с ошибкой. Такие искажения называются межсимвольными искажениями первого рода.

Межсимвольные искажения возникают и за счет ограничения полосы про­пускания линейного тракта в области низких частот. Частотная характеристика затухания а_р приведена на рис. 15.1 в линейном тракте, которые ограничивают полосу частот цифрового сигнала снизу за счет подавления постоянной и низкочастот­ных составляющих спектра. Искажения, которым подвергаются исходные им­пульсы двоичного сигнала (рис. 15.2, а) в этом случае, показаны на рис. 15.2, б. Из рисунка видно, что после передачи символа единицы появляется напряже­ние другого знака, и, таким образом, каждый следующий единичный символ уменьшается по амплитуде. В связи с этим на приемной стороне встает пробле­ма восстановления постоянной составляющей цифрового сигнала, поскольку в противном случае возникают большие ошибки при приеме единиц. Слож­ность восстановления постоянной составляющей усугубляется также и тем, что среднее значение энергии однополярной случайной импульсной последова­тельности изменяется во времени, так как меняется число импульсов единиц, поступивших на вход приемного устройства за определенный отрезок времени.

Искажения цифрового сигнала, возникающие из-за ограничения полосы про­пускания линейного тракта в области низких частот, называются межсимволь­ными искажениями второго рода.

Чтобы скомпенсировать влияние разделительных элементов, в принципе можно использовать корректор с коэффициентом передачи обратный коэффициенту передачи линейного тракта и удовлетворяющий условию = const (рис. 15.3). Однако вследствие того, что при стремится к бесконечности, практическая реализация корректора невозможна.

Помимо передачи цифрового сигнала, содержащего мощные низкочастот­ные составляющие, по линии необходимо также передать постоянный ток ди­станционного питания, а это приводит к проблеме разделения постоянной со­ставляющей сигнала и тока дистанционного питания (ДП) в необслуживаемых регенерационных пунктах.

Энергетический спектр такого сигнала содержит дискретные компоненты, в частности колебание с тактовой частотой , и интенсивные низкочастотные составляю­щие (рис. 15.4. б). Ширина первого лепестка спектра равна

Код в формате .MKZ представляет собой последовательность однополярных импульсов со скважностью q = 1 (рис. 15.5, а). Энергетический спектр такого сигнала (рис. 15.5, б) не содержит дискретных составляющих, его непрерывная составляющая концентрируется в области низких частот, имеется мощная по­стоянная составляющая.

Естественно, такие сигналы не могут быть пе­реданы по линии без существенных межсимволь­ных искажений и ошибок, поэтому возникает не­обходимость преобразова- ния двоичного униполяр­ного сигнала в удобный для передачи по линии свя­зи линейный сигнал (ЛС),Вид преобразования определяется исходя из следующих основных требований:

1) должно быть обеспечено простое разделение линейного сигнала и тока ДП с по­мощью линейного трансформатора;

2) линейный трансформатор не должен вносить существенных искажений формы линейного сигнала, которые приводят к снижению вероятности безошибоч­ного приема;

3) желательно, чтобы энергетичес­кий спектр линейного сигнала был более узкопо­лосный, чем исходный, так как это упрощает коррекцию ЛС на приемной стороне и позволяет увеличить длину участка ре­генерации;

4) преобразование линейного сигнала в двоичный и обратное пре­образование, выполняемые на всех оконечных и промежуточных пунктах ма­гистрали, должны быть достаточно простыми;

5) должно обеспечиваться дос­таточно простое выделение из Л С компонента тактовой частоты, с помощью которого в регенераторе осуществляется восстановление временных позиций ЛС;

6) необходимо, чтобы устройства обнаружения ошибок в ЛС, применяе­мые, например, с целью контроля за правильностью функционирования мно­гочисленных необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП), имели бы простую структуру.