Расчет длины регенерационного участка для коаксиального кабеля

L

P 1 3 3 3

Диаграмма уровней - изменение энергии сигнала – распределение уровней вдоль тракта передачи.

Р_вх 4 4 4 2 P_вых

А3

Р_п

А3- минимально допустимый уровень защищенности от переходных помех в точке 4 определяется требуемым превышением сигнала над помехой.

А3= 10 lg Р_с / Р_п = Р_с - Р_п.

Р₀₁ a_l

влияние на ближний конец

A₀ Р₀₂ Р_с=Р₀₂-а_l;

P_п=Р₀₁-А₀;

А₀- результат затухания переходных токов на ближнем конце.

Р₀₁ a_l A1- результат затухания переходных токов

на дальнем конце.

Р₀₂ A1

a_l

Защищенность от помех переходных влияний в ЦЛТ определяется, как правило, в пределах одного регенерационного участка (т.к. на выходе РЛ происходит полное восстановление формы линейного цифрового сигнала).

Величина снижения защищенности одиночного регенератора обусловлена межсимвольными помехами, допусками на амплитуду и длительность импульсов, точности коррекции А4х регенерационных участка (с помощью усилителя – корректора), нестабильность порога порогового устройства РЛ, отклонением моментов стробирования, следовательно, точность выделения тактовой частоты в устройстве хронирования РЛ.

Обычно = 3…6 qБ.

Защищенность от переходных помех при однокабельной схеме организации двусторонней связи по симметрическому кабелю составляет:

А₃₀=А₀-al_ру-10lg n - DА₃,

где А₀ –переходное затухание на ближнем конце, qБ; a - коэффициент затухания пары кабеля, определяемый на расчетной частоте, равной половине тактовой частоты линейного цифрового сигнала; l_ру- длина регенерируемого участка, км; n - число влияющих цифровых систем передачи, работающих на параллельных цепях.

Защищенность от переходных помех при двух кабельной схеме:

А₃₁=А₁- al_ру- 10 lg n -DА₃;

А₁ – переходное затухание на дальнем конце_.

a₁- коэффициент кабельной пары на частоте f₁= 1 МГц.

z- волновое сопротивление цепи электрического кабеля, Ом

,

где тактовая частота линейного цифрового сигнала, МГц, Mf_T1 - число объединяемых потоков, (1+q) - отношение числа дополнительных символов к числу информационных символов в цикле цифрового потока (q=002…0,04), А₃₀ и А ₃₁ – являются заданными требованиями к защищенности от помех переходных влияний.

Итак, длина регенерируемого участка для одной схемы:

L_ру<= А₀-А₃₀- 10 lg n - /a.

Для двух кабельной схемы:

L_ру<= А₁-А₃₁- 10 lg n - /a.

А₀ и А₁ –называется ожидаемая защищенность, определенная реальными значениями переходного затухания, , l_ру, a₁.

Ожидаемая защищенность сравнивается с допустимой защищенностью, которая зависит от допустимой вероятности ошибок (коэффициент ошибок К_ош) и типа кода линейного цифрового сигнала.

А_{з доп.}=4,58+ 11,42*lq(-lq К_ош.доп.)

Для двухуровнего (бинарного) линейного кода.

Для трехуровневых (квазитроичных) сигналов:

А_{з доп}=10,62+11,42 lq (-lq К_ош.доп.)

К_ош.доп =Р_ош.1*l_ру,

где Р_ош.1—дополнительная вероятность ошибок на один километр линейного тракта, 1/км.

Равенство А_{з. ош.}= А_з.ош. является основой для определения номинальной длины регенерируемого участка.

В общем случае типовой подход к расчету регенерационного участка базируется на следующих положениях.

Мощность теплового шума на выходе определяется по формуле:

, где

Подставляем выражение для тока в выражение мощности получим:

Мощность теплового шума разветвляется на входе усилителя:

где - постоянная Больцмана, - температура по шкале Кельвина,- полоса частота в кГц.

Приведенные по входу усилителя собственные шумы определяются как:

От мощности собственных шумов перейдем к уровню:

Точная оценка мощности полезного сигнала на входе регенератора затруднительна, т.к. спектр сигналов широкий и затухание линии зависит от частоты. Но ввиду того, что наиболее мощные спектры данных сигналов разложение в области частоты ; упрощён расчёт затухания линии проведения на этой частоте.

