V. A. Kotelnikov teoremasi. Analog signalni raqamli signalga uzgartirish. Liniyaviy kodlar. Liniyaviy kodning turlari. Nrz, rz, ami, hdb-3

Delta-modulyasiya.

Delta-modulyasiya bir razryadli kodli tizim hisoblanadi. Delta-modulyasiyali tizim ishlash tamoyili shundaki. Dikretni kattaligi haqida axborot emas, balki faqat oldingi uzatilgan simvol qiymati nisbati bo‘yicha, bu diskret kattaligi yoki kichikligi to‘g‘risida xabar uzatiladi. Bu to‘g‘risidagi axborot bitta element yordamida uzatish mumkin: oldingidan bu diskret katta bo‘lsa, bir (impuls) agar kichik bo‘lsa, nol (pauza). Bu axborot ikki diskretlari bilan solishtirganda yetarli tez-tez uzatilishi kerak.

Delta-modulyasiyani har xil ko‘rinishlari maʼlum: chiziqliy, adaptivli va x.k.
Soddaroq ko‘rinishi-chiziqliy delta o‘zgartirishning tamoyilini ko‘rib chiqamiz. 2.12-rasmda delta-modulyasiyaning tamoyili keltirilgan.
2.12-rasm. Delta-modulyasiya tamoyili.

a- datlabki va tiklangan signal

b-liniyadagi signal
Dastlabki signal uzluksiz liniya ko‘rinishida ko‘rsatilgan va tiklangan signal doimiy qadam bilan zinapoyali funksiya ko‘rinishida ko‘rsatilgan (2.12-rasm a). 2.12 (b)-rasmda liniyaga uzatilayotgan impulslar ketma-ketligi qismida teskari jarayon sodir bo‘ladi.
Delta-modulyasiyani afzalliklari: koderni oddiyligi va uzatish ishonchligi yuqori lekin ikkinchi diskretlash chastotasi fg 3-4 barobar yuqori bo‘lishi kerak.
2.4. Modulyasiyaning yangi ko‘rinishlari.
Telefoniyada anologli tovushli signal 4000 gs gacha kenglikka ega bo‘lgan chastotalar diapozonini egallaydi va otchyotlarini qilishni talab qiladi, yaʼni diskretlash chastotasi 8 kGs ni tashkil etadi. Otchyotlarni kvantlaganda 256 ta standari amplitudalar ishlatiladi, ular so‘ngra 8-razryadli ikkilik so‘zlar bilan kodlanadi. So‘ngra bu so‘zlar mos vaqt oraliqlariga uzatiladi va qabul qilish tomonida dastlabki anologli tovushli signalning taxminiy tiklanishning teskari jarayoni bajariladi.
8kgs chastota va 8-bitli kodlash sxemasi juda yaxshi tovush sifatini beradi, bu sifat bitlarning uzatish tezligiga juda katta talablar qo‘yish evaziga bo‘ladi.
Bitlarning uzatish tezligiga bo‘lgan talab past bo‘lsa, sanashlar chastotasi ham kichik bo‘ladi va yoki kodlashning razryadligi ham kichik bo‘ladi.
Shunday qilib, har bir sanashning natijasi bitta bayt bilan tasvirlanadi. Sekundiga 8000 bayt bo‘lsa, har bir baytda 8 bitga ega bo‘lamiz!
Odam tovushini uzatuvchi axborot oqimining tezligi quyidagicha aniqlanadi:


sekundiga otchyotlar



IKM-raqamli uzatish tizimlarida keng tarqalgan birinchi standart texnologiya bo‘lgani uchun kanalning 64 k bit/s ga teng o‘tkazish imkonyati barcha turdagi raqamli tarmoqlar uchun butun dunyo standarti bo‘lib qoldi. Hozirgi barcha raqamli liniyalar yoki 64 k bit/sga teng yoki unga karrali bo‘lgan kattalikdagi o‘tkazish imkoniyatiga teng. Masalan, Ye1-raqamli traktining uzatish imkoniyati 2.048 м bit/s bo‘lsin, bu har biri 64 kbit/s bo‘lgan 32ta kanalga ekvivalentdir. (30ta kanal 0-sinf 16 simvol).
Naykvist va Katelnikovlarning matematik natijalariga asoslanuvchi IKM texnologiya, bugungi kunda raqamli shaklga o‘zgartirishning eng umumiy usulini tavsiflaydi.
Biroq shuni unutmaslik kerakki, ham IKM ham 64 kb/sek kanal 1970-yillarda standartlashtirilgan. Signallarni raqamli qayta ishlash zamonaviy texnologiyalari kodlashning yanada samarali usullaridan foydalanadi.
Bitlar uzatishning aynan shu tezligida sifatga erishish yoki uzatishning pastroq tezligida teng baholi sifatga erishish mumkinligi ko‘zda tutiladi.
Bugungi kunda kodlashning yanada murakkabroq sxemalari mavjud va ishlatilmoqda. Masalan, ISDN telefonlari yuqori sifatli tovushni 7kGs diapozonda aynan 64 k bit/s tezlik bilan uzatish mumkin boshqa misol, bu keng tarqalgan GSM texnikasi.
Bir qator tashkilot tarmoqlarida kodlashning eng samarali usullaridan biri ADIKM dan allaqachon foydalanishmoqda. ADIKM 32 kbit/s tezlikda “telefonli” sifat bilan tovushni uzatishni quvvatlab turadi, shu bilan birga mavjud o‘tkazish yo‘lagini samarali yanada samarali foydalanishni taʼminlaydi.
Differensial impulsli-kodli modulyasiya (DIKM) IKMga nisbatan samaraliroqdir, chunki u signal darajasining o‘zgarishini kodlashni ko‘zda tutadi. Tovushli signal amplitudasining o‘zgarishi nisbati sekin bo‘lishini faraz qilish asosida, har bir bitni tasvirlash uchun kamroq bitlar ishlatish mumkin. DIKM da odatda 4 ta ishlatiladi, bu 2:1 siqish koeffitsiyentini beradi. Bunday kopressiya darajasi Ye1-traktda IKM standartida 64 kbit/sli DIKM odatda IKM bilan solishtirish mumkin bo‘lgan tovush sifatini taʼminlaydi.
Adaptiv differensial impuls-kodli modulyasiya (ADIKM)DIKMning sifatini yaxshilaydi, bunga zarur bitlarning sonini orttirmasdan erishish mumkin bo‘lgan signal o‘zgarishlar diapozonini kengaytirish tufayli amalga oshiriladi.
ADIKM IKM negizida ATs bilan moslashmaganligi tufayli 32 kbit/sgacha siqilgan ikkita so‘zlashuvni bitta IKM kanalga kiritish uchun maxsus uskuna-bitlarni kompressiyalovchi multipreksor zarur bo‘ladi.
Biz 32 kbit/s tezlik masalasini S-12 tizimida ko‘ramiz.
Shuni taʼkidlash lozimki, ADIKM Katelnikov nazariyasi asosida telefoniya vositalarini ishlab chiqaruvchilarning to‘xtovsiz sinovlari natijasida yuzaga kelgan yagona texnologiya emas. Ular toklar etgan yo‘nalishlardan, shu kattalikdan boshlab kvantlash darajalari otchyot to‘dasiga muvofiq keladi, natijada 8 ta bitni o‘rniga bor yo‘g‘i 6 ta yoki 7 ta bitni kodlash talab etiladi.
Boshqa yo‘nalishni yog‘ochli devor uning yuqori qismi egri holda qirqilgan bo‘lsin, hatto 5 ta yog‘ochdan devorning umumiy egri liniyasini tiklash mumkin. Yana bitta yo‘nalish aytib berish mavjudligiga asoslangan sukutni bostiruvchi texnika yordamida qo‘shimcha so‘zlashuv signallari kiritiladi. Undan tashqari hozircha umum qabul qilinmagan turli kvantlash usullari qo‘llaniladi yoki kommutatsiya uzellarida yoki stansiyalarida keng ishlatiladigan usullardan foydalaniladi, bular to‘g‘risida imkoniylik tarmoqlarida batafsil yoritiladi.
Bu variantlar ichida quyidagilar mavjud: variatsiyalanadigan kvantlash darajasi (VOL)- kompressiya koeffitsiyenti 2:1 (32kbit/s), qiyalik (krutizka) o‘zgarini uzluksiz variatsiyalanadigan (CVSD)-kompressiya koeffitsiyenti 4:1 (16 kbit/s), yuqori o‘tkazish qobiliyatiga ega (ASV)- kompressiya koeffitsiyenti 8:1 (8kbit/s). Kompressiyaning bunday usullari qo‘llanilganda bitta qatʼiy qoidani yoddan chiqarish kerak emas, o‘tkazish qobiliyatining resurslarini bo‘shatish tovush sifatini pasayishi evaziga amalga oshiriladi. Eng yangi usullar siqish koeffitsiyentini hattoki 16:1 (4kbit/s tezlik)ni taʼminlashi sifati faqat istisno holatlari uchun ishlatilishi mumkin.

