ГОСТ Р 51820-2001 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
СИГНАЛОВ Типы, технические характеристики и ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва Предисловие 1 РАЗРАБОТАН Самарским отраслевым научно-исследовательским институтом радио (СОНИИР) ВНЕСЕН Министерством Российской Федерации по связи и информатизации 2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 30 октября 2001 г. № 443-ст 3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ СОДЕРЖАНИЕ ГОСТ Р 51820-2001 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Дата введения 2002-07-01 1 Область примененияНастоящий стандарт распространяется на синхронные устройства преобразования сигналов (УПС) с фазовой модуляцией, предназначенные для передачи информации в цифровой форме со скоростями до 9600 бит/с по стандартным коротковолновым радиоканалам тональной частоты (ТЧР) с полосой частот от 0,3 до 3,4 кГц (далее - УПС ТЧР). Стандарт устанавливает типы, технические характеристики и основные параметры сопряжения УПС ТЧР, обеспечивающие двустороннюю передачу информации, выполненных в виде конструктивно законченных автономных изделий и сопрягающихся с оконечным или промежуточным оборудованием по цепям стыка С2 по ГОСТ 18145 и ГОСТ 23675 или по цепям стыка С1-физическая линия (ФЛ) по ГОСТ 27232 при работе по ФЛ. Стандарт устанавливает параметры сопряжения УПС ТЧР с приемной и передающей частями ТЧР канала при следующих режимах работы: - передача и прием сигналов по одиночному ТЧР каналу; - одновременная передача сигналов по двум ТЧР каналам, образованным двумя каналами двух радиопередатчиков либо двумя боковыми полосами одного радиопередатчика; - одновременный прием сигналов с пространственным, частотным или поляризационным разносом. Стандарт не устанавливает номенклатуру и основные параметры сопряжения в поочередном двустороннем режиме обмена информацией. 2 Нормативные ссылкиВ настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности ГОСТ 18145-81 Цепи на стыке С2 аппаратуры передачи данных с оконечным оборудованием при последовательном вводе - выводе данных. Номенклатура и технические требования ГОСТ 23675-79 Цепи стыка С2-ИС системы передачи данных. Электрические параметры ГОСТ 24375-80 Радиосвязь. Термины и определения ГОСТ 25007-81 Стык аппаратуры передачи данных с каналами связи систем передачи с частотным разделением каналов. Основные параметры сопряжения ГОСТ 27232-87 Стык аппаратуры передачи данных с физическими линиями. Основные параметры ГОСТ 29037-91 Совместимость технических средств электромагнитная. Сертификационные испытания. Общие положения ГОСТ 30372-95/ГОСТ Р 50397-92 Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения ГОСТ Р 50829-95 Безопасность радиостанций, радиоэлектронной аппаратуры с использованием приемопередающей аппаратуры и их составных частей. Общие требования и методы испытаний ГОСТ Р 51317.4.3-99 (МЭК 63000-4-3-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний ГОСТ Р 51317.4.11-99 (МЭК 61000-4-11-94) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к динамическим изменениям напряжения электропитания. Технические требования и методы испытаний. 3 Определения и сокращения3.1 ОпределенияВ настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями. 3.1.1 ТЧР канал: Канал, образованный совокупностью радиопередатчика, KB канала (наземного или ионосферного) и радиоприемника. 3.1.2 дискретный канал: Канал, образованный совокупностью УПС ТЧР (на передающей стороне), ТЧР каналом, УПС ТЧР (на приемной стороне). 3.1.3 коэффициент ошибок: Отношение числа принятых бит с ошибками к числу переданных бит информации. 3.1.4 время синхронизации устройства АПЧ: Время, за которое устройство АПЧ восстанавливает спектр входного сигнала при расстройке ± 50 Гц до значения ±0,5 Гц. 3.1.5 время вхождения устройства тактовой синхронизации: Время, за которое тактовый импульс из зоны максимальной расстройки (± 50 % интервала между тактовыми импульсами) смещается в зону, равную ± 10 % оптимального положения. 3.1.6 режим работы «на себя»: Режим работы УПС ТЧР, при котором выход модулятора соединен с входом демодулятора. 