Расчет шумов оконечного оборудования

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

КП.1310000.001 ПЗ

                   13200 км                            27500 км                         13200 км

        Аб.  ОС                 МС                                                  МС               ОС  Аб.

                    0,4·10^-6                                 0,2·10^-6                              0,4·10^-6

 

     р_ош∑ = 10^-6

                                                              

            ОС- оконечная станция национальной  сети; Аб- абонент.

 

Рисунок 13 - Нормы на допустимые вероятности ошибки при международной  связи между двумя абонентами

 

         Магистральный         Внутризоновый     Местный     Абонентская

                          участок                       участок              участок            линия

                      l_уч.маг=2500 км              l_{уч.вз =} 600 км      l_{уч.м =} 100 км

                (12500 км с четырьмя

                переприемами по ТЧ)        

             МС                                 СС                         СС                   СС               Аб.

                                                           

                          р_ош.уч = 10^-7                 р_ош.уч = 10^-7        р_ош.уч = 10^-7    р_ош.уч = 10^-7                          

  

     р_{ош.нац.уч.∑} = 4·10^-7= 0,4·10^-6

                               МС- международная станция; СС- сетевая  станция.

 

Рисунок 14 - Нормы на допустимые вероятности ошибки на национальном участке

Тогда, при равномерном  распределении ошибок на отдельных  участках национальной сети, получим  нормативные значения вероятностей ошибки на отдельных участках национальной сети: р_ош.уч.=10^-7 (рисунок 5.3).

В этом случае значение допустимой вероятности ошибки на 1 км линейного  тракта на проектируемом участке  определится по формуле [1, 4]:

 

р_ош.1= р_ош.уч /L_уч.ном= 10^-7/L_уч.ном ,                                                           (21)

 

р_ош.1= 10^-7/12500=8*10^-12

р_ош.1= 10^-7/600=1,6*10^-10

р_ош.1= 10^-7/100=0,000000001

где L_уч.ном- номинальная длина участка, на котором используется ЦСП.

 

Максимально допустимое значение вероятности ошибки для одного регенератора на проектируемом участке будет  равно:

 

р_ош.рег = р_ош.1·l_pу                                                                                                      (22)

 

р_ош.рег. = 8*10^-12*3=24*10^-12

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

КП.1310000.001 ПЗ

р_ош.рег. = 1,6*10^-12*3=4,8*10^-10

р_ош.рег. = 0,000000001*2,7=0,000000002

 

где р_ош.1- вероятность ошибки на 1 км линейного тракта;

      l_pу – ожидаемая длина регенерационного участка, км.

 

Как известно, вероятность  ошибки в регенераторе связана с  защищенностью сигнала от помех  в ТР (увеличение максимально допустимой вероятности ошибки позволяет уменьшить  минимально допустимую защищенность). Для оценки минимально допустимого  значения защищенности, при котором  обеспечивается заданная максимально  допустимая вероятность ошибки в  регенераторе, можно воспользоваться  следующей эмпирической формулой:

 

А_з.доп =4,63+11,42·lg[lg(1/р_ош.рег)]+20·lg(m_у-1)+DА_з  дБ,                          (23)

 

или: 

 

А_з.доп =4,63+11,42·lg{lg[1/( р_ош.1·l_pу)]}+20·lg(m_у-1)+DА_з  дБ,                   (24)

 

А_з.доп =4,63+11,42·lg[lg(1/24*10^-12)]+20lg(3-1)+4=57,7 дБ

А_з.доп =4,63+11,42·lg[lg(1/0,000000002)]+20lg2+4=56,6 дБ

А_з.доп =4,63+11,42·lg[lg(1/4,8*10^-10)]+20lg2+4=57,4 дБ

 

где m_у- количество уровней цифрового сигнала (кода) в линейном тракте,

             определяемое по виду линейного  кода ЦСП;

      DА_з- эксплуатационный запас помехозащищенности регенератора,

               учитывающий неидеальность узлов  регенератора и влияние различных

               дестабилизирующих факторов (задан  в исходных данных на

               проектирование), дБ.

 

Выражение (24) справедливо  для помех, представляющих сoбoй гауссовский  случайный процесс и для значений вероятности ошибки для одного регенератора р_ош.рег, находящихся в пределах 10^-15<р_ош.рег<10^-4, что соответствует реальным условиям работы ЦСП.

 

 

4.2 Общая методика  определения длины участка регенерации

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

КП.1310000.001 ПЗ

Ожидаемая защищенность сигнала  от помех на регенерационном участке (на входе регенератора) А_з.ож не должна быть ниже минимально допустимого значения защищенности А_з.доп, рассчитанного по формуле (5.4), то есть должно выполняться неравенство А_з.ож ≥А_з.доп. При равенстве этих величин (А_з.ож=А_з.доп)

длина регенерационного участка  будет максимально допустимой.

Ожидаемая А_з.ож и допустимая А_з.доп защищенности сигнала от помех на регенерационном участке зависят от его длины, то есть являются функциями от

длины участка регенерации: А_з.ож(l_pу) и А_з.доп(l_pу).

Максимально допустимая длина  регенерационного участка l_pу.макс может быть найдена аналитически, решением системы уравнений для А_з.ож и А_з.доп, или графически. Для этого необходимо рассчитать и построить график зависимости А_з.доп(l_pу) и А_з.ож(l_pу). Отрезок прямой А_з.доп в масштабе рисунка бывает практически горизонтальным.  

