Импульсті – кодтық модуляция

Лекция № 3

Импульсті – кодтық модуляция.

Жоспары: 

1.Импульсті- кодтық модуляция туралы тусінік

2.Сигналдардың  түрлері

3.Изохронды жане азихронды сигналдар

Цифрлық тарату жуйелерінде Импульсті- кодтық модуляция (ИКМ, Pulse CodeModulation англ) жане арнаның уақытпен бөлінуі кваннтық жане кодтық топтар сияқты болып табылады. ИКМ бұл аналогтық сигнал импульстік сигналдармен кодталатын модуляциялық әдіс.

Бұл үшін шығарушы сигнал 2 координат бойынша дискретизацияға (кванттауга) ұшырайды:

1. Абцисс осьі– уакыт бойынша дискретизация 
2. Ординат осьі– бағыты бойынша дискретизация
3. Котельников теоремасына сәйкес  АИМ сиякты уақыт бойынша дискретизация .

ИКМ аналогтық деректердің (музыка,бейне,дауыс,айтылмыш телеметрия,виртуалдық алемдер) іс жүзінде барлық көріністерді қолданысқа жібереді. Импульсті – кодтық модуляция (ИКМ ) -

стандартталған аналогты сигналды сандық түрге түрлендіру әдісі, Ол байланыс арнасында сигналдың ағымдағы мәні мен алдыңғы мәнінің айырмасын береді. Сигнал бір секундта 8000 рет өлшенеді. Әрбір айырмашылық 4 битпен кодаланады. Нәтижесінде пайда болған сандық сигнал 32Кбит/с жылдамдықпен таратылады. Импульсті – амплитудалық модулияцияның кеңейтілімі. ИАМ бұл сигналдарды тасушы импульстер. Олар қандайда бір модулияцияланган аналогтық сигналдарды мысалы, сөздік, сандық екілік форматқа  квантталган және кодталаған сигналдар.

Аналогты  сигналдарды  цифрліге  түрлендіру  әртүрлі  әдістермен  жүзеге  асады. 

Оның  бірі – импульсті – кодты  модуляция  (ИКМ).  ИКМ – ді  пайдаланғанда  түрлендіру  процесіне  үш  кезең  кіреді:  отображение  (бейнелеу), кванттау  және  кодирлеу. Бірінші  кезең  (бейнелеу)  Найквистің  бейнелеу  теориясының  негізделген.  Бұл  теорияның  негізгі  ережесі:  “Егер  аналогты  сигнал  каналдағы  бастапқы  сигналдан  максимальді  жиіліктен  екі  реттен  кем  болмай  жоғары  жиілікпен  тұрақты  аралықта  бейнеленсе,  онда  бейнелеу  бастапқы  сигналды  қалпына  келтіру  үшін  жеткілікті  ақпаратты  ұстайтын  болады”.  Телефонды  каналда  олардың  электрлі  сигналдары  болып  көрінетін  акустикалық  сигналдарды  беру   кезінде  300 – ден  3300 Гц  жиілік  жолын  алып  жатады.  Сондықтан  БЦЖ – де  секундына  800  мәртеге  тең  бейнелеу  жиілігі  қабылданған.  Импульсті – амплитудалы  модуляция  (ИАМ)  сигналы  деп  аталатын  әрбір  бейнелеулер  есте  сақталады,  сосын  қосарлы  қалыпта  (образ)  трансформирленеді.

Кванттау  этапында  ИАМ – ның  әрбір  сигналына  квантты  мән  беріледі.  БЦЖ – де  ИАМ  сигналының  амплитуда  өзгерісінің  бар  диапазоны  128  немесе  256  кванттау  деңгейіне  бөлінеді.  Кванттау  деңгейі  жоғары  болған  сайын  ИАМ  амплитудасы  дәлірек  бола  түседі. 

Кодирлеу  этапында  әрбір  квантталған  бейнелеуге  7  разрядты  (егер  кванттау  деңгейінің  саны  128  тең  болса)  немесе  8 – разрядты  (256 – адымда  кванттауда)  қосарлы  кодқа  лайықты  қойылады.  Сурет 2.  8  элементті  қосарлы  кодтың  00101011  сигналдары  көрсетілген,  деңгейі  43  квантты  сигналға  лайықты.  7 элементті  кодпен  кодирленгенде  деректі  беру  жылдамдығы  56 Кбит/с  құруы  тиіс,  ал  8 – элементті  кодты  кодирлегенде – 64 Кбит/с.        