Таким образом: ,

где - километрическое затухание кабеля.

Защищенность сигналов от помех на входе регенератора определяется так:

.

Обозначим: ;

тогда

Километрическое затухание определяется так: .

Для коаксиального кабеля:

Тогда ;

Допустимая защищенность

;

где - вероятность ошибки динамического регенератора при наличии типовых помех.

;

-вероятность ошибки определяется как:

Допустимую защищенность можно представить в следующем виде

;

Для нахождения длины регенерационного участка приравняем ожидаемую защищенность к допустимой:

, т.е.

;

- учитывает снижение защищенности сигнала за счет межствольных помех, за счет нестабильности амплитуд и длительности импульсов, за счет нестабильности порогового устройства в схеме генератора.

Так, величина для коаксиального кабеля составляет;

;

;

Введем обозначения: ;

Тогда ;

Составим систему уравнений

Решим эту систему уравнений графическим способом. Для этого построим на графике для и рассчитаем промежуточные значения.

Система уравнений будет для выглядеть так:

; , где

при ;

при ;

при ;

Для

Для

Для точек 13,2-1; 5,6-2; 3,7-3;

Для при:

Размещение регенерационных пунктов:

Изобразим схему размещения регенерационных пунктов для трех случаев:

1. Рассчитаем число регенераторов:

2. Рассчитаем число регенераторов:

3. Рассчитаем число регенераторов:

Построим схемы:

Выбор типа коаксиального кабеля проводятся по определению капитальных затрат

, где

– протяженность линейного тракта;

- число регенераторов;

- стоимость регенератора;

- стоимость кабеля;

Для кабеля КМ

Для кабеля МКТ

Для кабеля МТКК

Для кабеля КМ

Для кабеля МКТ

Для кабеля МТКК

Выбираем МТТК, т.к. у него капитальные затраты и потери минимальные.

Например, имеется система ЦСП типа ИКМ-480. Передача по симметричному кабелю марки МКС- 1х4х1,2. Схема организации связи - двухкабельная. Линейный код класса 5В6В (код с вводом на 5 символов одного избыточного импульса) для контроля ошибок способом проверки на четность (mBnB, n= m+1). Допустимая Р_ош.=10^-10 1/км. Длина линейного тракта L₁=600 км.

1). Т.к. кабель одночетверочный, то число влияющих пар ЦСП равно n=1.

А_{з. ош}=А₁- a.

Из таблицы А₁= 80 qБ; =4 qБ.

Для обычного бинарного линейного сигнала ЦСП ИКМ-480 тактовая частота но с учетом используемого линейного кода

(m < n)

a = a₁

А_{з. ош}=89- 24,3*l_ру-4=76-24,3* l_ру.

2). Допустимая защищенность для данного типа линейного кода:

А_{з. доп}=4,58+11,42 lg (-lg(10^-10*l_ру))

3). Длину регенерируемого участка можно определить исходя из равенства

А_{з. ош}= А_{з. доп.}

76-24,3 l_ру=4,58+11,42 lg (-lg(10^-10*l_ру))

х(l_ру) y(l_ру)

6,254-2,129 l_ру = lg (-lg(10^-10*l_ру))

4). Данное уравнение решается графически.

Строим график X(ℓ_ру) - это уравнение прямой: X(ℓ_ру) = 6,254 – 2,128 ℓ_ру

Строим график Y(ℓ_ру ): Y(ℓ_ру ) = ℓg [ - ℓg (10^-10 - ℓ_ру )]

X(ℓ_ру), Y(ℓ_ру )

6 -

5 -

4 -

3 -

2 -

1 -

ℓ_ру,км

1 2 3

Следовательно ℓ_ру = 2,48 км.

В данном случае основным видом помех являются собственные помехи, включающие в себя тепловые шумы линии, тепловые шумы аппаратуры и собственные шумы усилителя регенератора.

Оконечный пункт (ОП)

Р_сщ,F_ш

α_, ℓ_ру _______ _ ____ _ _ _

Р_прд Р_прм

Р_прд - уровень передачи цифрового сигнала на выходе оборудования линейного тракта оконечного пункта ОЛТ ОП или РЛ, или НРП.

