АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖЄНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

 

 

Телекоммуникациялық жүйелер кафедрасы

 

 

 

 

Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер

Бөлім-2

Дәрістер жинағы

 

380240 «Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер» 050719-«Телекоммуникациялар, электроника және радиотехника» мамандығында күндізгі және сырттай оқитын студенттерге арналған

 

 

 

 

           

 

 

 

 

 

                                               Алматы 2005

ҚҰРАСТЫРУШЫ: Б.Б. Ағатаева. Көпарналы  телекоммуникациялық  жүйелер. Дәрістер  жинағы. 2-бөлім.

 (380240-Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер, 050719- Телекоммуникация, электроника және радиотехника мамандықтарының  барлық  оқу  түрлерінің студенттері  үшін)

 Алматы:  АЭжБИ, 2005. – 96 б.

 

 

 

 

Дәрістер  жинағы екі  бөлімнен тұрады ( 1-бөлім және 2-бөлім). 1-бөлім Көпарналы телекоммуникациялық жүйелердің және  осы  пәнді  оқу  кезінде осы тақырыптармен  байланысты сұрақтарға арналған. 2-бөлім Көпарналы цифрлы  телекоммуникациялық  жүйелер сұрақтарына  арналған. Дәрістер  жинағы 380240 - Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер, 050719 - Телекоммуникация, электроника және радиотехника мамандықтарының  барлық  оқу  түрлерінің студенттері  үшін  арналған.

Без.56,  кесте.2,  библиогр.– 10 атау.

 

 

 

 

 

 

Пікір  беруші: техн.ғылым.канд., доц. С.В. Коньшин

 

 

 

 

 

 

 

Алматы энергетика және  байланыс  институтының 2005 жылғы жоспары  бойынша  басылды. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© Алматы  энергетика  және  байланыс  институты, 2005 ж.

 

Мазмұны            

 

№13 дәріс. Арналары  уақытпен  бөлінген (АУБ)  тарату жүйелерінің

(ТЖ)   жұмыс  істеу  қағидасы. АУБ  көпарналы тарату    жүйелерін

(КТЖ)  құру  қағидалары .................................................................................4

№14 дәріс. Сигналдарды  аналогты-цифрлық  (АЦ)      түрлендірудің

негізгі әдістері...................................................................................................9

№15 дәріс. Цифрлық тарату жүйесін  құрудың  ерекшеліктері..................14

№16 дәріс. Дельта – модуляция (ДМ)............................................................22

№17 дәріс. Циклдық синхрондау....................................................................30

№18 дәріс.Жоғарғы ретті цифрлық тарату жүйесіндегі циклдық            синхрондаудың  артықшылықтары.................................................................34

№19 дәріс. Кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  кодер.............................42

№20 дәріс. Жылдамдықты келістіру командасын қалыптастырғыш..........53

№21 дәріс. Цифрлық   линиялық  күре  жолдарда  (ЦЛКЖ) 

 пайдаланылатын  кодтар..................................................................................59

№22 дәріс. Цифрлық сигналдар  регенерациясы............................................65

№23 дәріс. Цифрлық  күре  жолдардағы  бөгеуілдер.....................................70

№24 дәріс. Плезиохронды цифрлық иерархия................................................79

№25 дәріс. Телемеханика  құрылғысы (ТМ)...................................................88

Әдебиеттер  тізімі .............................................................................................93

 

 

13 дәріс

 

Арналары  уақытпен  бөлінген   тарату  жүйелерінің    жұмыс  істеу  қағидалары. Арналары  уақытпен  бөлінген көпарналы  тарату    жүйелерін   құру  қағидалары

 

Дәрістің  мақсаты: Арналары  уақытпен  бөлінген   тарату  жүйелерінің    жұмыс  істеу  қағидалары, арналары  уақытпен  бөлінген көпарналы  тарату    жүйелерін   құру  қағидалары, цифрлық  тарату  жүйесіне  сигналды  түрлендіру  әдістері, арналар мен  күре  жолдардың   негізгі  сипаттамалары, сондай-ақ   ендік-импульстік модуляцияны арналары  уақытпен бөлінген тарату  жүйелері  үшін пайдалану жолдарын  қарастыру. 

 

Арналары  уақытпен  бөлінген (АУБ)  тарату  жүйелеріндегі  (ТЖ)  әрбір  арнадағы  сигнал  бастапқы  сигналмен  модуляцияланған   периодты  импульстер  тізбегін  көрсетеді. Импульстік  тізбектердің  13.1-суретте  көрсетілгендей  келесідей   параметрлері   бар 

 

13.1-сурет. Импульсті  тізбектердің параметрлері

 

Сигналдардың  дискретизация  периоды  циклдың  периодына  тең  Т_д=Т_u, әрбір  импульстің  ұзақтығы  t_u, t_u≤Т_д/М көп  болмауы  керек. Мұндағы М–кванттаудың максимал деңгейі. Бұл  жүйелерде топтық  кодтаумен  қатар  амплитудалы-импульсті  модуляцияланған  күре жолдың  өте  күшті  сипаттамасы сақталады.   

Импульстік тізбектің қандай  параметрінің  модуляциялануына байланысты  ИМ: амплитудалы-импульсті модуляция (АИМ); ендік-импульсті модуляция (ЕИМ);    жиілікті-импульсті модуляция (ЖИМ), фазалы-импульсті модуляция (ФИМ); периодты-импульсті модуляция (ПИМ)  болып  бөлінеді.

 

 

 

13.2-сурет. АИМ-1, АИМ-2   сигналдарының өзгеру графигі

13.3-сурет. ЕИМ-1, ЕИМ-2   сигналдарының өзгеру графигі

 

 

 

АИМ-нің  бірінші  түрі  кезінде (АИМ-I)  импульс  амплитудасының  лездік  мәні  кіріс  сигналдың  өзгеруімен сәйкес  өзгеріп  отырады.           (13.2,б-сурет ).

   АИМ-нің  екінші  түрі  кезінде (АИМ-II)  импульс  амплитудасы  тактілік мезет кезінде кіріс сигналдың  мәнімен  анықталады  және  импульс  тарату  уақытында  тұрақты  болып  қалады  (13.2,в-сурет). Аралықтың  үлкен  мәнінде АИМ-I мен  АИМ-II  түрлерінің  айырмашылығы  көп  болмайды. ЕИМ,ФИМ,ПИМ,ЖИМ  кезінде   импульс  амплитудасы   модуляция    процесі  кезінде     тұрақты  болып  қалады  да, импульс  тізбегінің  уақыттық    параметрлерінің  тек  біреуі  ғана  өзгереді. ЕИМ  кезінде  хабар  заңы     бойынша  импульс   ұзақтығы   өзгереді.

      ЕИМ-нің   екі  түрі    бар: біржақты  және   екіжақты. Біржақты          (13.3,б-сурет) ЕИМ   кезінде  импульстер  фронтының  біреуі  модуляцияланады, ал  екіжақты (13.3,в-сурет) ЕИМ  кезінде импульс  центріне  қатысты  екі   фронтта   симмметриялы   ығысады.

   ФИМ  кезінде   импульстер  формасы  модуляция    процесі  кезінде   өзгеріссіз  қалады, ал  тактілік  интервал  шегіндегі  импульс   модуляциялайтын    сигналдың  лездік   мәніне  пропорционал  өзгереді. ЖИМ  мен  ПИМ  сипаттамалары:

жиілігінің, ал  ПИМ   кезіндегі- оның  периодының  өзгерісімен  сипатталады. ФИМ  спектрі  бастапқы  сигналдың  жиілігімен  тұрақты  құраушыны  құрайды.

ФИМ  сигналды  қалпына  келтіру   үшін  кері   сипаттамасы  бар 1/w_c звеноны   пайдалану  керек.  Осы   себептен  төменгі  жиілік  сүзгісі (ТЖС)   көмегімен  ФИМ   сигналдың   демодуляциясы   қолданылмайды,  тек  ФИМ-ны  ИМ-ның  басқа  түрлеріне  (АИМ  немесе  ЕИМ)  түрлендіретін   аралас  әдіс пайдаланылады  да, қалпына  келтіру  үшін ТЖС-ін  қолданады.

ЕИМ, ФИМ, ЖИМ, ПИМ  кезінде  сигналдар  амплитудасы  тұрақты  және  модуляция  процесі  кезінде  өзгермейді. Сондықтан  олардың  флуктуациясы  бөгеуілдердің  әсерінен  қабылдау   пунктінде  тарату   кезінде  алынып  тасталынуы  мүмкін, дәлірек  амплитудалық  шектеу  жолымен. Берілетін  тізбектегі  уақыттық  қатынас  бұрмалануларын  алып  тастау  мүмкін  емес, себебі   импульсті  сигналдардың  уақыттық  параметрлері  ақпараттық   болып  табылады, яғни   хабар  туралы   ақпаратты  тасиды, ал  ФИМ, ЖИМ, ЕИМ, ПИМ  кезінде  тарату  кезіндегі  бөгеуілдер  жинақталады.   

 

Ендік-импульстік модуляцияны арналары  уақытпен бөлінген тарату  жүйелері  үшін пайдалану

 

ЕИМ  кезінде  импульс  амплитудасы  тұрақты  болып  қалады  да,  ал  импульс   ұзақтығы   модуляциялайтын    тербеліс  заңымен  өзгереді. ЕИМ-ның  бірінші  (ЕИМ-I)  және  екінші  (ЕИМ-II)  түрі  бар. ЕИМ-I   түрі  кезінде   импульстер  ұзақтығы   фронттың   пайда  болуы  және  импульстің   қиылу   мезеттеріндегі  модуляциялау  функциясы  мәнімен  анықталады, ал  ЕИМ-II  кезінде  өзгеріс  тактілік  нүктелерде   байқалады.  Егер  импульс  ұзақтығы  дискретизация  периодынан  біршама  аз  τ_и<<Т_д, онда   (ЕИМ-I)  мен     (ЕИМ-II)  арасындағы   айырмашылық  елеусіз. Практикада  көбінесе  импульс  ұзақтығы  сигналмен  модуляция  кезінде

 

    U_c(t)=U_max*sinw_ct                                                 (13.1)

формуласымен  анықталатын   бір  жақты  ЕИМ  қолданылады.

 

 

13.4-сурет.   Модуляция  түрлері  а) біржақты; б) екіжақты

 

Ал  τ_u   импульс   ені  келесі   түрде  болады

 

τ_u= τ_оu+ Δτ_max*sinw_ct,                                                 (13.2)

 

мұндағы  τ_оu-импульс   ұзақтығының  орташа   мәні;

                 Δτ_max –импульс   фронтының  максимал  ауытқуы.

(13.2)   формуланы  (13.1)   формулаға   қойып, Бессель  теориясы   бойынша  келесі  түрлендірулерді   аламыз  

U_шим(t)=A_u/q_o+(A_u*Δτ_max*sinw_ct)/T_д+2A_u/π*,   ,                            (13.3)

 мұндағы

βk=kπ∆τ_max/T_д;     q₀=T_д/τ₀;

n-N- бүйір  жолақтардың   жұптары.

 k– дискретизация  гормоникасы;

 w_c – сигнал  жиілігі;

 w_q – дискретизация  жиілігі.

Мұндай  жағдайда, ЕИМ  спектрі  w_c  сигнал  жиілігі мен  тұрақты  құраушыны  (w_g)    дискреттеу   жиілігінің  гармоникасының  шексіз  мәнімен  (олардың   әрқайсысы,  АИМ-дан   айырмашылығы,  жиілігі    кw_g+(-nw_c)-ге   тең   бүйір  жолақтардың  шексіз  жұптарымен    қоршалған)  байланыстырады. Бастапқы   сигналды  қалпына  келтіру  ЕИМ   сигналдың    барлық  спектрінен  бастапқы  сигналдың   жолақтық  енінде  оның   құраушысын  бөліп  алатын    төменгі   жиілік  сүзгісі (ТЖС)  (немесе жолақтық  сүзгі  ЖС)  көмегімен  болады. ЕИМ   спектрі  АИМ  спектріне   қарағанда  күрделілеу. ЕИМ  ТЖ  бөгеуілден   қорғаныстығы  АИМ  ТЖ  қарағанда  жоғары  болады, себебі  барлық  импульстер  амплитудасы  бірдей   болады, ал  бөгеуіл  өз  кезегінде сигнал  амплитудасын  өзгертеді. ФИМ  бөгеуілден  қорғаныстығы  көптеу  болып  есептеледі. Бұл  жағдайда  импульс  ұзақтығы мен  амплитудасы  тұрақты  болып  қалады, тек импульстің  пайда  болу  уақыты  (t_u)  мен  импульс  фазасы  t_u=f(U_c)  өзгереді.

ЖИМ  кезінде  модуляцияланатын  сигналдың  шамасына   байланысты импульстердің бір-біріне  ілесу  жиілігі  өзгереді, ЖИМ  спектрі  ФИМ  спектрімен  бірдей   болады, бірақ  ЖИМ-ның  бөгеуілден  қорғаныстығы  ФИМ-ға  қарағанда  төмендеу  және   аппараттық  таратылуы  күрделілеу. Сондықтан  ЖИМ  ТЖ  мүлде   қолданбайды.

     

   АИМ сигналдарының   спектрлері

 

АИМ кезінде  периодты  тізбектің  амплитудасы  модуляцияланған  сигналға  байланысты  өзгереді. Бұл  жағдайда  периодты  тізбек  тасымалдаушы  қызметін   орындайды.  Мұндай   импульсті  тізбектің  жиілігі  дискреттеу  жиілігіне  тең  және  Котельников  теоремасына  сәйкес  анықталады.

 

 

 13.5-сурет. Импульсті   тізбектің  параметрлері

 

Мұндай   импульсті  тізбектің  спектрі  Фурье  қатарына  жіктеу  жолымен   алынады және  келесі  түрде  көрсетіледі

                                                

             U_o(t)=A_u(1/q+2/π*∑((sinkπ/q)/k)*coskw_qt..                          (13.4)

                                               K=1

Бұл  тізбектің  спектрінде     дискретизация  жиілігімен  гармоникалар  (тасымалдаушы  емес) болады. Тасушысы  бір  гармоникалық  тербелісті  құрайтын   арналары  жиілікпен  бөлінген (АЖБ)  жүйелерден  айырмашылығы  жиілігі   дискретизация  жиілігіне  еселі   болатын бір  емес   бірнеше  тасымалдаушыларды  модуляциялайды. Модуляциялайтын   тербеліс  түрі   келесідей   болады

    

  U_c(t)=U_m*sinwt .                                                       (13.5)

Онда  АИМ  сигналдың  уақыт  бойынша   өзгеріс  шамасы  мынаған  тең      

U_аим(t)=(1+m_АИМ*sinw_ct)*U_o(t),                                      (13.6)

мұндағы m_АИМ=U_m/A_u–модуляция   тереңдігі. АИМ  тербелісінің  спектрі  келесі  түрде  болады

 

    (13.7)

 

 

 

13.6-сурет. АИМ  спектрі

 

w_min -нен  w_max –ға  дейінгі   диапазонда   жататын модуляцияланатын  сигнал  ретінде  ТЖ  сигнал  пайдаланылады   (13.7- суретті  қараңыз).

 

 

13.7-сурет. Модуляцияланатын  сигнал  ретінде  қолданылатын    ТЖ  сигналдың  бола  алатын  диапазондары    

 

 Бастапқы  сигналды  қайта  қалпына  келтірудің  екі  түрлі  әдісі  бар. Төменгі  жиілікті  сүзгі (ТЖС)   көмегімен    f_сигн –дан    құраушыны  яғни  иілуін  бөліп  алу  жолымен  алуға  болады. Жолақты  сүзгі  (ЖС)  көмегімен  дискреттеу  жиілігінің   қандай  да  бір   бүйір   құраушысын  бөліп  алуға және  АЖБ  w_q≥2w_max  әдісімен  қалпына  келтіруге  болады.

 

 

Цифрлық  тарату  жүйесіне  сигналды  түрлендіру. Арналар мен  күре  жолдардың   негізгі  сипаттамалары

 

 

13.8-сурет. АУБ    көпарналы  тарату   жүйелері

 

 

13.9-сурет. Тарату   циклінің   сұлбасы

 

Мұндай  жағдайда  бірнеше   арнадағы   ақпаратты   цикл   уақытында   беруге   болады

 

М = Тц/t_k,                                                         (13.8)

t_k= T_д/(N+1).                                                     (13.9)

АУБ   әдіс   дискретті  және   аналогты  сигналдарды   таратуда   пайдаланылады. Белгілі  бір   анықталған   уақыт   мезетінде    алынған   олардың     бөлек   мәндерімен  үзіліссіз   периодты   сигналдарды  тарату   мүмкіндігі    уақыт  интервалы     арқылы, яғни   T≤1/2f_max,  алынған  өзінің  лездік  мәнімен     анықталатын      шектеулі    спектрлі жиілік   f үзіліссіз    

сигналға  сәйкес  В.А. Котельников  теоремасына   негізделген. АУБ   ТЖ  ақпаратты  тарату  кезінде  таратқыш  және   қабылдағыш  станциялардағы   генераторлық   құрылғылардың  (ГҚ)  синхронды   жұмысын  қамтамасыз  ету  керек. Берілген  арнаның  импульсінің  келіп   түсу   мезетінде  қабылдағыштағыға    сәйкес   арналардың   кілттері   ашылуы  тиіс. Бастапқы   сигнал   С(t)  оның  спектрін  шектеу  үшін  ТЖС   арқылы  өткізіледі.  Бұдан  кейін  сигнал  арна импульстерін бөлу  (АИБ) сигналы  арқылы   жабылатын  электронды  кілтке   беріледі  және   берілген   арна   импульстің   ұзақтығы   уақытында   линиялық  күре   жолға  (желіге)  қосылады. Кілттің  аз   уақытқа   жабылу   нәтижесінде   біздің  сигналмен модуляцияланған  АИМ   сигналды   аламыз. Басқа   арна  кілттерін  f_д  осындай  дискреттеу   жиілігіндегі, бірақ  бірінші   арнаның  импульстер  тізбегіне   қатысты     уақыт   бойынша  ығысқан,  импульстер  тізбегі   басқарады.

Синхронды  сигналды   қабылдағыштың  қабылдау   жағында   осындай   импульс  бөлініп  алынады және  ол  АИБ-ке  беріледі. Арнаға   сәйкес  АИМ   сигнал  электронды   кілттен  кейін   алынады. Мұндай АУБ ТЖ  сигнал  амплитудасын  бұрмалануды  енгізе   отырып  өзгертетіндіктен, бөгеуіл  корғаныстығы  төмен. Сондықтан бөгеуілдерден қорғаныстығы үлкен тізбектер үшін АУБ таза түрде пайдаланылмайды, бірақ модуляцияның басқа түрлері яғни ЕИМ және ФИМ қолданылады.

 

13.10-сурет. Арна импульстерін таратқыш

Арна импульстерін таратқыш (АИТ) кідіру линиясының көмегімен ұйымдастырылады. Негізгі элемент болып бұрып жіберуі бар кідіріс линиясы табылады. Қабылдаудағы арналарға сәйкес кілттер таратқыш кілттерімен синхронды жұмыс істеуі керек. Синхрондықты қамтамасыз ету үшін линияға синхросигнал, яғни арналық сигнал (ақпаратты сигнал) импульсімен қандай да бір параметрмен ерекшеленетін импульс беріледі. Бұл импульс  байланыс желілерін (БЖ) қалыптастырғышында қалыптасады және цифрлық күре жолға қосылады

 

14 дәріс  

 

Сигналдарды аналогты-цифрлы түрлендірудің негізгі әдістері

 

Дәрістің мақсаты: Сигналдарды аналогты-цифрлы түрлендірудің негізгі әдістерін, неғұрлым көптеу пайдаланатын ИКМ әдістерінің қағидаларын, импульсті -кодты модуляция және  оның даму тарихы, ИКМ-ді  болдыру  әдістері, яғни  дискреттеу, кванттау және кодтау әдістері, ИКМ- сигналды   кодтау, код және  оның  түрлерін, сонымен  қатар олардың  ерекшеліктерін қарастыру.

 

Аналогты сигналды цифрлық түрлендіру әдісінің неғұрлым көп таралған әдісі болып импульсті-кодты модуляция (ИКМ) табылады. ИКМ цифрлық тарату жүйесінде арналық аппаратураларының барлық өңдеулеріне қолданылады және сигналдарды таратудың жоғарғы сапасын қамтамасыз етеді. ИКМ қатарында тұтынушы үшін білінбейтін көбінесе сапасын аз ғана төмендетуге мүмкіндігі бар сигналдың тарату жылдамдығын азайтатын және цифрлық арналардың өткізу жолағын өсіретін аналогты-цифрлы түрлендіргіштің  (АЦТ) басқа әдістері қолданылады.

Кодтау әдістері үнемі толықтырылып отыр, сондықтан  неғұрлым көптеу пайдаланатын ИКМ әдістерінің қағидаларын қарастырамыз, сондай-ақ дискреттелетін, квантталатын және кодталатын дифференциялды модуляцияны (ДМ және ДИКМ) қарастырамыз. ДМ кезінде өсімше таңбасы туралы ғана ақпарат беріледі. Қабылдау жағында өсімше берілген кванттау қадамымен анықталады. Әрбір сигналдың санағына бір ғана екілік символды беру жеткілікті. ДИКМ кезінде өсімше таңбасы туралы және бірнеше импульстің кодтық комбинацияларының квантталған мәні туралы ақпарат беріледі.

 

Импульсті -кодты модуляция

 

Отызыншы жылдары француз инженері  А.Ривз ИКМ қағидасын ұсынған болатын, алайда мұндай қағида 1956-шы жылдың басында ғана дамыды.

ИКМ-ланған жүйеде АУБ жүйелер сияқты тарату күре жолдарына белгілі бір уақыт мезетінде алынған аналогты сигналдардың мәндері ғана беріледі, яғни уақыт бойынша сигналдар дискреттеледі. Бұл цифрлық модуляцияның кең тараған түрі.

 

 

14.1-сурет. ИКМ тарату жүйесі

 

ИКМ-ны болдыру үшін үш операцияны өткізу қажет: Уақыт бойынша сигналды дискреттеу  (АИМ сигналды аламыз); Амплитуда бойынша алынған импульстерді кванттау; Амплитуда бойынша квантталған импульстерді кодтау. Уақыт мезетіне сәкес ақпараттық сигналдардың лездік мәндеріне импульстер амплитудасы тең болатын АИМ сигналымен аналогты сигнал ауыстырылады. Уақыт бойынша дискреттеу осыдан тұрады. Дискреттеу жиілігі F_д Котельников теоремасы бойынша F_д≥2F_{жоғарғы} таңдалынады. Спектр кеңдігі октавадан кіші болған кезде, яғни  2F_min>F_max F_max≤F_д≤2F_minболады. Дискретизациядан кейін алынған АИМ сигнал деңгей бойынша кванттауға  (немесе амплитуда бойынша) тап болады.

 

 

14.2-сурет.   Деңгей бойынша 0-7 – кванттау шкаласы;

Д_кв –  кванттаудың динамикалық диапазоны;

ΔU_к  –  кванттау  қадамы.

 

Үзіліссіз хабарларды тарату үшін ИКМ әдісі қолданылады. Сөздік және басқа да үзіліссіз хабарлар ИКМ аппаратурасында дискретті сигналға түрленеді. Біріншіден, уақыт бойынша сигнал дискреттеледі, яғни үзіліссіз сигнал санақ тізбектері жиынтығымен ауыстырылады. Екіншіден, сигналдардың үзіліссіз мәндерінің жиыны таратуға рұқсат етілген дискретті мәндер жиынымен ауыстырылады. Бұл операция деңгей бойынша кванттау немесе дискреттеу деп аталады, ал сигналдың рұқсат етілген мәндері кванттау деңгейлері деп аталады. Үшіншіден, алынған кванттау деңгейлері деп аталады.

Кодтау деп деңгей бойынша квантталған сигнал санақтарын кодтық топтар тізбегіне түрлендіруді айтамыз. Кодтық топтар кейбір сигналдарды өрнектейтін импульсті посылкалардың жиынын көрсетеді. Мысалы, белгілі бір есептеу жүйесіндегі кванттау деңгейінің реттік санын көрсетеді.

Мұндай жағдайда ИКМ-ланған байланыс жүйесінде байланыс жолдары арқылы таратуға арналған ақпарат көзінің үзіліссіз сигналы цифрлық тізбекке түрленеді. Қабылдау жағында сигнал кері цифрлы-аналогты  түрленеді (декодталады). ИКМ байланыс жүйесін үзіліссіз хабарды таратудың цифрлық жүйесі деп атауға болады. Егер параллель линиялардың ара қашықтығы бірдей болса, онда квантталу да бір қалыпты  болады. Төменгі және жоғарғы линиялар арасындағы қашықтық, бұл линиялар жүйесінде, дискреттелген сигналдың динамикалық диапазонымен анықталады. Егер параллель линиялардың ара қашықтығы бірдей болса, онда кванттау  бір қалыпты деп аталады. Әрбір параллель линия кванттаудың деңгейін көрсетеді. Кванттаудың мағынасы-импульстердің амплитудаларының лездік мәніне сигналдың жақындағы рұқсат етілген мәні меншіктеледі. Уақыт мезетіне сәйкес сигналдың ақиқат мәнінен квантталған сигналдың мәні кванттау процесінде ерекшеленеді, себебі берілген кванттау әдісінде  ε_max=ΔUкв/2 тең болатын және кванттау шуы деп аталатын кванттау қателігі пайда болады. Кванттау процесінде шудың пайда болуына дискреттелетін сигналдың амплитудасы мүмкін болатын кванттау деңгейін максимал жоғарылататын болса, оған шек қоюға мүмкіндік бар.

ИКМ жүйесіндегі цифрлық сигнал өткізгіштік байланыс жолдары арқылы спектр түрінде беріле алады. Бұл сигналдарды радиолиниялар арқылы тарату үшін модуляциялардың екінші сатысы қарастырылған. Мысалы АМ, ЖМ, ФМ және т.б. Әртүрлі жүйелердегі радио сигналдар өз кезегінде жиіліктік және уақыттық тығыздау қағидасы бойынша бірігуі мүмкін. Осылай казіргі кездегі байланыстың көп станциялы спутниктік желілірінде сигналдарды импульсті-кодты өңдеу қарастырылады.

    Осылайша  санақ  және  квантталған  сигналдың  амплитудаларының  айырымына  тең  болатын, яғни  ξ=U_кв-U_c , кванттау  процесінде   пайда   болған   процестер  қателер  (амплитудалар  ерекшелігі)  бұрмаланулардың  пайда   болуына   әкеп   соғады, бұл   бұрмаланулар   қабылдау  соңында   сигналға  қосылады  және   онымен   бірге   жоғалып  кететін  бөгеуілдерді    туғызады. Бұл   бөгеуілдер  кванттау   шуы   деп   аталады.  Кванттаудың  максимал   мүмкін   қателігі   ξ_max=ΔU_к/2  де  кванттау   шуы   деп  аталады.

Теориялық   және   экспериментті   зерттеу  кванттау   шуы  кездейсоқ  процесс екенін   көрсетеді. -ΔU_к/2  дан  ΔU_к/2-ке   дейінгі  интервалда  бірқалыпты   кванттау   кезінде  қателердің   мәндерінің  таралу  мәндері  тұрақты  және     1/ΔU_к тең   деп   есептеуге   болады. Кванттау   қателігінің  ықтималдылығы  1-ге   тең   болғандықтан,  кеңдігі  ΔU_к  болатын  интервал    ішінде  жатады. Сондықтан  кванттау   шуының  қуатының  орташа (P_ш.к.)    кванттау    қадамының   кеңдігімен  ΔU_к  мәні ғана   анықталады  деп  есептеуге   болады. Неғұрлым     ΔU_к  аз  болған  сайын, соғұрлым  кванттау   шуының  орташа   қуаты   P_ш.к. =ΔU_к/12-де   аз  болады. Кванттау  кезінде    шуды    шектеу  де   пайда   болуы   мүмкін.  Мұндай   шулар  дискреттелген  импульс   амплитудасы  кванттаудың  мүмкін  деңгейін  максимал   жоғарылатқан  кезде  пайда   болады. Шуды   шектеу   мәні  кванттаудың  максимал  деңгейінің  берілген  мәнінде  таратылатын  сигнал  деңгейіне   тәуелді  болады  және  бұл деңгейлердің  таңдалған  мәндеріне  сәйкес  келетін  кез-келген  талап  етілген  мәнге  дейін  азаяды.

ИКМ  ТЖ  біздің  елде  бірінші   рет  1971  жылы  аудандастырылған  АТС  арасын  ұйымдастыру   үшін  қолдана  бастады, бұл  кезде  мұндай   жүйелер  кабелдік (ТТ)  болған. 1980  жылы  берілген  ТЖ  оптикалық  біріншілік  аймақішіндік   желі  құрамында   қолданыс  тапты, яғни  ИКМ  сигналдар  оптикалық  талшықпен  таратыла  бастады. 1990 жылы  бұл   жүйе  жер  бетіндік  радиорелелік  болды. 90-шы   жылдың  аяғында  жоғарыда  көрсетілген  ТЖ   магистральді  бірішілік  желі  құрамында   Қазақстанда  қолданыла   бастады,  ал  басқа   шет  елдерде  өткен  жүзжылдықтың  70-ші  жылдар   ортасында  ИКМ  оптикалық  ТЖ  халықаралық  біріншілік  желі   құрамында  қолданыла   бастады. 2000  жылдан  бастап  Қазақстанда  ИКМ  ТЖ  қалалық  телефон  станцияларында  (ҚТС)  құрамында  абоненттік  линияларды   ұйымдастыру   үшін  РСМ   деген  атпен  қолданылып  келеді.