 

Сигналдардың түрлері.

Сигналдың төрт түрі бар: Үзіліссіз уақыттағы үзіліссіз, дискретті уақыттағы үзіліссіз, үзісіссіз уақыттағы дискреттік және дискреттік уақыттағы дискреттік сигнал.

 

Үзіліссіз уақыттағы үзіліссіз сигналды қысқаша үзіліссіз (аналогтық) сигнал деп атайды. Оларды кез келген өнімділік сәтін өлшеуге болады. Олардың кез келген мүмкін болған мәнін өлшеуге болады.

 Дискретті уақыттағы үзіліссіз сигналды кез келген өнімділік мәнін өлшеуге болады бірақ тек қана берілген уақытқа ғана өлшеуге болады.

Үзісіссіз уақыттағы дискреттік сигнал олардың өнімділік сәттерін өлшеуге болады, бірақ олардың рұқсат етілген (дискретті ) мәндерін ғана алуға болады.

Дискреттік уақыттағы дискреттік сигнал қысқаша дискреттік дискреттік уақыт сәтінде рұқсат етілген (дискреттік) мәндерін қабылдауға болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция №4

« УААБ ( ВРК ) арналарын зерттеу»                        

 Жоспары: 

1.Арналардың уақытша бөлінуі.

2.Байланыс жолдарын тығыздау.

3.Импульстік сәулелендіру мен импульстік техника.

        Қазіргі уақытта ақпараттың берілуі радиорелейлі байланыс желілерінде арналардың жиілік бөліну әдісімен жүзеге асырылады,сонымен қатар арналардың уақытша бөліну әдісіде жиі қолданылады. Радиорелейлі желілерде арналардың жиілілік бөлінуі  ( ЧРК) өте жоғары техникалық – экономикалық көрсеткішке ие,дегенмен олардың бір кемшілігі:станция желілеріндегі абоненттік топтарға арналардың берілуі (таратылуы)қиынырақ. Екі арадағы станциялардың әрбір тармағы арналармен тығыз байланысты.

        Байланыс жолдарын тығыздау (Уплотнение линии связи). Байланыс желісінің ең қымбат бөлігі — байланыс жолы (кабельді байланыс жолдары, жарық сөулесін өткізу байланыс жолдары, толқын тарату байланыс жолдары, радиорелелі байланыс жолдары, т.б.). Сондықтан қымбат тұратын байланыс жолын тек қана бір хабар көзінен шыққан мәліметті ғана беруге емес, бірнеше хабар көздерінен шық қан мәліметтерді бірден беруге пайдаланған тиімді. Әр түрлі мәліметтерді беруге арналған, тек байланыс арналарының бір байланыс жолымен біріктіріп берілуін байланыс жолын тығыздау дейді. Мұндай тығыздалған байланыс жолымен берілетін мәліметтердің колемі сол байланыс жолының өткізу қабілеттілігінен артық болмауы керек.

Көпарналы байланыс жүйесінде арналар өлшеміне дыбыстық жиіліктегі телефон арнасы алынады. Осындай телефон арналарын топтап (өдетте, 12-ден), көпарналы жүйе жасайды. Он екі арнадан жиналған топты одан өрі бес-бестен топтап, 60 арналы жүйе жасайды. Мұндай тығыздау арқылы бірнеше жүздеген, мыңдаған арналы жүйе жасайды. Арналарды біріктіріп топтау және қабылдау орнында оларды қайтадан жекелеп айырып шығару әр түрлі әдістермен, әр түрлі құрылғылармен жасалады. Ондай әдістерді тығыздау әдістері, ал құрылғыларды тығыздау құрылғылары деп атайды. Мұндай жүйелерде әрбір арна өз алдына бөлек орналасады. Арналарды болектеу жиілік бойынша уақыттық, фазалық, бейнелік және комбинациялық болып бөлінеді.[1]

