2-ma’ruza kanallarni kommutatsiyalash (KK)ga EGA bo‘lgan tarmoqlar, afzalliklari va kamchiliklari, kk ning ishlash tamoyili. Raqamli kommutatsiya tizimlari reja

Impuls-kodli modulyatsiya
Telekommunikatsiya tarmoqlarida va raqamli kommutatsiya tizimlarida impuls-kodli modulyatsiya keng tarqalgan.

IKM jarayonida analog signalni raqamli signalga o‘zgartirish uchta tadbirni ketma-ket bajarilishiga asoslangan: diskretlash, kvantlash va kodlash kiradi. Diskretlashda analog signalni AIM yordamida diskret ko‘rinishiga o‘tkazish tushuniladi.

1931 yilda akademik V.A.Kotelnikov shakllantirgan va isbot qilingan teoremasiga asosan hohlagan uzluksiz elektr signalni aloqa liniyasi bo‘yicha shu signalning bir zumlik qiymatlari bilan uzatish mumkin, agar ularni ketma-ketlik chastotasi uzluksiz signalning maksimal chastotasidan ikki barobariga teng yoki ortiq bo‘lsa, ya’ni .

1933 yilda G.Naykvist tomonidan uzluksiz, vaqt bo‘yicha o‘zgaruvchan signaldan hamma axborotni chiqarib olish uchun kerak bo‘lgan diskretlash chastotasini minimal qiymatini aniqladi. Impulslarni uzluksiz ketma-ketligi diskretlash chastotaning diskret garmonikasidan tashkil topgan chastotali spektriga egaligini hisobga olganda, AIM signali spektrini qo‘llash mumkin bo‘ladi. Kirish signalidagi shu garmonikani har birini alohida modulyatsiyalaydi. Chastotali spektri natijasida impuls ketma-ketlikdagi har bir diskret chastota atrofida ikkita yon tomon polosalari yaratiladi (5.4-rasm). Dastlabki signal, shu signal chastotasidan boshqa hamma chastotalarni filtrlashga hisoblangan past chastotali filtr yordamida tiklanadi.

2.10 - rasm. AIM li signal spektri

Tiklovchi past chastotali filtr kirish signali kengligi polosasi va orasida joylashgan kirish chastotasiga ega bo‘lishi kerak. Bundan kelib chiqadiki, , dan katta bo‘lgandagina ajratish mumkin 2.4-rasm). 2.10-rasmda ko‘rsatilganini hisobga olganda diskretlash tadbirini bajarsa bo‘ladi.

Diskretlash - bu uzluksiz signalning birzumlik qiymati haqidagi axborotni olishdir. Bu axborotni amplitudali modulyatsiyalangan impulslar shaklida olish mumkin. Takrorlanish davri va kengligi bo‘lgan to‘g‘ri burchakli shaklidagi impulslarni impuls generatori ishlab chiqaradi. Agar shu impulsni elektron kalitini (EK) davriy ishga tushirish uchun ishlatib va EK kirishiga bir vaqtda hohlagan shakldagi analog signal x = f(t) berilsa, EK chiqishida har xil amplitudali impulslar ketma-ketligi ko‘rinishida modulyatsiyalangan signal F(t) paydo bo‘ladi 2.11-rasm).

2.11-rasm. AIM signalning hosil qilinishi.
Bu ko‘rilgan uzluksiz signalni impuls ketma-ketligiga o‘zgartirish jarayoni amplituda-impulsli modulyatsiya (AIM) deyiladi.

So‘zlashuv spektri kengligi 0,3 ÷ 3,4 KGs bo‘lgan analog signal uchun uzatish liniyasini qabul qilish oxirida AIM signalni tiklashni ta’minlovchi o‘zgartirishning kerakli sharti KGs bo‘ladi. Telefoniya va telegraf bo‘yicha xalqaro maslahat qumitasining (TTXMQ) tavsiyasiga asosan fg = 8 KGs deb qabul qilingan. Buni hisobga olganda modulyatsiyalangan impulslarni ketma-ketlik davri Td = 1/fd = 1/8 = 125 mks teng. Impuls kengligi τ_u uzatuvchi signal energiyasini aniqlaydi.

AIMning birinchi va ikkinchi turi mavjud. AIM birinchi turida signal cho‘qqisi turli shaklli impulslarga ega. AIM ikkinchi turida impuls cho‘qqisi tekis qoladi.

