Каналларни коммутациялаш (КК)га эга бўлган тармоқлар, афзалликлари ва камчиликлари, кк нинг ишлаш тамойили. Рақамли коммутация тизимлари

Импульс-кодли модуляция

Телекоммуникация тармоқларида ва рақамли коммутация тизимларида импульс-кодли модуляция кенг тарқалган.

ИКМ жараёнида аналог сигнални рақамли сигналга ўзгартириш учта тадбирни кетма-кет бажарилишига асосланган: дискретлаш, квантлаш ва кодлаш киради. Дискретлашда аналог сигнални АИМ ёрдамида дискрет кўринишига ўтказиш тушунилади.
1931 йилда академик В.А.Котельников шакллантирган ва исбот қилинган теоремасига асосан ҳоҳлаган узлуксиз электр сигнални алоқа линияси бўйича шу сигналнинг бир зумлик қийматлари билан узатиш мумкин, агар уларни кетма-кетлик частотаси узлуксиз сигналнинг максимал частотасидан икки баробарига тенг ёки ортиқ бўлса, яъни .
1933 йилда Г.Найквист томонидан узлуксиз, вақт бўйича ўзгарувчан сигналдан ҳамма ахборотни чиқариб олиш учун керак бўлган дискретлаш частотасини минимал қийматини аниқлади. Импульсларни узлуксиз кетма-кетлиги дискретлаш частотанинг дискрет гармоникасидан ташкил топган частотали спектрига эгалигини ҳисобга олганда, АИМ сигнали спектрини қўллаш мумкин бўлади. Кириш сигналидаги шу гармоникани ҳар бирини алоҳида модуляциялайди. Частотали спектри натижасида импульс кетма-кетликдаги ҳар бир дискрет частота атрофида иккита ён томон полосалари яратилади (5.4-расм). Дастлабки сигнал, шу сигнал частотасидан бошқа ҳамма частоталарни фильтрлашга ҳисобланган паст частотали фильтр ёрдамида тикланади.

2.10 - расм. АИМ ли сигнал спектри

Тикловчи паст частотали фильтр кириш сигнали кенглиги полосаси ва орасида жойлашган кириш частотасига эга бўлиши керак. Бундан келиб чиқадики, , дан катта бўлгандагина ажратиш мумкин 2.4-расм). 2.10-расмда кўрсатилганини ҳисобга олганда дискретлаш тадбирини бажарса бўлади.

Дискретлаш - бу узлуксиз сигналнинг бирзумлик қиймати ҳақидаги ахборотни олишдир. Бу ахборотни амплитудали модуляцияланган импульслар шаклида олиш мумкин. Такрорланиш даври ва кенглиги бўлган тўғри бурчакли шаклидаги импульсларни импульс генератори ишлаб чиқаради. Агар шу импульсни электрон калитини (ЭК) даврий ишга тушириш учун ишлатиб ва ЭК киришига бир вақтда ҳоҳлаган шаклдаги аналог сигнал x = f(t) берилса, ЭК чиқишида ҳар хил амплитудали импульслар кетма-кетлиги кўринишида модуляцияланган сигнал F(t) пайдо бўлади 2.11-расм).




2.11-расм. АИМ сигналнинг ҳосил қилиниши.

Бу кўрилган узлуксиз сигнални импульс кетма-кетлигига ўзгартириш жараёни амплитуда-импульсли модуляция (АИМ) дейилади.