3.1.7 сигнальный процессор: Специализированный микропроцессор, предназначенный для обработки сигналов, представленных в цифровой форме. Остальные термины - по ГОСТ 24375 и ГОСТ 30372. 3.2 СокращенияВ настоящем стандарте использованы следующие сокращения: АЧХ - амплитудно-частотная характеристика; АПД - аппаратура передачи данных; АПЧ - автоматическая подстройка частоты; ГВЗ - групповое время запаздывания; KB канал - коротковолновый канал; УПС - устройство преобразования сигналов; ООД - оконечное оборудование данных; ТУ - технические условия; ТЧ канал - канал тональной частоты; ТЧР канал - радиоканал тональной частоты; ФЛ - физическая линия. 4 Типы УПС ТЧР4.1 УПС ТЧР подразделяют на следующие типы в зависимости от максимальной скорости передачи информации: УПС-1,2 ТЧР - для скорости до 1,2 кбит/с; УПС-2,4 ТЧР » » 2,4 кбит/с; УПС-3,6 ТЧР » » 3,6 кбит/с; УПС-4,8 ТЧР » » 4,8 кбит/с; УПС-7,2 ТЧР » » 7,2 кбит/с; УПС-9,6 ТЧР » » 9,6 кбит/с. Примечание - В технически обоснованных случаях допускается разработка и применение УПС ТЧР с большими значениями максимальной скорости передачи информации. 4.2 УПС ТЧР одного и того же типа могут быть как многоканальные (многочастотные), так и одноканальные (одночастотные). 4.3 В УПС ТЧР многоканального типа рекомендуется использовать ортогональные канальные сигналы. 4.4 В УПС ТЧР всех типов допускается возможность передачи данных со скоростями 50, 75, 100, 150, 200, 300, 600 бит/с с использованием образующейся избыточности для повышения достоверности или осуществления асинхронного ввода. 5 Технические характеристики5.1 Общие технические характеристики5.1.1 УПС ТЧР могут быть реализованы в аппаратном, программном или программно-аппаратном варианте с использованием сигнальных процессоров или других специализированных микропроцессоров. 5.1.2 В состав УПС ТЧР должны входить следующие устройства или программно реализованы их функции: - модулятор; - демодулятор; - устройство тактовой синхронизации; - устройство автоматической подстройки частоты; - устройство сопряжения с ООД и ФЛ; - устройство сопряжения с ТЧР каналом. Помимо перечисленных устройств, в состав УПС ТЧР могут входить дополнительные устройства или программно реализованы их функции: - кодер; - декодер; - корректор амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик; - компенсатор затухания пассивных соединительных линий между УПС ТЧР и приемопередающим радиооборудованием; - устройство асинхронного ввода; - устройство обмена служебными сигналами; - устройство контроля качества канала; - другие устройства. Наличие дополнительных устройств указывают в технических условиях (ТУ) на УПС ТЧР конкретного типа. 5.1.3 В УПС ТЧР рекомендуется предусматривать режим сдвоенного приема сигналов с пространственным, частотным или поляризационным разносом. С этой целью необходимо предусмотреть наличие в УПС ТЧР двух входов от радиоприемников и двух выходов к радиопередатчикам, обеспечивающих указанный режим. 5.1.4 В УПС ТЧР рекомендуется использовать помехоустойчивое кодирование и другие методы повышения помехоустойчивости. Вид кода, его параметры, протоколы передачи должны быть приведены в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа. 5.1.5 Входные и выходные линейные цепи УПС ТЧР должны быть симметричными и гальванически развязанными. 5.1.6 В УПС ТЧР рекомендуется предусмотреть индикаторы состояния синхронизма устройств АПЧ и тактовой синхронизации. 5.1.7 УПС ТЧР должны быть рассчитаны на электропитание от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В (плюс 10 %, минус 15 %) и частотой (50 ± 2) Гц или от источника постоянного тока, требования к которому устанавливают в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа. 5.2 Основные параметры5.2.1 Основные параметры УПС ТЧР должны соответствовать значениям, указанным в таблице 1. 5.2.2 Время задержки сигналов при работе УПС ТЧР «на себя» определяют в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа. 5.2.3 Основные параметры ТЧР каналов приведены в приложении А. Таблица 1 - Значения основных параметров УПС ТЧР
