Podstawowe parametry łączy:
1. zniekształcenia tłumieniowe - są wynikiem niejednakowego tłumienia przebiegów o różnych częstotliwościach w paśmie przenoszenia. Miarą jest odchyłka tłumienności delta A. A=Af - Af(odniesienia). Dopuszczalne granice określaj ą zalecenia CCITT (obecnie ITU).
2. zniekształcenia opóźnieniowe (fazowe) - wynikają z faktu, że przebiegi sinusoidalne o różnych częstotliwościach przenoszone są z różną prędkością. Grupowy czas propagacji
DB - przyrost przesuwności
Dw - przyrost pulsacji
Miarą zniekształceń opóźnieniowych jest różnica między najdłuższym, a najkrótszym czasem propagacji grupowej
3. zniekształcenia nielineame - powstają wskutek nieliniowości charakterystyk napięciowo-prądowych elementów czynnych np. tranzystorów. Jest to pojawienie się w sygnale odbieranym harmonicznych przebiegu pierwotnego.
4. przesłuch - jest to zjawisko przenikania energii elektrycznej z jednego kanału do drugiego. Rozróżniamy przesłuch zrozumiały i niezrozumiały. Rozróżnia się też przesłuch zbliżny i zdalny.
5. szumy - są to zakłócenia, które charakteryzują się szerokim widmem częstotliwości i pochodzą na ogół z różnych źródeł. Są to np. zniekształcenia nielineame, przeniki i szumy termiczne
6. szumy termiczne - powstają w skutek ustawicznego przypadkowego ruchu elektronów swobodnych zwłaszcza w elementach czynnych. Mają widmo ciągłe. Przyjmuje się, że odstęp szumu od sygnału w łączach
telefonicznych powinien wynosić conajmniej 40dBm dla długich (powyżej 300km), 55dBm krótkich.
7. zniekształcenia zewnętrzne - energetyczne (powstają w pobliżu linii wysokiego napięcia i sieci trakcyjne prądu przemiennego, narażone są przede wszystkim linie napowietrzne), atmosferyczne (spowodowane
wyładowaniami atmosferycznymi w atmosferze - piorun) i pochodzące od radiostacji (pojawiają się w liniach napowietrznych, w kablowych w małym stopniu).
13. Przesyłanie sygnałów cyfrowych przez łącza analogowe
Sygnał analogowy jest w dziedzinie czasu przebiegiem ciągłym. Zastosowanie przetwarzania analogowo-cyfrowego wymaga określenia momentów w których wartość sygnału zostanie zakodowana w postaci słowa cyfrowego. Proces ten nazywany jest dyskretyzacją w dziedzinie czasu lub próbkowaniem. Zgodnie z prawem Shanona częstotliwość próbkowania sygnału analogowego powinna być przynajmniej dwukrotnie większa od częstotliwości najwyższej harmonicznej wchodzącej w skład widma. Proces próbkowania poprzedza filtracja wstępna, która ogranicza widmo sygnału użytecznego, usuwa, tą część, która jest wynikiem zniekształceń nieliniowych i szumów wprowadzonych przez mikrofon, wzmacniacz.
Etapy tworzenia: filtracja wstępna, próbkowanie, kwantyzacja, uciąglenie wartości chwilowych w dziedzinie czasu, filtracja podstawowej składowej widmowej
Kwantyzacja - zapisanie chwilowych wartości przebiegu źródłowego na określonej liczbie bitów słowa kodowego. Proces aproksymowania próbki jedną z dostępnych wartości nazywany jest dyskretyzacją System PCM 32 stosuje słowa o długości 8 bitów, oraz kwantyzację nieliniową
Krzywa kompresji. W europie typu A ma właściwość wzmacniania słabych sygnałów kosztem tłumienia sygnałów silnych, w ten sposób redukowana jest dynamika odtwarzanego przebiegu, proces kompresji.
Aby odtworzyć pierwotną postać sygnału, wraz z oryginalnym poziomem
dynamiki należy poddać go w odbiorniku procesowi ekspansji według
krzywej ekspansji odwrotnej do krzywej kompresji. Proces kompresji i ekspansji nazywa się kompandacją
Błąd kwantyzacji - różnica pomiędzy wartością chwilową sygnału, a
przypisaną wartością.
