Элементы аппаратуры многоканальной связи

Элементы аппаратуры многоканальной связи

Относительно малая мощность, потребляемая транзисторами, обус­ловливает меньший нагрев узлов ап­паратуры. Появляется возможность уменьшать габариты, массу аппара­туры и размеры помещений для ее размещения. Очевидно, что это так­же дает экономию затрат на строи­тельство и эксплуатацию не только узлов связи, но также и многочис­ленных НУП. Труднопреодолимым недостатком транзисторов является их низкая пробойная прочность. По­этому при ' разработке линейных устройств современных систем МКС существенное значение приоб­ретает разработка схем защиты ап­паратуры от воздействия опасных напряжений. Большой срок службы полупроводниковых приборов обус­ловливает повышение надежности действия связи и снижение эксплуа­тационных расходов. - Несомненные преимущества, по­лучаемые при строительстве и экс­плуатации магистралей связи с ап­паратурой МКС на полупроводни­ковых приборах, необходимость дальнейшего развития этих пре­имуществ, а также достижения полу­проводниковой электроники в на­правлении совершенствования схе­мотехники и технологии массового производства интегральных микро­схем различных уровней интеграции обусловили постановку общей проб­лемы микроминиатюризаций аппа­ратуры МКС.

Микроминиатюризация охваты­вает широкий круг решаемых в на­стоящее время проблем: применение ИМС различной степени интеграции и различной технологии изготовле­ния; разработка малогабаритных фильтрующих устройств для инди­видуального оборудования с весьма жесткими допусками на неравно­мерность АЧХ в полосе пропуска­ния; исключение намоточных ком­понентов-катушек индуктивности и трансформаторов; разработка ма­логабаритных коммутационных и установочных элементов с большим сроком службы и высокой надеж ностью; разработка техники и тех­нологии малогабаритного монтажа, теплоотводов и ряда других вопро­сов. Решение основных проблем микроминиатюризации позволит ре­ализовать ее преимущества: даль­нейшее уменьшение габаритов ап­паратуры МКС, повышение ее на­дежности, существенное повышение экономической эффективности про­изводства, строительства и эксплуа­тации средств МКС.

Особенно высокие требования предъявляются к элементам аппара­туры МКС, через которые проходит групповой сигнал, например, линей­ным усилителям, включаемым кас-кадно в большом количестве на со­временных магистралях связи. Это заставляет более подробно рассмот­реть параметры группового сигнала, на основании которых определяют­ся требования к отдельным элемен­там группового тракта аппаратуры МКС.

8.2. Параметры многоканального сигнала

Многоканальный сигнал представляет собой совокупность сигналов, передаваемых по отдельным каналам. В соответствии с рекомендациями МККТТ он характеризуется двумя основными параметрами: средней и максимальной (пиковой) мощностью.

Первый из указанных параметров определяется как сумма средних мощностей Рiвсех п активных каналов, так как сигналы, передаваемые по отдельным каналам, не коррелированы:

При равенстве мощностей сигналов, которые передаются по каналам, данное выражение примет вид

Р_ср = nР_i                                                               (8.1)

где Рi- средняя мощность сигнала в одном канале.

Необходимость учета при определении средней мощности группового сигнала только активных каналов вызвана наличием специфических особенностей передачи речевых сообщений. Они заключаются в том, что в каждый момент времени из двух абонентов говорит один и между их словами и фразами существуют паузы. Поэтому активным состоянием канала считается такое, при котором по нему передаются сигналы с паузами, не превышающими 350 мс.

Коэффициент активности канала т, соответствующий доле времени, которое используется для передачи сигналов в каждом направлении, составляет, как показывают статистические исследования, 0,25-0,35. Число активных каналов может быть определено по формуле Бернулли:

где W(п)- вероятность того, что из общего числа каналов N в системе передачи активными будут п cвероятностью превышения e.

Рассчитанные для случая т = 0,25 и е = 0,01 значения количества активных каналов в системах передачи приведены на рис. 8.1 в виде кривой L. Как видно, с увеличением N число активных каналов п стремится к математическому ожиданию, равному для данного распределения тN и указанному на том же рисунке линией 2 [12].

При расчете средней мощности сигнала в одном канале следует учитывать, что его мгновенная мощность является случайной величиной. Она зависит от затухания абонентских линий, напряжения источников питания, электрических характеристик микрофонов телефонных аппаратов, особенностей голоса абонента. Так как условия работы системы связи за время активности канала не изменяются, речевой сигнал можно представить в виде стационарного эргодического процесса. Это означает, что его статистические характеристики (плотность распределения вероятности и моменты) неизменны в пределах времени ак­тивности канала и могут быть опре­делены усреднением во времени из одной реализации. Уровень мощно­сти речевого сигнала в активном канале изменяется в соответствии с нормальным законом

Среднее значение уровня р₀ и дис­персия Q₀ зависят от структуры сети и способов эксплуатации системы связи. В соответствии с рекоменда­циями и МККТТ они равны —13,6 и + 5 дБ для точки с нулевым от­носительным уровнем.

Средняя мощность речевого сиг­нала представляет собой мощность, усредненную за время активности канала, которое колеблется в пре­делах 1 мин. Уровень средней мощ­ности сигнала р₁ отличается от сред­него значения р₀ и составляет [12]:

Для нахождения распределения уровней мощности речевых сигна­лов в системе передачи с п актив­ными каналами их можно рассмат­ривать как случайную повторную выборку из совокупности всех ка­налов. При этом распределение вы­борочных средних значений уровней мощности р будет также подчинять­ся нормальному закону. Математи­ческое ожидание и выборочная сред­няя дисперсия а будут определяться согласно теории выборочных рас­пределений [12] как:

Тогда уровень средней мощности в активном канале будет

Таким образом, величина р₁ за­висит от числа активных каналов в системе передачи, но с их уве­личением будет приближаться к зна­чениям, найденным по формуле (8.4).

Средняя мощность речевого сиг­нала, мВт, в одном канале в пре­делах времени его активности будет определяться

Как известно [12], средняя мощ­ность группового сигнала за час наибольшей нагрузки (ЧНН) в мно­гоканальной системе передачи не­значительно отличается от его сред­ней мощности за время активности. Поэтому уровень средней мощности в активном канале за ЧНН р_1чнн можно рассчитать, используя фор­мулу (8.6). Тогда средняя мощность, мВт, группового телефонного кана­ла за ЧНН будет составлять

Однако, помимо речевых сигна­лов, по каналам передаются также сигналы вызова. Средняя мощность вызывного сигнала Рв, приходящая­ся на каждый из N каналов системы передачи, согласно рекомендациям МККТТ составляет 10 мкВт. Опре­делив по формуле (8.6) величину P1чнн, рассчитаем для случая р₀ = = -13,6 дБ; а₀ = 5 дБ и т = 0,25 среднюю мощность группового сиг­нала [13], мВт, с учетом вызывных токов согласно выражению:

Значение Р_ср будет равно 31,2 мкВт. Это не превышает вели­чины, рекомендованной МККТТ для каждого из N каналов системы передачи средней долговременной мощности 32 мкВт. Учитывая, что данной величине, соответствует уровень — 15 дБ, расчет уровня средней мощности группового сигнала в многоканальной системе (N> 240):