5.3 Характеристики надежности5.3.1 Наработка на отказ УПС ТЧР - не менее 10000 ч. 5.3.2 Среднее время восстановления УПС ТЧР - не более 30 мин. 5.4 Характеристики помехозащищенности5.4.1 Значения коэффициента ошибок (Кош), измеренные в режиме работы УПС ТЧР «на себя», при воздействии помехи типа «белый шум» на вход демодулятора в полосе частот 0,3-3,4 кГц должны соответствовать приведенным в таблице 2. Таблица 2 - Коэффициент ошибок УПС ТЧР
5.5 Требования стойкости к климатическим и механическим воздействиям5.5.1 Требования стойкости к климатическим воздействиям должны быть заданы в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа в зависимости от условий его применения. 5.5.2 Характеристики стойкости к механическим воздействиям должны быть заданы в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа в зависимости от условий его применения. 5.6 Характеристики электромагнитной совместимости5.6.1 УПС ТЧР должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51317.4.3 на устойчивость к воздействию внешних электромагнитных полей, степень жесткости испытаний 2. 5.6.2 УПС ТЧР должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51317.4.11 на устойчивость к воздействию динамических изменений напряжения электропитания, степень жесткости испытаний 2 (при питании от сети переменного тока напряжением 220 В). 5.6.3 УПС ТЧР должны соответствовать требованиям ГОСТ 29037 при проведении сертификационных испытаний. 5.7 Требования безопасности5.7.1 Требования безопасности относятся к УПС ТЧР, электропитание которых осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В. 5.7.2 УПС ТЧР по требованиям безопасности должны соответствовать ГОСТ 12.2.007.0, ГОСТ Р 50829 и правил [1]. 5.7.3 Конструкция УПС ТЧР должна предусматривать наличие клеммы или специального заземляющего контакта в сетевом кабельном соединителе (штепсельной вилки), обеспечивающих возможность заземления корпуса изделия. 5.7.4 Конструкция, материалы и комплектующие, из которых изготовлены УПС ТЧР, должны исключать возможность их воспламенения и разрушения при случайном замыкании в цепях электропитания. 5.7.5 УПС ТЧР должны удовлетворять следующим требованиям по электробезопасности: - электрическое сопротивление между клеммой защитного заземления и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью оборудования, которая может оказаться под напряжением, должно быть не более 0,1 Ом; - электрическое сопротивление изоляции проводников электропитания между собой и относительно клеммы защитного заземления должно быть не менее 20 МОм в нормальных климатических условиях; - электрическая изоляция цепей сетевого электропитания (параллельное соединение выводов) относительно клеммы защитного заземления должна выдерживать в течение 1 мин в нормальных условиях действие испытательного напряжения 1500 В частотой 50 Гц. 6 Параметры сопряжения6.1 Сопряжение УПС ТЧР с каналом ТЧР может быть осуществлено по цепям стыков С1-ТЧР и С1-ТЧ по ГОСТ 25007 или по физическим линиям с затуханием на частоте 1,8 кГц не более 17 дБ и неравномерностью АЧХ в полосе частот 03-3,4 кГц не более 13 дБ. 6.2 Основные параметры цепей стыка С1-ТЧР 6.2.1 Номинальное значение входного и выходного сопротивления (модуля полного сопротивления) линейных цепей УПС ТЧР в рабочем диапазоне частот должно быть 600 Ом. 6.2.2 Коэффициент отражения (по отношению к номинальному значению входного и выходного сопротивлений) в рабочем диапазоне частот сигнала УПС ТЧР должен быть не более 15 %. 6.2.3 Затухание асимметрии входных и выходных линейных цепей УПС ТЧР в рабочем диапазоне частот должно быть не более минус 43 дБ. 6.3 Уровни передаваемого сигнала УПС ТЧР в точках сопряжения с каналом ТЧ (соединительной линией) должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 3. Таблица 3 - Уровни передаваемого сигнала УПС ТЧР
6.4 Оптимальная загрузка радиопередатчика сигналом УПС ТЧР должна осуществляться по контрольному гармоническому сигналу. Уровень и частоту контрольного гармонического сигнала устанавливают в ТУ на УПС ТЧР конкретного типа. 6.5 Уровни принимаемого сигнала УПС ТЧР в точках сопряжения с каналом ТЧ (соединительной линией) должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 4. Таблица 4 - Уровни принимаемого сигнала УПС ТЧР