 

 ИКМ- сигналды   кодтау

 

ИКМ  сигналды  қалыптастыру  кодтаумен   анықталады,  яғни  цифрлық  символдардың   комбинациясын  көрсететін   кодтық  топқа  квантталған  сигналдардың  бөлек   импульстарына  айналады.  Символдар   тербелісі  квантталған   сигнал   импульсіне айналдыратын  ұйымдастыру  процесін   декодтау   деп  аталады.  Бұл  процедура  кодерде  және  декодерде  (кодек)  жүзеге  асады. Код  деп -  квантталған  амплитуда   деңгейі  мен  кодтың  топтары  құрамы   арасында  сәйкес   орнықтыратын  заңды   айтамыз. Кодтар  бірқалыпты және бірқалыпсыз  болып  бөлінеді. Егер  кодтық  топ  символдардың  бірдей  сандарынан  тұрса, онда  код  бірқалыпты. Егер  бірдей  емес   сандардан  тұрса бірқалыпсыз. ИКМ   жүйесінде  (РСМ- пульсациялайтын  кодтық   модуляция) біртекті  екілік  код  ұйымдастырылады. Квантталған  АИМ  сигналдың мүмкін  болатын  барлық  мәндерін  тарату   үшін   кванттау   деңгейі  саны  ≤2^m  болуы   қажет.  Мұндағы  m-кодтың  разрядтығы. Мысалы  егер   кванттау  деңгейінің   саны 8  болса,  онда   2³=8  болғандықтан  код  3  разрядты  болады.  Кодтау симметриялы    және  асимметриялы  болады. Асиметриялы  кодтау  кезінде  табиғи  екілік   кодтар  1, 2, 4, 8, 16  және  т.с.с түрде   қолданылады.            (14.1-  кестені   қараңыз).

 

 14.1-кесте. Код  түрлері

 

Рефлексті   код  (Грея   коды)   АЖБ   ТЖ  стандартты  топтарының  сигналдарын   кодтау  кезінде  қолданылады. 14.1-кесте төртразрядты   кодтар  үшін   құрастырылған,  мұның  көмегімен  кванттау  деңгейін    S=2⁴=16  көрсетуге  болады. 14.1-кестенің төменгі  жағында  кодтың   барлық  разряды  көрсетілген. Асимметриялы  кодпен  бір  полярлы  сигналды  кодтауға   болады. Егер  бізде  екі   полярлы   сигнал  болса,  онда оны  асимметриялы   код  көмегімен  кодтау  үшін,  бұл   сигналға  кванттаудың  динамикалық  диапазонының  жартысына  тең   тұрақты   құраушыны  қосу  керек,  яғни  екі  полярлы  сигналды  бір  полярлы  етеді.

Табиғи екілік   код  кезінде  кодталған  топтар  бір-бірінен  біршама   айрықшаланады.  Кванттаудың  амплитудалық  сипаттамасы   орталығында  көршілес  кванттау  деңгейлерінің  кодтық   символдары   минимальді  разряд  сандарында  ерекшеленуі  тиіс. Егер  мұндай  жағдай   сақталмайтын  болса,  онда  елеулі  қателіктерге  тап  боламыз,  сондықтан  соңғы  уақытта  телефон  сигналдарын  таратуда  симметриялы  екілік  кодқа  жол  беріліп  жүр. Мұндай  кодтарда  кодтық  топтың  бірінші  разряды  кодтық  топтың  санағы  таңбасы  туралы  ақпараттан  тұрады,  қалған  разрядтар  ақпараттық  болып  есептелінеді.  Квантталған  сигналдың  кіші  амплитудасын  кодтау  кезінде  разрядтың  кіші  разрядтары    пайдаланылғандықтан  амплитудалық  сипаттама  (АС)  орталығында  қателер  төмендейді. Мұндай  кодта  амплитудалары  ΔU_к/2 –ден  кіші  болатын  кіріс  сигналдар  немесе  шулар  таратылмайды.

Кодтау  кезіндегі  қателер  үшін  бұрмалануды  біршама  төмендетуді  рефлекстік  код  рұқсат  етеді, 14.1-кестеде  көрсетілгендей  көршілес  кванттау  деңгейлеріне  сәйкес  кодтық  топтар   бір  ғана  код  разрядына  ерекшеленеді,  сондықтан  кодтау  қателігі  кванттау  қадамынан  асып  кетпейді. Мұндай  код  АЖБ  ТЖ  стандартты  топтарының  сигналдарын  кодтау  кезінде  қолданылады.  Кодты  қалыптастыруда    кванттаудың  көршілес  деңгейлері  кодтық  сөзде  бір  бірлікке  ерекшеленгеннен гөрі  неғұрлым   көп  ерекшеленгені  тиімді  емес. Бұл  жағдайда  кванттаудың  көршілес  деңгейлері  бір  разрядтан  артық  болмайтындай  болып  ерекшеленетін  арнайы  кодтар  пайдаланылады.

ИКМ  шет  елдерде  және  біздің  елде  жоғарғы  сапалы,  сипаттамалардың  тұрақты  және  арналардың  бөгеуілге  қорғаныстығы  жақсы  екенін  дәлелдеді. Сонымен  қатар  ИКМ  интегралды  желілерді  құрудың  негізі,  олар  электронды  коммутациялы  станцияларымен  жеңіл  тіркеседі.   

 

15 дәріс

 

Цифрлық  тарату  жүйелерін  құрудың  ерекшеліктері

 

Дәрістің  мақсаты: Цифрлық  тарату  жүйелері және оларды  құрудың  ерекшеліктерін, ИКМ  БЖ  негізгі  артықшылықтары мен  кемшіліктерін, ИКМ  ТЖ-інде  сызықтық  кодектер ішінде неғұрлым  кең тараған  разрядтық  салыстыру  кодерін, оның  құрылымдық  сұлбасын, амплитудалық  сипаттамасын  және  ИКМ  декодерінің  функционалды  сұлбасын  қарастыру.

 

Цифрлық  тарату  жүйелерін (ЦТЖ)-ін  құрудың  келесідей  ерекшеліктері  бар:

а) бөгеуілге  тұрақтылығы  жоғары. Цифрлы формада  ақпаратты  көрсету,  яғни  рұқсат  етілген  сандары  аз  символдардың  тізбегі  түрінде  көрсету,  байланыс  жолдары  арқылы  тарату  кезінде   ақпаратты  тарату  сапасына  әсер  ететін  бөгеуіл  мен  бұрмалануды  күрт  төмендететін  сигналдар  регенерациясын  қайта  қалпына  келтіруді  туғызуы  мүмкін;

б)  тарату сапасының  байланыс  жолы  ұзындығынан  әлсіз  тәуелдігі. Әрбір  регенерациялық  аймақ  шегінде  таратылатын  сигнал  бұрмалануы  жоқтың  қасы. Регенерациялық  аймақ  ұзындығы  және  регенератор  құрылғысы  ұзақ  ара  қашықтыққа  сигналды  тарату  кезінде  қысқа  ара  қашықтыққа   тарату  кезіндегідей  болып  қала  береді. Ақпаратты  тарату  сапасын  өзгеріссіз  сақтау  үшін  линиялар  ұзындығын  100  есе  ұзарту  кезінде  регенерациялық  аймақ  ұзындығын  бірнеше  ғана  пайызға  қысқарту  жеткілікті;

в)  ЦТЖ  параметрлерінің  тұрақтылығы. Арналар  параметрлерінің       (қалдықты  өшулігі, жиіліктік  сипаттама  және  амплитудалық  сипаттама)  тұрақтылығы  және  ұқсастығы.  Мұндай  жүйедегі  арналар  параметрлерінің  тұрақтылығы  аналогтыға  қарағанда  біршама  жоғары;

г)  дискретті  сигналдарды  тарату  үшін  арнаның  өткізу   қабілетін  пайдаланудың  тиімділігі. Мысалы  егер  бір  ғана  ТЖ  арнаға  сәйкес  уақыттық  позицияны  пайдаланса, онда  дискретті  сигналды  тарату  жылдамдығы  64 кБит/с  жақын  болады, ал  уақыт  аналогты  жүйедегідей  9,6 кБит/с  артық  болмайды;

д) цифрлық  коммутациялық  станциялармен  тіркескен цифрлық  байланыс жүйелерін (ЦБЖ), цифрлық  тарату жүйелерін (ЦТЖ)  құру  мүмкіндігі  сигналдар коммутациясы,  транзит,  таратуы  цифрлық  формада  болатын  цифрлы  байланыс  желісінің  негізі  болып  табылады;

е) технико-экономикалық  көрсеткішінің  жоғарылығы. Тарату  және  цифрлық  формадағы  сигнал  коммутациясы –цифрлық  желідегі  барлық  аппаратуралық  комплексті цифрлық  интегралды  сұлбаларды  кеңінен  қолданатын  таза электрон  негізінде  шындауға мүмкіндік  береді.              

Бұл  құрылғыларды  дайындаудың  еңбек   өнімділігінің  күрт төмендеуіне, құрылғылардың  түйіндері  бір  ізге  салу   дәрежесінің жоғарғы мәніне  ұмтылуға, бағасының, қолданылатын  энергия  мен  габаритті  өлшемдерінің  біршама  төмендеуіне мүмкіндік  береді. Демек  жүйе  эксплуатациясы  қысқарады және құрылғылардың  сенімділігі  артады.

 

ИКМ  БЖ  негізгі  артықшылықтары

 

Байланыс жүйесінің жаңа типтерін енгізу–осы жүйелерді пайдаланудың техникалық мақсаттылығын тарату сапасының, экономдылығының эксплуатациясының және т.б сұрақтарын өңдеуге және күрделі дайындыққа әкеп соғады. Аналогты типтегі сигналдар алдында ИКМ БЖ техникалық, экономикалық және эксплуатациялық-техникалық айырмашылықтары бар. ИКМ БЖ негізгі артықшылығы олардың жоғары бөгеуіл тұрақтылығы. Таратудың талап етілген сапасын сақтау кезінде байланыстың ұзақтығын біршама арттыруға мүмкіндік беретін, магистралдағы бөгеуілдердің  жинақталуын белгілі бір шамада әлсірететін-ол   сигнал регенерациясының  мүмкіндігі. ИКМ жүйелерінде шу  және бұрмалану деңгейлері негізінен ақырғы құрылғылармен анықталады: абсолюттік шамасы бойынша лездік мәні регенератордың іске кірісу табалдырығынан кем адиативті бөгеуілдер беріледі. ИКМ БЖ жылдамдығы үлкен мәліметтерді таратуға жақсы  икемделген. Аналогты  жүйелердің  байланыс арнасы   мәліметтерді  600-2400 Бод  жылдамдықпен  тарата  алады. ИКМ  БЖ  бір  арнада  екілік  ақпаратты  тарату  жылдамдығы  линиялық  күре  жолға  жылдамдығы  жоғары  мәліметтерді  немен  енгізуге  байланысты жүйелердегі  арна  құрастыру  құрылғыларды  қоспағанда  50-60 мың  Бодты  құрайды.

Қазіргі  таңда  ИКМ  аппаратурасының  көмегімен   көпарналы  байланысты  ұйымдастырудағы  және  ұзындығы  8-15 км  басталатын  жаңа  кабелдерді  орнатудағы  шығынын  төмендету. Мұндай кабел  ұзындығында  ИКМ  аппаратурасын  қолдану  АЖБ  ҚТС қолдануға  қарағанда  неғұрлым үнемді. Жартылай өткізгіш аспаптардың  және  интегралдық  сұлбалардың  бағасын  төмендету  ИКМ  жүйесіндегі  құралдардың  бағаларының  төмендеуіне  әкеп  соғады.

Байланыс  сапасы (телефондық  арна  параметрлері)  - линиядағы  өшулік  тербелісінен  де, күре  жолдың  сертті  сызықсыздығынан, бұрмаланудан да  тәуелді  емес. Қалдықтық  өшуліктің   тұрақтылығы, жиіліктік сипаттама (ЖС)   ұқсастығы жоғарғы  дәрежесі  және  әртүрлі  арнаның  бәсеңдету    уақыттары  арналар  коммутациясы  кезінде  біршама  эксплуатациялық  қолайлықты туғызады. Микроминиатюризацияға (интегралды  сұлбаларға) ЦТЖ  икемділігі  аппаратуралардың  жоғары сенімділігін  қамтамасыз  етуге   габаритті  өлшемдерін,  массасын, сондай-ақ  өндірістік  және  эксплуатациялық  шығындарын  төмендетуге  мүмкіндік  береді.

ИКМ  БЖ  негізгі  кемшілігі    неғұрлым  кеңірек  жиілік жолағын  талап  етуі болып табылады, бірақ ИКМ  БЖ  осы  ерекшелігі  берілетін  жиілік  жолағы  тиімді  түрде  сигнал/бөгеуіл   қатынасына ауысатындықтан  төменгі  сапалы  линиялық  күре  жолды  (өтпелі өшулігі  аз,  шағылысу  коэффициенті  үлкен және  т.б) пайдалануға  мүмкіндік  береді.

ЦТЖ  келесі  артықшылықтарын  ескеру  керек:

а) уақыттық  тығыздау  қағидасы  негізінде  берілетін  сигналдың    барлық  түрлері  біріктіріледі және  бөлінеді;

б)  импульсті  тізбектердің  транзит  пунктінде  түрлендірудің  (қайта  кодтау) және  төменгі  жиілікте  немесе  цифрлы-аналогты түрлендіру (ЦАТ)  және  аналогты-цифрлы  түрлендіру (АЦТ)  арқылы  қайта  қабылдауға  сипат  цифрлық  ағынның  бұрмаланусыз  тармақталуының  мүмкіндігі;

в) линия  бойымен  өту  нәтижесінде  бұрмаланған  импульсті  сигналдар  параметрлерін  қалпына  келтіру  үшін  регенерация  қағидаларын  пайдаланады.

 

Разрядтық  салыстырудың  сызықтық  кодері

 

ИКМ  ТЖ-інде  сызықтық  кодектер ішінен  разрядтық  салыстыру  кодері неғұрлым  кең тараған. Кодтау  процесі  кезінде код  салмағына  пропорционал эталонды  кернеуімен  сигнал  санағының  шамасын  салыстыру   орын  алады. Салыстыру  операциялары  тізбегінің  саны код  разряды  санына  тең.  Сигнал  санағының шамасы  Uc эталонды кернеулердің белгілі бір жиынтығының қосындысы түрінде өрнектеледі,  яғни

,                                               (15.1)

мұндағы U_эmi– і разрядының кернеуі;

                а_i–і разрядтың кодтық;

                  m–разряд саны.

 

 

15.1-сурет. Разрядты салыстырудың сызықтық кодері

Аз.С- азайтқыш сұлба;

КТ- код  түрлендіргіш;

 

 15.1-кесте

 

	*	**
Uc>Uэт	0	1
Uc<Uэт	0	0

 

Кодтау циклі басында СС₁ салыстыру сұлбасына U_c (кодталатын), кернеу беріледі, ал СС₁ салыстыру сұлбасының басқа кірісіне салмағы үлкеннің эталонды кернеуі U_эт1=2^m-1ΔU_к беріледі. Егер  U_c>U_эт1, онда СС₁ салыстыру сұлбасының шығысында U_c-дан алынады,  яғни U_c-U_эт1 есептейтін, Аз.С₁ азайтқыш сұлбасына берілетін U_эт1 (*) пайда болады. Бұл жағдайда екінші салыстыру сұлбасының шығысында кодтық топтың бірінші символы 1 қалыптасады. Екінші каскадтың СС₂  және СВ₂  сұлбаларында СС₂  салыстыру сұлбасында келесі салмақтың U_эт2=2^m-2ΔU_к  эталонымен салыстырылатын кернеу U_c-U_эт1 берілетін болады. Егер де U_c<U_эт1, онда СС₁ салыстыру сұлбасының шығысында (*) сигнал пайда болмайды. Бұл жағдайда  СС₁ салыстыру сұлбасының екінші шығысында бірінші символ  «0» қалыптасады. Екінші каскадтың Аз.С₂  және СС₂  осылайша U_эт2 –мен салыстырылатын U_c кернеуі берілетін болады. Келесі каскадтар да осылайша жұмыс істейді. Код түрлендіргіш алынатын параллель кодты сигналдар бір өткізгіш сымның бойымен уақыт бойынша тізбектей таратылатын тізбектік кодқа түрлендіреді. Эталонды кернеу U_эт шамасынан кодердің сызықты,  әлде сызықты еместігі  тәуелді болады. Бір эталонды пайдалансақ, ал қалғандары оны тең жартыға бөлу арқылы болады, онда сызықты кодерді аламыз, ал егер келесі бір U_эт деңгейін қандай да бір заңмен (компандер

арқылы кернеу) қалыптастыратын болсақ, онда сызықты емес кодерді аламыз.

Қазіргі таңда РСМ жүйесінде А87,6/13 типті квазилогарифмдік функцияның 13-сегментті апроксимациялы амплитудалық сипаттама (АС) типін өлшейтін сызықты емес кодектер кең қолданыс тапқан. Бұл сипаттама 16 сегментті оң облыстағы квазилогарифді функцияны апроксимациялайтын 8-бен және теріс облыстардағы 8-бен байланыстырады. Екі оң және екі теріс орталық сегменттердің иелулері бірдей және кванттау қадамдары тең, сондықтан оларды біртұтас сегмент деп, ал апроксимацияны 13 сегмент деп есептейді

 

 

15.2-сурет. Сызықты емес кодектің амплитудалық сипаттамасы

 

Әрбір сегмент шегінде кванттау қадамы тұрақты және берілген сегментте кванттаудың 16 қадамы қойылады. Сегмент шегінде кванттау қадамының нөмірі сызықты кванттау әдісімен анықталады. Сегмент нөміріне байланысты  кванттау қадамының шамасы мына формуламен анықталады

мұндағы  ΔU – орталық сегменттегі кванттау қадамы. Осы тәуелділіктен бір сегменттен екіншіге өту кезінде орталықтан бастап кванттау қадамы екі еселенетінін көреміз, яғни сегменттің төменгі шегіне сәйкес кванттау деңгейлері  0, 16ΔU_o, 32ΔU_o.

15.2-кестеде 4 эталонды сигналдардың көмегімен әрбір сегменте 16 кванттау деңгейі қалыптасатын мәндері көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

15.2-кесте

 

Сегмент	Екілік код	Кванттау қадамы	Эталонды және төменгі шекара
1	000	ΔUo	0
2	001	ΔUo	16ΔUo
3	010	2ΔUo	32ΔUo
4	011	4ΔUo	64ΔUo
5	100	8ΔUo	128ΔUo
6	101	16ΔUo	256ΔUo
7	110	32ΔUo	512ΔUo
8	111	64ΔUo	1024ΔUo

 

Бір полярлы сигналдарды кодтау кезіндегі кванттау деңгейінің саны   15.2-кестесі бойынша 128-ге тең. Бұл деңгейлер 11 эталонды кернеу көмегімен қалыптасуы мүмкін және 8 разрядты кодтық топтар көмегімен санақ полярлығының кодтау қажеттігі есебінен бейнеленуі мүмкін. Кодтың үлкен разряды таңба туралы (+ немесе -) ақпаратты тасымалдайды. Қалған үш разряд сегмент нөмірі туралы ақпаратты тасымалдайды. Соңғы рұқсат етілген кодтың төртеуі сегмент шегінде санақ нөмірі туралы ақпартты құрайды. Осыдан кейін үш тактідегі сегмент нөмірі анықталады: бірінші тактіде санақ амплитудасы U_c кодталады, бесінші сегменттің (U_эт5=128ΔU_o) төменгі шегіндегі эталонды кернеуімен салыстырылады. Кестенің қалған бөлігі қайтадан тең жартыға бөлінеді және қайтадан сегмент деңгейімен салыстырылады.

 

 

15.3-сурет. Сызықты емес өлшеуіш типті кодердің функцияналдық сұлбасы

К–санақ полярлығын және кодталатын санақ амплитудалары арасындағы айырымның және эталонды кернеулер қосындысының таңбасын анықтайтын компаратор. Әрбір кодтау тактісінен кейін компаратор шешімі цифрлық регистрге (ЦР) элемент көзінің полярлығын таңдайды және разрядты кодты 11 разрядтқа түрлендіретін цифрлық логиканың жұмысын басқарады және компаратордың екінші кірісіне қосылған эталондар мәнін анықтай отырып эталондар көзінің басқару тізбегінің эталонды кернеулерін таңдайды және коммутация блогында қалыптастырады: Кодтау 8 тактіні құрайды, ЦР әрбір тактіде үлкенінен басталатын шығыс сөздің сәйкес разрядтарына байқайтын бірлікті қояды. Қалғандардың барлығы 0-ге тең, яғни ЛҚ-ны басқаратын 8 разрядты кодты ЦР шығысында қалыптастырады. ЛҚ осы кодпен эталондар көзіне сәкес кілттерді тұйықтайды. Нәтижесінде  Э_тК (элементтер  көзі)   шығысында  кодталған  сигналмен  компараторда  салыстырылатын  эталонды  сигнал  пайда  болады. Егер  U_c>U_эт    болса, онда компоратор  шығысында   K 0,  бұл  ЦР    байқауға сәйкес  разрядқа   қойған  бірлігі  дұрыс  болғанын  және  ол  осы  орында  қалатынын  айтады. Шығыста   K 1 кезде,  ЦР  сәйкес  разрядқа    қойған  байқау  бірлігі  «1»  қате және  ол  «0» -ге  ауыстырылады  және  т.с.с. Код  түрлендіргіш  (КТ)  параллель  кодты  тізбекті  кодқа  келесідей  жолмен  түрлендіреді 11100010=576DU_o. Мысалы, U_вх=606DU_o, онда  кванттау   қателігі          DU=606-576=30DU_o.        

         Бұл   берілген  кодтау  әдісінде  кванттау  қателігінің  шамасы 0 ден DU_i-ге  дейінгі  шекте  болады. Мұндағы  DU_i – сәйкес   сегменттің  кванттау  қадамы. ЦР-де  қалыптасқан  кодтаудың  сегіз  тактісі  бітуімен код  КТ  арқылы  тізбек  түрінде  қажетті  құралдарға бөлінеді.

           

 

15.4-сурет. ИКМ  декодерінің  функционалды  сұлбасы

Декодер  кірісіне  кодтық  сөз  тізбекті  код  түрінде  беріледі, код түрлендіргіш (КТ)  соңғысынан  бұл  сөзді  ЦР-ге   параллель  код  түрінде  жазып  алады. ЛҚ  осы  кодпен  ЭК  шығысында  сәйкес  АИМ-дан  қалыптасатын  шығыс  АИМ  сигналдың  деңгейі  пайда  болады. Бірақ  кодерден  айырмашылығы  ЛҚ-ның  12  шығысы  бар  және  кодтау  кезінде  кванттау  ауытқуын  компенсациялау  үшін  ЭК–де  қосымша  0,5DU_o  деңгейі  болады, яғни  кодтық  сөздегі  таратылатынға  барлық  жағдайда  берілген  сегменттегі  кванттау  қадамының   жартысына  сәйкес  келетін  деңгей  үстемеленеді. Мұндай  жағдайда  ЭК  шығысында  

DU_кв=606-592=14DU_o(<32/2DU_o)-ке  тең,  яғни белгілі  қате  30  есе емес, 14  есе  кемиді.

Біркелкі  емес   кванттау,  сондай-ақ   цифрлық  компрессиямен  тіркескен  сызықты  кодектің  көмегімен   де  болуы  мүмкін. Осы  қағидамен    құрастырылған  кодектерде  әр түрлі  сигналдардың  жұмысы  үшін  алгоритмі  орнатылған  бірдей  кодектерді  қолдануға  мүмкіндік  беретін   компандрлеудің  сипаттамаларын    жәй  қатысты  өзгертуге  болады, бірақ  бұл  экономикалық  тұрғыдан  тиімсіз.

 

 

16 дәріс

 

Дельта –модуляция

 

Дәрістің  мақсаты: Аналогты   сигналдарды   цифрлық  формаға  түрлендіретін  дельта –модуляцияны (ДМ), ДМ-ның  құрылымдық  сұлбасын, адаптивті дельта-модуляция (АДМ) және  АДМ  жүйесіндегі кодер и декодердің жұмыс  істеу  қағидалары, дифференциалды-импульсті-кодты модуляция (ДИКМ) және  оның  бірінші  және екінші  нұсқадағы  сұлбаларын  қарастыру.

 

Аналогты   сигналдарды   цифрлық  формаға  түрлендіру  үшін  ИКМ-мен  қатар дельта –модуляция (ДМ) пайдаланылуы  мүмкін. Дельта –модуляция (ДМ) кезінде  ИКМ  кезіндегідей  аналогты  сигнал уақыттық  дискреттеуге  тап  болады, кодтық  топпен  берілген  санақ  өсімшесінің  таңбасы  олардың  таңбасын  еске  ала  отырып  кейінгі  өсімше  қосындысымен  қалыптасқан,  алдыңғыға  қатысты  қалыптасады.  Өсімше  шамасы  әрқашан  шартты   түрде  болады.  Таңба  туралы   ақпарат  екі  деңгейлі (+1  немесе -1 )  бір разрядты  код көмегімен  беріледі, ал  өсімше  таңбасы  не  оң  болады, не  теріс  болады. Қабылдағыш  станцияларда   сигналдар  тізбегімен  қалпына  келеді.         

 

 

16.1-сурет. ДМ  құрылымдық  сұлбасы

 

16.2-сурет. Сызықты ДМ-дың  функционалды  сұлбасы

 

U_c(t)  аналогты  кернеуінің  кіріс  сигналы  төменгі  жиілік  сүзгісі  (ТЖС)  спектр  бойынша  шектеледі  және   бірдей  уақыт  аралықтары  арқылы  азайтқыш  құрылғыда  кіріс  сигналдан  қалыптасқан  аппроксимациялайтын  сигнал  U_ап(t)-пен  салыстырылады.

Сызықты  ДМ  кезінде  үзіліссіз  сигнал  өсімшесінің   (кванттау)    тұрақты қадамы сатылы  функциямен  аппроксимацияланады. Егер  салыстыру  мезетінде  кіріс  сигнал   аппроксимациялаушыдан  үлкен  болса, яғни  U(t)>U_ап(t),  онда  шешуші   құрылғы (ШҚ)  екі  деңгейлі  кірісіне  оң  кернеу  (+U)  берілетін  болады,  ал  U(t)<U_ап(t)  кезінде  сәйкес  кері  кернеу. Егер  ШҚ кірісіне  (+)  берілсе,  онда  оның  шығысында  оң  полярлы  кодты  импульс  қалыптасады. Бұл  импульстер  олардың  формаларын  линияға  беруге  ыңғайлы  етіп  түрлендіретін  цифрлы  сигналды  қалыптастырғышқа  (ЦСҚ)  келіп  түседі. ДМ  сигнал  жиілігінен  және  амплитудасынан  тәуелді  болатын  сигналдың  шектелген  өсу  жылдамдығы  болғандықтан,  таратудың  ТЖС-сі  берілген  диапазонда  өткізу  жолағын  шектеу  үшін  қажет. Интегратор (ИНТ) шығысында  сигнал  болмаса да,  азайту  құрылғысында  (АҚ) шешуші  құрылғы (ШҚ) табалдырығындағы  ең  бірінші  тактіде  барлық  сигналдар   U_c  беріледі, шығыста  кіріс  сигналды  сатылы аппроксимациялау  қойылатын  болады. ШҚ  кірісінде  таңбасына  байланысты    ШҚ  оң  немесе  теріс  импульс  деп  бөлетін  сигналдар  айырымын  (U_c-U_ст.ап)  ала  аламыз. Сатылы  аппроксимацияны  қалпына  келтіретін  жерде,  яғни  қабылдау  шетінде  бұл  импульстер  ИНТ-ға  келіп  түседі.

ДМ  мен  ИКМ   салыстыру  кезінде   ИКМ  амплитудасының  шектеулі    диапазонында  жұмыс  істейді,  ал ДМ –да  кіріс  сигналдың  өсу  жылдамдығы  шектелген  f - 800Гц –те  және  3.4 спектрінде   жоғарғы  жиілікті  ДМ  мен  ИКМ-ның кванттау  шуынан қорғаныстығын  салыстыру  үшін  асқын  жүктеме  табалдырығында  өсу  жылдамдығымен  келесі тәуелділік  анықталады 

 

А_кв=Р_с.ср./Р_ш.кв.=30lglg-17.4, [дБ] .                                          (16.1)

(16.1)  формуладан  кванттау  шуынан қорғаныстықтың  берілген  мәнінен  дискреттеу  жиілігін  анықтауға  болады. ДМ  жүйесінде  дискреттеу  жиілігі  разряды m=8  сигналды  таратудың  тактілі  жиілігіне  тең. ИКМ-да  тактілік  жиілік  былай  анықталады  f_T =8кГц*m, яғни,  f_T=8*8=64.

