Распределение частот между радио службами РФ.

· Из «Таблицы распределения частот между радиослужбами РФ»:

· диапазон 27 МГц для радиостанций общего пользования с мощностью излучения до 10 Вт;

· диапазон 146-174 МГц для систем персонального радиовызова;

· диапазон 450 МГц для аналоговых сотовых систем связи федерального стандарта NMT –450;

· диапазоны 824-823 и 869-879 МГц для региональных сотовых сетей радиотелефонной связи общего пользования с подвижными и стационарными абонентами;

· диапазоны 815-820 и 860-865 МГц для радиальных (например, вдоль федеральных дорог) и радиально-зоновых систем подвижной радиосвязи;

· диапазоны 814-815, 864-868(менее 10 мВт) и 904-905 МГц для бесшнуровых телефонов;

· диапазоны 880-915 и 935-960 МГц для цифровых сотовых систем подвижной радиосвязи федерального стандарта GSM-900;

· диапазон 1800 Мгц для цифровых сотовых систем подвижной радиосвязи стандарта GSM-1800;

· диапазон 1888-1900 МГц для бесшнуровых телефонов стандарта DECT.

3. Цифровое представление речевых сигналов связи.

В процессе обработки аналогового сигнала (усиления, передачи, приема и др.) его форма искажается, так как характеристики аппаратуры неидеальны и нестабильны. Действуют внутренние и внешние помехи.

Повышение качественных показателей средств связи связывают с применением цифровых сигналов. Так двоичные сигналы принимают всего два значения — «1» (есть сигнал) и «О» (нет сигнала), то есть представляют собой последовательность прямоугольных импульсов.

Цифровое представление сигналов имеет следующие достоинства:

• унификация представления всех видов сигналов при обработке, передаче и хранении информации, что позволяет использовать одну и ту же сеть связи для обмена разными сообщениями: телефонными и факсимильными, для передачи данных и телевидения. Это создает предпосылки для создания «цифровой сети с интеграцией служб» (Integrated Services Digital Network — ISDN);

• по сравнению с аналоговыми системами появляется возможность восстановления (регенерации) цифровой последовательности, искаженной действием помех. Это устраняет эффект их накопления при передаче на большие расстояния и обеспечивает высокую помехозащищённость и стабильность каналов связи;

• возможность регенерации позволяет также использовать среды, имеющие низкие показатели. Например, без потери качества могут использоваться телефонные кабели городских сетей, обладающие высоким уровнем шумов и переходных помех; оптические световоды, модуляторы и демодуляторы которых не имеют требуемой для аналоговой передачи линейности.

• цифровая аппаратура связи выполняется на элементной базе, совпадающей с базой вычислительной техники. Это позволяет достичь высоких экономических показателей, малых габаритов и массы аппаратуры. Управление аппаратурой осуществляются с использованием программных средств вычислительной техники, что приводит к дополнительному улучшению показателей;

• цифровая связь дает возможность использовать для контроля качества передачи сигналов специально вводимую избыточность и осуществлять этот контроль автоматически.

Для преобразования аналогового сигнала в цифровой его последовательно подвергают трем преобразованиям: дискретизации по времени, квантованию по уровням и кодированию (рис.1.).

Дискретизация — это представление непрерывного по времени аналогового сигнала эквивалентной ему последовательностью дискретных отсчетов. Процедура выполняется на основе теоремы Котельникова: непрерывный по времени сигнал с ограниченным спектром (полоса O-Fв) может быть представлен последовательностью импульсных отсчетов, величина которых равна мгновенным значениям сигнала в соответствующие моменты времени, причем частота дискретизации отсчетов fд должна удовлетворять требованию fд > 2*Fв. По полученным дискретным отсчетам можно восстановить исходный аналоговый сигнал.

Поскольку в телефонии верхняя граничная частота каждого канала принята равной 3400 Гц, отсчеты следует брать с частотой 6800 Гц. Однако для упрощения канальных фильтров была принята стандартная частота дискретизации 8000 Гц. Процесс формирования отсчетов называется амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ). Максимальное значение речевого сигнала известно (оно задано нормами на динамический диапазон уровней сигнала), поэтому известно и максимально возможное значение отсчета.

а- исходный аналоговый сигнал; г — квантованное значение отсчетов;

Б- импульсы дискретизации; д — двоично закодированные амплитуды отсчетов.

В- квантование отсчетов сигнала на М разрешенных уровнейРис. 1.

Рис.1 Преобразование аналогового сигнала в цифровой.

Далее осуществляется квантование отсчетов по М уровням.