6.6 Уровень выходного сигнала УПС ТЧР при сопряжении с входом радиопередатчика в зависимости от типа УПС ТЧР должен выбираться из ряда: +10,0; +4,0; 0; минус 3,5; минус 13,0 дБ. 6.7 Уровень входного сигнала при сопряжении УПС ТЧР с выходом радиоприемника в зависимости от типа УПС ТЧР должен выбираться из ряда: +10,0; +4,0; 0; минус 3,5; минус 8,7 дБ. 6.8 В составных каналах, образованных радиоканалами и проводными каналами, взаимодействие УПС ТЧР с УПС для проводных каналов (УПС ТЧ) должно осуществляться по стыку С2 в соответствии с ГОСТ 18145, ГОСТ 23675 по схеме, приведенной в приложении В. 6.9 Должны обеспечиваться два варианта стыка УПС ТЧР с ООД: а) по цепям стыка С2 при работе УПС ТЧР и ООД на расстояниях, установленных ГОСТ 23675; б) по цепям стыка УПС ТЧР с ФЛ при работе по физической линии. Примечание - Допускается использовать стык RS-232C для сопряжения с IBM-совместимыми персональными компьютерами при передаче (приеме) файлов в асинхронном режиме работы УПС ТЧР. 6.10 Номенклатура цепей стыка УПС ТЧР с ООД в соответствии с ГОСТ 18145 приведена в приложении Г. 6.11 Электрические параметры цепей стыка УПС ТЧР с ООД должны соответствовать требованиям ГОСТ 23675. 6.12 В номенклатуру цепей стыка УПС ТЧР с ФЛ (С1-ФЛ) в соответствии с ГОСТ 27232 должны входить цепи «Передаваемые данные» и «Принимаемые данные». 6.13 Основные значения параметров цепей стыка УПС ТЧР с ФЛ (С1-ФЛ) должны соответствовать приведенным в таблице 5. Таблица 5 - Основные параметры цепей стыка С1-ФЛ
6.14 Обмен сигналами должен производиться двухполярными посылками с преобразованием в биимпульсный относительный сигнал первого порядка. Временная диаграмма преобразования исходной информационной последовательности в биимпульсный относительный сигнал первого порядка приведена в приложении Д. 6.15 Короткое замыкание между проводниками в цепях стыка, в том числе замыкание на сигнальное заземление, а также обрыв проводников не должны вызывать повреждений в сопрягаемых устройствах. 6.16 Для обеспечения контроля при передаче и приеме данных между УПС ТЧР и ООД рекомендуется использовать служебные сигналы, приведенные в приложении Е. ПРИЛОЖЕНИЕ А
|
Допустимая неравномерность ГВЗ, мс |
|
0,3 |
От 1,80 до 2,90 включ. |
0,4 |
» 1,35 » 2,40 » |
0,5 |
» 1,05 » 1,75 » |
0,6 |
» 0,75 » 1,30 » |
0,8 |
» 0,40 » 0,70 » |
1,0 |
» 0,15 » 0,40 » |
1,4 |
» 0,02 » 0,15 » |
1,6 |
» 0,00 » 0,13 » |
2,0 |
» 0,00 » 0,13 » |
2,4 |
» 0,03 » 0,19 » |
2,8 |
» 0,20 » 0,50 » |
3,0 |
» 0,42 » 0,79 » |
3,2 |
» 0,75 » 1,40 » |
3,3 |
» 1,00 » 1,80 » |
3,4 |
» 1,25 » 2,60 » |
Таблица А.2 - Допустимая неравномерность АЧХ канала ТЧР
Допустимая неравномерность АЧХ, дБ |
|
От 0,3 до 0,4 включ. |
От +5,0 до минус 1,0 |
Св. 0,4 » 0,5 » |
» +4,0 » » 1,0 |
» 0,5 » 0,6 » |
» +3,0 » » 1,0 |
» 0,6 » 0,8 » |
» +2,0 » » 1,0 |
» 0,8 » 2,4 » |
» +1,5 » » 1,5 |
» 2,4 » 2,7 » |
» +1,5 » » 1,5 |
» 2,7 » 2,9 » |
» +2,0 » » 1,0 |
» 2,9 » 3,0 » |
» +3,0 » » 1,0 |
» 3,0 » 3,1 » |
» +3,0 » » 1,0 |
» 3,1 » 3,3 » |
» +4,0 » » 1,0 |
» 3,3 » 3,4 » |
» +5,0 » » 1,0 |
Коэффициент ошибок (Кош) УПС ТЧР в режиме работы «на себя» при воздействии помехи типа «белый шум» зависит от отношения энергии полезного сигнала к спектральной плотности помехи (h2о), основания манипуляционного кода (m) и параметра (a), учитывающего влияние аппаратных погрешностей и погрешностей реализации алгоритма УПС ТЧР.
Ниже приведены выражения, взятые из [2], с помощью которых рассчитывают Кош для параметра a, который может находиться в пределах 0,75 £ a £ 1,0 и создавать дополнительные ошибки в работе решающей схемы УПС ТЧР.
При основании кода m = 2 получим выражение
Кош = 0,5 exp(-ah2о), (Б.1)
а при основании кода m = 4 получим неравенство
. (Б.2)
В таблице 2 приведены результаты расчета Кош при a = 0,75, которые носят рекомендательный характер. Эти результаты получены с помощью выражений для случая реализации одночастотного модема с оптимальным некогерентным приемом, с относительной фазовой модуляцией и основаниями манипуляционных кодов m = 2 и m = 4.