Кванттау  шуынан   қажетті  қорғаныстықты  қамтамасыз  ету  үшін  дискреттеу  жиілігі  тактілік  жиілікке  тең  кезінде  разряд 150 кГц ретін  құрайды. Егер  оны  ИКМ-мен  салыстырсақ, кең  жолақты  арналарды  көбірек  қолданады, яғни  ДМ  шығыстары  тарлау  болады. Сондықтан  ДМ  қолданысы  өте  шектеулі (арна  бойынша  қызметтік  байланысты  ұйымдастыру үшін  пайдалануы  мүмкін).

ДМ  кезінде  аналогты  сигнал  бірінші  уақыттық  дискреттеуге  тап  болады, бірақ берілген  санақтың кодтық  топ, алдыңғылармен  салыстырғанда, өсімше  таңбасын  бейнелейді. Санақ (өсімше) шамасы  ДМ  кезінде  тұрақты  болып  қалады, тек бір  разрядты  кодтың  өсімше  таңбасы  өзгереді, яғни  оң, немесе теріс  болуы  мүмкін.  (D) өсімше  белгілі  болса, онда  импульстер  тізбегі  қабылдағышта  сигналды  қалпына  келтіреді. ДМ  кемшіліктері тарату  жылдамдығының аз  болуы (8 импульс орнына  біреуін  ғана  беру  керек); күре  жолдағы  арналар  санының  көптігі; асқын  жүктеме  болуы  мүмкін; күрделі  сигналдардың  тіркесуінің  қиындығы; сигналдың  бастапқы  деңгей  туралы  ақпарат  таратудың  қажеттігі.

Аппроксимациялайтын сигнал  шешуші құрылғы (ШҚ)  шығысынан  келіп  түсетін  кодты  импульстермен   интеграторда  (ИНТ)  қалыптасады. Оң  импульстің   ИНТ  кірісіне  келіп  түскен  әрбіреуден  кейін  сигнал  шығыста  өседі   (аппроксимацияланған  сигнал),  ал  кері  импульстен  кейін  бір  кванттау  қадамына  кемиді. Мұндай  жағдайда  ИНТ  шығысында  сатылы  функция  U_ап(t)  қалыптасады. Ал  қабылдағыш  жағында  кері  процесс  орын  алады. Жоғары  гармоникаларды   ТЖС  көмегімен  басқаннан  кейін  таратылған  бастапқы  сигнал  қалпына  келтіріледі. Бұл  сигнал  таратылған  сигналдан  кванттау  шуымен  ерекшеленеді. ДМ  жүйесінде  бұл  шудың  екі   құраушысы  бар:  кванттау  интервалының  соңғы  мәнінен пайда  болатын  шу  және  асқын  жүктеме  шуы. Асқын  жүктеме  шуы  кіріс  сигналдың  өсімшесі  (тіктігі)  кванттау  қадамынан  асып  түскенде  пайда  болады және  аппроксимациялаушы   сигнал   сигнал   өзгерісіне  ілесе  алмай  қалады. Асқын  өткізгіштердің   мүмкіндіктерін  болдырмау  үшін сигнал  өсімшесі  тактілік  интервал  T_д  уақытысында  кванттау  қадамынан  аспауы  керек,  яғни  мына  қатынас  сақталуы  керек

   T_д DUк.

Бұдан  сигнал  бұрмалануы  неғұрлым  дискретизация  жиілігі  f_д=1/T_д  жоғары  болған  сайын  соғұрлым  аз болады. Сызықты  ДМ  жүйесінде ИКМ-ға  қарағанда  тактілік  жиілік  мәні біршама  жоғары. Егер  кванттау   қадамы  сигнал  өзгерісінің   тіктігіне  тәуелді  өзгеретін  біркелкі  емес  кванттауды  пайдалансақ, ДМ  кезіндегі  дискреттеу  жиілігін   біршама  төмендетуге  болады. Неғұрлым  сигнал  деңгейі  жоғары  болса, соғұрлым  кванттау  қадамы  да  жоғары  және  керісінше. Бұл  адаптивті  ДМ  жүйелерінде  (АДМ) күшті  әсер  береді. 

 

Адаптивті  дельта-модуляция

 

Дискреттеу  жиілігін  ДМ  кезінде  біршама   төмендетуге  болады, егер   кванттау   қадамы   сигнал  өзгерісінің   тіктігіне  тәуелді  өзгеретін  біркелкі  емес  кванттауды  пайдалансақ. Неғұрлым  сигнал  деңгейі  жоғары  болса, соғұрлым  кванттау  қадамы  да  жоғары, неғұрлым  сигнал  деңгейі  төмен  болса, соғұрлым  кванттау  қадамы  да  төмен болады. Бұл  кодек  сұлбасына   ИНТ  жұмысының  аппроксимациялайтын  сатылы  сигнал  ИНТ-да  қалыптасқан  кванттау  қадамын  өзгертетін  басқарушы   элементтері  енгізілген  адаптивті дельта-модуляция (АДМ)   жүйелерінде  күшті  әсер  береді.

 

 

16.3-сурет. АДМ  жүйесіндегі кодер и декодер

 

Кванттау  қадамының  өзгерісі   кіріс  сигналдың  түзетілген  кернеуімен  басқарылатын  қадам  түрлендіргішімен (ҚТ)  іске  асады. Сондықтан  кіріс  кернеу  түзеткіште (ТҮЗ)  түзетіледі және  қосындылаушы (СУМ)  құрылғыға  беріледі және  кодер  шығысына  барып  түседі, сосын  ТЖС  көмегімен  бөлінеді де,  қадам  түрлендіргішке (ҚТ)  беріледі. Неғұрлым  кіріс  сигнал  кернеуі  көп  болса, соғұрлым  ҚТ-ке  көп  тұрақты  құраушы  келіп  түседі және  кванттау   қадамы  да  көп  болады. Кодер  кірісіндегі  сүзгі  кіріс  сигналдың  тұрақты  құраушысын  өткізбейді. Декодердің  кванттау  қадамымен  сызықты  цифрлы  сигналдың  тұрақты  құраушысы  басқарылады. Бұл ИНТ  алдына  қосылатын  ҚТ  және  ТЖС  көмегімен  іске  асады. АДМ-ны  қолдану  ДМ  кезіндегі  150..200 кГц  орнына  дискреттеу  жиілігін  50 кГц-ке   дейін төмендетуге  мүмкіндік  берді. Бұл  кезде  арна   параметрлерін сегіз  разрядты  кодтаулы  ИКМ  жүйесі  арналарының  параметрлерімен  салыстыруға  болады.  

 

 

Дифференциалды-импульсті-кодты модуляция

 

Дифференциалды-импульсті-кодты модуляция (ДИКМ)  кезінде, ИКМ-дан  ерекшелігі  сигнал  санағының  дәл  мәні  емес,  алдыңғы  және  кезекті  санақ  мәнінің  айырымымен  кодталады.

Өсімше  таңбасы  көрсетілетін  және  бір  разрядты  сандармен  кодтау  жүзеге  асатын  ДМ-дан  ерекшелігі  бұл  жерде  санақ  айырымымен  кодталады. ИКМ-мен  салыстырғанда  ДИКМ  аз  кодтық  рұқсатты  және  сәйкесінше  негізгі  сигналдың  тактілік  жиілігін  қамтамасыз  етеді. ДИКМ-ны  құру  сұлбасының  екі  нұсқасы  бар:

а) аналогты  формада  айырмашылықты  сигналдардың  және  оның  келесі  түрленуінің  қалыптасуы (АЦТ);

б)  АЦТ-ден  кейін  ДИКМ  сигналды  алу. 

 

 

16.4-сурет. ДИКМ-ның  бірінші  нұсқадағы  функционалдық  сұлбасы

 

Кешігу  линиясы  T_д  дискреттеу  периоды  шамасына  сигнал  шамасын  кешіктіреді, яғни  азайту  сұлбасында    T_д шамасына  кешіктірілген  U_c(t) сигналдың  өзі  түседі. Мұндай  жағдайда  азайту  сұлбасы  шығысында   айырмашылықты  сигнал  қалыптасады (кезекті  және  алдыңғы  мәндер), осыдан  кейін  кілттің  көмегімен  АИМ  сигнал  қалыптасады, бірақ  оның  амплитудасы  сосын  сигналға  кодталатын  және  цифрлық  түрде  линияға  таратылатын  сигналдардың  алдыңғы  санақ  мәнімен  кезекті  санақ  мәнінің  айырымына  тең  болады.

Қабылдағыш  соңында  декодер  АИМ  сигналды  қалпына  келтіреді. Аналогты  сигналды  қалпына  келтіру  үшін  айырымды  сигнал U(t)-U_оп(t)  шамасы  ИНТ-ға  берілетін  импульс  амплитудасына  пропорционал  болатын  сатылы  сигнал  шығысынан  алынатын  ИНТ-ға  беріледі, яғни  ИНТ  шығысында  әртүрлі  қадаммен  сатылы  аппроксимациялаушы  сигнал  болады  (сатылар  шамасы  ДМ-дан  айырмашылығы - әртүрлі),  ал  ТЖС  бұл  сигналдар   сатыларын  тегістейді.

                         

16.5-сурет. ДИКМ екінші  нұсқадағы  сұлбасы

Бұл  жағдайда  бастапқы  сигнал,  ИКМ  жүйелеріндегідей,  шығысында  ИКМ  сигналы  бар  АЦТ-ке  беріледі. Кодтың  разряды  төмендейтіндіктен  ДИКМ  цифрлы  ИКМ  күре  жолдарының  өткізгіштік   қабілетін  жоғарылату  үшін  қолданылады, сондай-ақ  бірлік  уақытта  берілген  кодтық  комбинация  санын  жоғарылатуға   болады. ДМ-мен  салыстырғанда  ДИКМ-ның  лездік  мәндері  күрт  секіруі  мүмкін  сигналдарды таратуда  артықшылықтары  бар:  Мысалы, күрт  өзгеру  бейнелердегі  қараңғы  және  жарық  бөлшектер  арасындағы  шекараға  сәйкес  келетін TV сигналдарды  және  видеотелефонды  сигналдарды  тарату  кезінде. ДИКМ  кезінде f_д  ИКМ  кезіндегідей  етіп  таңдап  алынады. ДИКМ-ның  келесідей  кемшіліктерін  бөліп  алуға  болады:  цифрлық  ағынды  тарату  жылдамдығының  аздығы,  сигналдың  бастапқы  деңгейін  беру  қажеттігі.

     

 Цифрлы  ИКМ  тарату жүйесіндегі  синхрондау

 

АУБ  ЦТЖ  қабылдағышта  бастапқы  сигналдың  дұрыс  қалпына  келуі  тек  генераторлық  құрылғылардың  (ГҚ)  синхронды  және  синфазалы  жұмысы  кезінде  ғана  мүмкін  болады.  ЦТЖ  бірқалыпты  жұмысы  үшін   цифрлық  топтық  сигналдардың  қалыптасу   қағидаларын  ескере  отырып, синхрондаудың   тактілі,  циклді  және  жоғары  циклдық түрлері  қамтамасыз  етілуі  керек. Синхрондау  түрлерінің  ең  болмағанда  бір  түрі  бұзылатын  болса, бұл  ЦТЖ  барлық  арналарына   байланыстың  жоғалуына  әкеп  соғады. Тактілік синхрондау  таратқыш  және  қабылдағыш  станцияларында  сигналдардың   өңдеу  жылдамдықтарының  теңдігін  қамтамасыз  етеді.  Бұл  теңдікті  сақтау  үшін  ақырғы  қабылдағыш   станцияның  ГҚ-сы  қабылданған  ИКМ  сигналдан  бөлінген f_T  жиілігін  басқарады. f_T – линиядағы  топтық  цифрлық    сигналдар  импульстерінің  ілесу  жиілігі, яғни   f_T =m*N*f_д, m=8. Мысалы, ИКМ–30: мұндағы  тактілік  жиілік f_T=8*32*8*10³=2048кГц, разрядты импульстердің  ілесу  жиілігі f_p= f_T/m=2048/8=256кГц, арналық  импульстер  жиілігі (дискреттеу  жиілігі) f_T=2048/(8*32)=8кГц, циклдық синхрондау  жиілігі  4кГц-ке  тең, жоғары циклдық синхрондау (ЖЦС)  жиілігі f_д/16=8*10³/16=500Гц. Түзеткіш  (ТҮЗ)  екі  полярлы  сызықты  сигналды  бір  полярлыға  түрлендіреді. Тар  жолақты  сүзгі  (ТжС)  жиілігі f_T  гармоникалық  тербелістерді  бөледі.

 

 

16.6-сурет. Тональді  жиілік  түзеткіші  құрылғысының  қысқартылған    құрылымдық  сұлбасы.

 

ТжС  іріктеуіне  күшті  талаптар  қойылуы  керек, басқаша  ИКМ  бір  полярлы   сигналының энергетикалық  спектрінің  үзіліссіз  құраушысының  бөлігі  сүзгі  арқылы  өтіп  кетеді де,  тактілік  жиіліктің, яғни  импульстер 

арасындағы  уақыттық  интервалдардың  діріліне  әкеп  соғады. Мұндай  гармоникалық  тербелістермен  қалыптастырғыш  құрылғыда (ҚҚ)  басқарылады  және   импульс  синусоидалы   тербелістің  «-» тан  «+»-ке  0  арқылы  өту  кезінде  қалыптасады. ҚҚ  шығысынан  тактілік  жиілік  қабылдағыштың  ГҚ-сына  оның  жұмысын  такт  бойынша   басқара  отырып  беріледі. Әрбір  тактілік  импульсте  1-ге немесе 0-ге  тең  бір  екілік  импульс (символ)  берілуі  мүмкін.

 

 17 дәріс

 

Циклдық  синхрондау

 

Дәрістің  мақсаты: арналардың  дұрыс  бөлінуін, яғни  бір  арналардың  декодталған  АИМ  сигналдарының  осы  арналардың   қабылдағыш  құрылғыларына  түсуін  қамтамасыз  ететін  циклдық  синхрондауды, циклдық синхрондауды  қабылдағышын, цифрлық  тарату жүйелеріндегі  жоғары  циклдық синхрондауды, сондай-ақ синхросигналды  адаптивті және  адаптивті  емес  қабылдағыштарының  құрылымдық  сұлбасын  талдау

 

Цикл  бойынша синхрондау  арналардың  дұрыс  бөлінуін, яғни  бір  арналардың  декодталған  АИМ  сигналдарының  осы  арналардың   қабылдағыш  құрылғыларына  түсуін  қамтамасыз  етеді. Аппаратураны  жұмысқа  қосу  кезінде  циклдық  синхрондау – синхрондауға кіру  уақыты  деп  аталатын  белгілі  бір  уақыт  аралығынан  кейін  орнатылады. Синхрондау  бұзылған  кезде  жүйе   синхрондауды  іздеу  уақытымен  сипатталатын  іздеу  режиміне  өтеді. Циклдық  синхрондау болмаған  кезде  ИКМ  жүйесінің  жұмысы  мүмкін  емес,  синхрондауға  кіру  уақыты  және  іздеу  уақыты  мүмкіндігінше аз  болуы  қажет. Қазіргі  кездегі  ИКМ  жүйелерінде  бұл  уақыт  бірнеше  милисекундтан  аспайды,  егер  бұл  уақыт  жоғарыласа,  онда АТС-ның бүкіл құралдары  ажырайды (абоненттер  арасындағы  байланыс  үзіледі). Синхросигнал  ретінде  бір  екілік  символды  немесе  белгілі  бір  құрылымның  символдар  тобын  пайдалануға  болады.

Қазіргі  таңда  синхрондау  жоғалған кезде  оның  тез  табылуын  қамтамасыз  ететін  көп символды  синхротоп  пайдаланылып  жүр. 

 

Циклдық синхрондауды  қабылдағыш  

 

Циклдық синхрондау  қабылдағышы   (ЦСҚ) (17.1-суретті қараңыз)  қабылданған  сигналдан  циклдық  синхрондауды  бөліп  алуға  және  синхрондауға  кіруге  арналған.  Синхрондауға  қосылу параметрі  ЦТЖ  параметрлерінің  негізгілерінің  бірі болып  есептеледі  және  ол  бірнеше  милисекундтан  аспауы  керек,  қарама –қарсы жағдайда  АТС  құрылғылары  істен  шығуы  мүмкін.

Регистр 7 разрядты  ығысқыш  құрал  болып  табылады. Оған  ИКМ  сигнал беріледі, ал  синхрондау  ретінде  f_T=2048 кГц  осы  сигналдан  бөлініп  алынған  пайдаланылады,         «ЖӘНЕ» сұлбасы  бойынша жұмыс  істейтін,  кіріс  сигналды  танитын  танығыш  (ОП)  қолданылады.

 

17.1-сурет. Циклдық синхрондауды   қабылдағыш

 

0011011 синхротобымен  сигнал  сәйкес  келген  кезде  құралдар       f_оп=4 кГц-ке  тең  импульсті  береді. Синхрондау  режимі  танығыш  шығысындағы  импульстер  бөлгіш  санағыштары  импульстерімен  сәйкес  келген  кезде  қамтамасыз  етіледі. Бұл  сигналдардың  екеуі  де  шығысына  «НЕМЕСЕ» сұлбасы  қосылған  төрт  разрядты ығыстырушы  регистрден  тұратын шығыстық  жинағышқа  түседі.

Егер  резистрлердің  ең  болмағанда  бір шығысында  «1»  бірлік  түсетін  болса, онда  жүйе  декодтаушы  құрылғыға рұқсат  береді («НЕМЕСЕ»  сұлбасы). Ал  егер  барлық  төрт  мәнде  де  «0»  болса,  яғни  төрт  рет  сәйкестік  болмайды, онда  «НЕМЕСЕ»  сұлбасының  шығысында  логикалық  «0» пайда  болады  да  декодтау  тоқтатылады. Синхрондау  шығысындағы   жинақтағыш  төрт  разрядты  етіп, синхрондаудың  аз  уақыттық  істен  шығуының жаңылысуы  кезінде  декодтау  тоқтамауы  үшін  жасалған. Синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  шығыстағы  екі  разрядты  ығыстырғыш  регистрді  құрайды  және  оның  сұлбасы  «ЖӘНЕ». Бұл  сұлбаның  шығысында  «1» тек  танығыш  импульсі  мен   1:512 екі  рет  бөлгіш  і  санағышы   импульсімен  сәйкес  келгенде  ғана  алынады. Егер  сәйкестік  ең  болмаса  бір  рет  болмаса,  онда  жинақтағыш  шығысында  «0»  сигнал  болады және  осы сигналмен  бөлгіштің  қосымша  санағышы   тоқтайды да, санағыштың  шығысына  бөлінген  тактілік  жиілік   f_T    (4кГц орнына)  келіп  түседі.  Сосын  танығыш  шығысындағы  импульстің  басқа  қандай  да  бір  бөлінбеген  тактілік  жиілік  f_T   импульсімен  сәйкестігі  ізделінеді, сәйкес  келген  кезде  бөлгіштің  қосымша  есептеуіші  жұмыс  істей   бастайды  және  танығыш  шығысындағы   импульс  бөлгіш  есептеуішінің  күре  жолдағы  256  тактісінен  кейінгі  импульспен  сәйкес келе  ме,  соны  тексереді. Егер  таратқыш  станциясы  синхрондаудың  апаттық  жағдайына  сәйкес  келетін  «1»  болса,  онда  кірістегі  жинақтағыш  нөлденеді  және синхрондаудың  орнау  процесі  қайта  басталады. Егер  512  тактіден  кейін  танығыш  шығысындағы  импульс  тактілік  жиілігі   f_T   512-ге  бөлінген  сигналмен  қайта  сәйкес  келсе ,онда  кірістегі  жинақтағыш    регистіне  қатарынан  екі  «1»  жазылады,  бұл  қосымша  бөлгіш  санағышы 1:512   синхрондау  режимінде  жұмыс  істейтінін  білдіреді.  Бұл  жағдайда  сигнал  қалыптастырғышы  орнатылады  және  соңғысы  синхронды  қосымша  бөлгіш  санағышымен  орнатылған   негізгі бөлгіш  санағышымен  басқаруға  сигнал  беріледі. Жоғарғы  циклдық  синхрондауды  орнату  қағидасы осылай  болады,  бірақ  тек синхрондауды  фрейма  бойынша   орнатқаннан  кейін.                 

 

Цифрлық  тарату  жүйелеріндегі  жоғары  циклдық синхрондау

 

Жоғары  циклдық синхрондау  (ЖЦС)    ЦТЖ-нің  таратушы  және  қабылдаушы  бөлімдері  арасындағы  циклдық  синхрондау  жағдайын  ұстап  тұруға  және  қалпына  келтіруге  арналған,  сондай-ақ  ол  басқарушы  және  телефондық  арнаға  сәйкес  қабылдағыштағы  өзара  әсерлесу  сигналдарының  дұрыс  таратылуын    қамтамасыз  етеді.  ЖЦС  синхросигналды  таратқыш  пен  қабылдағыштан  тұрады.

Таратқыш  тарату  циклының  басында  орналасқан  белгілі  бір  құрылымның  кодтық  топтарының   таратқыш  бөлігін  қалыптастырады. Қабылдағышта  синхросигналдың  құрылымымен  құрылымы  сәйкес  келетін  кодтық  топтар  танылады және  синхросигналдарға  берілетін  танылған  кодтық  топтың  керек-жарағы  туралы  шешім   қабылданады.  Циклдық  синхросигнал  танылған  кезде  қабылдағыштың   ГҚ-сын  фазалау  жүргізіледі. Осыған  сәйкес  ЦС  қабылдағышы- танығыштан, синхрондау  шығысындағы  жинақтағыштан және  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыштан,  сондай-ақ   жинақтағышы  бар  ГҚ  сұлбаларынан  тұрады. Синхрондау  жағдайының  қайта  қалпына  келуі  неғұрлым  тез  болуы  керек. Синхрондау  жүйелерінде  талап  етілген  бөгеуілге  қорғаныстығын  қамтамасыз  ететін   жинақтағыш  құрылғылардың  сыйымдылығының  аздары  таңдалынады.

ЦС  қабылдағышы  әсер  ету  қағидасы  бойынша  адаптивті  емес  және  адаптивті  болып  бөлінуі  мүмкін.  Адаптивті  емес  қабылдағыштарда  жинақтағыш  құрылғылардың  сыйымдылығы  линиялық  күре  жолдардағы  алдын-ала  болжанған  сигналдар  бұрмалануларының  ықтималдығына  сәйкес  келеді және  жұмыс  істеу  процесінде  өзгермейді. Адаптивті  қабылдағыштарда  жинақтағыш  құрылғылардың  сыйымдылығы  осы  ықтималдықтың  реалды   мәнінің  өзгеруіне  сәйкес  өзгереді. Синхросигналдың  адаптивті  емес  қабылдағышының  құрылымдық  сұлбасы 17.2- суретте  көрсетілген. 

 

 

17.2-сурет. Синхросигналдың адаптивті  емес қабылдағышының  құрылымдық  сұлбасы

 

Топтық  цифрлық  ағын  ығыстырғыш  регистр  (ЫР)  мен  дешифратордан   (ДШ) тұратын  синхрондауды  танығыштың  кірісіне  келіп  түседі. Сигналдардың  синхрондаушыға  сәйкес  әрбір  комбинациясы  ДШ  кірісінде  сигналдардың  қалыптасуын  туғызады. Егер  тарату  жүйелері  синхрондау  жағдайында болса,  онда  танығыш   шығысындағы  сигнал   уақыт  бойынша  ГҚ  шығысындағы  сигналмен  сәйкес  келеді. Синхрондау  шығысында жинақтағышпен  қосылған    логикалық  элемент  «ЖОҚ»  шығысында сигнал  болмайды, ал  синхрондау  кірісіндегі   жинақтағышқа  қосылған  логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 1» шығысында  синхрокомбинацияны  тану  мезетіне  сәйкес  сигнал  қалыптасады. Нәтижесінде   синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш (2-3 кезекті  импульстерге  есептелген) толық, ал синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  (4-6 импульске  есептелген) 0-дік  жағдайға дейін  разрядталған болады. Топталған  сигналда  қалыптасқан  жалған  синхротоптар  бірліктер  мен  нөлдердің  кездейсоқ  тіркесуі  салдарынан  уақыт  бойынша  ГҚ  шығысындағы сигналмен  сәйкес  келмейді. Неғұрлым  жоғарғы  ретті  жүйелердегі  синхрондаудың  істен  шығуы  кезінде немесе бөгеуіл әсер  етуінен пайда  болатын синхросигналдың  аз  уақытттық  бұрмалануы  кезінде  ГҚ  шығысынан  сигнал  логикалық  элемент  «ЖОҚ» арқылы  синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  кірісіне  өтеді. Егер  жинақтағыш  толып  үлгермесе, онда  ақпараттың  істен  шығуы    болмайды  және  синхрондау  кірісінде  орналасқан   жинақтағыш  шығысындағы  бірінші  сигналмен  синхрондау  шығысындағы   жинақтағышты  нөлдік  жағдайға  түсіруге  болады. Циклдың  келесі  ретіндегі r₁ уақыт  аралығында  синхросигнал  болмаған  кезде  логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 2» ашылады  және  жалған  синхротоптың  шығысында   қалыптасқан  бірінші  импульс  ГҚ-ға  және  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  нөлдік  жағдайға  ауыстырылады, ал  синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  оның  кірісіндегі  тағы да  бір r_1-1  импульсіне  сәйкес  жағдайға  ауыстырылады. Ақиқат  синхрондаудың айқындалу  кезінде  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш толады  және  синхрондау шығысындағы  сигналды  нәтижесінде  циклдық  синхрондау  жүйесінің  жеткілікті  инерциялығы  синхрондауды  ұстап  тұру  режимінде  қамтамасыз  етілетін   нөлдік   жағдайға  түсіріледі.

 

17.3-сурет.  Адаптивті  емес қабылдағышта   синхросигналдың  қалпына  келу  уақыты

17.3-суретте  көрсетілгендей  синхросигналды  адаптивті  емес  қабылдағышта  қайта  қалпына  келу  уақыты   t_в синхрондаудың  шығысындағы  жинақтағыш  уақытынан t_н.шығ, синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  t_н.вх және  сигнал  синхрондауын  іздеу  уақытымен  t_п бірігеді. Адаптивті  емес  қабылдағыштың  келесідей  кемшіліктерін бөліп  көрсетуге  болады: синхрондау  шығысындағы  және  кірісіндегі  жинақтағыш  сыйымдылығының  шамасы тіркелген; синхрондаудың  қайта  қалпына  келу  уақытының  оптимальді  параметрлері  және  бөгеуіл тұрақтылығына  ешқашан  қол  жеткізілуі  мүмкін  емес. Кабелді  линияларда  символдарды  тарату  бұрмаланулары-ықтималдығы  өте  төмен, 10^-6 және  төмен, ал радиорелелік  линияларда  (РРЛ)  10^-3–не  тең  болады.

Көрсетілген  кемшіліктер  күре  жолдағы  символдар  бұрмаланулары  ықтималдығының  өсуіне  адаптацияланған  синхросигнал  қабылдағыштарынан алынып  тасталынады.

 

 

17.4-сурет. Синхросигналды  адаптивті  қабылдағыштың құрылымдық  сұлбасы

Қабылдағышта (17.4-суретте  көрсетілгендей)  синхрондаудың  шығысындағы  жинақтау  және  синхросигналды  іздеу  процесі  синхрондауды   ұстап  тұру  мақсатына  параллель  жүргізіледі. Бұл  жағдайда  синхрондаудың  шығысындағы  жинақтағыш  шығысынан  ең  бірінші  импульстен  синхросигналды  іздеу  процесі  басталады, ал  ГҚ  синхрондаудың  жаңа  жағдайы  тіркелмейінше  алдыңғы  жағдайды  сақтап тұра  береді. Синхрондау  жағдайында  синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  разрядталған  және  істен  шығу   сигналы  ГҚ  шығысында  болмайды. Танығыш  және  жиілік  бөлгіш  шығысындағы  импульстер  тізбегінің  уақыттық  жағдайлары   сәйкес  келуіне байланысты  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  толтырылған  болады, ал  триггер  (Т_г)  жабық  күйінде  топтық  сигналдарда  қалыптасқан жалған  синхротоптар жиілік  бөлгіш  (ЖБ)   түсіруін  болдырмайтын логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 4 »-ті  ұстап  тұрады. Синхрондаудың істен шығуы  кезінде синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  толады  және  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  шығысынан  шешуші  сигнал  кірісіне  берілмейінше,  жабық  күйінде  қала  беретін  логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 3»  кірісінде  шешуші  сигналды  өндіреді.  «ЖӘНЕ 4» триггер  шығысындағы  сигналмен  ашылады  және  топтық  ағында  қалыптасқан  бірінші  жалған сихросигнал  ЖБ  және  Т_г-ді  нөлдік  жағдайға  келтіреді. Нәтижесінде  «ЖӘНЕ 4» синхрондаушыдан  ерекшеленетін  символдар  комбинациялары    анализдеуші  позицияда  қалыптасқанға  шейін  жабылады. Ақиқат   синхросигнал   болған  кезде  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  толады  және  логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 3»  кірісінде  шешуші  сигналды  өндіреді, егер  осы  мезетте  ЖБ  шығысындағы  сигнал  ГҚ-ны  нөлдік  жағдайға  келтірсе.

Синхросигналды  адаптивті  қабылдағыш  отандық  бүкіл  ЦТЖ  пайдаланылып  келеді.         