α – коэф-т километрического затухания коаксиального кабеля на расчетной частоте.

Р_сш – уровень собственных шумов, приведенных ко входу линейного усилителя-корректора РЛ.

F_сш – коэф-т шума линейного усилителя-корректора. F_сш – характеризует его шумовые св-ва, т.е. снижение помехозащищенности от собственных шумов при прохождении сигнала через усилитель.

Ожидаемая защищенности от собственных помех:

А_{сш ож}= Р_прд - Р_сш , дБ.

Р_прм = Р_прд - α_ру, дБм.

При известном сопротивлении коаксиальной линии Z_в :

Р_прд = 10 ℓg∙10³ , дБм.

Um – амплитуда единичного импульса на входе цифрового линейного тракта, В (на входе в линию).

Мощность тепловых шумов на входе усилителя-корректора:

W_тш= k T ∆f, Вт.

k=1,38 ∙10^-23 Дж/К - постоянная Больцмана;

T – абсолютная t ⁰ по шкале Кельвина, К;

∆f – полоса частот, для которой определяется мощность тепловых шумов, Гц.

Для ЦСП ∆f = f_T (тактовая частота линейного цифрового сигнала).

Кабель закладывается на глубину, где t ⁰ = 17⁰ C = 290⁰ К.

Следовательно: W_ТШ = 4∙10^-18 ∙f_T, мВт.

Снижение помехоустойчивости при прохождении сигнала через усилитель можно учесть увеличением тепловых шумов на входе усилителя в F_ш раз.

Следовательно: W_ТШ = 4∙10^-18∙f_T∙Fш, мВт.

Следовательно уровень собственных шумов:

Р_СШ = 10∙ℓg 4∙10^-18 ∙ f_T∙Fш, дБм.

или Р_СШ = -114 + 10∙ℓg∙ f_T + 10∙ℓg Fш, дБм. f_T [ Мгц].

Следовательно ожидаемая защищенность от собственных помех:

А_{СШ ОЖ} = 10 ℓg∙10^-3 α ℓ_ру + 114 - 10 ℓg f_T - 10 ℓgF_Ш , дБ.

Уравнение для определения длины регенеративного участка при использовании двухуровневых сигналов в итоге имеет вид:

В - = ℓg [-ℓg (Р_СШ ∙ ℓ_ру)].

А_{СШ ОЖ} А _ДОПУСТ

В = [ 110 + 10 ℓg].

Для трехуровневых сигналов (квазитроичных):

В = [ 104 + 10 ℓg].

Следовательно необходимо построить графики:

Х(ℓ_ру) = В - α ℓ_ру

У(ℓ_ру) = ℓg [-ℓg (Р_СШ ∙ ℓ_ру)]

10. ИКМ – 480. Сигнал класса ЧВЗТ (квазитроичный). U_m = 5 В амлитуда единичного импульса на входе в линию. L_T = 600 км. Р_ош = 10^-10 1/км. F_Ш = 8. Z_B =75 Ом. Кабель МКТ – 4.

f_T = f_T ¹ ∙ = 34,368 ∙ = 25,776 МГц.

В = 0,0876 [104 + 10ℓg] = 9,29.

Для МКТ – 4 α₁ = 5,33 дБ/км. Следовательно α = α₁ = 19,13 дБ/км.

Х(ℓ_ру) = В – ∙ ℓ_ру = 9,29 – 1,68 ℓ_ру

У(ℓ_ру) = ℓg [-ℓg (Р_СШ ∙ ℓ_ру)] = ℓg [-ℓg (10^-10 ℓ_ру )]

Следовательно: ℓ_ру = 5,04 км.

X,Y

10-

9 -

8 -

7 -

6 -

5 -

4 -

3 -

2 -

1 -

1 2 3 4 5 5,04 L_py

Для каждого типа кабеля определяется число регенеративных пунктов РП

n = - 1.

Например получили: ℓ_ру = 10,5 км для кабеля КМ-Ч

ℓ_ру = 5,04 км для кабеля КМТ-Ч

ℓ_ру = 2,9 км для кабеля микрокоаксиала

следовательно: n₁ = - 1 = 57; n₂ = 120; n₃= 206.

Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 746; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!