Уақыттық тығыздау. Уақыт бойынша тығыздалған жүйеде жеке арналардың сигналдары жалпы байланыс жүйесі арқылы ретімен беріледі. Бір арналық сигнал берілетін мезетте байланыс жолына қосылатын басқа арналардың сигналдары нөлге тең.Арналары уақыт бойынша белектенген жүйеде сигналдар импульстік түрде беріліп, импульстік модуляция пайдаланылады. Егер арналармен берілетін сигналдар үзіліссіз болса, онда оларды алдымен үзілісті сигналдарға айналдырып, содан кейін үзіліс кезіндегі бос аралықты басқа арналардың импульстерін беруге пайдаланады. Уақыт бойынша бөлектенген арналарда бір-бірімен байланысты үш түрлі сигнал бұзылулары болады. Олар: модуляциялық, детекторлық жене бір-біріне ауысу.Модуляциялық бұзылу сигналдың параметрлерін, сондай-ақ модуляциялау коэффициентін дұрыс таңдамаудан, арналық жене жалпы модуляциялағыштардың модуляциялау сипаттамаларының сызықты болмауынан, жүйедегі сигнал беріп тарататын аспаптардың жиіліктік сипаттамаларының бірдей болмауынан пайда болады. Детекторлық бұзылу қабылдау жолындағы аспаптардың, оның ішінде арнадағы модуляциядан шығарғыштардың сипаттамаларының кемшілігінен болады. Бірінен-біріне ауысуы нәтижесінде арналардың арасындағы ауысу процестері, импульстердің пайда болуы немесе жойылып кетуінен сигнал бұзылады. Уақыт бойынша белектенген импульстік-кодалық модуляциямен жасалған көп арналы жүйеде арналар топталып, бірінші топта 30 арна, екінші топта 120 арна, үшінші сатыда 480 арна, төртінші сатыда 1920 арна, бесінші сатыда 7680 арналық топ құрылады. Топтардың сатылары жоғарылаған сайын берілетін меліметтер жылдамдығы артып, байланыс жолдарының жиіліктік спектрінің кендігі есе береді.

 

 

Байланыс арналары (Каналы связи) — хабардың жіберушідеп қабылдаушыға дейінгі жолы. Ол көптеген аспап-құралдардың (аппаратура) жиынтығынан тұрады. ИнБАИ зо формацияны (хабарды) жеткізетін байланыс жолының түріне қарай байланыс арналары радиобайланыс, сымды байланыс арналары болып бөлінеді. Соңғысы әуе байланыс жолы, кабельді байланыс жолы, толқын таратушы, жарық таратушы және басқа арналарға бөлінеді.

 

 

Инженерлік тұрғыдан айтқанда, арна деп бір хабардың жүретін жолын айтады. Егер ол көп хабар көзіне арналса, оны көпарналы жүйе деп атайды.

Арна әр түрлі міндет атқаратын құрылғылардың тізбектей қосылған жиынтығынан тұрады.

Қандай хабар таратуға арнал ғанына байланысты арналар телефон, дыбыстық хабар тарату, бейнелі телефон, қозғалмайтын бейнелерді беру, теледидар, басқару сигналдарын жеткізу, деректер тарату, телеөлшеу, телесигналдау, телебасқару, т.б. арналарға болінеді.

Осы арналармсн берілетін әр түрлі сигналдардың динамикалық ауқымы, қуаты, деңгейі және жиілік спектрі болады.

Телеграфтық арна үзік-үзік сигналдарды өткізуге арналған, жиілік спектрінің кендігі 100 Гц. Оны екі есе кемітіп немесе екі есе кеңейтіп 50 Гц немесе 200 Гц етіп алуға болады.

Телефон арнасы жиілік спектрінің кеңдігі 300-ден 3400 Гц-ке дейін өзгереді, яғни 3100 Гц. Бір телефон арнасына 24-ке дейін телеграф арнасын сыйғызуға болады. қарапайым фототелеграф арнасына қажет жиілік спектрінің кендігі 2000 Гц.

Дыбыс таратуға арналған арнаның жиілік спектрінің кендігі 2, 3 телефон арналарының кеңцігіндей, 8—12 кГц. Бейнелі телефон арнасының жиілік спектрінің кендігі — 1300 кГц. Теледидарға арналған арнаның жиілік спектрінің кендігі — 8,5 МГц.

Электронды есептеу машинасына арналған сигналдарды беруге пайдаланылатын арналар: төменп жылдамдықты (арна кендігі 200 Гц), орта жылдамдықты (арна кендігі 4кГц) және жоғары жылдамдықты (арна кендігі 48 кГц-тен артық) болып бөлінеді.

Радиобайланыс арналарының жиілік спектрі ЗТО3 Гц-тен 310" Гц- ке дейін болады.Сигналдарды жеткізіп беретін арналар олардың кірісі мен шығысындағы сигналдардың сипаттамасына қарай да бөлінеді:

а) үзілісті сигналдар арнасының кірісіндегі сигнал да, шығысындағы сигнал да үзілісті (дискретті) болады; 
ә) үзіліссіз сигналдар арнасының кірісіндегі де, шығысындағы да сигналдар үзіліссіз болады; 
б) арнаның кірісіндегі сигнал үзілісті де, шығысындағы сигнал үзіліссіз болып немесе керісінше болса, ондай арналар аралас сигналдар арнасы делінеді.

