Методология измерения параметров бинарных цифровых каналов

Современные телекоммуникационные системы для передачи информации используют различные виды модуляции и способы многоуровневого кодирования. Однако оконечное оборудование систем передачи в той или иной степени использует бинарный ци-форовой канал, по которому информация передается в простом двоичном коде (без рассмотрения этапов линейного кодирования и декодирования).

Измерение параметров бинарных цифровых каналов производится двумя способами: с отключением канала и без отключения канала.

При измерениях «с отключением канала» в качестве источника и приемника сигнала служат специализированные приборы — анализаторы цифрового сигнала, в которых предусмотрено получение стандартизованного для конкретного типа канала или тракта измерительного сигнала (Рекомендация МСЭ-Т 0.150). Измерительный сигнал представляет собой тестовую последовательность бит, которая анализируется на приеме.

Измерения «без отключения канала» используются в аппаратуре, имеющей встроенные средства контроля без прекращения связи. Эти средства контроля осуществляют оценку показателей ошибок по блокам реального сигнала и выдают сведения об обнаруженных аномалиях и дефектах в систему технической эксплуатации (ТЭ). Измерения такого вида называются мониторингом. Система ТЭ осуществляет их фиксацию и последующий анализ с использованием специальных алгоритмов.

Наиболее точными являются измерения, выполненные по схеме с отключением канала. При измерении параметров цифрового канала по этой схеме в качестве средств измерений СИ применяются генератор и анализатор тестовой последовательности, которые подключаются к разным концам бинарного цифрового канала (рис. 1.1, а), или «по шлейфу»

(рис. 1.1, б). В схеме измерений «по шлейфу» в качестве СИ используется один анализатор, который выполняет функцию генератора и анализатора одновременно.

Тестовые последовательности бывают фиксированными и псевдослучайными (ПСП).

Фиксированные последова тельности представляют собой чередующиеся комбинации бит. Например: 1111111 — все единицы; 0000000-все нули. Указанные последовательности используются для так называемого «стрессового тестирования» и тестирования по расширенному списку параметров. Под «стрессовым тестированием» понимается измерение по схеме «воздействие-отклик». По этой схеме на вход исследуемого объекта подаются сигналы с параметрами, не соответствующими норме, и отслеживается реакция системы на это воздействие (срабатывание световой индикации, регистрация ошибок и т.д.).

Рис. 1.1. Схема измерения параметров цифрового канала: а — с отключением канала; б — «по шлейфу»

Фиксированная комбинация 1010101… называется альтернативной и используется для проверки гарантированной работы аппаратуры. Эта последовательность может передаваться без указания или с указанием начала цикла /1010101.

Если такая последовательность используется для анализа неструктурированного цифрового потока (т.е. потока, не разбитого на канальные интервалы КИ, то метка/(начало цикла) не используется, а процедура синхронизации заключается в том, что при приеме 1 анализатор отстраивается на прием следующего бита, равного 0 и если регистрируется 1, то выносится решение об ошибке.

Если же проводится анализ структурированного цифрового потока, то начало цикла задается специальным битом/или последовательностью бит:

1-3 (/010) одна единица на три бита;

1-4 (/0100) одна единица на четыре бита;

1-8 (/0100 0000) одна единица на восемь бит;

3-24 (/0100 0100 0000 0000 0000 0100) три единицы на двадцать четыре бита.

Указанные последовательности используются для стрессового и расширенного тестирования.

Для того, чтобы быть уверенными в том, что каждая ошибка зафиксирована, нужно передать заранее известную тестовую последовательность. Но желательно, чтобы такая последовательность имитировала реальный случайный сигнал. Этим требованиям удовлетворяют так называемые псевдослучайные последовательности.

Псевдослучайные последовательности создаются генераторами ПСП. Работа генератора основывается на сверточном кодировании с использованием нескольких регистров сдвига. Структура последовательносги является детерминированной на цикле и определяется числом регистров сдвига, а длина последовательности составляет:

где N — число регистров сдвига.

На рис. 1.2 показана блок-схема генератора псевдослучайной последовательности с тремя регистрами сдвига. Схема сложения по модулю 2 дает на выходе логический 0, если сумма по модулю 2 всех ее входных сигналов равна 0. В таблице на рисунке проиллюстрирована работа этой схемы. Предполагается следующее исходное состояние сигналов на выходах регистров: С?, = 0, С?2 = 1, С?3 = 0. С выходов ()] и С?3 имеется обратная связь на схему ссумирования по модулю 2, и поскольку на обоих их входах будут нули, на выходе также будет ноль. Следовательно, после первого тактового импульса сигнал на выходе переходит в состояние 0 и все смещается вправо.

В конце первого тактового импульса один из входов схемы суммирования по модулю 2 находится в состоянии логической 1, так что сигнал на входе О) также равен 1. Следовательно, при втором тактовом импульсе этот сигнал 1 поступает на выход С^. Последовательность продолжается до тех пор, пока после третьего тактового импульса регистры не перейдут в состояние логической 1. Теперь на выходе схемы суммирования по модулю 2 будет логический О, который поступит на под действием четвертого тактового импульса. Из рассмотренного выше следует, что имеет место генерация последовательности, состоящей из (23 — 1), т.е. из 7 элементов. Эта последовательность представляется случайной, но повторяется через каждые 7 тактовых импульсов.

Чем больше число регистров сдвига в генераторе ПСП, тем больше будет длина тестовой последовательности и тем меньше ее повторяемость. В соответствии с Рекомендацией МСЭ-ТО.151 длина тестовой последовательности определяется скоростью передачи по бинарному цифровому каналу или тракту (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Длина тестовой последовательности

Скорость передачи, Кбит/с

Длина тестовой последовательности Д, бит

64, и х 64

2" — 1 =2 047

2 048

215— 1 = 32 767

8 448

2*5- 1 =32 767

34 368

2« — 1 = 8 388 607

139 264

223 _ і =8 388 607

Измерительные технологии | Измерения в цифровых системах передачи | Основные параметры бинарного цифрового канала

Добавить комментарий