Число уровней квантования, необходимое для представления исходного сигнала, определяется отношением максимальной величины сигнала Аs к среднеквадратичному значению шума a_n. Это такой уровень шума, когда нельзя обнаружить разницу между соседними уровнями сигнала (эта разница по величине соизмерима с А _N ).

Таким образом, М = Аs/A_N.

Нарис. 1 число уровней принято равным 16. При квантовании амплитуды импульсов принимают ближайшие разрешенные значения. Ошибка квантования Дкв - это разность между квантованной величиной и истинным значением аналогового сигнала. Ошибка будет всегда меньше половины шага квантования Du_kb.

Количество уровней квантования М ограничено и поэтому их целочисленные значения удобно перевести из десятичной формы в двоичную, образуя кодовые комбинации. В этом и состоит последняя операция — Кодирование.

В реальных устройствах — аналого-цифровых преобразователях (АЦП) квантование и кодирование осуществляются одновременно.

Число разрядов в комбинации m определяется числом М уровней квантования аналогового сигнала: m=log₂M. В нашем примере для двоичного кодирования требуется 4 разряда. Данный метод преобразования аналогового сигнала в цифровой является наиболее распространенным и называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).

Лабораторные испытания квантованного речевого сигнала показывают, что приемлемое качество восприятия телефонного сообщения можно получить при отношении сигнал/шум, превышающем 20 дБ. Это соответствует примерно 32 уровням квантования. Однако опыт показывает, что кодирования с пятью двоичными разрядами недостаточно.

Это объясняется техническими причинами: разброс параметров оборудования и линий связи приводит к разбросу уровней сигналов; небходимость многократного кодирования/декодирования сигналов при регенерации приводит к увеличению шумов квантования.

Чтобы отношение сигнал/шум было примерно постоянным, не зависящим от уровня сигнала, можно использовать переменный шаг квантования: малый для слабых сигналов и большой для сильных. В этом случае можно ограничиться 256 уровнями квантования и 8 разрядами при кодировании, что соответствует рекомендациям Международного Союза Электросвязи (МСЭ).

Разрядность ИКМ определяет необходимую скорость передачи кодов по телефонному каналу связи. При 8-разрядном кодировании каждого отсчета телефонного сигнала скорость передачи будет равна fд*8 = 8000*8 = 64000 бит/с = 64 кбит/с.

Полученная на приемной стороне последовательность двоичных импульсов разделяется на восьмерки (коды отсчетов), которые затем подаются на вход цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), преобразующего их в импульсы переменной амплитуды. Если эти амплитудно-модулированные импульсы пропустить через низкочастотный фильтр с полосой пропускания F_B, удается восстановить почти тот же самый аналоговый сигнал, который подавался на вход телефонного канала с передающей стороны.

4. Передача ИКМ речевых сигналов в системах уплотнения с ВРК

*. О передаче цифровых сигналов.

В системе с ВРК несколько телефонных ИКМ -каналов объединяют в единый цифровой поток методом мультиплексирования. При этом к рабочим каналам добавляют служебную информацию, необходимую для управления потоком.

Число организуемых на линии каналов связи зависит от используемой системы связи. Если в аналоговых системах на один телефонный канал отводится 4 кГц, то в цифровых системах 64 кГц. Но цифровая система характеризуется не частотой, а скоростью передачи информации в кбит/сек.

Скорость группового потока равна 64-N кбит/с. Так, например, для 32-канальных европейских версий системы с ВРК она имеет значение 64*32 = 2048 кбит/с (2 канала служебные). Это номинал скорости потока El.

При равном числе телефонных каналов необходимая полоса частот для систем с ВРК значительно превосходит необходимую полосу частот для систем с ЧРК. Например, для 32-канальной версии систем с ИКМ необходима полоса частот 2048 кГц, в то время как для эквивалентной по канальности системы с ЧРК — всего 30*4 кГц=120 кГц. Однако благодаря высокой помехоустойчивости цифровых систем требования к среде передачи могут быть значительно снижены.

Установлено, что любые среды, пригодные для аналоговых систем связи, могут эффективно использоваться и для цифровой связи. Так, например, все пары магистрального высокочастотного симметричного кабеля типа МКС можно использовать для аналоговой передачи 60 каналов, а высокая помехозащищённость цифровых сигналов позволяет использовать каждую такую пару для образования до 480 каналов (увеличения в 8 раз).

Существенно новые возможности для цифровой передачи открывают среды, в которых трудно организовать передачу широкополосных аналоговых сигналов. Исторически первой такой средой, давшей жизнь цифровым системам передачи, стали витые пары низкочастотного кабеля городских телефонных сетей. Благодаря высокой помехоустойчивости цифровых сигналов удалось на двух парах организовать 30 каналов.