 

18 дәріс

 

Жоғарғы  ретті цифрлық  тарату  жүйелеріндегі   циклдық  синхрондаудың  артықшылықтары

 

Дәрістің  мақсаты: Жоғарғы  ретті цифрлық  тарату  жүйелеріндегі   циклдық  синхрондаудың  артықшылықтарын, цифрлық  тарату жүйелерінің  артықшылықтарын, цифрлық  тарату  жүйесінің  линиялық  күре  жолын, тікелей  ИКМ   көпарналы   аппаратураларын  құру  жолдарын, амплитудалы-импульсті  модуляторлар топтық  күре  жолдағы спектр  шектеуін  және  өтпелі  бөгеуілдерін  қарастыру.

 

Жоғарғы  ретті  ЦТЖ-нің  артықшылығы  болып  осы  жүйедегі  синхрондаудың  істен  шығуының    төменгі  ретті  компонентті  жүйелердің  бәріне  әсер  етуі.

Жоғарғы  ретті  ЦТЖ-індегі  синхрондаудың  істен шығуы     синхросигналдарды   адаптивті  емес  қабылдағыштарды  пайдалану  кезінде    барлық  компонентті  жүйелерде   синхрондауды   болдырмайды. Егер  n  ретті  жүйедегі  синхрондаудың  істен  шығуы   (n-1)  ретті  жүйедегі  синхрондау  шығысындағы  жинақтау   уақытынан   ұзаққа  созылса,  онда  (n-1)   ретті  жүйеде   синхросигналды  іздеу  процесі  басталады,  яғни  циклдық  сигналдардың  істен шығуының   көбеюі    болады. Егер  n  ретті  жүйедегі   синхрондаудың істен шығуы (n-1)  ретті  жүйедегі  синхрондау  шығысындағы  жинақтау  уақытынан  аз  уақытқа  созылса,  онда  синхрондауды  іздеу  процесінде  «көбею»  болмайды. Көбеюден  қорғану  үшін  мына  шарт  орындалуы  керек

 

P(t_в⁽ⁿ⁾ > t_н.вых^(n-1) )=0.

n-ретті  тарату  жүйесіндегі  синхрондаудың  қайта  қалпына  келу  уақыты  t_в⁽ⁿ⁾  ықтималдығы     (n-1)   ретті  ТЖ-інде  синхрондау  шығысындағы  жинақтау  уақытынан   t_н.вых^(n-1) асып  түседі. Жүйелердің  инерциялығы  жоғарғы  ретті  ЦТЖ-інде синхрондаудың қайта  қалпына  келу  уақытында  төменгі  ретті  жүйеде  синхрондауды  іздеу  процесі  болмайтындай   болуы  керек.

Осылайша,  циклдық  синхрондау  жүйесін  жобалауда  синхросигналдың  минимал  ұзақтығын  және  синхрондаудың  қайта  қалпына  келудің  минимал  коэффициентін,  дәлірек  айтсақ, таратылатын  символдардың синхрондаудың  істен  шығуы әсерінен  болатын  бұрмалануын  анықтау  керек.  Синхросигналды  адаптивті  қабылдағышын  пайдалану  кезінде  мына  шарттардың  біреуі  орындалған  жағдайда 

 

 P(t_в⁽ⁿ⁾ > t_н.вых^(n-1) )=0 или P_л.с.(t_в⁽ⁿ⁾ - t_н.вых^(n-1) )=0

 синхрондаудың  істен шығуының көбеюі болмайды. 

Мұндай  жағдайда, яғни  синхросигналдың  адаптивті  қабылдағышын  пайдалану  уақытында  жоғарғы  ретті  жүйелерде синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  сыйымдылығының  өсуімен  жалған  синхросигналдардың   қалыптасу  ықтималдығын  минимизациялау  жолымен  синхрондаудың    қайта  қалпына  келуінің  соншалықты  ұзақ  уақытында  синхрондаудың  болмау   уақытының  минималды  мүмкіндігі  қамтамасыз  етілуі  мүмкін.  Жоғарыда  синхросигналдардың  адаптивті  және адаптивті  емес  қабылдағыштарды   пайдалану  кезіндегі  синхронды  режимдер  қарастырылды. Енді  синхросигналдың  адаптивті  қабылдағышын  пайдалану  кезінде  асинхронды  режим  жұмысына  тоқталайық. Мұндай  жағдайда  циклдық  синхрондаудың істен  шығуының     көбеюі  келесі  шарттар  орындалғанда  болмайды

 

          P(t_в⁽ⁿ⁾ > t_н.вых^(n-1) )=0    не    P_л.с.(t_в⁽ⁿ⁾ - t_н.вых^(n-1) )=0 если t_в⁽ⁿ⁾ > t_н.вых^(n-1)

          P_л.с.с.(t_в⁽ⁿ⁾ )=0                        P_л.с.с.(t_в⁽ⁿ⁾ )= 0                                       (18.1) 

                                       

P_л.с.с.(t_в)  1-ге  тең  болатын  бір  жақты  келістірілген  жылдамдықты  жүйелерде  синхрондаудың болмау    уақытында    өсімшенің  максимал  мүмкіндігі  бар. Бұдан синхросигналдың  адаптивті  қабылдағыштары  жүйелерінде  бұл  қабылдағыш  параметрлерінен  тәуелсіз  циклдық   синхрондаудың  істен шығуының көбеюінен  қорғаныстығы  қамтамасыз  етілмейтіндігі  белгілі.  Екі  жақты  келістірілген  жылдамдықты  жүйелерде  P_л.с.с.(t_в) мәні  0-ге  жақын  шамаға  дейін  төмендеуі  мүмкін. Бұл  жағдайда  синхросигналдың  адаптивті  қабылдағышы  синхрондаудың  істен  шығуының   көбеюінен  тиімді  қорғаныстықты  қамтамасыз  етеді. Бұл  синхрондаудың  істен шығуы     уақытына   жылдамдықтарды  келістіру  командалары  қабылдағышын  блоктау  арқылы  және  жылдамдықтарды  келістіру   командалары  құрылымдарының  анализдері  арқылы  қол  жеткізіледі.

 

Цифрлық  тарату жүйелерінің  артықшылықтары  

 

ЦТЖ  көмегімен  линияға  сигнал  деңгейдің  аз  сандарымен  беріледі:  екілік; квазиүштік. Үлкен  бөгеуілдер  кезінде  мұндай  сигналдарды   айыру   ақпараттары  амплитудалық  градациялардың  үлкен  санымен  таратылатын   аналогты  сигналдарға  қарағанда  жеңілдеу  және  аналогты  тарату  жүйесімен  (АТЖ)  салыстырғанда  ЦТЖ-нің  үлкен  бөгеуіл  тұрақтылығын  анықтайды. Үлкен  ЦТЖ-нің  бөгеуіл  тұрақтылығы – арзан  төрттен-бірлік кабел  КСПП  пайдаланумен  төрт  өткізгішті  біржолақты  бір  кабелді  жүйеде  екі  жақты  байланыс  шектелетін ауылдық  телефон  станциялары  үшін   цифрлық  ТЖ  құру  кезінде  пайдаланылады. АТЖ  өтпелі  өшуліктің  аз  шамасы  жақындағы  соңында  таратудың  тура  және  кері  бағыттары  арасында  қажетті  қорғанысты  қамтамасыз  етпейтіндіктен  мұндай  режимде    жұмыс  істей  алмайды. ЦТЖ  линиялық   күре  жолында  магистралдағы  бөгеуілдің  жинақталу  әсерін  төмендетуге  мүмкіндік  беретін  регенераторлар  қолданылады.  Регенераторлар   санының  өсуімен  қателер  ықтималдығы  өссе  де,  қателер  өсуі  байқалмайтын  шу  өсуіне  эквивалентті. Линиядағы  қателер  ықтималдығының  абсолюттік  мәні  аз      (10^-6 кем)  және  сондықтан  линиялық  күре  жолдағы  шу  арна  шуы  қосындысына  аз  үлес  қосады,  бұдан  ЦТЖ  сипаттамалары  неге  магистрал  ұзындығынан  аз  тәуелді  екені  белгілі  болады.

Жоғары  сенімділік,  технологиялық  жағдай,  аз  масса  және  аз  габаритті  өлшемдер,  сондай-ақ  эксплуатацияның  ыңғайлылығы  цифрлық  элементтердің  кең  қолданысын  анықтайтын  ЦТЖ  негізгі  қасиеті  болып  табылады.  ЦТЖ-інде  ИКМ  сигналының  кеңдігі    Δf_икм=8*m*N тең, ал АТЖ үшін – Δf_икм=4N. Егер  бір  жолақты  жүйеде  екі  жақты  байланыс  ұйымдастырылса, онда  ИКМ  сигнал  кеңдігі  Δf_икм/ Δf_чрк≈2m,  мұндағы m=8 ге  тең.  Тональді  жиіліктегі арналар  санының  бірдей  шамасында  ЦТЖ  АЖБ  жүйелерге  қарағанда  үлкен  жиілік  жолағын  иеленеді. Осыған  байланысты  ЦТЖ  регенераторларын  АТЖ күшейткіштеріне  қарағанда  жиірек  орналастыру  керек  және  сондықтан  аналогтыға  қарағанда  ЦТЖ  күре  жолдарының  бағасы  жоғары  болады.

Экономикалық  тұрғыдан  ЦТЖ-інде  негізінен  АУБ  қолданылады,  ал  АЖБ  ТЖ –нің  ақырғы  станциясында  70  пайызға  дейін  арналық  сигнал  спектрлерін  қалыптастыратын  негізгі  арналық  жолақты  сүзгішпен  анықталады.  Арналық  сигналдарды  ЦТЖ-інде  бөлу  күрделі  бөлу  сұлбалары  жоқ  кілттер  көмегімен  жүзеге  асады,  сондықтан  ЦТЖ  ақырғы  станциясы  аналогтыға  қарағанда  арзан  болып  келеді.       

 

Цифрлық  тарату  жүйесінің  линиялық  күре  жолы

 

ЦТЖ-нің  линиялық  күре  жолы  линиялық  күре  жолдардың  ақырғы  құрылғыларынан (ЛКЖАҚ), бағыттаушы  ортадан, регенерациялық  пункттерден, қызмет  көрсетілмейтін  регенерациялық  пункттерден  (НРП), қызмет  көрсетілетін  күшейткіш  пункттерден (ОУП)  тұрады. Регенерациялық  пункттің  ақырғы  және  қызмет  көрсетілетін  регенерациялық  пункттерден  ОРП (ОУП) аралықты  қоректенетін  көп  бөлігі  қызмет  көрсетілмейтін  болып  табылады. ЛКЖАҚ  таратылатын  топтық  сигналдың (цифрлық) сипаттамаларын  бағыттаушы  орта  параметрлерімен  және  сипаттамаларымен  келістіруге  негізделген.        

 

Тікелей  ИКМ   көпарналы   аппаратураларын  құру

 

Ақырғы  станция  (АС)  сұлбасы  жеке  құрылғыдан (ИҚ)  және  топтық  құрылғыдан (ТҚ)  тұрады.  ИҚ  таратылатын  аналогты  сигналды  дискреттеу үшін  және  қабылдау  соңындағы  олардың  санақ  мәндерінің  спектрлерінен  осы  сигналдар  спектрлерін  бөлу  үшін  қызмет  етеді. ТҚ-ның  негізгі  қызметі  цифрлық  түрде  сигналды   тарату  үшін  топтық  АИМ  сигналды  кодтаудан  және  қабылдау  күре  жолындағы   топтық  цифрлық  ағынды  декодтаудан  тұрады. Барлық  арналардың  АИМ-1 сигналдар  импульстері  топтық  АИМ  сигналға  бірігеді  және  АИМ  импульстері  кеңейтілетін  және  олардың  жазық  төбелері  қамтамасыз  етілетін  ТҚ-ның  АИМ-2 импульстерін  қалыптастырғышына  беріледі. Сосын  АИМ-2 топтық  сигналы  квантталады және  кодерде  кодталады. Мұндай  жағдайда  дискреттеу  периодында   бір  реттен  барлық  арнадағы  сөздік  сигналдардың  дискретті  мәндерінің   санағы, квантталуы  және  кодталуы  болады.  Кодер  шығысынан  цифрлық  сигнал  осы  сигналдың   басқару және  өзара  әсерлесу, синхросигнал  қабылдағышының  импульсті  сигналдарымен  бірігуі  жүзеге  асатын  уақыттық  тығыздау  құрылғысына  (УТҚ)  келіп  түседі. Біріккеннен  кейін  топтық  сигнал  қайта  кодтау  нәтижесінде  линиялық  күре  жолға  сызықты  трансформатор Тр арқылы  түсетін  сызықты  цифрлық  сигнал  қалыптасатын  линиялық  күре  жол кодеріне  келіп  түседі.

Қабылдау Тр  арқылы  жүзеге  асады  (18.1- суретті  қараңыз),  сигнал  станциялық  регистрге  (СР), екілік  код  импульсіне  түрленетін  линиялық  күре  жол  декодеріне (ЛКЖД)  келіп  түседі.  Цифрлық  арнадан  ТҚ  жұмысымен  басқарылатын  тактілік  жиілік  f_T  тербелісі  бөлініп  алынады. ЛКЖД  шығысынан  цифрлық  сигнал  декодерге  беріледі,  ал  одан  синхросигналды  қабылдағышқа  беріледі  (Қаб_с/с) . Қаб_с/с  синхросигналды қабылдағыш  - қабылдау  ГҚ   синхрондауы  үшін  қызмет  ететін   синхро  импульстерді  береді. Бұл  жерде  сигналдар  басқару  және  өзара  әсерлесу  сигналдарының  импульсті  тізбектері  АТС  құрылғылары  жұмысын  басқаратын  тұрақты  ток  импульстеріне  түрленетін  келістіргіш  құрылғы  (КҚ)-ға  берілетін  басқару  және  өзара  әсерлесу  сигналдарына  бөлінеді. Аралықты  қоректену  тогы  жасанды  тізбек, сызықты Тр-дың  орталық  нүктелері  арқылы  таратылады. 

    

18.1-сурет. Тікелей ИКМ   көпарналы  аппаратурасын  құру

Амплитудалы-импульсті  модуляторлар  

 

Амплитудалы-импульсті  модуляторлар  АИМ-1  дискретизация  жиілігіне f_д периодты тез  әсерлі  электронды  кілттер  көмегімен  болады. Олар  кіріс  сигналды  жүктемеге  импульс  ұзақтығы  τ уақытына жүктемеге  қосылады.

18.2-сурет. а)  сигнал  тізбегіне тізбектеле  қосылған  кілт  сұлбасы;

 б)  осы  кілттің  электромеханикалық моделі.

Электронды  кілт  сигнал  көзімен  тізбектеле  немесе параллель  қосыла  алады. Бірінші  жағдайда (18.2 а-сурет) басқарушы  импульс  бар кезде  ол  жабылуы  керек, екінші  жағдайда  (18.2 б-сурет )  ашылуы тиіс. Басқару  тізбегінде  импульс болмаған  кезде транзисторлар  отсечка  режимінде болады  және сигналдың  өту  тізбегі  ашық  күйде  қалады. Басқарушы импульстер  әсерінен  транзисторлар ашық  болады  және  қанығу   режиміне өтеді, кілт  кедергісі  күрт  төмендейді  және  мұндайда  кіріс  сигнал  санағы   қалыптасады.

Кілтке  қойылатын  негізгі   талап  кіріс  сигнал  жоқ  кезде  кілт  жұмысын  басқаратын  импульс  тізбектері  модулятор   сұлбасы   шығысына  түсіп   кетпеуінен  тұрады. Кванттау  кірісіне  басқарушы   кернеу  қалдығының  түсуі  арнадағы  шудың  өсуіне  әкеледі. Бұл  қалдықты  беру   мақсатында  R  кедергілі   потенциометр  көмегімен  сұлбаны   баланстау  қарастырылған. Кіріс  сигналды  уақыт  бойынша  дискреттеу,  мұндай   жағдайда  сигнал  энергиясы   тек   санақ  уақыты  аралығында   таратылатындықтан, білінетін  өшулікке  әкеп  соғады. АИМ-1  модуляторы  өшулігін  төмендету   үшін  сигналдың  санақ  мәндерін  АИМ-2  қалыптастырғышына  резонансты   беру   қолданылады.       

   

18.3-сурет. а) ТЖС модулятор  кірісінде;

б)  АИМ-2 қалыптастырғышы.

 18.3-суретте  Т  кейіпті  жалғауы  бар  модулятор  кірісіне  қосылған   ТЖС  көрсетілген  және  АИМ-2  қалыптастырғышы  кірісінде  С2 сыйымдылықты  жинақтағыш конденсатор  қарастырылған. АИМ-1  модуляторына дискреттеу   жиілігі  f_д  болатын  импульстер  беріледі, ал  АИМ-2  топтық  құрылғы  импульстерін  қалыптастырғышқа  дискреттеу   жиілігі  N*f_д болатын  сигналдар  беріледі, мұндағы N- арналар  саны. C1 және  С2  L   индуктивті  катушкамен  тізбекті  резонансты  контурды  құрайды. Көршілес  импульстер  арасындағы  уақыт  интервалы  аралығында  18.3 б-суреттегі  эквивалентті  сұлбасында    көрсетілгендей, Кл 1 кілті  жабық   болады және  С1 конденсаторында  таратылған  сигнал  энергиясы  жинақталады.

 Бұл  конденсатордағы  кернеу   сигналдың  лездік  кернеуіне  пропорционал  болады. Басқарушы  импульс  түскен  кезде  Кл1  ашылады  және  С конденсаторындағы  жиналған  энергия  С2  конденсаторына  беріледі. Жиналған  энергия  максимал  болуы  үшін  және  қайтадан  С1 конденсаторына  берілмес  үшін  Т_о/2  контурындағы  тербеліс  процесінің  периоды  ұзақтығының  жартысы  басқарушы  арналық  импульс  τ ұзақтығына  тең  Кл1 –дің  жабық  уақытына тең  болуы  тиіс. Берілген  шарт  орындалады, егер

 

τ=Т_о/2=1/2*f_o=π*(LC)^1/2,                                                   (18.2)

С=С1С2/С1+С2,                                                            (18.3)

мұндағы f_o–сыйымдылық  контурындағы тербеліс  процесінің  жиілігі.

Импульс ұзақтығының  және  контурдың резонансты  жиілігінің  тұрақсыздығы  конденсатордағы  кернеу  өзгерісіне  және  арнаның  қалдықты  өшулігінің  тұрақсыздығына  әкеп  соғады. Кл2  жұмысымен  басқаратын  импульстер   Кл1 жұмысымен басқарылатын  импульстерге  қатысты  τ_к кодтық  топ  уақытына  тең уақытқа  ығысқан. Сондықтан  Кл1  ашылғаннан  кейін, Кл2 ол  кезде  әлі  ашық, С2 жоғарғы  Омды  кірісті  күшейткіштің  ағып  кету  кедергісі  арқылы  разрядталады,  сондықтан   С2  кернеуі  кодтау  уақытында  өзгеріссіз  қалады. Кл2-ге  басқарушы  импульс  түсісімен  кілт  күшейткіш  кірісін  шунттай  отырып,  жабылады  және  С2  конденсаторы  тез  разрядталады.

 

Амплитудалы-импульсті  модуляцияның  топтық  күре  жолдағы спектр  шектеуі  және  өтпелі  бөгеуілдер

 

 

                             18.4-сурет. а) ТЖС;  б) жоғарыдан  спектрді  шектеу.

Бөлгіш  және  паразитті  сыйымдылықтар  АИМ  күре  жолда  жоғарыдан  және  төменнен  топтық  сигнал  спектрлерінің  шектелуіне  әкеледі. Нәтижесінде  арналық  импульстер  фронттары  созылады  және  кері  полярлықтың  тасталуы  пайда  болады. Бұл  кезде  бұрмалану  пайда  бола  бастайды  және  берілген  арна  импульстері  дәл  өтпелі  әсерге  алып  келетін  көршілес  арналар  импульстерінің  уақыттық  интервалын  жабады  және   паразитті  сыйымдылықтармен  сертті  жоғарыдан  спектрді  шектеу  әсерін  бағалай  отырып,  АИМ  топтық  күре  жолды  жоғарғы  жиілік  облысында   жәй  ғана  ТЖС  ретінде  елестетуге  болады  деп  қабылдаймыз. ТЖС  жоғарғы  шектік  жиілігі  өшулік  деңгейінде  3  дБ-ге  тең.

        

     F_в=1/2*π*R1*C1 .                                                            (18.4)

Жоғарыдан  спектрді  шектеу  нәтижесінде  арналық  импульс                                                                     18.4.б-суретте  көрсетілгендей  түрде  болады. Жоғарыдан  спектрді   шектеуден  болған  бұрмаланулар  мен  өтпелі  бөгеуілдер  бірінші  түрдегі  бұрмалану  мен  өтпелі   бөгеуіл  деп  аталады. Егер  көршілес  арна  импульстері  арасындағы  қорғаныстық  интервал   τ_з=τ, онда  өтпелі  бөгеуіл  кернеуі  көршілес  арна  импульсі  басында U_п=A_exp(-τ/R1*C1), ал  өтпелі  бөгеуілден  қорғаныстық  мынаған  тең

 

а_п  ≈ 8,7*ln(A/U_п)=8,7τ/R1*C1=8,7*2π*f_вτ ,                         (18.5)

 

а_п-ның  талап  етілген  шамасына  байланысты  АИМ  топтық  күре  жолының  жоғарғы  шектік жиілігі  мына  шарттарды  қанағаттандыруы  тиіс

F_в≥ а_п/54,7τ. Егер дәл  өту  болмаса  а_п≥65дБ, онда  F_в≥1.83*10^-2 *а_п*2*N*f_д.

Сыйымдылықты   ТЖС- бұл  спектрді  төменнен  шектеуді  білдіреді. Көрсетілген  спектрді  шектеу  импульс  төбелерінің  құлауына  және  теріс  полярлықтың  тасталуының  пайда  болуына  әкеп  соғады. Спектрді   төменнен  шектеуден  болған  бұрмаланулар   мен  өтпелі  бөгеуілдер  екінші  түрдегі  бұрмаланулар   мен  өтпелі  бөгеуілдер  деп  аталады,  онда  екінші  түрдегі  сигнал  қорғаныстығы  келесі  түрде  болады 

 

а_п2=20lg(F_н/f_д*τ*f_н)=20lg(2*N*F_н/f_н) .                             (18.6)

 

18.5-сурет. Спектрді  төменнен  шектеу

 

Дәл өтуден қорғаныстығы нормасы  болуы  үшін  келесі  шарт  орындалуы  керек f_н≤5Гц,  мұндағы f_н–төменгі  жиілік.

 

 

 

19 дәріс  

 

Кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  кодер

 

Дәрістің  мақсаты: Кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  кодер және  оның  сұлбасын, кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  декодер және оның  сұлбасын, генераторлық  құрылғыны, топтық цифрлық  күре  жолға  дискретті  сигналдарды  енгізу әдістері, соның  ішінде   дискретті  ақпаратты  енгізудің  асинхронды  әдісін,  асинхронды  түйіндесу блоктарының   негізгі  түйіндерін, уақыттық  дискриминатор, цифрлы уақыттық  дискриминатор  және олардың    құрылымдық  сұлбасын  қарастыру.

 

ИКМ  ЦТЖ  кодері  аналогты  сигналдар  санағын  цифрлық  түрге  түрлендіру  үшін  қызмет  етеді. Кодерлерде  кванттау  және  сигналдың  квантталған  санақ  мәндерін  екілік  кодтың  кодтық  топтарына  аудару  операциялары  орналастырылған. Кодтау  нәтижесінде  m  разрядты  екілік  код  кезінде  деңгейлер  санағының  мүмкін  болатын М=2^m  әрбір мәніне    m-разрядты  екілік  символдардың  белгілі  бір  кодтық  комбинациялары  сәйкес  келеді.

ИКМ  ЦТЖ-інде  біркелкі  емес  шкалалы  квантталуы  бар  кодер  қолданылады,  оларды  құру  кезінде   біркелкі  шкалалы  квантталуы  бар  кодер  қолданылады. Кодерлер  үш  түрлі  болады:  санау  кодері, өлшеу  кодері  және  матрицалық  кодерлер  (өрісті  кодерлер).

19.1-сурет. Санау  кодерінің  құрылымдық  сұлбасы

Кодер  кірісіне  АИМ-2  сигналының  импульсі  беріледі, содан  кейін   ол  ұзақтығы  санақ  импульстерінің  биіктігіне  пропорционал  болатын  ендік-импульстік  модуляция ЕИМ  импульсіне түрленеді. Ұзақтығы  бойынша  модуляцияланған  импульстер  логикалық  ұяшық  «ЖӘНЕ» кірістерінің  біріне  беріледі, ал  басқа  кірісіне  қысқа  импульстер  тізбегі  беріледі. Нәтижесінде  «ЖӘНЕ» ұяшығы  шығысында  импульстер  қорабын  аламыз,  әрбір  қораптағы  импульстер  саны  ЕИМ  импульстері  ұзақтығына  пропорционал  болады, демек, АИМ-2 сигналы  санақ  импульсінің  биіктігіне  пропорционал  болады. Одан  кейін  екілік  санақ  ұяшықтары  әрбір  қораптағы  импульстер санағын  жүргізеді  және  санағаннан  кейін  санақ  ұяшығының  жағдайы- кодталатын  санақты  өрнектейтін, екілік m разрядты  кодқа  параллель  екілік  кодтық топты  қалыптастырады. Параллель  кодты  тізбектейге  аудару  үшін  екінші  импульстен  бастап  Тк, 2Тк…..(m-1)Tк- ға  кодтық  импулстерді  ығыстыратын  кідіру  линиялары  пайдаланылады. Санақ  процесінің  бітуімен  санағышқа  келесі  импульстердің  түсуі  алдында  санағыш  ұяшықтарының  түсірілуі  болады да, ол  келесі  санаққа  дайындалынады. Қораптағы  импульстердің  максимал  саны  кодтың  разряд  санымен  анықталады  және ол 2^m-ге  тең. Уақыт  бірлігінде  санағышқа  келіп  түскен  импульстер қораптарының  саны   N арналы АУБ  ИКМ  жүйеде    Nf_д-ке  тең болады. Мұндағы  N– арналар саны, f_д– дискретизация  жиілігі. Сондықтан  сегіз  разрядты  кодтау  кезінде  санағыш  жұмысы  жылдамдығының  Nf_д*2⁸=N*8*10³*2⁸=2.05*10⁶N –ге  тең  мәні талап етіледі. АУБ  ИКМ-да  санағыш  жұмысының  жылдамдығы  шамамен  60*10⁶ имп/с  болуы  керек.

Мұндай  жағдайда  өзіндік  әсерлесу  қағидасына  қарай  санау  кодері  өздерінің  негізгі  кемшілігі  болып  табылатын  жоғарғы  тез  әсерлесуді  талап  етеді. Ал  артықшылығы  ретінде: сенімділік  пен  жоғарылатылған  жұмыс  дәлдігін   бөліп  көрсетуге  болады. ИКМ  цифрлы  байланыс  жүйелерінде  өлшеу  кодерлері  немесе оны  разрядты  салыстыру  кодері  деп  атайды.  Матрицалық  типтегі  кодерді  құру  берілген  код  разрядындағы  барлық  кодтық  топтар  бейнеленген  кодтық  өрісті  пайдалануға  негізделген. Кодтық  өріс  шешуші  құрылғы  таңдамалары  түрінде  немесе  арнайы  электронды-сәулелі  кодтаушы  түтікшеге  кодтық  бетперде  түрінде  орындалуы мүмкін. Ұқсас  кодер  кірісіне  берілген  амплитудадағы  сигналдың  санақ  импульсі   келіп  түскенде, белгілі  бір  анықталған  кодтық  өріс  (матрица)  элементтері  қозу  жағдайына  әкеледі  және  кодер  шығысында  белгілі  бір  квантталған санақ  мәніне   сәйкес  келетін  кодтық  топ  қалыптасады. Матрицалық  кодерлер  жоғары  тез  әсерлігімен  ерекшеленеді, бірақ  шешуші  құрылғысы  бар  матрицалық  кодердің  кодтау  дәлдігі  төмен  болады, код  разрядтар  сандарымен  бестен  көп  емес  рет  шектелу  жеткілікті. Арнайы  кодтаушы   электронды-сәулелі  түтікшелерді  түрлендіру  дәлдігін  жоғарылату  үшін  пайдалану  мұндай  түтікшелер  жоғары  вольтты  қоректену  көздерін  талап  ететіндіктен, габариттері  салыстырмалы түрде  үлкен  болғандықтан  және  сенімділігі  жеткіліксіз  болғандықтан  матрица  типтегі  кодерді  пайдалануды  шектейді. Мұндай  түтікшелер  телевизиялық  сигналдарды  кодтау  кезінде  қолданылады.