Słowo kodowe zawiera 8 bitów, najstarszy - znak zakodowanej próbki (0+, 1-), następne 3 bity numer przedziału, najmłodsze 4 bity wartość próbki w zdefiniowanym przedziale
14. Odbiór sygnałów cyfrowych w obecności szumów
Wprowadzenie cyfrowej reprezentacji transmitowanych sygnałów w znacznym stopniu uniezależnia jakość odbieranej informacji od zjawisk występujących w torze przesyłowym. Przede wszystkim wzrasta odporność systemu na szum kanałowy i zakłócenia . Wynika to bezpośrednio z faktu przesyłania wyłącznie impulsów o skwantowanych wartościach poziomu napięcia. Impulsy taki mogą być zawsze prawidłowo zdekodowane w odbiorniku, o ile ich amplituda nie została zafałszowana na tyle mocno aby przenieść się do zakresu przypisanemu innemu stanowi logicznemu. W praktyce przypadek taki występuje stosunkowo rzadko i ma miejsce tylko w sytuacji kiedy amplituda szumów i zakłóceń jest porównywalna z wielkością przesyłanych impulsów. Szumy i zakłócenia o mniejszym poziomie nie mają żadnego wpływu na poprawność przesyłanej informacji. Sygnał cyfrowy jest tak samo tłumiony jak sygnał analogowy. Dlatego też tory o odpowiednio dużej długości muszą być wyposażone w urządzenia wzmacniające. Regeneracja przebiegów cyfrowych jest znacznie prostsza niż przebiegów analogowych.
Regenerator - zadanie jego jest wygenerowanie nowego przebiegu o identycznej strukturze logicznej Układ regeneratora sygnału cyfrowego można podzielić na dwie części:
- odbiornik - zadaniem jest prawidłowa detekcja aktualnego stanu linii, przypisanie odpowiedniego stanu logicznego i przekazanie do nadajnika
- nadajnik - zadaniem jest ponowne zakodowanie otrzymanego ciągu binarnego, na kod transmisyjny i wprowadzenie go do kolejnego odcinka toru Zasięg transmisji cyfrowej może być dowolnie duży przy jednoczesnym braku pogorszenia jej jakości Sygnał zregenerowany jest obarczony zniekształceniami położenia impulsów w stosunku do sygnału idealnego (fluktuacja fazy - jitter). Fluktuacje fazy spowodowane szumami zakłóceniami nakładającymi się na sygnał mogą się sumować wzdłuż traktu, ogranicza to zasięg i zakres stosowania systemu
15. Synchronizacja bitowa w regeneratorze
1 - wzmocnienie i korekcja sygnału 2 - detektor 3 - układ selekcji impulsów 4 - generator przebiegu zegarowego z pętlą PLL 5,6 - układy porównania fazy sygnału zegara i sygnału regenerowanego
7 - sumator i wzmacniacz
Regeneracja transmitowanego przebiegu jest ściśle zsynchronizowana z podstawą czasu zegara transmisyjnego odtwarzanego na podstawie sygnału wejściowego. Stan przebiegu jednoznacznie dekoduje się przez spróbkowanie jego wartości w połowie lub 3/4 trwania bitu lub kilkakrotne próbkowanie tego samego symbolu kodowego, a następnie uśrednienie otrzymanych wyników.
Synchronizacja w PCM 30/32.
Każda ramka składa się z 32 oktetów, każdy oktet stanowi część innego kanału transmisyjnego o przepustowości 64kbit/s. Poszczególne oktety ramki są nazywane szczelinami czasowymi. Ramka składa się z 32 szczelin od 0 do 31 i trwa 125us
Szczelina nr O - szczelina synchronizacyjna ramki - umożliwia odnalezienie w otrzymywanym strumieniu bitów miejsca, w którym rozpoczyna się kolejna ramka. W tym celu oktet nr O co drugiej ramki przenosi kod 10011011 (ramki zawierające tę właśnie sekwencję są określane jako parzyste). Zerowa szczelina ramek nieparzystych przenosi oktety komunikacji służbowej.
