Симметричным кабелям

Для симметричных кабелей основным источником помех в цифровом линейном тракте (ЦЛТ) являются взаимные влияния, обусловленные конечной величиной переходного затухания между парами, по которым работают ЦСП, на ближнем и дальнем концах.

Эти помехи зависят от способа организации двусторонней связи:

- однокабельная схема, при которой пары передачи прямого и обратного направлений находятся в одном кабеле и взаимные влияния между ними определяются переходным затуханием на ближнем конце А _о;

- двухкабельная схема организации связи, при которой пары передачи прямого и обратного направлений находятся в разных кабелях и взаимные влияния между ними определяются переходным затуханием на дальнем конце А₁.

На величину переходных помех влияет число систем передачи, работающих по одному и тому же кабелю, длина регенерационного участка и коэффициент затухания кабеля.

Защищенность от помех переходных влияний в ЦЛТ, как правило, определяется в пределах одного регенерационного участка, т.к. на выходе линейного регенератора (РЛ) происходит полное восстановление формы линейного цифрового сигнала и полное исключение внешних помех. Однако, необходимо учитывать некоторое снижение защищенности на величину DА _з обусловленное межсимвольными помехами, допусками на амплитуду и длительность импульсов, точности коррекции амплитудно-частотных характеристик регенерационного участка устройствами коррекции линейного усилителя регенератора (называемого усилителем-корректором), нестабильности порога и конечной чувствительностью порогового устройства РЛ, отклонениями моментов стробирования - точности выделения тактовой частоты в устройстве хронирования РЛ. Обычно величина DА _з принимается равной 3...6 дБ.

Защищенность от переходных помех при однокабельной схеме организации двусторонней связи по симметричному кабелю на ближнем конце определяется по формуле:

А _зо = А _о(f _р) - a (f _р) l _ру - А _вл- DА _з, (8.2)

где А _о(f _р) - переходное затухание на ближнем конце на расчетной частоте f _р, дБ; a (f _р) - коэффициент затухания пары кабеля, определяемый на расчетной частоте f _р, как правило, равной половине тактовой частоты линейного цифрового сигнала, дБ/км; l _ру- длина регенерационного участка, км; А _вл - величина, учитывающая влияние систем передачи, работающих по параллельным цепям, дБ; DА _з - величина снижения защищенности одиночного регенератора из-за действия различного вида дестабилизирующих факторов, которая в зависимости от конкретных условий выбирается в пределах 6…12 дБ.

Защищенность от переходных помех при двухкабельной схеме организации связи равна:

А _{з l} = А_l (f _р)- a (f _р) l _ру - А _вл - DА _з, (8.3)

где, к уже принятым обозначениям в формуле (8.2), добавляется новое А_l (f _р)- переходное затухание на дальнем конце.

В качестве расчетной частоты f _р выбирается частота, в области которой сосредоточена наибольшая энергия линейного цифрового сигнала. Для большинства кодов, используемых в линейных трактах ЦСП по симметричным кабелям, f _р = 0,5 f _т.

При малом числе влияющих систем передачи (N _вл = 2…4) переходные помехи практически складываются по напряжению и А _вл = 20 lg N _вл, а при большем числе влияющих систем переходные помехи будут складываться по мощности и А _вл = 10 lg N _вл.

Значения коэффициента затухания a для расчетной частоты определяются по формуле

(8.4)

где a ₁-коэффициент затухания пары кабеля на частоте 1 МГц; f _т - тактовая частота линейного цифрового сигнала, МГц, определяемая типом линейного кода цифровой системы передачи. Значения a ₁ для широко применяемых типов симметричных высокочастотных кабелей приведены в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Марка кабеля	МКС 1х4х1,2	МКСА 4х4х1,2	МКСБ 4х4х1,2	МКСБ 7х4х1,2	КСПП 1х4х1,2
a 1, дБ/км	5,350	4,954	5,388	5,233	5,430

При оценке параметров А _о(f _р) и А_l (f _р) следует иметь в виду следующее. Переходное затухание на ближнем конце А _о(f _р) при длине кабеля свыше нескольких сотен метров практически остается постоянным, т.е. при расчетах можно использовать значение А _о(f _р)_стр на строительную длину кабеля l _стр (обычно l _стр = 825 или 1000 м). В то же время с ростом частоты величина А _о уменьшается со скоростью примерно 4,5 дБ/октаву, т. е.

А _о(f _р) = А _о(f ₁) - 15 lg (f _р/ f ₁), (8.5)

где А _о(f ₁) - переходное затухание на ближнем конце, определенное на частоте f ₁ (обычно f ₁ берется равным 0,25 МГц, так как на этой частоте измеряется и нормируется защищенность цепей строительных длин симметричных кабелей). Для приближенных расчетов можно принять А _о(f ₁) = 65 дБ.

Переходное затухание на дальнем конце А_l (f _р) существенно зависит от длины линии. Если, например, задано переходное затухание для строительной длины кабеля А_l (f _р)_стр, то А_l (f _р) будет равно

А_l (f _р) = А_l (f _р)_стр - 10 lg (l _р / l _стр) + a ₁ (f _р)(l _р - l _стр), (8.6)

С ростом частоты величина А_l уменьшается со скоростью примерно 6 дБ/октаву, т. е.

А_l (f _р) = А_l (f ₁) - 20 lg (f _р/ f ₁). (8.7)

Для приближенных расчетов можно принять А_l (f ₁)_стр = 70 дБ.