 

Кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  декодер

 

Цифрлық  сигналды  декодтау кодтық  топтарды  аналогты  сигналдардың  квантталған  санақ  мәндеріне  сәйкес  түрлендіруден  тұрады.Бұл  кезде  сигналдың  санақ  мәндері  кодтық  топ  символдарының  салмақ  шамаларын  қосындылау  жолымен  қалыптасады. Декодерлердің  (19.2-суретті  қараңыз) үш  түрі  бар: санау  декодері, өлшеу  декодері және  матрицалық  декодер. Кодерлер  сияқты  өлшеу  типіндегі  декодерлер  санағыш  жұмысының  жоғарғы  жылдамдығын  (N*f_д*2m имп/с) талап  етеді және  сондықтан  ИКМ  байланыс  жүйелерінде  кең  қолданыс  таппаған. Бұл  жүйелерде  кең  қолданыс  тапқаны  өлшеу  декодерлері. Алдын-ала  тізбектелген  кодтың  цифрлы  ағындарын  параллель  кодтың  цифрлық  ағындарына түрлендірген  кезде  практикалық  қолданысты  параллель  код  декодері  табады. Өлшеу  декодері  эталонды  кернеу  қалыптастырғышынан  және  қосындылаушысынан  тұрады, олардың  әрқайсысы  берілген  разрядтағы  кодтық  топ  символдарына  сәйкес  келуі  тиіс. Бұл  кезде  табиғи  екілік  код  үшін  санақ  шамасы  мынаған  тең

                               ^.                                                                                   (19.1)

Барлық  разрядты  эталонды  кернеулер  кернеу  немесе  ток  көздерінен  екі  номинал R және 2R резисторларындағы  кедергілердің  матрицалары  көмегімен  алынуы  мүмкін.

19.2-сурет. Декодердің  құрылымдық  сұлбасы

Тізбекті  код  параллель  кодқа  кодтық  топ  импульстерін  ығыстыру  регистрі (ЫР) көмегімен түрленеді, санау  импульсі  разряд  триггерлеріне  Тг  ұяшықтар  U_k арқылы  импульстердің  өтуін  қамтамасыз  етеді. Нәтижесінде   триггер  шығысында  кодтық  топтардың  барлық  разрядтарының  (0 немесе 1) символдары  параллель   түрде  қалыптасады. Содан  кейін  түсірілу  импульсі  триггерді  кіріс  жағдайға  декодер  шығысындағы  импульс  ұзақтығын  тіркей  отырып  қайта  алып  келеді.

 

 

 

 

Генераторлық  құрылғы

 

Генераторлық  құрылғы (ГҚ)  сигналдар  өңдеуін  туғызатын  аппаратуралардың  функционалды  түйіндері  жұмысын  бақылау,  пайдаланылатын  импульстер  тізбегін  қалыптастыру, сондай-ақ  қабылдағыш  және  таратқыш  станциялардың  ақырғы құрылғыларының  синхронизациясы  үшін  қызмет  етеді. ГҚ  ақырғы станциялардың  қабылдаушы  және  таратушы  бөліктері  үшін  бөлек  орындалады.

Беруші  генератор (ЗГ)  (19.3-суретті  қараңыз) жиіліктің  қатысты  тұрақтылығы  10^-5….10^-6 кезінде  тактілік  жиіліктегі f_T  импульстер  тізбегі  қалыптасады. Разрядтық  бөлгішке  (РБ) кодтық  топтың  разрядты  импульстерін  қалыптастыруға  және  таратуға  арналған. Олардың  бір-біріне  ілесу  жиілігі   f_p= f_T/m болуы  тиіс. РБ-те  келесідей  жиіліктегі  f_д=f_T/mN арналық  импульстер  қалыптасады  және  таратылады. Циклдық  бөлгіш  (ЦБ) циклдық  және  жоғары циклдық  синхрондау  сигналдарын  қалыптастыру  үшін  пайдаланылатын  импульсті  тізбектерді  қалыптастыру  үшін  қызмет  етеді. Осы  бөлгіште  басқару  және  өзара  әсерлесу сигналдарының  импульсті  тізбектері  қалыптасады.

 

19.3-сурет. Генераторлық  құрылғы

РБ – разрядтық бөлгіш;

АБ–арналық  бөлгіш;

ЦБ–циклдық  бөлгіш;

БГ–беруші генератор.

 

ИКМ-30 жүйесі үшін тактілік  жиілік f_T=2048кГц, егер m=8, f_p=2048/8=256кГц, арналық импульстердің  дискреттеу  жиілігі f_д=2048/8*32=2048/256=8кГц, ал циклдық синхрондау  сигналының  жиілігі 4кГц  және  ЖЦС  үшін   8*10³/16=500Гц.

 

 

19.4-сурет. ЖБ  құрылымдық  сұлбасы

19.5-сурет. Разрядтық  бөлгіш  және ығыстыру  регистрінің  сұлбасы

Уақыт  бойынша  бірдей  жиіліктегі импульстер  тізбегінің  бір  уақытта  таралуын  қамтамасыз  ететін  жиілік  бөлгіштердің  жұмыс  істеуін  (19.4, 19.5-суреттерді  қараңыз) қарастырайық. «ЖӘНЕ» ұяшығына  тактілік  импульс  және  кірісі  «ЖӘНЕ  ұяшығының  шығысымен   және  ығыстырушы  регистрлердің  барлық  ұяшықтарынан  бұрып  жіберумен  жалғанған  инвертор  шығысындағы  сигнал  беріледі. Сондықтан  РБ  кірісіне  тактілік  импульс  келіп  түскен  кезде  ығыстырушы  регистрдің  бірінші  разряды  шығысында  «1» сигналы  пайда  болады,  ал  оның  қалған  шығыстарында  «0»  пайда  болады.  Келесі  тактілік  импульс  түсісімен  ЫР  екінші  разрядында  «1» сигнал  пайда болады, осылайша  процесс  соңғы  m разрядтың  шығысында  «1»  пайда  болғанға  шейін  қайталанады. Бұдан  кейін  РБ  жұмысының  циклі  қайта  қайталанады. Ақырғы  станцияның қабылдау  бөлігінің  ГҚ-сы  осылайша  құрылады. Оның айырмашылығы- автономды  бергіш  генератодан  тұрмайды.  Бұл  жерде  тактілік  жиіліктегі  f_T импульстер  тізбегі тактілік  жиіліктерді  бөлгіштің  (ТБЖ)  көмегімен  тактілік  жиілік  тербелісімен  синхрондалатын  генератордан  алынады.      

 

Топтық цифрлық  күре  жолға  дискретті  сигналдарды  енгізу

 

Топтық цифрлық  күре  жолға  дискретті  сигналдарды  енгізу  (19.6-суретті  қараңыз)  синхронды  және  асинхронды  болуы  мүмкін. Ақпарат  көздерінің  синхрондауы ақпарат  көздері  цифрлық  жүйелердің  ақырғы  аппаратураларынан  өшіріліп  қалуы  мүмкін  болғандықтан   цифрлық  жүйе   ГҚ-сына  тәуелді  болады, осы  кезде  пайда  болған  импульс  ағыны  коллекторына  кіргенге  дейінгі  арналық  импульстер  тізбегінің  және  ақпарат  көздері  импульстерінің  уақыттық  жағдайларының  тарауын  алып  тастау  үшін  буферлік  жады  құрылғысы  арқылы  өткізіледі. 

 

19.6-сурет. Топтық цифрлық  күре  жолдағы  дискретті  сигналдардың  сұлбасы

  Дискретті  ақпаратты  енгізудің  асинхронды  әдісі 

Асинхронды  дискретті  ақпарат  енгізудің   мынадай  әдістері  бар:

а) бірігу  әдісі;

б) кодтау  әдісі;

в)  келістіру әдісі.

Біріктіру  әдісі – асинхронды  сигналдарды  негізудің  неғұрлым  қарапайым  әдісі. Кодтық  импульстер  таратудың  цифрлық жүйесі ГҚ-сынан  келіп  түскен  арнаның f_T  тактілік  жиіліктегі (19.7 а-сурет) импульстерімен  стробталады, ал  стробтаудан  алынған  импульстер  импульстер  ағынының  коллекторына  енгізіледі  ( 19.7 в-сурет )

 

 

 

 

19.7-сурет. Бірігу  әдісі

Бұл  импульстерді  қабылдау  соңында  бөлгеннен  кейін,  импульс  ағыны  селекторымен   импульстердің  иілетін пакеттері  бөлінеді (19.7- суретті  қараңыз). Осы  мақсатта  импульстер  пакеті  триггердің  бөлек  кірісінің  біріне  беріледі,  ал  басқа  кірісіне  терістелген  импульстер пакеті  беріледі (19.7 г-суретті  қараңыз)  бөлінген  иілетін  импульстер  пакеті  ұзақтығымен  салыстырғанда берілген импульс фронтының  ығысуына  әкелетін  Т_к   интервалына кеңейеді. Импульс  фронтының  ығысуының  максимал  мүмкіндігі ΔT_max=T_к  болғандықтан, қарастырып  отырған  дискретті  сигналды  енгізу  әдісінде  шектік  бұрмаланулар  келесі  шамаға  дейін  жетуі  мүмкін  

τ=(T_k/T_u)*100%=(f_u/f_k)*100% .                                         (19.2)

Дискретті сигналды  енгізудің  қарастырылған  әдісі  телеграфты  сигналдарды (тарату жылдамдығы 50-200 Бод) таратуда  қолданылады, мысалы: басқару  және  өзара  әсерлесу  сигналы.

Кодтау  әдісі  импульсті  арнаға  енгізілген  дискретті  сигналдың  кодтық  импульсі  фронттарының  жағдайы  туралы  ақпараттың   берілуінен  тұрады. Мұндай  ақпаратқа  импульс  фронтының  болуы, оның  қолданылатын  арнаның  көрші  импульстеріне  қатысты   орналасуы  және  оның  сипаттамалары  (0-ден 1-ге  және  кері  өту)  туралы  мәлімет  жатады. Бұл  кезде   импульсті  арнада  енгізілген  дискретті  сигналдың  кодты  импульстарының  фронттарының  0 →1 немесе 1→0  өткендегі  сипаттамасы  туралы  ақпарат  беріледі. «1»  саны  импульстер  арасында  фронттың  бар  екенін  көрсетеді, ал «0» саны  оның  болмауын  көрсетеді. Егер  фронт  Тк-ның  бірінші  жартысында  болса,  «1»  саны  болады,  егер  Тк-ның  екінші  жартысында  болса, «0» саны.   1→0  саны– артқы  фронт «1»,  0 →1 – алдыңғы  фронт «0». Әрбір  фронтта   дискретті  ақпарат  үш  символдан  кем  емес  түрде  келгендіктен,  арналарды  пайдалану  коэффициентінің  максимал  шамасы  0,33-ке  тең,  яғни  K=f_ДИ/f_max  бірігу  әдісінен  3 есе  үлкен.

Бірігу  әдісінің  кемшілігі  болып  қатарынан  бірнеше  бірдей  элементар  посылкаларды   тарату  кезінде  өтудің  полярлығы  туралы  ақпаратты  таситын  кодтық  топ  символдарының  бұрмаланулары  келесі  өтуге  дейінгі  барлық  посылкалардың  терістелуіне әкеп  соғады. Бұл  кемшілікті  жоюға  болады,  егер  периодты  түрде  элементар  посылка  полярлығы   туралы  ақпаратты  беріп  отырса.

Жылдамдықтарды  келістіру  әдісі  күрделілеу, бірақ  импульсті  арнаны  пайдалану  коэффициентін  жоғарылатуға   қатысты  біраз  жетілген  әдіс. Бұл  әдістің  мәні - ақпараттың  жазушы  құрылғыға (ЖҚ)  жазылуы, сосын  бір-біріне  ілесу  жиілігі   f_след  арна  жиілігіне f_к  жақын, бірақ  ақпаратты  импульстерді  тарату  жиілігінен  f_и үлкен  импульсті  арна  импульстерінің  тізбегін  санауда жатыр.  f_к және f_и   жиіліктері  асинхронды болғандықтан,   Т_сч/(Т_з-Т_сч)   қатынасы  тұрақты  емес  болады, онда  таңбасы  өзгеруі  мүмкін  біртексіздік  пайда  болады.

Қабылданған  ақпарат  ЖҚ-ға  барып  түседі  (19.8-суретті  қараңыз)  және бір  уақытта  уақыттық  ығыстыру  айқындалады. Ақпаратты жазу  және  санауды  импульсті  арнаның  импульстер  тізбегі  басқарады.

Берілген  тізбек  өз  кезегінде  ГҚ-дан  уақыттық  ығысу  корректоры  арқылы  келіп  түседі. Уақыттық  ығыстыру  айқындалғаннан  кейін  берілген  сигналды  корректор  бір  тактіге  жазуға  тиым  салады. Егер  уақыттық  ығысу  біртекті  болса, онда  санақтан  кейін  берілген  импульстер  тізбегі  қайта  қалпына  келеді. Біртекті  еместік  пайда  болған  кезде  корректор  цифрлық  сигналдың  таралу  жылдамдығын  теңестіреді.       

19.8-сурет.  Қабылдағыштың  құрылымдық  сұлбасы

Бұл  әдістің  кемшілігі-  код  полярлығы  туралы  ақпаратты  тасушы  кодтық  топ  символдар  бұрмаланған  кезде  импульс  бөлгіштің (ИБ)   бір аттас  импульстарын  таратуда  қателер  көбеюі  мүмкіндігінің  болуы. Мұндай  қате  келесі  өтуге  дейінгі  қатарынан  бірдей  импульстердің  терістелуіне  әкеп  соғады. Егер  кіріске алдыңғы  таңбаны  есте  сақтайтын  коррекциялаушы  құрылғыны  орнатса немесе  таратушы  станциядан  сигнал  полярлығы  туралы  ақпарат  берілсе, бұл  қателіктерді  жоюға  болады,

  

Асинхронды  түйіндесу блоктарының   негізгі  түйіндері

 

Логикалық  ұяшықтар  «ЖӘНЕ» арқылы ақпараттық символдар  жады ұяшығына  «П»  тізбектей  жазылады. Жазу  процесімен  (19.9-суретті  қараңыз) тактілік  жиілік  f_Т импульстері  басқарылады. Бұл  импульстер  жазылғанды  таратқыш  (ЖТ) арқылы сигналды  жазып  алатын  ұяшықтарды ретімен  ашады. Санау  санақ  таратқышы  (СТ) шығысына сәйкес  түскен импульстермен  жүргізіледі. Циклда  қызмет  импульстерінің  болуы  себебінен санақ  жиілігі  жазу  жиілігін  жоғарылатады. Сондықтан санақ  және  жазу  арасында уақыттық  ығысу  пайда  бола  бастайды. Уақыттық  ығысудың  импульсті  позициялары қызметтік  командаларды  тарату  үшін  қолданылады. Уақыттық  ығысудың  қалыптасу  кезінде  ЖҚ  кірісіне ақпараттық  импульстердің  түсуі  жалғаса  береді  және  оны  жазу  үшін жадының  қосымша  ұяшықтары  қарастырылған.

19.9-сурет. Асинхронды түйіндесу блоктарының  негізгі түйіндері

Уақыттық  дискриминатор

 

Уақыттық   дискриминатор жазу  және  санау  мезеттері  арасындағы  уақыттық  интервалды  бақылау  үшін, сонымен  қатар  жылдамдықты  келістіру  арнасы  таратқышының іске  қосылу  сигналының  қалыптасуы  үшін  қызмет  етеді.

 

19.10-сурет. Аналогты дискриминатордың  құрылымдық  сұлбасы

Триггерлердің бөлек кірістеріне (19.10, 19.11-суреттерді қараңыз) жазу және санау таратқыштары шығыстарының номерлері бірдей импульс тізбектері беріледі. Триггер шығысында екі полярлы импульс тізбектері қалыптасады. Олардың аралығы жазу және санау импульстерінің өзара жағдайымен анықталады, ТЖС арқылы ШҚ-ға беріледі  («+» ШҚ1 және «-» ШҚ2). ТЖС шығысындағы кернеу шамасы триггер шығысындағы «+» және «-» импульстері ұзақтығының айырмашылығынан тәуелді ЖҚ қалыпты жұмысы кезінде санау мезеті жұмыс мезетіне қатысты тактілік  f_T периодының жартысына ығысқан,  ал триггер щығысындағы сигнал аралығы екіге тең. Шығыста кернеу нөлге тең, жазу және санау импульстері арасындағы уақыттық интервал жылдамдықтарды оң және теріс келістіру қажет болған мәнге дейін жеткенде сәйкес ШҚ-ның іске кірісуі ТЖС шығысында мәні жеткілікті «+» немесе «-» кернеу пайда болады және жылдамдықтарды келістіру таратқышына жылдамдықтарды оң және теріс келістіруге сәкес сигнал жіберіледі.

                        

.

19.11-сурет. Цифрлы уақыттық дискриминатордың құрылымдық сұлбасы  (ЦУД)

Триггер шығысындағы импульс «ЖӘНЕ    1» және «ЖӘНЕ 2»  ұяшықтарына беріледі. Басқа кірістеріне жазу таратқышының импульстің бақылау тізбектері беріледі. Бұл тізбектердің уақыттық жағдайы «ЖӘНЕ» ұяшықтарында  ЖҚ қалыпты  режимі кезінде триггер импульстері уақыт бойынша бақылау импульстері мен сәйкес келмейтіндей етіп таңдалынады. Түріне байланысты жылдамдық келістіруін қажет ететін шамаға ұмтылатын жазу және санау импульстері арасындағы уақыттық интервал кезінде сәйкес «ЖӘНЕ» ұяшықтары шығысында  ЖКК таратқышына түсетін импульс пайда болады.

 

20 дәріс

 

Дәрістің  мақсаты: Жылдамдықты келістіру командаларын қалыптастырғышы және  олардың  қалыптасу  жолдарын,  асинхронды цифрлық ағындарды біріктіруге арналған құрылғылар сұлбасын, өткізгіштік  цифрлық  тарату жүйесінің  линиялық  күре  жолы  сұлбасын  қарастыру.

 

Жылдамдықты келістіру командаларын қалыптастырғыш

 

Жылдамдықты келістіру командаларын (ЖКК)  бөгеуіл тұрақтылығы синхросигналдардікіндей болуы тиіс. Бұл бірінші ретті цифрлық байланыс

жүйесінде айтылған команда бұрмаланулары (п-1) ретті жүйедегі командаға сәйкес циклдік синхрондаудың істен шығуына және  төменгі ретті барлық біріккен жүйедегі циклдік синхрондаудың  істен шығуына әкеп соғуымен түсіндіріледі. Жылдамдықтарды бір жақты келістіру  кезінде көрсетілген ақпаратты тарату үшін қажетті символдар саны жылдамдықтарды екі жақты келістіру жүйесіне қарағанда біршама аз. Мұндай жүйелер жылдамдықты екі жақты келістіру және екі командалы басқару жүйелері деп аталады. Осы секілді жүйелер таратылатын командалар саны бойынша жылдамдықты бір жақты келістіру жүйелерімен бірдей болады. Жазу және санау импульстері арасындағы  уақыттық интервал Т_д  санау периодын жоғарылатқан кезде санау импульстерінің уақыттық жағдайларының коррекциясы болатын қатарынан екі бір таңбалы командалар қалыптасады.

 

.

20.1-сурет.  ЖКК қалыптасуы

 

ЖКК қабылдағышты (20.2-суретті қараңыз) түрді тану және қабылданатын команда қателерін коррекциялау іске асады. Жылдамдықты келістіру командасы  егер бұрмаланған символдар саны командадағы символдардың жалпы санының жартысынан асып кетпейтін   болса, импульстер санының санағы түрінде осы командалардың танылуын шындауға және олардың дұрыс танылуын қамтамасыз ететін 00..0  және 11..1 түрдегі кодтық топпен беріледі. Танылғаннан кейін ЖКК анализдеуші құрылғыға және қателер корректорына беріледі. Егер асинхронды жүйенің таратушы блогындағы  (АЖБ)  жазу және санау импульстері арасындағы уақыттық ығысу  +-Тсч шамасына жетсе, онда құрылғылардың сәйкес кірістеріне  ұяшық шығысында санау импульсінің уақыттық жағдайын коррекциялау      үшін    қажетті сигнал қалыптасатын екеуленген  командалар  (++ немесе –-)  келіп түседі.

Тану қателігі жылдамдығы екі жақты келістіру және екі командалы басқару жүйесінде соншалықты қарапайым коррекцияланады. Кезектестірілген командалардың біреуіндегі бұрмалану үш бір таңбалы команданың пайда болуына әкеп соғады. Осы белгісі бойынша (+++) кезектестірілген жылдамдықты келістіру командалары бұрмалануларын айқындауға болады және түзетуге болады. Егер екеуленген команданың біреуі бұрмаланса, онда қарама-қарсы таңбалы екеуленген команда қылыптасады. Мұндай бұрмалануды айқындау және коррекциялау үшін арнайы импульс арнасымен жазу және санау мезеттері арасындағы уақыттық интервалдардың өзгеру таңбасы туралы ақпарат берілуі қажет.

20.3 -суретте төменгі деңгейдегі  (Е1)  цифрлық ағын (ЦА) АСБ-ның 1 кірісіне ТЖБ  көмегімен беріледі және ЖҚ-ның жазуын басқаратын тактілік жиілік f_T   бөлінеді. ЖҚ-ның жазуымен ақпараттар порциялары осы ағынның f_T  жиілігі басқарады, ал ақпаратты санаумен ГҚ-дан ЖКК комплектісі арқылы таратылатын сигнал басқарылады. Мұндай жағдайдан ЖҚ-дан ақпарат саналады және цифрлық ағын коллекторына (ЦАК)  төменгі деңгейдегі ағындардың бірігуі жүзеге асады, бұлардың барлығы біртексіздік болмаған кезде іске асады. Біртексіздік бар кезде уақыттық  дискриминатор (УД)  өзара жазу f_T  және санау  f_T  жиіліктерін салыстырады. Жазу және санау жиіліктері әр түрлі, УД жазудың тактілік жиіліктегі импульстер санының санаудың тактілік жиіліктегі импульстер санымен  сәйкес келуін анықтайды және олардың  таралу жағдайында УД (– немесе +)  шығыстарының бірінде сигнал пайда болады.

 

 

20.2-сурет.  ЖКК қабылдағышы

 

20.3-сурет. Асинхронды цифрлық ағындарды біріктіруге арналған құрылғылар сұлбасы

Мұндағы УД- уақыттық дискриминатор;

                         ЦАК-цифрлық ағын коллекторы;

                         ЖКК- жылдамдықты келістіру командасы;

                         АКБ- асинхронды келістіру блогы;

                         ЖФАҚ-жиілікті фазалық авто қою.

         Сигналдың  пайда  болуы біртексіздіктің  бар олуын білдіреді, егер «+», онда  қосымша  импульсті  санаудан  алып  тастау  керек, егер «-», онда қосып  қою  керек. Бұл  сигналдар  таратудың  ЖКК-на  беріледі  және  «НЕМЕСЕ»,  «ЖОҚ»  сұлбалары  басқарылады. Егер  бір  импульс  жетпесе, онда қосымша  қосымша  импульс  «НЕМЕСЕ» сұлбасы  арқылы енгізіледі. Егер  артық  импульс  болса, онда  «ЖОҚ»  сұлбасын тазарту  жолымен    бір  санау  импульсінің өтуіне  тиым  салатын  сигнал  ЖКК  шығысына  беріледі, алынып  тасталынған  немесе  қойылған  санау  импульстері  туралы  ақпарат  таратудың  ЖКК-сына, ЖКК қызметтік  символдарында  орналасқан  ЦАК  беріледі. Қабылдау  бөлікте   цифрлық  ағыннан  (ЦА)  біріккен  сигналдың f_T және  тарату  ГҚ-сы мен  қабылдау  ГҚ-нан  синхрондайтын  циклдық  синхрондау  бөлінеді, ЦА-дан     «ЖӘНЕ 1»  сұлбасы  арқылы  ЖҚ-ға  жазылады. Жиілігі  жазу  жиілігіне  тең  санақтан  кейін  асинхронды  жүйелердегі  тарату  күре  жолдарына  біріккендердің  әрқайсысындағы  таратылған  ЦА-ның бастапқы  жылдамдығы  қалпына  келтіріледі. Санаудың  орташа  жиілігі  жиілікті  фазалық авто қою  (ЖФАҚ)   құрылғысымен  қойылады.

 

20.4-сурет. ЖФАҚ  сұлбасы

мұндағы КБГ– кернеумен  басқарылатын  генератор.

Генератор  генерация  жиілігіне  еселі  болатын  немесе  сонымен  сәйкес  болуы  тиіс  тіректі  жиілікпен  f_оп салыстыруға   генерацияланатын  жиілікті  f_ген  береді. Азайту  сұлбасының  шығысында  жиіліктер  сәйкес  болған  кезде  әртүрлі  жиіліктегі сигналды  аламыз. Бұл  сигнал  жиіліктік  дискриминатор  көмегімен  басқарылады. Егер f_оп  және  f_ген көп  таратылған  болса,  онда  ЖБ  жұмыс  істей  бастайды, f_оп және f_ген айырымына  пропорционал  болатын   ЖБ  шығысындағы  сигнал  шамасы  бойынша  f_оп және f_ген сәйкестендіре  отырып (кері-теріс  байланыс  болады) КБГ –ды  басқарады. f_оп = f_ген  кезінде  ЖБ  істен шығады   да, f_оп және f_ген  фазалар  айырымында  өткізілген  қателерді өндіретін   және  f_оп және f_ген  фазалық  қатынастары  бірқалыпты  болатын  КБГ-ды  басқаратын  фазалық  дискриминатор  жұмыс  істей  бастайды. Қабылданған  тізбектерде  келістіретін  тактілік  интервал  болған  кезде  ЖКК  қабылдағышынан  ЖҚ-сына ақпаратты  жазуға  тиым  салатын  сигнал  беріледі. Егер  тактілік  интервалы  шектелген  импульстер  (символдар)  тізбегі  қабылданса, «НЕМЕСЕ 1» ұяшығы  арқылы  импульс таратқыштың  «ЖӘНЕ 1» ұяшығы  ашылады  және  есесіне  ЖҚ-ға  біруақытта  «НЕМЕСЕ 2»  ұяшығы  арқылы  жазылғанды  басқару  сигналына  енгізілетін  қосымша  ақпаратты  символ  енгізіледі.

 

Өткізгіштік  цифрлық  тарату жүйесінің  линиялық  күре  жолы

 

Күре  жолға  0 және 1  символдарына импульс  немесе  пауза  сәйкес  келетін  екілік  сигнал  келіп  түседі. Тарату  код  түрлендіргіші  (КТ)  көмегімен  таратуда  екілік  сигнал  байланыстың  өткізгіштік  линиялары  арқылы  тарату  үшін  қолайлы  цифрлық  импульстік  сигналға  түрленеді. ЦТЖ  әсерінің  ұзақтығын жоғарылату  үшін  линиялар  араларына  қызмет  көрсітілетін регенерациялық  пунктер  немесе    қызмет  көрсітілмейтін регенерациялық  пунктер  қондырылған  регенерациялық  аймақтарға  бөлінген.

Регенератор  қызметі – таратылатын  импульсті  сигналдардың  формасын  қайта  қалпына  келтіруден  тұрады. 1 және 2 нүктелердегі  сигналдар  бір-бірімен  міндетті  түрде  сәйкес  келеді. Қабылдау  соңында  импульсті  сигнал  импульсті  сигналды  қайта  қалпына  келтіруден  басқа  қабылдау  КТ  көмегімен  импульсті  цифрлы  сигналды  екілік  сигналға  кері  түрлендіру  процесі  жүреді.

     

20.5-сурет. ЦТЖ-нің  күре жолының  құрылымдық  сұлбасы

20.5 -суретте  көрсетілгендей  Лтр кіріс  және  шығыс  кедергілерді  және  шағылысқан  толқынның   соңынан  бастап  энергиясын  төмендететін  және регенерациялық  аймақпен  импульсті цифрлық  сигналдың  өту  шартын  жақсартатын  линияның  толқындық  кедергісін  келістіруге арналған. Симметриялы  кабелдерді  келістіруші  трансформатордың  көмегімен  қолдану  кезінде  жақын  және  алыс  соңындағы өтпелі өшуліктің  қажет  шамасы  қамтамасыз  етіледі және  қызметтік  байланысты  (ҚБ), аралық   қоректену (АҚ) және  қызмет  көрсетілетін регенерациялық  пункт ұйымдастыру  жеңілдейді.

Егер  есептеу кезінде  линиялардың  барлық  біріншілік  параметрлерін  қолдансақ  және  таратылған  сипаттамаларын  ескерсек, онда  бұрмаланған  шығыс  импульстің  формасы  Гаусс  қисығына  жақындайды, еске  сала  кететін  жағдай  жиілік  өсуімен  импульс  биіктігі төмендейді  және  оның  ұзақтығы   (τ) өседі. Мұндай  импульс формасының  бұрмалануы  бірінші  тектегі  сызықты  бұрмалану  деп  аталады,  линия  өшулігі  жиіліктің  өсуімен  өсетін  болғандықтан  бірінші  текті  бұрмалану  импульсті сигналдар  жоғарғы  жиілікті  компоненттерінің  басылуымен  байланысты  деп  есептеуге  болады. Өтпелі  процесс тұрақты  уақытпен  анықталады.

20.7- суретте  көрсетілгендей  трансформатор шығысындағы  импульсті  сигнал  формасы  екі  өтпелі  процестің  айырымы  ретінде  көрсетілген. Импульс  формасы  бұрмалануының  сипаттамалық  ерекшелігі  τ_и<<τ_тр кезінде  ұзақ  кейінгі  әсерлік    пайда болады. Олар  импульсті  сигналдардың  төменгі  жиілікті  компоненттерінің  басылуымен  байланысты.   