А именно такими системами передачи заполнены городские сети в странах мира, в том числе и российские.

Вторая среда, которая не может широко использоваться для аналоговой связи — оптические волокна. Основная причина состоит в трудности реализации высоких требований к линейности электрооптических и оптоэлектрических преобразователей, предъявляемых аналоговыми системами передачи. В то же время цифровые системы обеспечивают высокоэффективную передачу сигналов по оптическим волокнам в диапазонах длин волн 0, 85; 1, 3; 1, 55 мкм. На практике реализованы все виды волоконно-оптических трактов.

Особенностью передачи цифровых сигналов в свободном пространстве является использование многоуровневой передачи с относительной фазовой манипуляцией или квадратурной амплитудной модуляцией в амплитудно-фазовой плоскости сигнала. Такая передача используется для радиорелейных линий, линий спутниковой связи и организации связи в цифровых сотовых сетях.

Высокая помехоустойчивость цифровых сигналов предоставляет возможность, например, в радиорелейных линиях осуществлять передачу групповых цифровых сигналов в одной и той же полосе ствола с горизонтальной и вертикальной поляризацией. Даже при расстановке стволов через 28 МГц можно вследствие этого получить в одной и той же полосе ствола до 3840 каналов.

5. Электронные телефоны.

Структурные схемы телефонов.

Развитие электронной техники и микроэлектроники изменило классические телефоны, сделало их электронными, хотя принцип действия остался прежним.

Электронные телефоны обладают дополнительными функциями, которые невозможно реализовать без интегральных схем. Например: выбор сигнала вызова и его громкости, выбор импульсного или частотного набора, память на несколько номеров, повтор последнего номера, автодозвон и др.

Использование в электронных телефонах интегральных микросхем сделало их меньше по размерам, дешевле и технологичнее, а надежность и долговечность стали намного выше.

В электронных телефонах окончательно перешли к кнопочной наборной клавиатуре, которая позволяет использовать как импульсный, так и тональный набор номера. Структурная схема ТА отечественного производства приведена на рис. 1.

Электронный ТА состоит из следующих основных узлов:

Вызывное устройство — предназначено для приема сигнала вызова от АТС и преобразования его в звуковые колебания (звонок или зуммер). Зуммер выполнен в виде генератора звуковых сигналов и миниатюрного громкоговорителя. Регулируется громкость или вызывное устройство полностью отключается

Рис. 1. Функциональная схема электронного ТА

Диодный мост — позволяет подключать линию к аппарату без учета полярности проводов.

Микропереключатель SP — отключает схему ТА от линии АТС, когда трубка на рычаге, т.е. " рычажный переключатель" в положении «разомкнут». Указывает на положение трубки (положена /снята) и осуществляет функцию " отбой".

Электронный номеронабиратель - состоит из интегральной микросхемы номеронабирателя (ИСНН), а также внешних времязадающих и вспомогательных элементов. ИСНН выполняет следующие функции:

• опрос клавиатуры;

• формирует сигнал набора номера, управляющего работой импульсного ключа;

• формирует сигнал отключения разговорной схемы на время набора номера при помощи разговорного ключа;

• запоминает последний или несколько набираемых номеров и обеспечивает их автоматический набор;

• программирует частоту импульсов кодовой посылки, значение импульсного коэффициента, длительность межцифровой паузы;

• вырабатывает звуковые и визуальные сигналы подтверждения нажатия клавиши;

• управляет контроллером индикатора;

• управляет дополнительным запоминающим устройством.

Времязадающие элементы генератора — определяют частоту внутреннего генератора ИСНН, от которой зависят все временные параметры сигналов, вырабатываемых микросхемой.

Схема " отбой" — осуществляет начальную установку ИСНН.

Схема питания ИСНН — обеспечивает питание микросхемы номинальным напряжением во время набора номера и поддержку питания встроенного оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) микросхемы при положенной на рычаг трубке.

Клавиатура - является источником сигнала для ИСНН. Она построена по координатной схеме (рис. 2), где Х — координата столбца, Y — координата строки. При нажатии клавиши, соответствующие столбцы и строки замыкаются между собой или на общий провод. Наиболее часто используются клавиатуры со следующей организацией: 3х4, 2х7.

Импульсный ключ — осуществляет непосредственно набор номера путем замыкания и размыкания линии АТС, то есть формирует тоновые (" пауза" ) и бестоновые (" импульс" ) посылки.

Разговорный ключ — отключает разговорную схему на время прохождения импульсов набора номера, что устраняет щелчки в трубке ТА.