Szczelina nr 16 - szczelina sygnalizacyjna - wiadomości dot. zestawienia i obsługi połączeń, realizowanych w pozostałych 30 kanałach ramki. Funkcja ta może być realizowana dwojako:
- sygnalizacja skojarzona z kanałem - przydzielenie każdemu z 30 kanałów rozmownych ramki własnego, niezależnego pasma transmisyjnego, przeznaczonego do przenoszenia związanych z nim wiadomości sygnalizacyjnych (pasmo to jest przypisane do danego kanału w sposób ciągły). Aby utworzyć 30 niezależnych połączeń sygnalizacyjnych stworzono strukturę wieloramki. Wieloramka składa się z 16 kolejnych ramek. Pierwsza ramka wieloramki(nrO) przenosi w 16 szczelinie czasowej kod 0000xxxx, który umożliwia jednoznacznie rozpoznanie początku wieloramki. Szesnasty oktet następnych ramek jest podzielony na 2 części, z których każda została przypisana na stałe innemu kanałowi rozmownemu Najstarsze 4 bity kanału sygnalizacyjnego ramki nr 1 są przeznaczone do obsługi połączenia przenoszonego w szczelinie czasowej nr 1, natomiast 4 młodsze zostały skojarzone ze szczeliną nr 7. Ramka nr 2 niesie czwórki bitów wiadomości sygnalizacyjnych związanych ze szczelinami nr 2 i 18, itd.. W ten sposób każdy kanał rozmowny ma własną 4 bitów, pojawiającą się w szczelinie sygnalizayjnej raz w ciągu każdego okresu wieloramki.
- sygnalizacja we wspólnym kanale - informacje sygnalizacyjne są przekazywane na pełnych oktetach szczeliny nr 16, a ich treść dotyczy połączenia, które aktualnie wymaga obsługi. Na początku wiadomości sygnalizacyjnej jest nr szczeliny czasowej przenoszącej to właśnie połączenie, zaś jej treść jest transmitowana w odpowiedniej liczbie kolejnych ramek PCM. W tym typie sygnalizacji nie wydziela się odrębnego pasma dla każdego z kanałów rozmownych
Własności kodów stosowanych w PCM
-kody bez powrotu do zera (NRZ) zachowują szerokość impulsu
NRZ-M. (l-zmiana stanu)
NRZ-S (l - brak zmiany stanu)
-kody z powrotem do zera (RZ)- eliminacja składowej stałej, nie zachowują szerokości impulsu
1)- każdy element oddzielnej serii kodujemy jako -l, gdy seria O między tą serią a poprzednią jest nieparzysta
2)- każda l koduje się impulsem o polaryzacji przeciwnej do poprzedniej
3)- wszystkie elementy oddzielnej serii koduje się impulsem polaryzacji przeciwnej, gdy liczba zer jest nieparzysta
4)- wszystkie l oddzielnej serii koduje się impulsami przeciwnymi do poprzedniej
5)- pierwsza l oddzielnej serii zawsze +1, pierwsze O oddzielnej serii zawsze -1,a następne 0 i 1 to zera
Ze względu na wykrywalność błędów kody 1) i 4) są złe.
Kryterium gęstości widmowej (łatwość synchronizacji):
„1"- prawdopodobieństwo p
„0" - prawdopodobieństwo l-p
1) p( 0 ) = 1 - p
p( + 1 ) = p( 1 - p / 2 - p )
p{ - 1 ) = p / 2 - p
2),3),4) p( 0 ) = 1
p( + 1 ) = p( - 1 ) = 1 / p m=0
5) p( 0 ) = 1 - 2 p( 1 - p )
p( + 1 ) = p( - 1 ) = p( 1 - p ) m.=0 (brak składowej stałej)
Wada: gdy występuje długi ciąg zer nie ma sygnału taktowania.
Kod różnicowy Manchester
1 -oznacza brak zmiany stanu na początku bitu i zmianę stanu w połowie bitu
0- stan wysoki w pierwszej połowie bitu i zmiana stanu w połowie bitu
Kod HDB3 (dzięki tej zasadzie kodowania kod staje się gęstszy)
Zalety: możliwość wykrywania błędów dzięki nadmiarowości Kod jest niebezpieczny, gdyż może wprowadzać bardzo duże ciągi błędów(wsp. powielania błędów 1,18,1,26 )
Zasada tworzenia kodu kodu HDB3: sekwencje jedynkowe oraz 3 zer jak dla AMI. Warunki wyboru sekwencji - jeżeli za ostatnim V występowała nieparzysta liczba elementów B to sekwencję 0000 zastępujemy OOOV, natomiast jeżeli za ostatnim V występowała parzysta liczba elementów B to 0000 zastępujemy BOOV
V- element j edynkowy o polaryzacji zgodnej z polaryzacją impulsu poprzedniego
B - element j edynkowy o polaryzacji przemiennej identycznie jak dla AMI