 

 

  20.6-сурет. Келістірілген  трансформатор  шығысындағы  импульсті  сигнал  формасы

 

21 дәріс

 

Цифрлық   линиялық  күре  жолдарда  (ЦЛКЖ)  пайдаланылатын  кодтар

 

Дәрістің  мақсаты:  Цифрлық   линиялық  күре  жолдарда    пайдаланылатын  кодтар және олардың  түрлерін, ЖТК-3  құрылу  принципін, цифрлық  тарату  жүйесінің тиімділігін жоғарылату жолдары  және ол үшін 60-арналық  транскодерді  пайдалану  жолдарын  қарастыру

 

 

ЦТЖ-нің  линиялық  күре  жолдарында  пайдаланылатын   кодтар  келесі  талаптарды  қанағаттандыруы  керек:  код  тұрақты  токпен  қызмет  көрсетілмейтін  регенерациялық  пункттердің  аралықты  қоректенуін  (АҚ)  ұйымдастыру  үшін  сигналдық  өткізгіштерді  (сымдарды)  пайдалануға  мүмкіндік  беретін  тұрақты  құраушыдан  тұрмауы  керек; пайдаланатын  кодтың  энергетикалық  спектрі  мүмкіндігінше  спектр  максимумы   неғұрлым  төменгі  жиілік  облысында    жататындай   неғұрлым  тар  жиілік  жолағын  иеленуі  керек,  бұл  пысықтау  күре  жолды  және  өткізу  жолағы  төмен  арналарды  пайдалануы,  сонымен  қатар  жиілік  өсуімен  өшулік  өсетіндіктен  регенерациялық  аймақ  ұзақтығын  өсіруі  мүмкін;  кодтың  тактілік  жиіліктегі   f_T  сигналды  бөліп  алу  мүмкіндігі  болуы  керек; кодтық  қатенің  пайда  болуын  бақылау   қабілеті  болуы  керек.

Тұрақты  құраушының  болмауы-  линияға  берілген  импульстердің  орташа  мәні  және   N-сандық  мәндерді  қосындылағандағы   a_i-дің  қабылдаған мәні  0-ге  ұмтылуы  тиіс  а_i= . Екілік  немесе бірполярлы  код  жағдайында  бұл  шарттың  орындалуы  мүмкін  емес,  өйткені  бірполярлы  импульстер  жағдайында  сандық  қосындының  мәні  уақыт  бойынша тек  өсе  бастайды. «0»-ге  жақын  цифрлық  қосындылау  мәнін  қарама-қарсы   полярлы  импульстердің  пайда  болу  ықтималдығы  шамамен  бірдей  болатын, яғни  екі полярлы  екілік  кодты  екі  деңгейлі  үштік  кодқа  ауыстыруды  талап  ететін  импульстің  қарама-қарсы  полярлы  кодын  пайдалану  арқылы  қамтамасыз  етуге  болады  (яғни  a_i=0,1,-1 ).

Сондай-ақ  кодтың  кейбір  артықшылықтары  болуы  керек.Кодерден  кейін  алынған  екілік  ИКМ  сигналдың  0-ге  тең  артықшылығы  бар,  яғни  кез  келген  символдар  комбинациясы  рұқсат  етілген  болып  табылады, мұндай  кодтарда  қателерді  анықтау  мүмкін  емес. Артықшылықты  мысалы рұқсат  етілген   шамалардың   деңгейлер  санын  2-ден  3-ке  дейін  өсіре  отырып,  алуға  болады. Мұндай  код  артықшылығы  0,58-ді  құрайды,  ал  бинарлы  кодты  түрлендірудің  өзі  келесі  түрде  болады 1Е-1Ү,  яғни  екілік  кодтың  бір  символы  үштік  кодтың  бір  символына  түрленеді.

ЦТЖ-сінде   1Е-1Ү  түрлендірудің  бірнеше  түрі  болуы  мүмкін:  импульс  полярлығы  кезектескен (ИПК), бірліктің  жоғарғы  тығыздығындағы  код ( ЖТК).

ИПК  код  бірлік  символдарды  түрлендіру  кезінде  олардың  арасындағы  нөлдер  санына  байланысты  оң  және  теріс  полярлы  импульстерді  кезектестіреді  (21.1- суретті  қараңыз). 

 

        

 

21.1-сурет.  ИПК  және  ЖТК-3  код  түрінде  берілген  тізбектің  уақыттық  диаграммасы

Импульс  полярлығы  кезектес  кодтың (ИПК)  энергетикалық  спектрінің  максимумы f_T/2=1024кГц  жиілігінде  жатады, яғни  екілік  кодтың  f_T  жиілігімен  салыстырғанда  2  есе  төмендейді. ИПК  кезінде  кодтағы  қателікті  анықтауға  болады,  өйткені  қате  символ  импульс  кезектесу   ретін  бұзуы  мүмкін. Мысалы  егер  қатарынан  бірнеше  символда  қате  пайда  болса,  онда   кезектесу  реті  бұзылмауы  мүмкін.  Берілген  код  тактілік f_T жиіліктегі  сигналды  бөліп  алуға  мүмкіндік  береді,  ал  оның  спектрі  осы  жиіліктегі  сигналды  көрсетеді. ИПК  кодтың  артықшылығы  екілік  сигналға  (бұл  қабылдау  қабылдағышында  өтеді)   қайта  өтудің  төтенше  қарапайымдылығынан  тұрады,  ал  кемшілігі  кодтағы берілген  нөлдер  санының  көптігі, бір  нөлден құралатын  тізбекте f_T  құраушысы  болмайды  және  сондықтан  f_T  сигналын  код  фрагментінен  бөлуде  қиыншылыққа  тап  болады,  ал  бұл  генератордың   f_T  жиілігі  бөлгіш  құрылғысы  жұмысының  бұзылуын  және  регенерация  кезінде  қателердің  пайда  болуына  әкеледі. ИПК  кодты  жетілдіру  мақсатында  бұл  қателікті  жою  үшін  арнайы  модификацияланатын  код  дамытылды. Бұл  код  жоғарғы  тығыздықты код.  Неғұрлым  кең  тарағаны  ЖТК-3.    

 

ЖТК-3  құрылу  қағидасы

 

Егер  бірліктер  арасындағы нөлдер  саны үштен  көп  болмаса, онда  ЖТК-3  құрылу  принципі  ИПК  кодтың  құрылу  қағидасындай  болады. 0000 комбинациясы  екі   тізбектердің  В00V немесе  000V  типтерінің  біріне  ауыстырылады  (21.1 -суретті  қараңыз). В  импульсі  полярлықта  кезектеседі  және  ИПК  кодына  сәйкес  келеді. Полярлығы  соңғы  В импульстің  полярлығын V  импульсі  қайталайды,  бұл  кезде  000V  түрдегі  тербелісі соңғы V  пайда  болу  арасында  В  импульстер  саны  тақ  болған  кезде  пайдаланылады (В00V   комбинациясы  егер  В  саны  жұп  болса).  ЖТК-3  спектрі  ИПК  код  спектрімен  бірдей  және  бұл  спектр  максимумы  f_T=1024 кГц      жиілікте  жатыр.

ЖТК-3  кодын  пайдалану  кезінде  қатенің  пайда  болуын  бақылау  болуы  мүмкін  және  қатенің  бар  болуы  туралы  компенсацияланбаған  импульстің  бар  болуымен  немесе  V импульстерінің  кезегінің  бұзылуымен  жорамалданады.

Бастапқы  ИКМ  тізбектерінің  ИПК  кодта  түрленуі  қарапайым  құрылымдық  сұлба  көмегімен  (21.2-суретті  қараңыз)  ұйымдастырылуы  мүмкін.

 

21.2-сурет. Бастапқы  ИКМ  тізбектерінің  ИПК  кодта  түрленуі

Q триггерлердің  шығысында  сәйкестендіру    сұлбалары  ДД1  және  ДД2  арқылы  кіріс  импульс  тізбектерінің  кіріп  кетуіне  рұқсат  ететін  қарама-қарсы  сигнал  пайда  болу  нәтижесінде  әрбір  бірлік  импульс  басқа  сұлба  арқылы  өтетін  болады. Блокинг-генераторлар  (БГ1 және  БГ2)  берілген уақыттағы  күшті  фронттары  бар  жақсы  импульстерді  генерациялайды. БГ1 және БГ2  токтары  бағыттары    бойынша  әртүрлі және  соған  сәйкес  трансформатор  орамдарындағы  магнит  өрістері  де  әртүрлі. Екінші орамда  әртүрлі  полярлы  импульстер  пайда  болады,  яғни         (ИПК  код).  ЖТК-3  шындау  қажет  кезде импульсті  сәйкестендіру  және  қалыптастыру  сұлбаларының  механизмі  логикалық  құрылғыдан  (ЛҚ)  тұрады  және  оған  нөлдер  санының  есебін  шығару  үшін  f_T  жиілігі  беріледі. ЛҚ  өзінің  жұмыс  логикасын  сәйкес  БГ-дың  басқарушы  сигналын  қалыптастырады  және  шығысында  ЖТК  алынады.

 

Цифрлық  тарату  жүйесінің тиімділігін жоғарылатудың жолдары

 

ЦТЖ-нің  тиімділігін  жоғарылату,  яғни  оның  техника-экономикалық  көрсеткіштерін  жақсарту,  келесі  бағыттарда  жүргізіледі: ЦТЖ  аппаратураларын  дамыту,  яғни  аппаратуралардың  функционалдық  мүмкіндіктерінің  кеңеюін  қамтамасыз  ететін  иерархиялық  ЦТЖ  жаңа  буынын  жасау,  оның  сенімділігін  арттыру,  габаритті  өлшемдерін  азайту, қолданылатын  қуатты  төмендету және  т.с.с;  бағыттаушы  жүйелер  ретінде  талшықты-оптикалық  байланыс  жолдарын  пайдалану; кодтаудың  барынша  тиімді  әдісін  пайдалану,  мысалы  адаптивті дельта-модуляция (АДМ) немесе адаптивті дифференциалды-импульсті-кодты модуляция (АДИКМ); линиялық  күре  жолда  барынша  тиімді  кодты  пайдалану (мысалы  көпдеңгейлі  кодтар); байланыс  арнасы  бойынша  сигналдың  таралу  ерекшеліктерін  ескеретін  статистикалық  ТЖ жетілдіру және т.б.

ЦТЖ-нің  соңғы  жетістіктері  МОП  сұлбаларында  және  барьерлі  Шотки  сұлбаларында  арнайыландырылған  үлкен  интегралдық  сұлбаларда, үлкен  габариттік  интегралдық  сұлбаларда,  сондай-ақ  диагностика  және  бақылау  құрылғыларына  неғұрлым  тиімді  микропроцессорлық  құрылғыларда  микросұлбалар  қолданыс  тауып  жүр.

ИКМ-30  аппаратурасының  соңғы  кездегі  модификацияларының  бірі- негізгі  блоктарды  қайта  өңдеу  кезінде  шамамен  тұтынатын  қуаттың  2 есе  кемуі,  арналардың   жиіліктік  және  фазалық  сипаттамаларының  жақсартылуы,  аппарат  сенімділігінің  жоғарылатылғандығы  болып  табылады. Бұдан  басқа  линиялық  қосылу  блогымен  түзетілмейтін  орынды  іздеуге  мүмкіндік  беретін  және  ҚТС-да  құрылған  автоматтандырылған  бақылау  жүйелері  бар  түйісуден (стык)  тұратын сервистік  қызмет  жасалынған.  Берілген   аппаратура  модификациясында  келістіргіш  құрылғыны  ақырғы  ИКМ-30  жүйесінен  бөлек  қондыру  мүмкіндігі  қарастырылған  (мысалы коммутациялайтын  цехта).

Кодтаудың  унификацияланған  аппаратурасында  АКУ-30  АЦО-30  бен  салыстырғанда  5  есе  тұтынатын  қуат (15  орныны  80 Вт) төмендетілген, мұндай  габаритті өлшемдерді  қысқарту  кезінде   түйісудің берілген  параметрлерімен  қалыптасу  қамтамасыз   етіледі.

ТОБЖ-нің  таратудың  цифрлық  әдістермен  тіркесу  кезіндегі  белгілі  артықшылықтары  бірыңғай  автоматтандырылған  байланыс  желілерінің  (БАБЖ)  кез  келген  аймағында  жарықөткізгішті  ЦТЖ-ін  тиімді  қолдануды   қамтамасыз  етеді. Жұмыстың мақсаты  атап  айтсақ ТОБЖ-ндегі  ЦТЖ  шағылыстырғыштың  сызықты  емес  модуляциялық  сипаттамасымен,  фото детекторлау  процесінің  шаршылы  және  дискретті  сипаттарымен  және  таратудың  аналогты  әдістерін  қолдануды   қиындататын  оптикалық  күре  жолдың  басқа  да   артықшылықтарымен  байланысты.

Қазіргі  таңда  неғұрлым  көпмодалы  оптикалық  талшық  өшулігі  1..5 дБ/км  шегінде  болатын  0,85 және 1,3 мкм  диапазондары біраз  игерілген. Бұл  ұзындығы  40..50  км-ге  дейінгі  регенерациялық  аймақты  алуға  мүмкіндік  береді. 2  мкм-ден  жоғары  диапазонды  игеру  бірмодалы  талшықты  пайдалану  кезінде  жарық  өткізгіштік  ЦТЖ  тиімділігінің  тағы  да  жоғарылауына  мүмкіндік  береді. Мысалы 20 км–ге  дейінгі  құрылыстық  ұзындық  кезіндегі 4 мкм  толқын  диапазоны  үшін  арналған  оптикалық  кабелдердің ретті  жоғалтуы 0,01 дБ/км  болады. Осы  диапазонда  қосылудың  әрқайсысында  жоғалтуы  0,06 дБ болатын  оптикалық  кабелдердің  талшықтарын  өсіру  технологиясы  жасалған. 1000 км  дейінгі  регенерациялық  аймақ  ұзындығын  қамтамасыз  етуге  мүмкіндік  беретін  толқынның  2..12  мкм  диапазонында   кездейсоқ  аз  жоғалтуы  бар  (10^-3дБ/км дейін)  оптикалық  талшықты  жасауға  болады. Жарық  өткізгіштік  ЦТЖ-нің  кейінгі  жетістіктері  аз  габаритті, сенімді, температуралық  тұрақтылығы жақсы   және  механикалық  төзімділігі  жеткілікті  болатын  интегралды  оптика  құрылғыларын  кеңінен  пайдаланумен  байланысты.         

                  

       21.3-сурет. 60-арналық  транскодерді  пайдалану

ТТБХК (МККТТ)  G761  ұсынысында  2,048 Мбит/с  жылдамдықпен  таратылатын  және  ИКМ  әдісімен  құрылған, бір  цифрлық  ағынға  сол  жылдамдық  беріледі, бірақ  АДИКМ  пайдалану  және  керісінше  кездегі  екі  стандартты  цифрлық  ағыннан  өтуге  мүмкіндік  беретін  60-арналық  транскодерді  пайдалану  мүмкіндігі  қарастырылған.

Магистральды  ЦТЖ-інде  көпдеңгейлі  кодты  пайдалану  оларды  аналогты  тарату  жүйесі  бар  экономикалық  конкуренттік  тұрғыдан  қабілетті  етуге  мүмкіндік  береді, бұл  кезде  сәйкес  деңгейдегі  АТЖ-нің  күшейткіш  аймағының  ұзындығына  дейін  жеткізілуі  мүмкінрегенерациялық  аймақ  ұзындығының  өсуіне  әкелетін  линиядағы  сигналдың  f_T  азаяды. Иерархияның  жоғарғы  ретіндегі  ЦТЖ-нің  күре  жолдарын  ұйымдастырудың  қолайлығы  болып  тактілік  жиілікті  f_T  2 есе  төмендетуге  мүмкіндік  беретін  бес деңгейлі  код  табылады.

Тарату  жылдамдығы  139, 264 Мбит/с (ИКМ-1920)  болатын  төрттік  ЦТЖ өзінің  техника-экономика  тұрғысынан  К 3600  аналогты  жүйеге  жол  береді, сол  аймақ  ұзындығында  (3 км)  тональді  жиіліктегі  саны  2  есе  аз  арналарды  ұйымдастыруға  мүмкіндік  береді.  Сондықтан  үлкен  назар  төрттік  ЦТЖ  модификациясын  жасауға  аударылуда. ИКМ-1920х2  регенерациялық  аймақтың  ұзындығын  өзгертпей   линияда  бес деңгейлі  кодты қолдану  есебінен  арналар  санын  екі  еселеуге  мүмкіндік  береді. Мұндай  кодтарға,  мысалы,  цифрлық  қосынды  вариациясы  13-ке  жетуі  мүмкін  6В3Q типіндегі блокты  балансты  код  жатады.  f_T –нің   2 есе  төмендеуі  біздің  елде  жасалған 6В3Q  кодымен  салыстырғанда  неғұрлым  балансталған  сигналды  алуға  мүмкіндік  беретін   блокты  емес  бес  деңгейлі  БК-45 типті  код  көмегімен  жетуі  мүмкін

 

22 дәріс

 

Цифрлық  сигналды  регенерациялау

 

Дәрістің  мақсаты: Цифрлық  сигналды  регенерациялау және  регенератордың жұмыс  істеу қағидаларын, құрылымдық  сұлбасын,  цифрлық  сигналдың  фазалық флуктуациясы  және  олардың  тарату  сапасына  әсерін  қарастыру

 

Цифрлық  сигналды  регенераторын  қолданғанда  (22.1-суретті  қараңыз)  уақыттық  интервалдары  толығымен  қайта  қалпына  келтірілген, ішкі  синхрондаулы  (өзіндік  синхрондаушы)  болады. f_T  тербелісі  кіріс  сигнал  спектрінен  бөлінеді. Сыртқы  синхрондау  кезінде  бөлек  тізбектермен  сигналдарды  регенераторға  беруді   қамтамасыз  ету  қажет  болар  еді. Ішкі  синхрондаулы  регенераторлар  f_T бөлінуі  шығыс  сигналдан  болмайтындықтан тура  әсерлік  болып  табылады. Шығыс  сигналдан   f_T  бөлу  кезінде  бөгеуілдердің  көбеюіне  әкелетін, яғни  бөгеуіл  қорғаныстығы  төмендейді, кері  байланыс  тізбегі  ұйымдастырылатын  еді. Регенерация  процесінде  келесі  операциялар  орындалады: қайта  қалпына  келетін  импульстердің  күшеюі  және  олардың  формаларының  коррекциясы; импульстер  белгілі  бір  анықталған  уақыт  мезетінде  қалыптасудың  нәтижесінде  коррекцияланған  импульстердің  стробталуы; стробтаудан  кейін  импульс  амплитудасының  мәнін  табалдырықты  (эталонды)  бағытпен  салыстыру; берілген  параметрлердегі  жаңа  импульстердің  қалыптасуы;    

22.1-сурет. Регенератордың  құрылымдық  сұлбасы

Мұндағы ЖЛР  –жасанды  линия регенераторы;

ТЖБ –тональді  жиілікті  бөлгіш;

СК–сызықты  корректор;

ТҚ-  табалдырықты  қалыптастырғыш;

КК- корректорлаушы  күшейткіш;

РҚ–реттеуші  құрылғы;

ШИҚ-  шығыстық  импульстерді  қалыптастырғыш;

АҚ-  аралықты  қоректену.

Тізбек  кірісіндегі  сигнал, бір  импульсі  (22.2-суретте   көрсетілген)  тізбекпен  жүре  отырып  осы  тізбекпен  бұрмаланады. Бұл  кезде  сигнал  амплитудасы  төмендейді  және  ұзақ  кейінгі  әсерлік  пайда  болады.  22.2 б-суретте  регенератор  кірісіндегі  осы  бұрмаланған  сигнал  күшейтілуі  және  коррекциясы  КК-те  орындалады.

    

22.2-сурет. а) тізбек  кірісіндегі  сигнал;

 б) регенератор  кірісіндегі сигнал; 

 в)  корректорланған импульс

Цифрлық  сигналы  коррекциялау  құрылғыларына  келесідей  талаптар  қойылады:  бөгеуілдердің  кейінгі  әсерлік  есебінен    импульстер  арасындағы  әсер  етуліктің  төмендеуі,  КК  басқа  бөгеуілдердің  қуатын  өсірмей,  интерференциялық  шуларын  төмендетуі  тиіс. Кабелдің  өзіндік  бөгеуіл  қуаты  және  линиялық  өту  бөгеуілі  КК  өткізу  жолағына  пропорционал  болады.  Сондықтан  мұндай  бөгеуілдерді  төмендету  үшін  КК  өткізу  жолағын  аздау  етіп  жасау  керек,  ал  КК  өткізу  жолағының  азаюы  өтпелі  процесс  ұзақтығын  жоғарылатады,  яғни  интерференциялық  бөгеуіл  қуаты  да  жоғарылайды,  сондықтан  өткізу  жолағы  көп  болуы  керек.  Бұған  квазиүштік  сигнал  Δf_икм f_T жолағы  жарайды, бірақ  күре  жол  өткізу  жолағы  шектелген  болғандықтан  корректорланған  импульс  формасы  тік  бұрышты  бола  алмайды  (22.1-суреттегі в).  Импульстер  формасының  коррекциясы  олардың  тактілік  интервалдарындағы импульс  энергиясының  концентрациясы  есебінен  бір  импулс  посылкасының  басқаларға  әсерін  толығымен  немесе  бөлек  жоюды  жүзеге асырады   (22.1-  суреттегі в).  Сызықтық  коллектор  шығысына  қысқа  стробталған  импульстердің  ТЖБ  блогы  қосылған  (22.1-суреттегі г).Стробталған импульстер  кіріс  сигнал  амплитудасы максимал  болатын  тактілік  интервал  ортасында  болатындай  болып  кіріс  сигналға  қатысты  қалыптасады. Бұл  сонымен  қатар   регенерация  процесі   кезіндегі  аз  қателер  ықтималдығын  қамтамасыз  етеді. Стробталған  импульстер (22.1-суреттегі г)  РҚ  кірісіне  (22.1-суреттегі д)  беріледі  және  (22.1-суреттегі е). Бұдан  басқа  РҚ 1  мен  РҚ 2-ге  трансформатор (Тр)  арқылы табалдырықты  кернеу  шамасына  ығысқан  (Д и Е нүктелеріндегі U табал)   коррекциялаушы  импульстері беріледі. Соңғы  табалдырықты  қалыптастырғыш (ТҚ)   генерациялық  жүктемеде  жұмыс  істейтін  түзеткіштен  тұрады және  ол  сызықтық  коллектордың (СК)  импульстері  амплитудасының  ½  бөлігіне  тең  тұрақты  кернеуді  өндірді. Деңгейді  автоматы  реттеу  (ДАР)  корректор  шығысындағы  импульстер  амплитудасының  тұрақтылығын  қамтамасыз  ететіндіктен, шешім  табалдырығы өзгеріссіз  қалады. РҚ-ға  келіп  түскен  сигналдың  әрбір  тактісінде  стробталу  болады, егер  РҚ-ға  стробтаушы  импульстің  келу  мезетінде  ТЖБ-те  кіріс  сигнал  «+»  полярлы  болады,  яғни  кіріс  сигнал  мен  табалдырықты  кернеу  айырымы  болады,  онда  РҚ  шығысында  сәйкес  қалыптастырғышқа   түсетін   (22.1-суреттегі  ж,з)  импульс  қалыптасады. Егер  айырым  «-»  болса,  онда  РҚ  шығысында  импульс  қалыптаспайды. ШИҚ 1  мен  ШИҚ 2  қалыптастырғыштары  дифференциялды  трансформаторлар  арқылы  қосылған,  онда  Тр2  шығысында  қалыптасқан  импульстер  әртүрлі  полярлы  болады. СК-дың  негізгі  жұмысы  РҚ  мен  ШИҚ  кірісінде  максимал (сигнал/бөгеуіл) қатынасты  қамтамасыз  ету. СК  шығыс  каскадындағы  символ  аралық  бөгеуілдерді  бұқтыру  үшін  корректорлаушы  күшейткіш  өшулікті  және  кейбір  жиілік  жолағында  алдыңғы  аймақтағы  фаза-жиіліктік  сипаттама (ФЖС) сызықсыздығын  компенсациялайды. ШИҚ  f_T -ті  береді және  регенератордағы  синхрондауды  жүзеге  асыратын  стробтаушы  тактілік  импульстер  қалыптасады. Импульстің  қалпына  келуінің  идеалды  жағдайында  регенератор  шығысындағы  тізбек  берілетін  импульсті  тізбектердің  дәл  көшірмесі  болып  табылады. Шындығында  оның  бөгеуіл  әсерінен  және  импульстер  арсындағы  интервалдардың  өзгеруінен және  стробтаушы  импульстер  флуктуациясы  есебінен  регенерация  қатесінің  болу  салдарынан  берілген  импульстен   айырмашылығы  бар. 

 

  Цифрлық  сигналдың  фазалық флуктуациясы  және  олардың  тарату  сапасына  әсері

 

Фазалық флуктуациясы (ФФ)  деп  импульстердің   кездейсоқ  жағдайына  әкелетін  регенератордың  стробтаушы  импульстерінің  пайда  болу  уақытындағы  кездейсоқ  құраушыны  түсінеміз. Флуктуацияны  фазалау:  жүйелік  және  кездейсоқ  болуы  мүмкін.  Жүйелік  құраушы  сызықтық  сигналдың  өзіндік  параметрімен  сипатталады. Барлық  регенераторлар  үшін  олар  бірдей  және  олардың  есептеу  шамалары  регенератор  сандарына  пропорционал. ФФ-ның  кездейсоқ  құраушылары  бөлек  регенераторлардың тактілік  жиіліктерін  бөлетін  контур  бұзылуынан,  сондай-ақ  өтпелі  бөгеуілдер  әсерінен  болады. Қабылданған  қабылдаушы  ИКМ  сигналда  ФФ-ның  болуы  f_T  тербелістің  тұрақсыздығына  әкеп  соғады,   f_T тікелей  қабылданған  сигналдан  беріледі.  f_T  тербелістің  тұрақсыздығы  арналардың  бір-біріне  өзара  әсерлесуіне   және  ТЖС  көмегімен  қалпына  келтірілген  сигналдың  бұрмалануының  пайда  болуына  әкеп  соғуы  мүмкін. Бастапқы  аналогты  сигнал   S(t)  функциясымен  өрнектелсе,  онда  ФФ  бар  кезде  декодер  шығысындағы  сигналды  дискретті  санақтың  фазомодуляцияланған  түрінде қабылдауға  болады.      

Y(t)= ,                                   (22.1)

 мұндағы  Т– санақтың номинал  периоды;

                  t– уақыт;

          n–t  уақытындағы санақ  саны;

                   –санақтың ФФ  есебінен  болатын нормаланған жағдайынан уақыттық  ауытқуы.

Бұл  тізбектің спектрін  Фурье  түрлендіруін орындау  жолымен  анықтауға  болады        

Y(w)= e^-iwTe^-iwEп ,                                         (22.2)

мұндағы  S(n)–санақ амплитудасы;

                 Еn–n-інші санақтың  уақыттық  ауытқуы;

                 n–санақ  саны.

Берілген  спектрлік  құрамымен  сигнал  декодер  шығысына  қосылған ТЖС-ке беріледі  және   wEn  шамасы  ТЖС-тің  шектік  жиілігінде <<1  болады  деп  ұйғара  отырып, (22.3)  өрнекті  аламыз. (22.3)  өрнекте  көрсетілгендей  ФФ  бар  кезде  сигнал  спектрі  сигналдың  өзіндік  спектрінен  тұрады (1) (аналогты  сигналды  дискретизациялау)  және  спектрмен  анықталатын  құраушыдан,  сондай-ақ  тұрақсыздыққа (2) көбейтілген құраушыдан  тұрады.

Y(w)= Sn*e^-iwT - iw En*Sn*e^iwT.                                                (22.3)

                                  (1)                 (2)               (3) 

(22.3) формуладан  соңғы  өрнек  ТЖС шығысында  аналогты  сигналдан  басқа  қосымша  спектр (3)  пайда  болатындығын көрсетеді. Бұл  қосымша  бөлік  шу  және  бұрмалану  көздері  болып  табылады,  оның  себебі  ФФ  сигналда  жатыр. ФФ шудан және өтпелі бөгеуілден тұрады. Контурмен  енгізілген  ФФ төмендету  үшін  оның  бұзылуын (растройка) және сапалылығын  (добротность) төмендету  керек. Айта  кететін  жағдай сапалық  төмендеуі  кезінде  сезілмейтін (дрейф) зоналарының  әсері  өседі, ал  бұл  ТБЖ–нің  тұрақсыз  жұмысына  әкеп  соғады. Практикада  контур  сапалылығы  80-120  аралығында  таңдалынады. Контур  бұзылуының  толық  шамасы  оны дайындау  кезіндегі  және   эксплуатация  жағдайындағы  температуралық  режимінің  өзгеруіне  байланысты  бұзылуы  кезіндегі  келтіру қателігінен  шығады. 