1.18 - rasm. Dekoder sxemasi.

Bu guruxga LU boshqaruv signallarini ishlab chikaradi. Ular K_L+, K_L1, K_L2, K_L6 va K_L7 kalitlarini yopadi. Natijada kuchlanish yig‘indisi 64 _IK + 32 _IK + 2 _{IK IK} = 99 _IK ga teng buladi. Agar 01100011 kodli gurux dekoderlansa, K_L-, K_L1, K_L2, K_L6 va K_L7 kalitlari yopiladi. Bu xolda AIM signalining dekoderli sanalishi - 99 _IK ga teng buladi.
Endi koder ishini (16 - rasm) kurib chikamiz. Signalni sanash mikdorini kodlashtirish jarayoni davrida signalni hisoblash mikdori doimiy bulishi kerak. Bu talab sxema yordamida bir laxzadagi signalning maʼnosini eslab kolishni va kodlashtirish uchun kerakli vaqt davrida buni ushlab turishni taʼminlaydi. Komparator (K) hisoblash kutbligini va kodlashtirishni hisoblash amplitudasi bilan etalonli kuchlanish yig‘indisi orasidagi ayirma belgisini aniklaydi. Bu ayirma belgisiga karab komparator chiqishida 0 yoki 1 xosil buladi.
Agar U_C > U_ET bulsa, 0 xosil buladi, agar U_C < U_ET bulsa,
1. LU xar kodlashtirishdan sung komparatorning yechimini yozib oladi. EM kalitlarini boshqaradi va parallel ikkilik kodda kodli gurux tuzilishini tashkil kiladi. Kodni uzgartiruvchi (KU) parallel ikkilik kodni ketma – ket kodga uzgartiradi. Koderning xamma tugunlarini uzatish tizimining generatorli uskunalari (GU) tomonidan ishlab chikilgan impulslar boshqaradi. Kodli gurux tuzilishi LU ning 1, 2, …, m chiqishlarida ishlab chikiladi (bu sxemada m=8 deb olingan). Etalon kuchlanishlari U_K , 2 U_K , 4 U_K , 8 U_K ,…, 2^m-1 U_K vaznlariga ega. Kodlashtirish oldidan LU chiqishlari 0 xolatiga o‘rnatiladi. Xar bir kodlashtirish takti oldida LU chiqishlari 1 xolatiga qo‘yiladi. Agar takt paytida komparator chiqishida 0 paydo bulsa, bu xolat saqlanib koladi, agar 1 paydo bulsa, bu xolat 0 га uzgaradi. Chiqishda xolat 1 bulganda, unga mos kalit berkiladi va mos etalon yuklanish kattaligi 2 komparator kirishiga keladi. Masalan, LU ning 1 – chiqishida 1 tashkil bulsa, komparator chiqishida takt paytida 0 paydo bulsa, K_L+ kaliti yopiladi va etalon kuchlanishi (YE_ET) ning musbat manbasi ulanadi. Keyin 1 xolati LU ning 2 – chiqishida K_L1 kaliti yopiladi. 1 xolati LU ning 3 – chiqishida K_L2 kalitini ulaydi. LU ning xar bir chiqishida 0 paydo bulsa, unga mos kalitlarning yopilishiga olib kelmaydi.
Agar LU ning birinchi chiqishida 0 paydo bulsa, etalon kuchlanishining manfiy manbasini (- E_ET) ulovchi K_L- ni yopadi. 1 esa LU ning keyingi chiqishlarida K_L1 , K_L va boshqa kalitlarni ulaydi.