Формулы (8.2) и (8.3) позволяют по заданным требованиям к защищенности от помех переходных влияний определить длину регенерационного участка: А_l (f _р)

(8.8)

для однокабельной схемы организации двусторонней связи;

(8.9)

для двухкабельной схемы организации двусторонней связи.

В формулах (8.2) и (8.3) защищенность на ближнем А _зо и дальнем А _{з l} концах представляет так называемую ожидаемую защищенность, т.е. защищенность определяемую реальными значениями переходного затухания, ожидаемых снижений защищенности одиночного регенератора из-за ухудшающих факторов, длиной регенерационного участкаи коэффициента затухания пары симметричного кабеля.

Ожидаемая защищенность от помех в линейном цифровом тракте сравнивается с допустимой защищенностью, которая зависит от допустимой вероятности ошибок р _ош или коэффициента ошибок К _ош и типа кода линейного цифрового сигнала. На этапе проектных расчетов принимают р _ош = К _ош.

Зависимость коэффициента ошибок от допустимой защищенности от помех на входе решающего устройства линейного регенератора для двухуровневого (однополярного или бинарного) линейного кода представлена в табл.6.4. (Гл. 6).

Функциональная зависимость вида допустимой защищенности А _{з доп} = j (К _ош) для этого типа кода может быть представлена приближенным соотношением (6.17, Гл. 6)

Зависимость коэффициента ошибок от допустимой защищенности для трехуровневых сигналов (квазитроичного кода) приведена в табл.6.5 (Гл. 6).

Аналитическое выражение для этого вида зависимости имеет вид (6.16, Гл. 6).

Нужно только иметь в виду, что в формулах (6.16) и (6.17) величина р _{ош доп} = К _{ош доп} представляет допустимый коэффициент ошибки одиночного регенератора, который равен

К _{ош доп} р _{ош доп} = р _{1 ×} l _ру, (8.10)

где р ₁ - нормированная допустимая вероятность ошибки на один километр линейного тракта соответствующего участка первичной сети; l _ру- длина ре-

генерационного участка.

Формулы (6.16) и (6.17), выраженные через допустимое значение вероятности ошибки, имеют вид:

А _{з доп} = 4,58 +11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру). (8.11)

для однополярных, бинарных или двухуровневых сигналов цифрового линейного тракта и

А _{з доп} = 10.65 +11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру). (8.12)

для квазитроичных сигналов.

Зависимость между ожидаемой защищенностью и допустимой защищенностью определяется соотношением вида:

А _{з ож} ³ А _{з доп}. (8.13)

Следовательно, равенство вида

А _{з ож} = А _{з доп}. (8.14)

может служить основой для определения номинальной длины регенерационного участка.

Номинальная длина регенерационного участка l _ру, следовательно, определяется из решения уравнения вида

А _о(f _р) - a (f _р) l _ру - А _вл- DА _з = 4,58 +11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) (8.15)

для однокабельной схемы организации двусторонней связи и однополярных (бинарных) сигналов цифрового линейного тракта;

А _о(f _р) - a (f _р) l _ру - А _вл- DА _з = 10,65 +11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) (8.16)

для однокабельной схемы организации двусторонней связи и квазитроичных сигналов цифрового линейного тракта;

А_l (f _р) - a (f _р) l _ру - А _вл- DА _з = 4,58 +11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) (8.17)

для двухкабельной схемы организации двусторонней связи и однополярных (бинарных) сигналов цифрового линейного тракта;

А_l (f _р) - a (f _р) l _ру - А _вл- DА _з = 10,65 +11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) (8.18)

для двухкабельной схемы организации двусторонней связи и квазитроичных сигналов цифрового линейного тракта.

Уравнения (8.15…8.18) сводятся к несколько упрощенному виду, если выполнить некоторые преобразования.

С ₁ - a (f _р) l _ру = 11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) или Х ₁(l _ру) = Y (l _ру),

где С ₁ = А _о(f _р) - А _вл- DА _з - 4,58;

Х ₁(l _ру) = С ₁ - a (f _р) l _ру и Y (l _ру) = 11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) (8.19)

для однокабельной схемы организации двусторонней связи и однополярных (бинарных) сигналов цифрового линейного тракта;

С ₂ - a (f _р) l _ру = 11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) или Х ₂(l _ру) = Y (l _ру),

где С ₂ = А _о(f _р) - А _вл- DА _з -10,65;

Х ₂(l _ру) = С ₀₂ - a (f _р) l _ру и Y (l _ру) = 11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) (8.20)

для однокабельной схемы организации двусторонней связи и квазитроичных сигналов цифрового линейного тракта;

С ₃ - a (f _р) l _ру = 11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) или Х ₃(l _ру) = Y (l _ру),

где С ₃ = А_l (f _р) - А _вл- DА _з - 4,58;

Х ₃(l _ру) = С ₃ - a (f _р) l _ру и Y (l _ру) = 11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) (8.21)

для двухкабельной схемы организации двусторонней связи и однополярных (бинарных) сигналов цифрового линейного тракта;

С ₄ - a (f _р) l _ру = 11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) или Х ₄(l _ру) = Y (l _ру),

где С ₄ = А_l (f _р) - А _вл- DА _з - 4,58;

Х ₄(l _ру) = С ₄ - a (f _р) l _ру и Y (l _ру) = 11,42 ×lg(- lg р ₁ × l _ру) (8.22)

Уравнения (8.18…8.22) решаются графически. Точке пересечения функции Х (l _ру) с функцией Y (l _ру) будет решением (рис. 8.1) будет соответствовать искомая длина регенерационного участка.

Возможно и аналитическое решение трансцендентных уравнений (8.14…8.17).