В.1 При организации связи с помощью составных каналов (коротковолновых ТЧР и проводных) следует, кроме стыка С1-ТЧР, использовать следующие стыки:
С1-ТЧ по ГОСТ 25007;
С2 по ГОСТ 18145;
С2 по ГОСТ 23675;
С1-ФЛ-БИ по ГОСТ 27232.
В.2 Схема взаимодействия стыков изображена на рисунке B.1
Рисунок В.1
В.3 Структура дискретного и ТЧР каналов приведена на рисунке В.2
Рисунок В.2
Номенклатура и номера цепей стыка С2 в соответствии с ГОСТ 18145, по которым УПС ТЧР должно сопрягаться с промежуточным или оконечным оборудованием, приведены в таблице Г.1
Таблица Г.1 - Номенклатура цепей стыка С2
Наименование цепи стыка |
Примечание |
|
102 |
Сигнальное заземление или общий обратный провод |
Внутри УПС ТЧР цепь должна заканчиваться в одной точке. Должна быть обеспечена возможность соединения с защитным заземлением перемычкой |
102а |
Общий обратный провод ООД |
Цепь подключают к общей точке схемы ООД |
102б |
Общий обратный провод УПС ТЧР |
Цепь подключают к общей точке схемы УПС ТЧР |
103 |
Передаваемые данные |
Направление от ООД к УПС ТЧР |
104 |
Принимаемые данные |
Направление от УПС ТЧР к ООД |
105 |
Запрос передачи |
Направление от ООД к УПС ТЧР |
106 |
Готов к передаче |
Направление от УПС ТЧР к ООД |
107 |
УПС ТЧР готов |
Направление от УПС ТЧР к ООД |
108.1 |
Подсоединить УПС ТЧР к линии |
Направление от ООД к УПС ТЧР |
109 |
Детектор принимаемого линейного сигнала канала данных |
Направление от УПС ТЧР к ООД |
111 |
Переключатель скорости передачи данных (источник - ООД) |
Не допускается использовать одновременно с цепью 112 |
112 |
Переключатель скорости передачи данных (источник - УПС ТЧР) |
Не допускается использовать одновременно с цепью 111 |
113 |
Синхронизация элементов передаваемого сигнала (источник - ООД) |
Использование необязательно. Не допускается использовать одновременно с цепью 114 |
114 |
Синхронизация элементов передаваемого сигнала (источник - УПС ТЧР) |
Использование необязательно. Не допускается использовать одновременно с цепью 113 |
115 |
Синхронизация элементов принимаемого сигнала (источник - УПС ТЧР) |
- |
140 |
Эксплуатационная проверка |
Направление от ООД. Контроль дискретного канала связи с удаленным ООД |
141 |
Местный шлейф |
Направление от ООД. Шлейф на стыке С1-ТЧР |
142 |
Индикатор проверки |
Направление от УПС ТЧР. Указание, что УПС ТЧР в режиме проверки. Использование необязательно |
Примечание - Допускается коммутацию цепей 104, 109, 115 на цепи 103, 105, 113 проводить на уровне логических элементов УПС ТЧР. |
где То - длительность импульсов информационной последовательности;
t+ = t- = То/2 - длительность положительных и отрицательных элементов биимпульсного сигнала;
+V, -V - амплитуда положительных и отрицательных элементов биимпульсного сигнала.
Символ «1» информационной последовательности соответствует биимпульсному сигналу 10 или 01, совпадающему с предыдущим, а символ «0» - биимпульсному сигналу 10 или 01, инверсному по отношению к предыдущему биимпульсному сигналу.
Для обмена служебными сигналами, обеспечивающими контроль при передаче и приеме данных, рекомендуются следующие основные виды служебных сигналов:
- «Канал не годен» - передают от ООД к УПС ТЧР пакетом единиц («1») в количестве не менее 1000 единичных элементов, а принимают подряд не менее 254 единичных элементов;
- «Отсутствие канала» (обнаруживаемое в УПС ТЧР) - передают от УПС ТЧР к ООД пакетом нулей («0») в количестве не менее 1000 единичных элементов, а принимают подряд не менее 254 единичных элементов;
- «Авария ООД» - передают к УПС ТЧР в течение времени аварии периодической импульсной последовательностью вида «110».
1 ПОТРО-45-002-94 Правила по охране труда на радиопредприятиях. Минсвязи России, 1995 г.
2 Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М., «Сов. радио», 1970 г.
Ключевые слова: устройства преобразования сигналов, типы, технические характеристики, параметры сопряжения, канал передачи данных, коэффициент ошибок, тактовая синхронизация.