Бір байланыс жолымен бірнеше (ондаған, жүздеген, мыңдаған) арналар ұйымдастыруға болады. Әр түрлі байланыс жолының сигнал өткізу мүмкіндігі өр түрлі: әуе байланыс жолы 150 кГц-ке дейін, симметриялы байланыс кабелі 1000 кГц-ке дейін, коаксиалдық кабель ондаған МГц-ті, ал оптикалық талшық 91014 Гц-ке дейін.[1]                                                                                                                                                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

Импульстік сәулелендіру (Импульсное излучение) — импульс түріндеқысқа радиотолқынды электрмагнитті энергияны радиотехникалық қондырғылармен сәулелендіру. Әдетте, импульстердің өздеріне қарағанда уақыт аралығы үлкен. Импульстік сәулелендіру көбіне радиолокация мен радионавигацияда қашықтық координаттарын анықтау үшін, сонымен қатар радиобайланыста, телебасқару мен телеөлшемдер радиожелілерінде, көп арналы жүйелерде арналарды уақытша бөлу үшін қолданылады.

Импульстік техника (Импульсная техника) — импульстік ретпен жұмыс жасайтын радиоэлектрониканың саласы (электронды құрылғылар электр сигналдарының әсеріне үздіксіз емес, кейбір уақытта ғана түседі). Импульстік техника электр импульстерінің қалыптасуын, олардың өзгеруі мен өлшемдерін зерттеу мен қолдануды, сондай-ақ автоматика, телемеханика және есептеу техникасында, электр байланысы мен радиолокацияда, теледидар мен өлшеуіш техникада қолданылатын импіульстік жүйелердің жобалануы мен есептелуін қамтиды. Импульстік техника әскери техникада көп қолданылады. [1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция №5

ИКМ – АУБ соңғы станцияларын құру негіздері

Жоспары: 

1.ИКМ соңғы станциялары

2.ИКМ станцияларының түрлері

3.ИКМ 30,ИКМ 120,ИКМ 480 туралы мәлімет

           ЦТЖ-да сигналдарды аналогтық-цифрлық түрлену  іске асырылады. Аналогтық сигналдар кезеңдер бойынша цифрлық қалыпқа түрленеді.Алдымен спектр бойынша шектелген сигнал уақыт бойынша дискретизацияланады, нәтижеде АИМ-сигналы қалыптасады. Содан кейін деңгеймен кодтау бойынша квантау операциясы жүзеге асады. Белгіленген түрленулер процессінде ЦЖТ араларында шуылдардың минималды деңгейін анықтайтын соңғы жабдықтың шуылдары пайда болады. Оларға кванттау, дискретизация және шектеу шуылдары  сонымен қатар бос арналар мен аспапты шулар жатады. 

Бұдан басқа цифрлық сигналдарды регенерациялау кезінде сызықтық тракта болатын қателердің есебінен ЦЖТ арналарында шуылдар пайда болады. Қателік ықтималдығы бойынша талаптарды қамтамасыздандыру үшін регенаторларды сызықтық тракта рационалды орнату қажет.  

Сондықтан берілген курстық жобада шектік құрылғылардың шуылдарын бағалау, регенерация аймағының ұзындығын анықтау, магистральда байланысты ұйымдастыру  сұлбаларын құрастыру сияқты сұрақтары қарастырылады. Металдық кабельдерді қолданумен жергілікті, Ішкіаймақтық және магистральді аймақтары бар байланыс желісінің шарттық фрагментті жобалау сұрақтарымен айналысады. Берілген аймақтардың біреуінде оптикалық кабельді қолдануымен қиыстыру ұйымдастырылады. Бұл электрлік және оптикалық трактерді тарату жобалау дағдысын ашады.     

              

 

 

Байланыс желісінің аймағында кабельдің және ЦЖТ типтері

Жергілікті	Ішкіаймақтық	Магистральді	Аймақта оптика- лық қиыстыру
ИКМ-15, КСПП- 1х4х1,2	ИКМ-120 МКСА - 4х4х1,2	ИКМ-1920 КМ - 4-2,6/9,5	Аймақтық ОЗКГ- 1-1,0-4/4