Сўзлашув спектри кенглиги 0,3 ÷ 3,4 КГц бўлган аналог сигнал учун узатиш линиясини қабул қилиш охирида АИМ сигнални тиклашни таъминловчи ўзгартиришнинг керакли шарти КГц бўлади. Телефония ва телеграф бўйича халқаро маслаҳат қумитасининг (ТТХМҚ) тавсиясига асосан fg = 8 КГц деб қабул қилинган. Буни ҳисобга олганда модуляцияланган импульсларни кетма-кетлик даври Tд = 1/fд = 1/8 = 125 мкс тенг. Импульс кенглиги τ_u узатувчи сигнал энергиясини аниқлайди.
АИМнинг биринчи ва иккинчи тури мавжуд. АИМ биринчи турида сигнал чўққиси турли шаклли импульсларга эга. АИМ иккинчи турида импульс чўққиси текис қолади.
Квантлаш тадбирида ҳар бир дискрет АИМ сигнал амплитудасининг қийматини аниқлашга олиб келади. Бунинг учун квантлаш шкала танланади. Бу шкала узунлиги модуляцияланган аналог сигналнинг пастки ва юқоридаги даража қийматлари билан аниқланади. Шкала даражалар сони ИКМ ўзгартиришнинг учинчи тадбиридаги бажариш учун қабул қилинган код тизимига боғлиқ. Учинчи тадбирда АИМ сигналлар дискретларининг амплитудаси қийматлари жойлашган шкала рақами кодланади. Кодлаш учун иккиланган код (натурал ва симметрик) ишлатиш қулай. Бунда квантлаш даражаси сони 2ⁿ тарзида аниқланади, бу ерда n=1,2… код элементлари сони. Квантлаш даражаси сонига ИКМ сигнал кўринишида алоқа линияси бўйича узатилаётган нутқ сифатига боғлиқ. Код элементлари сони n қанча катта бўлса, шунча нутқ сифати яхши бўлади. Халқаро Электр Алоқа Иттифоқи ITU-T тавсияси асосида n = 8 олинган, бунда квантлаш даражаси сони 2ⁿ = 2⁸ =256 бўлади. Мисол тариқасида уч элементли иккиланган код, яъни n = 3 олинган, бунда квантлаш шкаласи 2ⁿ = 2³ = 8 даражага эга бўлади. 2.12-расмда квантлаш тадбири келтирилган.



а) Натурал иккиланган код асосида

б) Симметрик иккиланган код асосида

2.12-расм. Квантлаш тадбири

Квантлашда дискретнинг қиймати жойлашган чегара интервали аниқланади. 2.12-расмда иккиланган коднинг икки тури (натурал, симметрик) учун квантлаш тадбири кўрсатилган. Натурал иккиланган код асосида квантлаш бажарилганда сигналнинг динамик диапазонининг қоқ ярмига тенг ўзгармас сон қўшилади. Бу ҳолда сигналнинг ҳамма дискретлари мусбат бўлади. Симметрик иккиламчи коди асосида квантлаш бажарилганда ўзгармас сон қўшилмайди, код комбинациясидан биринчи элемент дискретни қиймати мусбат (бир) ёки манфий (нуль) лигини кўрсатади, қолган элементлар дискретни абсолют катталигини кўрсатувчи ахборотни билдиради.

Дискретнинг ўзини аниқ қиймати аниқланмайди. Шунинг учун қабул қилгичда дискретни тиклаш хатолик билан амалга оширилади.
Сигнал амплитудаси камайса, сигнал/квантлаш шовқини нисбати камаяди. Сигнал/квантлаш шовқинини нисбати сигнал амплитудасига боғлиқ бўлмасдан, тахминан бир хил бўлиши учун, ўзгарувчан квантлаш қадами кенглигидан фойдаланилади, яъни кичик сигналлар учун кичик, катта сигналларга катта қадам ишлатилади. Демак, квантлашни икки кўриниши мавжуд: чизиқли ва ночизиқли. Чизиқли квантлашда сигнал/шовқин нисбатни сигналдан боғлиқлиги равон ошиб боради. лекин бу кодлаштиришни мураккаблаштиради. Буни осонлаштириш учун ишлатилаётган диапазоннинг ҳаммаси тенг кенгликка эга 2ⁿ интервалга бўлинади. Кодерга кирувчи дискретлар зичлаштирилади, сўнгра кодлаштирилади. Бу квантлаш қадамини ҳар хил бўлишига олиб келади. Ночизиқлида сигнал/шовқин нисбат сигнал қийматидан боғлиқ бўлмай қолади.
Сигнални ўзгартиришнинг охирги тадбири-бу кодлаш. Квантлаш даражаси сони охири бўлганлиги учун, уларнинг ҳаммасига номер қўйиш мумкин (0 дан n-1 гача) ва ҳар бир номерни иккиланган код сўзи кўринишида келтириш мумкин (код комбинациялари мантиқий “1” ва “0”дан). Натижада сигнал n- битли сўзлар кетма-кетлигига айланади, яъни рақамли бўлади.
Агар мантиқий “1” мос электрик импульсга ва мантиқий “0” паузага алмаштирилса, амплитуданинг дискретларини сигналлар кодли гуруҳи кўринишида алоқа линиясидан узатиш мумкин. Бунда сигнал импульслари бир хил амплитуда ва бир хил паузалар комбинацияси кўринишида бўлади (2.14-расм).

2.14-расм. Линиявий квантлашда кодлаш.

АИМ сигнални линиявий ўзгартиришдан ташқари компрессия ва экспандерлаш, ночизиқли кодерлаш ва декодер ҳамда линиявий кодлашдан сўнг кодни рақамли ўзгартириш йўли билан рақамли компрессия усуллари мавжуд.