 

 

22.3-сурет. Түзетілген  тізбек  спектрі

Егер  контурдың  өткізу  жолағының  орташа  жиілігі  f_o  f_T-мен  сәйкес,  яғни  бастапқы  тізбек  f_T  символдарымен  сәйкес  келеді,  онда  контурдың  өткізу  жолағына  f_T-ге  қатысты  симметриялы   болатын  және  бірдей  амплитудалы  түзетілген  тізбекті  спектр  құраушысы  беріледі. Бұл  жағдайда  фазалық  модуляция  болмайды. ФФ  есебінен  болатын  осы  бөгеуілдердің  спектрлік  тығыздығын  біле  отырып,  ТЖС  шығысында  осы  бөгеуілдің  қорғаныстық  мәнін  анықтауға  болады.  Есептеулер  көрсеткендей  ФФ  бөгеуілдерінен  болатын  қорғаныстықтың шамасы 40дБ-ден  кем  емес,  ЦАТ  шығысындағы  санақ  флуктуациясының,  яғни  екіншілік  цифрлық  жүйелер  үшін  (ИКМ-120)  цифрлық  ағын Е 2,  тиімді  мәні 810 нс-тен  аспауы  керек.  Берілген  шама  жеті тактілік  интервалға  сәйкес келеді және  өзінен-өзі  бұл  шама  үлкен  болады,  ал  стробталған  импульстердің  номинал  жағдайға  қатысты  ығысуы  тактілік   интервал  үлесінен  емес,  осы  интервалдар  бірлігімен  анықталатын  болады.

Екіншілік  жүйе  ұзындығы  600 км  болатын   тұйық  жүйелерде  810 нс-тан  кем  және   екі  тактілік   интервалдан  аспауы  керек  фазалық  ығысуды  жинақтау  үшін  қолданылады. Басқа  сөзбен  айтқанда  ФФ  «ауа  райын»  анықтамайды, байланыс  сапасын  немесе  бөгеуілден  қорғаныстығын  анықтайды. ФФ-ға  қарағанда  талаптары  өте  күшті  бөгеуілдер  бар.  Телевидения  сигналдарын  цифрлық  арналармен  таратқан  кезде  уақыттық  флуктуация  кесірінен  бейнелердің  детальдары  шекараларының  және  шекара  бұрмалануының  шайылып  кетуі   пайда  болады. Түрлі-түсті  телевизиялық  сигналдарды  тарату  кезінде  фазалық  флуктуацияның  болуы  түстердің (ТV-сигналдың  спектрлік  ені-6,6 МГц)  және  бейнелердің бөлек  аймақтарының бұрмалануына  әкеп  соғатын  түстер  тасушысы  фазасының  өзгеруіне  әкеп  соғады.

Таралудың  қалыпты  заңы  кезінде  ФФ  спектрінің  ені  0,6 МГц-ке  дейін  болған  кезде  ФФ-ның  орташа  квадратты  мәні  0,5 нс-тен аспауы  керек, бұл  телевизиялық  арнадағы  ФФ-ға қойылатын  талаптарға  қарағанда  күштірек. Бұл  жағдай  түрлі-түсті телевиденияны  таратуда  ФФ-ны  басатын  құрылғыны  қамтамасыз  ететін  линиялық  күре  жолда міндетті  түрде  орындайды. Контурдағы  ФФ-ны  азайту  үшін, оның  бұзылуы  мен  сапалылығын  төмендету  керек.  Практикада  контур  сапалылығы  80-120  аралығында  таңдалынады. Қатысты  контур  бұзылуы 10^-4   кем  болады.

 

Дәріс  №23

 

Цифрлы линиялық күре  жолдардағы   бөгеуілдер

 

 Дәрістің  мақсаты: Цифрлы линиялық күре  жолдардағы   бөгеуілдер,олардың  пайда  болу  жолдары, біркабелді байланыс  жүйесінің  құрылымдық  сұлбасын, линиялық күре  жол  сапасын,  регенерациялық  аймақ және оның  ұзындығын  есептеу  жолдарын   қарастыру.

 

Цифрлы линиялық күре  жолдардағы   (ЦЛКЖ)  бөгеуілдердің  негізгі  түрлеріне:  символаралық,  өзіндік,  өтпелі  (регенерация  аймағындағы  кіріс  және шығыс  R-нің  келіспеуі), АТС-тің   құралдарының  коммутация құрылғыларынан  болатын  бөгеуілдер жатады.

Символаралық    бөгеуілдер  линиялық  күре  жолдың  өткізу  жолағын  шектеуден  болады. Егер  шектеу  жоғарыдан  болса,  онда жиілік  өсуімен  өшулік  те  өседі. Спектрдің  жоғарғы  жиілікті  құраушылары  мұндай  өзгерістерге  төзеді,  ал  уақыттық  сипаттамада  жоғарғы  жиілікті  құраушылар  импульс  фронтын  бейнелейді.  Күре  жол  арқылы  жоғарғы  гармоникалар  өтпеген  кезде   фронттардың  тартылуы  жүреді.

 

23.1-сурет. а)  жолақты  жоғарыдан  шектеген  кездегі  символаралық  бөгеуілдер;

б) жолақты  төменнен  шектеген  кездегі  символаралық  бөгеуілдер;

Жолақты  жоғарыдан  шектеу де  символаралық  бөгеуілдердің  пайда  болуына  әкеп  соғады. Спектрдің  төменгі  жиілік  құраушылары  фронтты  емес, импульс  төбелерін  бейнелейді. Егер  осы  гармоникалық  құраушылар  линиялық  күре  жолдан  өтпесе,  жазық  төбелердің  бұрмалануы  (фронт  бұл  кезде  сақталады)  жүзеге  асады. Жолақты  төменнен  шектеу  арнайы  ақпарат  таратылатын  сигналды  өткізгішпен  қызмет  көрсетілмейтін  регенерациялық  пунктті (НРП) қоректендіру  мүмкін  болатындай  етіп  жүргізіледі. Төмендегі  қиылу  жиілігі f_д тактілік  жиіліктің  шамамен 1%құраса, онда символаралық  бөгеуіл  деңгейі  импульс  амплитудасының 5%-ына  тең  болады  және  берілген  линия  үшін  оптимальді  энергетикалық  спектрлі  кодты  қалыптастыру  жолымен,  сондай-ақ  регенератордың  (корректорлаушы  күшейткіш  және  трансформатор)  параметрлерін  оптимальді  таңдау  есебінен  бөгеуілдерді  басудың  қосымша  өлшемдері  қажет  емес.

Өтпелі  бөгеуілдер  симметриялы  кабелдерді  пайдаланатын  жергілікті және  аймақ ішілік  желілердегі  бөгеуілдердің  негізгі  түрі  болып  табылады, сондықтан  мұндай  желілерде  регенерациялық  аймақ  ұзындығы  өтпелі  процестерден  максимал  қорғаныстық  шамасын  қамтамасыз  ете  отырып,  берілген  күшейткішке   байланысты  анықталады. Өтпелі  бөгеуілдер  кабел  жұптары  арасында  магнитті  және  сыйымдылықты  байланыстың  болуы  салдарынан  пайда  болады. Екі  бағытта  сигнал  бір  кабелдің  әртүрлі  жұптарымен  таратылатын  біркабелді  байланыс  жүйесінде  ең   күшті  болып  табылады,  ал  егер  байланыстың  екі  кабелді  жүйесін  пайдаланса,  яғни  әр  бағытта  таралу  әр  түрлі  кабелдермен  жүзеге  асады,  онда  ең  күштісі  болып  алыстағы  соңына  әсері  немесе  желі  арқылы  әсерлесу  болып  табылады. Өтпелі  бөгеуілдің  сипаттамасы  әсер  ететін  жүйеден  тәуелді. Әсер  етуші  жүйенің  саны  аз  (>4)  кезде өтпелі  бөгеуіл  статикалық  сипатта  болады,  сигнал  қуатымен  кездейсоқ  сандарды  қосындылау  заңымен  қосылады.

Симметриялы  желілерде  бөгеуіл  деңгейлері  берілетін  сигналдың  аймақ  ұзындығынан  және жиілігінен  тәуелді. Жиілікті  орташа  жоғарылату  алыстағы соңындағы  қорғаныстық  шамамен 6 Дб/октаваға  кемиді, ал  жақындағы  соңында 4 Дб/окт. Бір  кабелді  байланыс  жолындағы жақындағы  соңында   қорғаныстық  шамасы

 

А_зо=Р_пр-Р_по=Р_пер- l-Р_по=А_зо- l .                                   (23.1)

Екі  кабелді  байланыс  жолындағы  алыстағы  соңында  қорғаныстың  шамасы

                           Азl=Р_пр-Р_пl=Р_пер- l-Р_пl=А_зl- l .                                      (23.2)

Бір кабелді  байланыс  жүйесі кезінде А_о шамасы   Al  шамасынан кем, бұл  талап  етілген  қорғаныстық  А_зо регенерация  аймағының  аз l ұзындығында  қамтамасыз  етілетіндігін  білдіреді. Жақындағы  соңында  өтпелі  өшулікті  жоғарылату  үшін әр  жерде  орналасқан трасса  ұзындығында   шахмат  түрінде  регенераторларды  орнату  есебінен  болуы мүмкін. 

 

23.2-сурет. Біркабелді байланыс жүйесі

 

Бұл  жағдайда қорғаныстықты  өсіру  қабылдағыш  станциясының (регенератор кірісі  қарама-қарсы  бағытта) таратқыш  шығысының  жанында  орналасуынан  емес,  регенерация  аймағы  ұзындығының  ортасында  орналасуы  есебінен  қамтамасыз  етіледі,  яғни  өтпелі  бөгеуіл  трасса  бойымен  таратылатын  болғандықтан  ½ есе  әлсірейді. Берілген  сұлба  әртүрлі  бағыттағы  НРП  құралдары  әртүрлі  құдықтарда  орналасуымен ыңғайлы. Құдықтың V  шектеуі  бар,  онда  екі  бағыттағы  НРП  орналастыру қиындау,  сондықтан  әртүрлі  бағыттағы  НРП  құралдары  әртүрлі  құдықтарда  орналастырылады. Өтпелі бөгеуіл  шамасы  сондай-ақ  регенератордың  кіріс  және  шығыс  тізбектерінің  келістірілуінен  және  симметриялылығынан  күшті  тәуелді  болады. Регенератор  кірісінде  және  шығысында  келіспеушілік  және  симметриялы  еместік  шамасы  40дБ  аспауы керек. АТС  құралдарының  коммутация  құрылғыларынан  болатын  бөгеуілдер  импульсті  сипатта  болады  және  ЦТЖ  үшін өте  қауіпті. Бұл  бөгеуілдің  спектрі  жеткілікті  кең  және  ол  бөлек  импульстерден  тұрады  немесе  үлкен  амплитудалы  импульстердің  қысқа  пакеттерінен  тұрады.  Кең  спектрлі   болғандықтан  бұл  бөгеуілдер линияда  тез өшеді. Регенератордың  кіріс  және  шығыс  звеноларында келіспеушіліктің  болуы шағылысқан  импульстердің  пайда  болуына  және  бөгеуіл  деңгейінің  өсуіне  әкеледі.

ЦТЖ  регенерациялық  аймақ  ұзындығы  бөгеуілдердің  және  аппроксимацияланған  бұрмаланулардың  барлық  түрлерін  ескере  отырып  және  линиялық  күре  жолда  қателердің  пайда  болу   ықтималдығы 10^-6 дәрежесінен  аспайтындай  болып  таңдалынады.  Егер  линияға n–регенератор қосылған  болса,  онда  қателердің  пайда  болу  ықтималдығы бір  регенераторда  мынаған  тең

 

P=10^-6/n=10^-6*l/L ,                                                  (23.3)

мұндағы L–линия  ұзындығы;

                        l– регенерациялық  аймақ ұзындығы.

Регенератор  коаксиалды тізбекке  қосылған  кезде  тізбектер  арасындағы  өтпелі  бөгеуіл  деңгейі  төмен  және  регенерация аймағының  ұзындығы  коаксиалды  тізбектің  өзіндік  шуымен  және регенератордың  кіріс  тізбектері  шуларымен  анықталады. Жалпы  жағдайда  регенерациялық  аймақ  ұзындығы осы  екі   түсініктемеден регенератор  кірісінде қорғаныстықты  талап  етілген  шамаға  жеткізетін  БЖ  өшулігі  және  БЖ-нің  амплитудалы  жиілікті  сипаттамасы біркелкі еместігінен  пайда  болатын  линиядағы  импульсті  сигнал  бұрмалануымен  анықталады.

СС  элементтерінде ұзындық   факторымен  анықталатын –ол  өшулік, оның  электрлік  кабеьдегі  шамасы  біршама  болады, сондықтан  есептеу  кезінде  бұрмалану  есепке  алынбайды  немесе   оның  үлесі  төмен.  Ал  ТОБЖ-лерінде  бұл  шамалар  бірге  өлшенеді,  өшулігі  аз болады,  ал  бұрмалану  шамасы  дисперсия  есебінен   анықталады.  Мұндай  жағдайда  ұзындық  есебі  өшулік  және  бұрмалану  критериялары  бойынша  жүргізіледі,  яғни  екі  регенерациялық  аймақ   ұзындығын  алып,  оның  кішісін  таңдайды.  Идеал  регенераторлар  үшін  қателердің  пайда  болу  ықтималдығы kU_n U_m(N_y-1)  тең,  мұндағы U_m–корректорланған  импульстің  пиктік  амплитудасы; N_y–код  деңгейінің  саны; бөгеуіл  кернеуінің  тасталу  ықтималдығымен  анықталады. Кейде  U_m=U_om*10^{-0.05a(0.5ft)}  тең  деп  ұйғарылады. Мұндағы  a(0.5f_T)–  жарты  тактілік  жиіліктегі линияның км-лік өшулігі; l– линия  ұзындығы.

Бұл жағдайда  бір  регенератор  үшін  қателердің  пайда болу ықтималдығы  

  P₁=((N_y-1)/N_y)*(1-Ф(к)) ,                                          (23.4)

Ф(к)=(1/ )* exp(-x²/2s²)dx .                                 (23.5)

Квазиүштік  код  үшін  қай  посылкаға  шу  кедергісінің   түсірілуі  келмейтінін  ескеру  қажет,  егер  бұл  токсыз  қатеге  түсірілу  келсе,  онда  қателердің  пайда  болуы  міндетті  түрде  болады,  ал  табалдырықтық құрылғы оны  импульс  сияқты  анықтайды. Ал,  егер,  бұл  түсірілу  токтық  посылкаға  келсе,  онда  қателердің  осы  жерде  болуы  түсірілу  таңбасымен  берілген  символ  таңбасының  сәйкес  келуінен  тәуелді  болады.  Егер  токтық  посылка  ықтималдығы 0,5  деп  қабылдасақ,  онда  қателердің  пайда  болу  ықтималдығы          0,5+0,5*0,5=0,75  болып  анықталады.  Сондықтан  квазиүштік  код  шамасы  мынаған  тең

 

P₁=0.5*(1-Ф(к)).                                               (23.6)

 

Бұл  теңдеу  регенерациялық  аймақ  ұзындығын  бағалайтын графоаналитикалық  әдіспен  шешіледі. Егер  қателердің  пайда  болу  ықтималдығының  регенератор  шығысындағы  бөгеуілден  қорғаныстық  шамасынан тәуелділігін  тұрғызсақ,  онда  ол  мына 23.3 -суретте  көрсетілген  түрде  болады.

 

23.3-сурет. Қателердің пайда  болу  ықтималдығының  регенератор  кірісіндегі  бөгеуілден  қорғаныстығы  шамасынан  тәуелділігі

 

 

Егер А_з  анықталған  деңгейден  төмен  болуы -  қателердің  пайда  болуының  ықтималдығының  күрт  өсуіне  әкеп  соғады.  Мұндай   графиктер  регенераторлары   табалдырық  тиімділігімен  сипатталатын  ЦЛКЖ  жүйелері  үшін  арналған. Қорғаныстық  шамасы  жалпы  жағдайда  төмендегі  формуламен  анықталады 

   

А_з=20lg(U_omax/U_n)-a(0.5f_д)l=20lg(N_y-1)k+Δa ,                         (23.7)

 

мұндағы  Δа–символаралық  бөгеуілдер  мен  әртүрлі  аппараттық  бұрмалануларды (Δа=4-6 дБ)  ескергендегі  қорғаныстың  қоры.  Квазиүштік  код  жағдайында

 

20lg(N_y-1)k+Δa=20lg2k+Δa,                                         (23.8)

 

мұндағы  (20lg2k+Δa) шамасы 34дБ-ге  тең.

Симметриялы  кабелдер  тізбегіне  қосылған  регенераторлар  үшін  бөгеуілдің  негізгі  түрі  болып  жақындағы  соңында (жұмыстың  бір  кабелді  режимі)  немесе  алыстағы  соңына  сәйкес (жұмыстың  екі  кабелді  режимі )  өтпелі  бөгеуілдер  табылады. Егер  әсер  етуші  жұптар  саны  (2-4)  көп  болмаса,  онда  мұндай  жағдайда  кернеу  бойынша  бөгеуілдерді  қосындылау  болады  деп  есептеуге  болады.  Регенератордың  қауіпсіз  жұмысын  қамтамасыз  ету  үшін  корректорланған  импульс  амплитудасы өтпелі  бөгеуілден  қорғаныстығының  Ап 6дБ  шамасына  сәйкес  бөгеуіл  2  есе  жоғары  амплитудасынан  кем  болмауы  керек.  Қажетті  эксплуатациялық  қорды  ескере  отырып, қорғаныстықтың    шамасын  15-20  дБ  деп  алынады. Өтпелі    бөгеуілден  қорғаныстық  шамасы  мынаған  тең  

 

            А_з=A_ol-al                                                         (23.9)

 

Линиялық күре  жол  сапасы. Регенерациялық  аймақ  ұзындығы

 

ЦТЖ  линиялық  күре  жол  сапасы  қателер  коэффициенті  К_қат  немесе  қателер  ықтималдығымен  Р_қат бағаланады. Регенерациялық  аймақ деп регенератордан  тұратын  және  соған  қатысты   физикалық  тізбек  аймағынан  тұратын (тарату   ортасы)  линиялық  күре  жол  аймағын  айтамыз. Неғұрлым  регенерациялық  аймақ  үлкен  болған  сайын,  қателер  соғұрлым  көп  жинақталады,  сондықтан  қателердің  қорытынды  ықтималдығы өседі.    

 

                Р_қат= .                                                       (23.10)

Күтудің Р_қат –регенераторлардың  линиялық  күре  жолдарда  орналасуымен  және  тізбек  сипаттамаларымен (шу  өшуліктері)  анықталады. Р_қат  қосымша  нормалармен  анықталады. Цифрлық  магистралдарды  жобалау  кезінде   Р_қат=10^-6, L=10 000км  деп  ұйғарылады, сондықтан Р_қат  қателердің  линиялық  күре жолдың  1 км-інде   10^-6/L=10^-10   болатын  қосымша  ықтималдығы  болып  табылады,  ал  регенерациялық  аймақтың  қосымша  қателер  ықтималдығы (1) ұзындығында  мына  формуламен  анықталады  Р_р.е.қат=l*10^-10.

23.4-сурет. А_р.е  L-дан  тәуелділігі

23.4-суретте  көрсетілгендей  А_р.е  l ден тәуелді  емес,  l-дің  өзгерісі А_р.е  шамасынан  0,5 дБ  кем  емес  шамаға  өзгертеді,  сондықтан  жуықтап  есептеу  кезінде А_р.е=const=22дБ –идеалды  регенератор  деп  ұйғарылады. Реальды  регенератор  сұлбаларында  ішкі  шу  мен  жұмысты  нашарлататын  әртүрлі  дестабильдеуші  факторлар  бар.  Осы  себептен  реальды  регенератордың  А_р.е  шамасы  өсірілуі  тиіс. Рұқсат  етілген  қорғаныстықты  өсірудің  себебі- ДАР  коррекция құрылғысының  дәл  емес  жұмысы  салдарынан пайда  болатын  интерференцияның  қалдықты  шуы; берілетін  сигналдың  кездейсоқ  сипатының  әсерінен  және  тактілік  интервалды бөлгіш  блогы  жұмысына  температуралық   тұрақсыздықтың  әсерінен  тактілік  жиіліктің  дірілдеуі; регенератордың  шешуші  құрылғылары  табалдырығының  тұрақсыздығы;  регенератордың  қалыптастырғыш   құрылғысындағы  шығыс  импульстердің  кездейсоқ  ауытқуы.

Реальды  регенератор  қосымша  қорғаныстығын  өсіру  идеальдымен  салыстырғанда  жоғарыдағы  факторлар  есебінен   ΔА_р.е>0  белгіленеді,  сондай-ақ  ол  регенератордың  негізгі  түйінін  құру  принципінен  өңдеу  кезінде  қалыптасқан  сұлбалық  және  конструктивті  шешімінен  тәуелді. ΔА_р.е  кемуі  регенератордың  сапалық  көрсеткіштерін  жақсартады,  бірақ  оның  бағасын  жоғарылатады. Көп  жағдайда   ΔА_р.е=3-10 дБ. Күтілетін  қорғаныстық  А_күт линиялық  күре  жол  мен  шудың  жиіліктік  сипаттамасын  талап  ететін  тізбектің  А_ц(t)  жиіліктік  сипаттамасынан  анықталады.

ЦТЖ-нің АЖБ  ТЖ-нен  ерекшелігі  сызықты  емес  бұрмалануға  сезімтал  емес.  Сондықтан  ЦТЖ  күре  жолдарындағы  сызықты  емес  өтулік  шуы  есепке алынбайды. Кабелді  ЦТЖ  күре  жолдарындағы  шудың  негізгі  түрлері  болып  симметриялы  кабель  үшін  өзіндік  шу  мен    сызықтық  өту  шуы,   коаксиалды  кабел  үшін  тек  өзіндік  шу  жатады.

ҚТС-ында  жұмыс  істейтін  ЦТЖ-інде  импульсті  бөгеуілді ескеруге  тура  келеді.  Бұл  бөгеуіл  әсіресе  АТС-ке  қатысты  регенерациялық  аймақ  шектерінде  қатты  болады,  импульсті  бөгеуілдің  қуатты  көзі  болып-  қадамдық  іздегіштер  жатады.  Сондықтан  шеткі  аймақтары  басқаларға  қарағанда  қысқа  етіп  жасалынады. Сигнал  қуаты  Рс  және  шу  қуаты Рш  регенерация  аймағының 1  ұзындығынан  тәуелді,  сондықтан   күтілетін  қорғаныстық- бұл  1-дің тура  функциясы,  яғни    А_ож(l).  Регенерациялық аймақтың есептеу  мәнін  төмендегі  теңдеулерден анықтауға  болады

 

 

             А_күт(l)=А_р.е+ΔА_р.е .                                                      (23.11)

 

Бір  жиілікті  сигналдың  шудан  қорғаныстық  формуласы

 

                   А_күт=Р_с-Р_қат ,                                                            (23.12)

 

мұндағы Р_с–п сигнал.

                               Р_с=Р_тар-А_ц                                                            (23.13)

  Р_тар–берілетін сигнал  деңгейі;

  f=0.5f_T жиіліктегі  тізбектің өшулігі. 

Симметриялы кабель  кезінде

 

                       Р_ш=Р_тар-А_лп+20lgn ,                                               (23.14)

                       А_күт=А_лп(f)-А_ц(f)-20lgn_ц  ,                                           (23.15)

мұндағы А_лп–өту  өшулігі. Қысқартылған  теңдеу  келесі  түрде  болады

 

                      А_лп(f)-20lgn_ц-a(f)lp=А_р.е+ΔА_р.е ,                                    (23.16)

мұндағы: l_p=(А_лп-20lgn_ц-(А_р.е+ΔА_р.еп))/a .                                              (23.17) 

Регенерация аймағы  ұзындығының  номиналы l_н  l_p біршама  кіші  қорымен  таңдалынады, бұл  кезде l_н=0.95l_p,  a  мәні  әдебиеттерде келтіріледі, ал А_лп өлшеу  жолымен  анықталады.

 

                   4,55 +0,28f дБ/км  –  МКС типті  кабел  үшін          (23.18)

a(f)        9  дБ/км  –  КСПП  типті  кабел  үшін= 1*4*0,9

                                  

А_о(f)=70-15lgf   (дБ), Al(f)=A_o+20дБ. Барлық  жерде f=0.5f_T (МГц).

Мысалы, ЦТЖ «Зона-15»   суббіріншілік  аппаратурасында  ауылдық  байланыс  үшін бір  кабелді  жүйе  бойынша   КСПП-1х4  кабелінде линиялық  күре  жолдың  екі  типін  пайдалану  ұйғарылады (яғни n_ц=1, А_лп=А_о). Бір цифрлық  күре  жолдың  жылдамдығы В=1,024 Мбит/с; екіншісінің  жылдамдығы  В=2,048 Мбит/с. СЦТЖ біріншілік  күре  жолы  үшін ΔА_р.е=5дБ  болсын. f=0,5f_T=0,5*1024МГц=0,512МГц; a=9 =6,44дБ/км;                  А_о=70-15*lg0,512=70-4.4=74,4дБ. Сондықтан  регенерациялық  аймақтың  есептелген  ұзындығы  l_p=(74,4-(22+5))/6,44=7,36км-ге тең. Аймақ  ұзындығы  номиналы l_н=0,95l_p=7км. артық  қормен  таңдалынады  (l_p-ден біршама  аз). ПЦТЖ-нің  екіншілік  күре  жолы  үшін f=0,5f_T =0,5*2,048=1,024МГц; a=9 =9,1дБ/км; Ао=70-15lg1,024=69,8дБ. Сондықтан  регенерациялық  аймақтың  есептелген  ұзындығы lp=(69,8-(22+5))/9,1=4,7 км. Бұл  тізбек  спектрін Фурье  түрлендіруін  орындау  жолымен  анықтауға  болады

.

                        Y(w)= e^-iwTe^-iwEп ,                                              (23.9)

Мұндағы  S(n)–санақ амплитудасы;

                 Еn–n-інші санақтың  уақыттық  ауытқуы;

                 n–санақ  саны.

Берілген  спектрлік  құрамымен  сигнал  декодер  шығысына  қосылған ТЖС-ке беріледі  және   wEn  шамасы  ТЖС-тің  шектік  жиілігінде <<1  болады  деп  ұйғара  отырып, (23.9)  өрнекті  аламыз. (23.9)  өрнекте  көрсетілгендей  ФФ  бар  кезде  сигнал  спектрі  сигналдың  өзіндік  спектрінен  тұрады (1) (аналогты  сигналды  дискретизациялау)  және  спектрмен  анықталатын  құраушыдан,  сондай-ақ  тұрақсыздыққа (2) көбейтілген құраушыдан  тұрады.

Y(w)= Sn*e^-iwT - iw En*Sn*e^iwT  .                                            (23.10)

                                  (1)                 (2)               (3) 

(23.10) формуладан  соңғы  өрнек  ТЖС шығысында  аналогты  сигналдан  басқа  қосымша  спектр (3)  пайда  болатындығын көрсетеді. Бұл  қосымша  бөлік  шу  және  бұрмалану  көздері  болып  табылады,  оның  себебі  ФФ  сигналда  жатыр. ФФ шудан және өтпелі бөгеуілден тұрады. Контурмен  енгізілген  ФФ төмендету  үшін  оның  бұзылуын (растройка) және сапалылығын (добротность) төмендету  керек. Айта  кететін  жағдай сапалық  төмендеуі  кезінде  сезілмейтін (дрейф) зоналарының  әсері  өседі, ал  бұл  ТБЖ –нің  тұрақсыз  жұмысына  әкеп  соғады. Практикада  контур  сапалылығы  80-120  аралығында  таңдалынады. Контур  бұзылуының  толық  шамасы  оны дайындау  кезіндегі  және   эксплуатация  жағдайындағы  температуралық  режимінің  өзгеруіне  байланысты  бұзылуы  кезіндегі  келтіру қателігінен  шығады.

 

23.5-сурет. Түзетілген  тізбек  спектрін  құраушылар

Егер  контурдың  өткізу  жолағының  орташа  жиілігі  f_o  f_T-мен  сәйкес  келеді,  яғни  бастапқы  тізбек  f_T  символдарымен  сәйкес  келеді,  онда  контурдың  өткізу  жолағына  f_T-ге  қатысты  симметриялы   болатын  және  бірдей  амплитудалы  түзетілген  тізбекті  спектр  құраушысы  беріледі. Бұл  жағдайда  фазалық  модуляция  болмайды. ФФ  есебінен  болатын  осы  бөгеуілдердің  спектрлік  тығыздығын  біле  отырып,  ТЖС  шығысында  осы  бөгеуілдің  қорғаныстық  мәнін  анықтауға  болады.  Есептеулер  көрсеткендей  ФФ  бөгеуілдерінен  болатын  қорғаныстықтың шамасы 40дБ-ден  кем  емес,  ЦАТ  шығысындағы  санақ  флуктуациясының,  яғни  екіншілік  цифрлық  жүйелер  үшін  (ИКМ-120)  цифрлық  ағын Е 2,  тиімді  мәні 810 нс-тен  аспауы  керек.  Берілген  шама  жеті тактілік  интервалға  сәйкес келеді және  өзінен-өзі  бұл  шама  үлкен  болады,  ал  стробталған  импульстердің  номинал  жағдайға  қатысты  ығысуы  тактілік   интервал  үлесінен  емес,  осы  интервалдар  бірлігімен  анықталатын  болады.