Kvantlash tadbirida har bir diskret AIM signal amplitudasining qiymatini aniqlashga olib keladi. Buning uchun kvantlash shkala tanlanadi. Bu shkala uzunligi modulyatsiyalangan analog signalning pastki va yuqoridagi daraja qiymatlari bilan aniqlanadi. Shkala darajalar soni IKM o‘zgartirishning uchinchi tadbiridagi bajarish uchun qabul qilingan kod tizimiga bog‘liq. Uchinchi tadbirda AIM signallar diskretlarining amplitudasi qiymatlari joylashgan shkala raqami kodlanadi. Kodlash uchun ikkilangan kod (natural va simmetrik) ishlatish qulay. Bunda kvantlash darajasi soni 2ⁿ tarzida aniqlanadi, bu erda n=1,2… kod elementlari soni. Kvantlash darajasi soniga IKM signal ko‘rinishida aloqa liniyasi bo‘yicha uzatilayotgan nutq sifatiga bog‘liq. Kod elementlari soni n qancha katta bo‘lsa, shuncha nutq sifati yaxshi bo‘ladi. Xalqaro Elektr Aloqa Ittifoqi ITU-T tavsiyasi asosida n = 8 olingan, bunda kvantlash darajasi soni 2ⁿ = 2⁸ =256 bo‘ladi. Misol tariqasida uch elementli ikkilangan kod, ya’ni n = 3 olingan, bunda kvantlash shkalasi 2ⁿ = 2³ = 8 darajaga ega bo‘ladi. 2.12-rasmda kvantlash tadbiri keltirilgan.

a) Natural ikkilangan kod asosida

b) Simmetrik ikkilangan kod asosida

2.12-rasm. Kvantlash tadbiri
Kvantlashda diskretning qiymati joylashgan chegara intervali aniqlanadi. 2.12-rasmda ikkilangan kodning ikki turi (natural, simmetrik) uchun kvantlash tadbiri ko‘rsatilgan. Natural ikkilangan kod asosida kvantlash bajarilganda signalning dinamik diapazonining qoq yarmiga teng o‘zgarmas son qo‘shiladi. Bu holda signalning hamma diskretlari musbat bo‘ladi. Simmetrik ikkilamchi kodi asosida kvantlash bajarilganda o‘zgarmas son qo‘shilmaydi, kod kombinatsiyasidan birinchi element diskretni qiymati musbat (bir) yoki manfiy (nul) ligini ko‘rsatadi, qolgan elementlar diskretni absolyut kattaligini ko‘rsatuvchi axborotni bildiradi.

Diskretning o‘zini aniq qiymati aniqlanmaydi. Shuning uchun qabul qilgichda diskretni tiklash xatolik bilan amalga oshiriladi.

Signal amplitudasi kamaysa, signal/kvantlash shovqini nisbati kamayadi. Signal/kvantlash shovqinini nisbati signal amplitudasiga bog‘liq bo‘lmasdan, taxminan bir xil bo‘lishi uchun, o‘zgaruvchan kvantlash qadami kengligidan foydalaniladi, ya’ni kichik signallar uchun kichik, katta signallarga katta qadam ishlatiladi. Demak, kvantlashni ikki ko‘rinishi mavjud: chiziqli va nochiziqli. Chiziqli kvantlashda signal/shovqin nisbatni signaldan bog‘liqligi ravon oshib boradi. lekin bu kodlashtirishni murakkablashtiradi. Buni osonlashtirish uchun ishlatilayotgan diapazonning hammasi teng kenglikka ega 2ⁿ intervalga bo‘linadi. Koderga kiruvchi diskretlar zichlashtiriladi, so‘ngra kodlashtiriladi. Bu kvantlash qadamini har xil bo‘lishiga olib keladi. Nochiziqlida signal/shovqin nisbat signal qiymatidan bog‘liq bo‘lmay qoladi.

Signalni o‘zgartirishning oxirgi tadbiri-bu kodlash. Kvantlash darajasi soni oxiri bo‘lganligi uchun, ularning hammasiga nomer qo‘yish mumkin (0 dan n-1 gacha) va har bir nomerni ikkilangan kod so‘zi ko‘rinishida keltirish mumkin (kod kombinatsiyalari mantiqiy “1” va “0”dan). Natijada signal n- bitli so‘zlar ketma-ketligiga aylanadi, ya’ni raqamli bo‘ladi.

Agar mantiqiy “1” mos elektrik impulsga va mantiqiy “0” pauzaga almashtirilsa, amplitudaning diskretlarini signallar kodli guruhi ko‘rinishida aloqa liniyasidan uzatish mumkin. Bunda signal impulslari bir xil amplituda va bir xil pauzalar kombinatsiyasi ko‘rinishida bo‘ladi (2.14-rasm).


2.14-rasm. Liniyaviy kvantlashda kodlash.
AIM signalni liniyaviy o‘zgartirishdan tashqari kompressiya va ekspanderlash, nochiziqli koderlash va dekoder hamda liniyaviy kodlashdan so‘ng kodni raqamli o‘zgartirish yo‘li bilan raqamli kompressiya usullari mavjud.