Рис. 2. Кнопочная клавиатура типа 3х4

Элементы коммутации (ИК и РК) должны обеспечивать:

• коммутацию напряжения до 72 В при индуктивной нагрузке;

• коммутацию тока до 100 мА;

• выдерживать напряжение до 220 В длительностью до 10 мс, если трубка снимается во время поступления вызывного сигнала.

В импортных ТА элементы коммутации рассчитаны на напряжение телефонной цепи 48 В, а не 60 В, что может привести к выходу их из строя.

Микрофон ВМ — преобразует звуковые колебания в электрические.

Микрофонный усилитель — усиливает сигнал микрофона ВМ.

Телефон BF — преобразует электрические колебания в звуковые.

Телефонный усилитель — усиливает речевой сигнал до уровня нормальной слышимости и согласует сопротивление линии с сопротивлением телефонного капсюля.

Противоместная схема — устраняет местный эффект, то есть избыточное прослушивание в трубке собственного голоса.

При снятии трубки рычажный переключатель SB подключает ТА к линии АТС. В результате образования делителя напряжение на зажимах линии снижается до U _TA = 5-15 В. При этом схема " отбой" вследствие подачи напряжения u_TA в схему ТА осуществляет начальную установку ИСНН (режим готовности к набору номера).

В режиме готовности к набору номера ИСНН вырабатывает сигналы управления ИК и РК. При этом ИК размыкается, а РК замыкается и подключает говорную схему, состоящую из микрофонного и телефонного усилителей и противоместной схемы, к телефонной линии. В результате в трубке прослушивается ответ станции (гудок).

При нажатии кнопок клавиатуры ИСНН формирует последовательности импульсов, управляющие работой ИК и РК. ИК замыкает линию накоротко и размыкает ее, формируя посылки постоянного тока, управляющие работой АТС. А РК отключает разговорную систему от общего провода во время следования посылок набора номера, что устраняет неприятные щелчки в телефоне трубки при наборе номера.

По окончании набора РК вновь подключает разговорную систему и в трубке слышны тональные посылки АТС нашему абоненту. Это говорит об окончании процесса соединения. При снятии абонентом трубки слышен его голос.

По окончании разговора трубка укладывается на рычаг. Рычажный переключатель SB размыкает цепь и схема ТА переходит в дежурный режим. В этом режиме схема питания микросхемы обеспечивает подпитку ОЗУ микросхемы НН, в котором хранится последний набранный номер. Схема " отбой" запрещает набор номера с клавиатуры с целью сохранения последнего набранного номера, а вызывное устройство готово к приему сигналов вызова АТС.

При поступлении сигнала вызова от АТС, вызывное устройство вырабатывает звуковые сигналы, информирующие вас о вызове другим абонентом. До снятия трубки схема ТА находится в дежурном режиме. При снятии трубки микросхема НН устанавливается в исходное состояние, с той лишь разницей, что вместо ответа станции (гудка) вы услышите голос вызывающего вас абонента.

При кратковременном нажатии на рычажный переключатель или нажатии кнопки " отбой" на наборном поле клавиатуры с помощью схемы " отбой" ТА переводится в исходное состояние.

6. Электронные вызывные устройства.

С появлением специализированных « ИС звонков» появилась возможность создавать компактные ТА. Для полной совместимости с линией « ИС звонков» должна содержать пять функциональных узлов: выпрямитель, антизвонную систему, схему звукового генератора, выходной усилитель мощности и стабилизатор напряжения (рис.1).

Рис.1. Электронный звонок.

Для преобразования переменного сигнала вызова в постоянное напряжение питания ИС на ее входе включается мостовой выпрямитель, который кроме этого обеспечивает одинаковую полярность подаваемого напряжения. Навесной конденсатор С1 препятствует протеканию постоянного тока линии по цепи звонка, пропуская только переменный сигнал вызова, а резистор R1 ограничивает потребляемый ток.

Для защиты ИС от кратковременных помех, возникающих при наборе номера, используется антизвонная схема, состоящая из встроенногов ИСстабилитрона и навесного конденсатора С2.

Выпрямленное напряжение перед подачей на звуковой генератор и выходной усилитель мощности необходимо стабилизировать. При этом отклонения напряжения телефонной линии не будут сказываться на звучании звонка.

Звуковой генератор — это устройство, вырабатывающее электрический сигнал, который затем преобразуется в слышимый звук. Звуковые генераторы могут быть простыми и многотональными, некоторые из них могут воспроизводить отрывки мелодий.

Сигнал со звукового генератора поступает на выходной усилитель мощности, а затем — на пьезоэлектрический преобразователь (громкоговоритель), в котором возникают механические колебания, порождающие слышимый звук. Для регулирования громкости звонка в схему вводится переменный резистор.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