          А_з(l_pу)                 Диапазон предполагаемых

                                                      длин РУ

                                                   

                                                                                      

                                                                                          А_з.доп

                                                                                        

                                                                                            А_з.ож

 

                  0                               l_pу.макс                                                            l_pу 

 

Рисунок 15 - Графическое определение  максимально допустимой длины регенерационного участка

 

В реальных случаях l_pу.макс сравнивают с номинальной длиной регенерационного участка l_pу.ном, определенной в технических данных аппаратуры. Результат сравнения указывает на возможность использования данной аппаратуры при заданных условиях.

Следует иметь в виду, что на участках регенерации, прилегающих  к ОП или ОРП, существенное дополнительное влияние на возникновение ошибок оказывают импульсные помехи от АТС, вызванные работой коммутационных устройств в процессе установления соединений. Для поддержания требуемой  защищенности от помех на входе регенератора приходится сокращать длины этих регенерационных участков. На практике обычно считается необходимым и  достаточным  укоротить длину  этих участков вдвое, до значения l_pу/2.

 

 

 

4.3 Расчет длины  участка регенерации при работе  ЦСП по коаксиальным кабелям

В линии связи на передаваемый сигнал действуют разнообразные  поме-

хи, основными из которых  являются: собственные помехи и переходные помехи. Величины этих помех зависят  от типа кабеля и схемы организации  связи.

В коаксиальных кабелях, коаксиальные пары хорошо экранированы друг от друга, поэтому основным видом помех, определяющих длину участка регенерации, являются собственные помехи (тепловые шумы линии и шумы корректирующего  усилителя).

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

4.3.1 Первый способ 

 

При нормальной температуре  и ширине полосы частот линейного  тракта Δf=1 МГц, мощность теплового  шума линии Р_т.ш.=0,404∙10^-11 мВт, что соответствует уровню по мощности р_т.ш.=-114 дБ. Тогда, с учетом собственных шумов корректирующего усилителя КУ, уровень теплового шума равен:

 

р_т.ш.=-114+10lg(0,5∙f_такт.)+F_ку                                                                            (25)

 

р_т.ш.=-114+10lg14+7=-81          

р_т.ш.=-114+10lg15+7=-80

                                                              

где F_ку- коэффициент шума корректирующего усилителя, дБ;

       f_такт- тактовая частота (скорость передачи) ЦСП, МГц.

 

Точная оценка мощности полезного  сигнала на входе регенератора затруднительна, поскольку спектр сигналов широкий  и затухание линии зависит  от частоты. Но ввиду того, что наиболее мощные составляющие спектра данных сигналов расположены в области  частоты 0,5∙f_такт, упрощенно расчет затухания линии проводится на этой частоте. Таким образом:

 

р_пр.= р_пер- a(0,5∙f_такт)∙l_pу , дБ                                                                         (26)

 

р_пр.= 47,87-14*3=5,87 дБ                                                                       

р_пр.= 47,87-15*3=2,87дБ

                                                                      

где  a(0,5∙f_такт) - коэффициент затухания кабеля на частоте 0,5∙f_такт                       дБ/км;

       р_пер- уровень по мощности импульса цифрового сигнала на входе участка

                регенерации, дБ;

       р_пр- уровень по мощности импульса цифрового сигнала на выходе участка

               регенерации, дБ.

 

р_пер=10·lg(U²_имп·10³/Z_в), дБ                                                                       (27)

р_пер=10·lg(9*10³/75)=47,87 дБ  

р_пер=10·lg(9*10³/75)=47,87 дБ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

КП.1310000.001 ПЗ

                                                                      

где U_имп- амплитуда импульса цифрового сигнала (в технических данных

                аппаратуры), В;

       Z_в- волновое сопротивление кабельной цепи (таблица 3.2), Ом.

 

С учетом соотношений (26) и (27), ожидаемая защищенность сигнала  от помех на входе регенератора равна:

 

А_з.ож= р_пр- р_т.ш =114+р_пер-10∙lg(0,5∙f_такт.)-a(0,5∙f_такт)∙l_pу-F_ку                       (28)

 

А_з.ож=114+47,87-10lg14-14*3-7=85,8

А_з.ож=114+47,87-10lg15-15*3-7=81

 

Качество работы регенератора оценивается вероятностью ошибки в  регенераторе: р_ош.рег=1,5∙Ф(0,5∙U_имп/σ), где σ- среднеквадратическое напряжение помехи, Ф( )- интеграл вероятности. Защищенность цифрового сигнала от помех равна: А_з=20∙lg(U_имп/σ), т.е. так же как и вероятность ошибки зависит от соотношения U_имп/σ, следовательно, вероятность ошибки в регенераторе зависит от величины защищенности сигнала от помех.

 

Таблица 4.1- Зависимость вероятности  ошибки от защищенности сигнала

Аз.табл, дБ	16,1	17,7	18,8	19,7	20,5	21,2	21,7	22,2	22,6	23	23,4	23,6
рош.рег	10-2	10-4	10-5	10-6	10-7	10-8	10-9	10-10	10-11	10-12	10-13	10-14