 

24 дәріс

 

Плезиохронды цифрлық  иерархия

 

Дәрістің  мақсаты: Плезиохронды цифрлық  иерархия  және  олардың жүйелерін, цифрлық  ағындарды біріктіру әдістерін, тарату  және қабылдау  ЦТЖ-нің  қысқартылған құрылымдық  сұлбасын, ИКМ  тарату жүйелерінің   арналары бойынша телевизиялық   сигналдарды      тарату жолдарын  қарастыру

 

Көпарналы  ЦТЖ  желілердің  әр  түрлі  звеноларында  пайдаланылады, дәлірек  айтсақ  АЖБ  аналогты  жүйелерде   және  ТЖ  әр  түрлі  арналар  санына  есептелген  және  әр  түрлі  сигналдарды  таратуда пайдаланылады. ЦТЖ-ін  рационалды  құру  үшін  үлкен  арналар  санына  есептелген  жүйелер  минимал  арна  санына  арналған  жүйеге  еселі  болу  керек. Бұл  көпарналы ЦТЖ-ін  стандартты  арна түзуші  құрылғы  көмегімен  құруға  мүмкіндік  береді. Осыған  сәйкес  ЦТЖ  осы  жүйелердің  цифрлық 

иерархиясына  сәйкес  стандартталады. ЦТЖ  иерархиясын  таңдау  кезінде  келесідей  негізгі  талаптар  ескеріледі:  цифрлық  ағындардың    стандартты  жылдамдығы   цифрлық  және  аналогты   ТЖ-ін  бірге  қолдану  мүмкіндігін,  сондай-ақ  электрлік  және  оптикалық  сипаттамасы  мен  бағыттаушы  жүйелердің  жетістіктерін  ескере  отырып,  таңдалынады. Синхронды  және  асинхронды  біріктірудің,  цифрлық  ағындарды  бөлудің,  сондай-ақ  цифрлық  ағын  және  цифрлық  түрдегі  сигналдардың  транзитінің  мүмкіндіктері  қамтамасыз  етілуі  тиіс.

Халықаралық  Электробайланыс  Одағы  (ХЭО) біріншілік  жүйе  ретінде  тональді  жиіліктегі  (ТЖ)  30  арнаға  арналған  фреймде  (цикл)  32  тайм-слотты  (TS)   түзу  кезінде  және ҚТС  желілерінде және  қала  сырты желілерінде  симметриялы  электрлік  кабелдер бойынша  жұмыс  істеуге  арналған  ИКМ-30  (E1)  жүйесін  қолдануды  ұсынады.  

TS-тың  біреуі  синхрондау  сигналын  таратуға  арналған,  ал  басқа TS- басқару  және  өзара  әсерлесу сигналын  (БӨС)  таратуға  арналған. ИКМ-30  жүйесінде  f_д=8кГц (T_д=125мкс)  жиіліктегі  аналогты  сигналды  дискретизациялау  қарастырылған,  онда  сегіз  разрядты  кодтау  пайдаланылады. Мұндай  жағдайда  цифрлық  ағын  Е1 жылдамдығы  V=2048Мбит/с, ал  топтық  сигналдың тактілік жиілігі  f_T  2048 кГц  тең  Е1 (ИКМ-30)  жүйесінен  басқа  ХЭО  біріншілік  жүйе  ретінде  солтүстік-америка  стандартына  сәйкес ИКМ-24-ті  пайдалануға  рұқсат  етеді,  бұл  цифрлық  ағын  DS1 (T1)  деп  аталады. Бұл  жүйенің  f_T=1,544 МГц. Еуропада  біріншілік  жүйе  ретінде ИКМ-30 (екі мегабитті  ағын) таңдалынған.

          ҚТС  және  аймақтық  байланыстардың  симметриялы  кабелдері  үшін  екіншілік  цифрлық  жүйелер  ретінде  f_д=8,448 МГц-ке  тең  ИКМ-120  қарастырылған  және  сәйкесінше ақпаратты  тарату  жылдамдығы 8,448 Мбит/с. Бұл  ағын  екіншілік  цифрлық  ағын (ЦА)  деп  аталады.  Екіншілік  Е2  ЦА  төрт  біріншілік  жүйенің  бірігуі  жолымен   E2=4*E1,  немесе  бес  24  арналы  жүйенің  бірігуі  жолымен (5*DS1(T1)=E2)  қалыптасады.   Екіншілік  жүйелер  радиорелелік, спутниктік  байланыс  жолдары  үшін,  сондай-ақ  аз  габаритті  коаксиальды  және  ТОБЖ  жұмысы  үшін  қолданылуы мүмкін.  Екіншілік  жүйелерді  құрудың  түрлері  әр  түрлі:  тура  кодтау  жүйесі  ТЖ-тегі  120  арналы  ИКМ  жүйесімен  алуды  қамтамасыз  етеді. АЖБ  ТЖ  екіншілік  топтарының  312-552 кГц  жиілік  спектрінде  және  бір  цифрлы  ағынмен Е1  бірігуден  алынған  60  арналы  кодтау  жүйесі. Нәтижесінде ТЖ-тегі 90 арна қамтамасыз  етіледі. Аймақтық  және  магистралды  желілердің коаксиалды  және  талшықты-оптикалық  кабелдер  бойынша  жұмысы  үшін  үшіншілік  және  төртіншілік  жүйелер  жасалған.

Үшіншілік  ИКМ-480 жүйесі f_д=34,368МГц  жиіліктегі  V=34368Мбит/с (Е3) жылдамдықты  қамтамасыз ететін ЦА  арналған. Бұл  жүйенің  цифрлық  сигналы  төрт  екіншілік  жүйелердің  (Е3=4*Е2)  бірігуімен қалыптасады. 812–2048 кГц  жиілік  диапазонында  жататын  АЖБ  жүйелердің  300  арналық  топтарын тура  кодтау  жүзеге  асатын  ИКМ-480  әртүрлі  түрлері қарастырылған. Бұл  жағдайда  тағы да бір ЦА Е2  үстемеленетін  300 ЦА  түзіледі,  яғни  420  арна  қалыптасады. ИКМ-480  үшіншілік  жүйесі аз  габаритті  коаксиальды,  талшықты-оптикалы,  спутниктік  және  радиорелелік  линияларда  жұмыс  істейді.

Төртіншілік жүйе  ИКМ-1920  төрт  үшіншілік  жүйенің  бірігуі  жолымен  қалыптасады  және  жалпы  ЦА f_д=139,246МГц, ақпаратты тарату жылдамдығы V 139,246 Мбит/с-ке  тең,  түзіледі. Е4 (140 мегабитті  ЦА)  ТЖ-тегі 1920 арнаны  ИКМ  кодтауын  қолданған  кезде қамтамасыз  етуге  мүмкіндік  береді. Төртіншілік  жүйе  бойынша АЖБ  ТЖ  300  арналық  сигналды  үстемелеуге  болатын f_д=114,48МГц  жиілікте  цифрлық  түрдегі телевидения  сигналын  таратуды  ұйымдастыруға  болады.  ИКМ-1920  жүйесі  коаксиальды  немесе  талшықты-оптикалық  кабелдерде  жұмыс  істейді.

   

Цифрлық  ағындарды біріктіру әдістері

 

Цифрлық  ағындарды  (ЦА)   біріктіру  көпарналы  ЦТЖ-інде  неғұрлым  төменгі  ретті  ЦА-нан  сигналды  құру  кезінде,  дискретті  ақпараттардың  әртүрлі  көздерінен  әртүрлі  сигналдардың  бірігуі  кезінде   пайда  болады:  символ  бойынша (бит-интерливинг),  арна  бойынша (байт-интерливинг), жүйе  бойынша (фрейм-интерливинг немесе циклдардың  кезектесуі).

 

24.1-сурет. Бит-кезектесуінің  құрылымдық  сұлбасы

Бит-кезектесу  кезінде (24.1-суретті  қараңыз)  цифрлық  кіріс  ағыннан  біріккен  ағынның  топтық  цифрлық  арна  синхросигналы  үстемеленетін символ  бойынша  алынады. Топтық  ЦА-ға  арналық  біріктіру  кезінде  бөлек цифрлық  арналар  символдары  (биттер)  емес,  тональді  жиіліктегі арналарға  сәйкес  байттар  қосылады. Жүйелік  кезектесу  кезінде  топтық  біріккен  цифрлық  арна  синхросигналдарының  арасындағы  уақытта  неғұрлым  төменгі  деңгей  сигналдарының  циклы (фремдер)  ретімен  жатқызылады.  Бұл  кездегі  топтық  біріккен  арнадағы тактілік  интервал  ұзақтығы шамамен  неғұрлым  төменгі  деңгейдегі  бірігетін  ағынның   тактілік  интервалы  ұзақтығына  қарағанда  4  есе  кіші  болады. Жазу  мен  санау  жиілігі  арасындағы қатынас  келесі  түрде  болады f_сч=Nf_з(1+n), мұндағы  N–бірігетін  ағындар  саны; n–дискретті  және  қызметтік  ақпаратты  таратудың  циклдық  синхрондауы  үшін  пайдаланылатын біріккен  цифрлық  ағындағы  қосымша символдар. Арналық  интервалдардың  шын  ұзындығы біріккен  сигналдың  топтық  сигналдары циклына  қызметтік  ақпараттың Е1=2048кбит/с, Е2=8448кбит/с  биттері  үстемеленуі  есебінен  тағы  да  біршама  кем  болады.  ЦА-ды  біріктіру  асинхронды, плезиохронды және синхронды  болуы  мүмкін.

Синхронды  біріктіру   әдісі  кезінде  барлық  ЦА-дар  (ИКМ–1-4 топтары)  бір  жалпы  беруші  генератордан  синхронды   болады,  ал  цифрлық  түйістіру  блоктарында  қолданылып  отырған  біріктіру  әдісіне  сәйкес  біріккен  ағындар  арасындағы қажетті  уақыт интервалдары  ғана қойылады, яғни  бұл  жағдайда  біріккен  цифрлық  ағынның  фрейма  бойынша  синхрондауы  керек  емес.  Бұл  режимде  жұмыс  істейтін  жүйе SDH (Synchron Digital Hierarchy) жүйесі  деп  аталады.

Плезиохронды  әдіс  кезінде,  мұнда (PDH)- плезиохронды   жүйе деп беруші  генератордан (БГ)  синхрондауы  болмайтын,  бірақ ағындардың  максимал  синхрондауы жиілігіндегі  таралу  салыстырмалы  түрде көп  емес  жүйелерді  айтамыз. Бұл  жүйелер  үшін  жиілік  тұрақсыздығы 10^-5  көп  емес.  

 ЦА-дарды асинхронды  біріктіру  кезінде   бірігетін  ағындардың f_T тактілік  жиілікте  таралуы  үлкен  және  бірігетін  ЦА-ның жылдамдығы  бірігетін  ағындар  сигналының  қажетті  уақыт  жағдайына  қойылады.  Бұл  жағдайда  топтық  күре  жол  бойынша  тарату  және  қабылдау  синхрондауы   үшін  барлық  топтық  цифрлық  ағын  циклға  бөлінеді  және  әрбір  цикл  басында  циклдық  синхросигнал  енгізіледі.  Цифрлық  түйістіру  блогы (ЦТБ)  (24.3-суретті  қараңыз)  ағынға  сәйкес  белгілі  цифрлық  сигнал  порциясын  тіркейтін  жазушы  құрылғыдан (ЖҚ) тұрады. Тарату   ГҚ-сы  топтық  цифрлық  күре  жолға  енгізілетін  топтық  цифрлық  ағын  циклын  қалыптастыру  үшін  жалпы  топтық  цифрлық  күре  жолға  барлық  ағындар  сигналдары  бірігетін  ЦА  коллекторына (ЦАК)  берілетін  арнаға  сәйкес   ЦТБ-нан   ақпаратты  санауды  синхрондайды. Бірақ  ЦТБ-на  төменгі  деңгейдегі  ЦА  ақпаратының  порциясын  жазу  жылдамдығы және  түйіндесудің  цифрлық  ағыны  ақпаратының  жылдамдығы  әртүрлі (V_санау  V_жазу-дан 4  есе  үлкен).  Қабылдауда  топтық  ағыннан  қабылдау  ГҚ-сы  жұмысының  синхрондалуы  көмегімен   f_д  жиілігі  бөлінеді.  Жалпы  сигнал  топтық  ЦА-ның  бөлігін  жазу  импульстері  жабыстырылған  циклдық  синхросигналдың  синхросигналдар (СС)  қабылдағышының жалпы  топтық  ағынынан  бөлініп  алынатын  ЦА-ды  таратқышына  беріледі.

 

24.2-сурет. Тарату  ЦТЖ-нің  қысқартылған құрылымдық  сұлбасы

24.3-сурет. Қабылдау  ЦТЖ-нің қысқартылған құрылымдық  сұлбасы

Қабылдау  ЦТБ-нан  ақпаратты  санау  төменгі  деңгейдегі  цифрлық  ағын f_д  жиілігіне  сәйкес  келетін  басқа f_д  жиілікпен  жүргізіледі.  Топтық  ЦА  тарату  циклында  ақпаратты   сигналдардан  басқа  қызметтік  сигналдарды  (синхрондау  сигналы,  бақылау  және  т.б  сигналдар)  тарату  керек.  Қызметтік  сигналдардың  болуы  кезінде  топтық  ЦА   тарату  жылдамдығы  бірігетін    ЦА-ның  тарату  жылдамдықтарының  қосындысынан  артық.  Асинхронды  жүйелерде  төменгі  деңгейдегі  ЦА  синхрондау  мен  топтық  ЦА-ның  болмауынан  жазу  жылдамдығы  мен  санау  жылдамдығы  синхронды  емес және  әртүрлі  болуы мүмкін. Қарапайым  түсіну  үшін  V_жазу=V_санау  деп  есептейтін  боламыз.  

24.4-сурет. Импульстер  тізбегі

Т_жазу   пен Т_санау  келіспеуінен  санақ  импульстерінің  соңғы  сандары   арқылы  санау  ұяшықтарында  ақпараттар  құрылмайтын  мезет  басталады.  Осы  мезетте   уақыттық  ығысу  деп  аталатын  нөлдік  символ  пайда  бола  бастайды.  Уақыттық  ығысу  құраушылары  арасындағы  ақпараттық  символдар  саны  былай  анықталады

 

   R=П(Т_сч/(Т_з-Т_сч)) ,                                                          (24.1)

 мұндағы  П– жақын  бүтінге  дөңгелектеу. Синхронды  жүйелерде  бұл  қатынас  әрқашан  бүтін  сан  болады, ал  саналған  тізбектің  уақыттық  ығысуы  арасындағы  интервал  тұрақты  болады. Мұндай  тізбек  біртекті  деп аталады. Асинхронды (плезиохронды)  біріктіру  жүйелерінде f_д  тұрақсыздығынан  бөлшек  болады және оның  шамасы  уақыт  бойынша  өзгереді.  Уақыттық  ығысу  (біртексіздік)  пайда  болуы  кезінде  уақыттық  ығысуға  сәйкес  коррекциялау  жолымен  тарату  символдарының  жылдамдықтарын  келістіруді жүзеге  асыру  керек. Саналатын  символдар  аз  немесе  көп  санына  байланысты  таратушы  құрылғыда  саналған  тізбектен  бір  тактілік  интервал (1 символ)  өшіріледі  немесе  жылдамдықтарды  теңестіру  үшін  қосымша  тактілік  импульс  енгізіледі,  яғни  жазу  жылдамдығы  мен санау  жылдамдығын  теңестіру  үшін   символ  немесе  өшіріледі  немесе  жетпейтін  символ  енгізіледі.  Алынған  және  қосылған  символдар  туралы  ақпарат  қабылдау  соңына  осы  ақпаратқа  сәйкес  бастапқы  цифрлық  сигнал  қалпына  келетін  қызметтік  ақпарат  сияқты  беріледі. Егер  саналған  тізбекке  қосымша  тактілік  импулс  енгізілсе,  онда  жылдамдықтарды  мұндай  келістіру  оң  деп  аталады,  егер ЦА-нан  тактілік  импульс алынса,  онда-теріс  деп  аталады.  Сондай-ақ  жүйелер  жылдамдықтары  екі жақты  оң  немесе  теріс  келістірілген болуы  мүмкін.  Мұндай  жағдайда  қызметтік  арна  бойынша  енгізілген  немесе  алынған  импульс  туралы  ақпарат  қабылдау  соңында  ЦА-нан  оларды  алу немесе  енгізу  үшін  берілуі  қажет.  Біртексіздіктің  пайда  болу  жиілігі  санау  және  жазу   жиілігінің  қатысты  тұрақсыздығынан  тәуелді  болғандықтан,  арналардың  жылдамдықтарын  келістіру  командаларын  тарату  үшін  1%-дан   көп  емет  символдарды  бірігетін  арналардың  жалпы  өткізу  қабілетінен  алу  жеткілікті.     

                                 

24.5-сурет.  Жылдамдықтарды  келістіру сигналдары

ЦА-дарды  асинхронды  біріктіру  және  тарату  жылдамдықтарын  келістіру  екіншілік,  үшіншілік,  төртіншілік  және  жоғарғы  ретті  сигналдардың  қалыптасуы  кезінде  пайдланылады. Мұндай  жағдайда  жылдамдықтары  екі жақты  және  бір  жақты  келістірілген   жүйелер  пайдаланылады.  Синхронды  біріктіру  кезінде  уақыттық  ығысудың  пайда  болуы  бір-біріне  ілесу  жиілігі  тұрақты.  Асинхронды  біріктіру  кезінде  уақыттық  ығысудың  пайда  болу  периоды  жиілік  тұрақсыздығымен  анықталатын  болады  және  уақыттық  ығысу  жағдайын  корректорлау  керек. Осы  мақсатта  асинхронды  түйісу  кезінде  қосымша  қызметтік  символдарды  жылдамдықтарды  келістіру  сигналы  түрінде  тарату  қарастырылған. 

 

ИКМ  тарату жүйелерінің   арналары бойынша телевизиялық   сигналдарды      тарату жүйелері

 

TV-сигналдың  спектрі  оның  стандартты ыдырауы  (625  қатар)  кезінде    6  МГц  жиілік  жолағымен  шектелген.  Білінетін амплитуда  -жиіліктік және фаза-жиіліктік     бұрмаланудан  құтылу  үшін  таратқыш  аппаратура ТЖС-не  арналған  арнайы жиілік  жолағы сүзуге алынады  және  бұл  кездегі  дискретизация  жиілігі   f_д=14МГц  етіп  таңдалынады.  

TV-сигналды  кванттау  кванттау  шуына  ғана  әкеп  қоймай ,  сонымен  қатар  TV-сигналдың  жарықтығының  сатылы  өзгерісіне  әкеледі,  сондықтан  кванттау  деңгейі  саны  жарықтылықтың  өзгерісінің  болмауы  көзге  білінбейтіндей етіп  таңдалынады. Бұрмаланудың  болмауы кванттау  деңгейінің  сегіз  разрядты  кодпен  қамтамасыз  етілетін, яғни  2⁸=256,  196-дан  кем  емес  санын  талап  ететінін  көрсетуге  болады. Кодтау  функциясы TV-сигнал  жарықтылығының  барлық  диапазонында ΔB/B  қатынасын  тұрақты  етіп  қалдыратындай   сызықты  емес  болуы  тиіс.  Мұндағы  В- TV-сигналдың  жарықтылығы. ΔB/B=const.  Біздің  құлағымыз  бен  көзіміз  логарифмдік  жарықтылық  сипатына ие  және  кванттаудың  біркелкі  емес шкаласын  қамтамасыз  ету  үшін  сызықтық  кодер  кірісіне компандерлік  құрылғы  қажет.  Компрессордың  амплитудалық  сипаттамасы  мына  түрде  өрнектеледі        

 

     Y=(ln(1+μ(Uвх/Uo)))/ln(1+μ)                                           (24.2)

                                  

24.6-сурет. Кванттау

   TV-сигналды  кванттау  үшін μ=80-100 болатын  компрессорлар  жарайды. Бұл жағдайда 20lg(U_вхmin/U_вхmax) = (-40дБ) құрайтын  жеткілікті  үлкен  динамикалық  диапазондағы  кванттау  шуынан бірдей  қорғаныстықтарды  алу  мүмкіндігіне  ие  боламыз. Экспандердің  кеңею  параметрі кинескоп сызықсыздығын  ескере  отырып, таңдалынады  және кеңею  γ=2,2, ал сығу  коэффициенті  γ_сығ=1/2,2. АЦТ  компрессордың  ғана  емес, сонымен  қатар  бірінші сегментінде кванттау қадамы U_вх/U_o 0.25 болатын, яғни кванттау  қадамы біркелкі  кванттау  кезіндегі кванттау  қадамынан  2  есе  аз,  А5,36/3  типті  үшсегментті сызықсыздық  көмегімен  орындалуы  мүмкін.

ХЭО  талаптарына  сай  TV-сигналдың  өлшенетін  флуктуациялық  бөгеуілдерден қорғаныстығы 2500  км-ден  аз  ұзындықтар  үшін  <<57дБ  болуы  керек. Ал  егер  өлшенбейтін  флуктуациялық бөгеуілдер  болса, онда 47,8 дБ-ден  кем  болмайды, бұл  толығымен  код  разрядының    саны m=8  кезінде  үшсегментті сипаттама  көмегімен  қамтамасыз  етіле  алады,  сондықтан  біздің  уақытта  TV-сигналдады  тарату  үшін  сегіз  разрядты  кодтау  пайдаланылады,   TV-сигналдың  дискретизация  жиілігі f_д=14,256МГц  деп  таңдалынған,  ал  бұл кезде  ақпаратты  тарату  жылдамдығы  14,256*8=114,048Мбит/с. TV-сигналдан  басқа  ЦТ  Е-4  құрамында АЖБ  ТЖ-нің ЦА-ның 28,512  Мбит/с жылдамдығы  қажет  ететін 300  арналық  тобы қосыла  алады.

 

 

 

 

25 дәріс

 

Телемеханика   құрылғысы

 

Дәрістің  мақсаты: Телемеханика құрылғысы, телемеханика  жүйелерін, телебақылау  құрылғысын  және олардың  құрылымдық  сұлбаларын  қарастыру. 

 

 Телемеханика (ТМ)  құрылғысы ТЖ-нің  линиялық  күре жолы құрылғыларының  құрамына  кіреді және қызмет  көрсетілетін күшейткіш  пункттерден  (ОУП)  қызмет  көрсетілмейтін күшейткіш  пункттерге  (НУП) бақылаушы  сигналдарды таратуға, ал кері  бағытта НУП-тен  ОУП-ке хабарландыру  сигналын таратуға  арналған. Басқару  сигналы  НУП  орналасқан бақылау  сигналдары  генераторларын  бақылаушы күре  жолға  қосу  үшін пайдаланылады. Телеқызмет  аймағында  ОУП  және  НУП  арасындағы  линиялық  күре  жол  параметрлері  тексеріледі. Хабарландыру  сигналы станцияның  техникалық  персоналын (АП немесе ОУП)   НУП сигнализация бергіші  жағдайымен  (қалыпты немесе  апаттық) ақпаратандырады. Сигнализация бергіштері үш  түрлі  болады: НУП  құрылғылары түйіндерін)  жергілікті  және  аралықты  қоректену  тізбегіндегі ток  және  кернеу,  күшейткіш  элементтер жұмысының  режимі, күшейткіш  шығысында  бақылау жиілігінің  деңгейі  т.с.с) және элемент  жағдайын  бақылайтын бергіштер; байланыс жолдары  жағдайын  бақылайтын  бергіштер)  мысалы кабелді байланыс  жолдары  үшін  - кабелдегі газ  қысымы, газдың  ағып  кетуі,  сигналды  жила  изоляциясының кедергісі  және  т.с.с);  НУП  панасын  бақылайтын бергіштер (НУП  люкы  қақпағы  ашық  немесе жабық,  НУП  панасында судың  пайда  болуы  және  с.с). ТМ  жүйесінде    арнайы  шара қабылдау олардың  көмегімен кабелдің үзігі  орнын анықтауға  мүмкіндік  береді.  Одан  басқа  ТМ құрылғысы екінші  дәрежелі  мақсаттар  үшін,  мысалы, станцияның  техникалық  персоналын қызметтік  байланысқа   НУП  панасынан  шақыруға  пайдаланылады. ТМ  жүйесінде сигналдарды  тарату  үшін байланыс  жолдарын пайдаланудың  қат-қабат  принципі  қолданылады.  Бұл  кезде сигналдар  жиілік  бойынша  және  уақыт  бойынша  бөлінеді. НРП  синусоидалы сигналдар  Г1,Г2…..Гn және жолақты  сүзгілерді (ЖС)   иеленеді,  қабылдауда сүзгі  шығысына  түзеткіштер  В1,В2….Вn арқылы  қосылған релелер Р1,Р2….Рn  көмегімен  жүзеге  асыруға  болады.

 

25.1-сурет. Телемеханика  құрылғысының сұлбасы

Уақыт  бойынша  сигналды  бөлуді  синхронды  қайта  қосылатын  таратқыштар  РС1  және  РС2  орындайды.  Бұл  кезде  уақытқа  тізбектеле  бірінен  кейін  бірі  бөлек  сигналдарды тарату  үшін  (К1-Р1, К2-Р2 және т.с.с)  кілттер  мен  реле  арасында  тізбек  құрылады.  АЖБ  кезінде  бір-бірінен  сигналдарды  таратуды  тәуелсіз  сұлбалары  қарапайым  аппаратураларды  алуға  болады,  бұл  оның  артықшылығы. Ал  бір кемшілігі- ақпараттың  үлкен  көлемінде саны  көп  әртүрлі  жиіліктегі  генератор  мен  сүзгілерді шыңдау  қиынға  соғады.

Сигналдарды  уақыттық  бөлу  жүйесі  толығымен  бірдей  ұяшықтарды  қарапайым  үстемелеумен  біршама  өсетін  ақпараттың  үлкен  көлемін  таратуға мүмкіндік  береді.  Мұндай  жүйелерде  уақыттың  кез-келген  мезетінде  тек  ғана  бір  сигнал  беріледі,  ал  бұл  таратудың  шектелген  қуаты  кезінде  сигнал/ бөгеуіл қатынасын  жақсартуға  мүмкіндік  береді.  Сигналды  уақыттық  бөлу  жүйесінің  кемшілігі:  бүлінуі  барлық  жүйенің  бүлінуіне әкеп  соғатын  жалпы түйіндер  санының  көптігі,  сондықтан  сигналдарды уақыттық  бөлудің  ТМ  жүйесінде  сенімді  элемент  және жалпы түйін  сұлбаларын  тиімді  құруды талап  етеді.  

25.2-сурет. Телемеханика  жүйесі

 

 ТМ  жүйесінде (25.2-суретті қараңыз) сигналдарды  тарату  бірдей  әдістерімен  жүзеге  асады  және  таратушы  пунктердегі байланыс  жолымен трансляциялау  және  қабылдау  соңында сигналдарды шифрлау  сигналының  қалыптасуымен  аяқталады. Ақырғы  пункттегі  аралықты  қоректенетін  басқару  сигналы басқарудың  жеке  элементіне (25.2-суреттегі 1)  әсерлесу  жолымен  беріледі,  қалыптастырғыш  және басқару (25.2-суреттегі 2) құрылғысы соңынан НУП-та  орналасқан орындаушы  пунктке  телебасқару күре жолымен  берілетін  талап  етілген  түрдегі  сигналды  қалыптастырады.  Орындаушы  пунктте сигнал қабылданады  және  құрылғымен  шифрланады (25.2-суреттегі 3).  Осыдан  кейін  сигнал  берілген  сигналдың   (25.2-суреттегі 4)  орындаушы  құрылғы әсеріне  әкелетін        (25.2- суреттегі 5) жеке блогына  келіп  түседі.  Осының  көмегімен  басқару  оъектісінде мысалы  кез  келген  блок  қосылуы  немесе  ажыратылуы мүмкін, бағдарлама  өзгереді және  с.с. Бақылау объектісі құрылғыларындағы  барлық  өзгерістер  сигнализация бергішімен  тіркеледі (25.2-суреттегі 6)  және  сәйкес  сигнализация элементтерін  өндірумен  ерекшеленеді  (25.2-суреттегі 7). Сосын хабарландыру  сигналын  қалыптастыру  құрылғысында (25.2-суреттегі 8)  сигнализация күре  жолдарымен  сигнал  қабылданатын,  шифрланатын  (25.2-суреттегі 9)  диспетчерлік  пунктке  (ДП)  берілетін  сигнал  қалыптасады  және  жергілікті  сигналды  қосатын (25.2-суреттегі 11) (сигнализация  шамын)  берілген  сигналдың  орындағыш  элементіне  беріледі.  Бұл  барлық жұмыстар  келесі  негізгі  түйіндердің көмегімен  шындалады: синусоидалы  сигнал  генераторы,  жолақты сүзгілер, АУБ-дегі контактісіз релелер,  импульстерді таратқыш,  импульстер  генератор.

 

 

Телебақылау  құрылғысы

 

Қазіргі  кездегі тарату жүйелерінде  жоғары  жиілікті сигналдар  өтуімен  және  НУП  күшейткіштерінің  сызықсыз  бұрмалануымен  периодты аралықты бақылауды өткізу  мүмкіндіктері  қарастырылған.

Линиялық күре жолда эксплуатация процесінде  линиялық  күре жолдың  деңгейлер  диаграммасының өзгеруіне  әкелетін  әртүрлі тектегі түзетілмейтіндер пайда  болуы  мүмкін. Мұндай  бұзылуларға  жататындар  НУП-тың  жоғарғы жиілікті  қосылуындағы  нашар  контакт,  термобергіштің  түзетілмейтіндігі,  күшейткіш  блоктарында  дәнекерлеудің бұзылуы,  тізбектің үзілуі ДАР және т.б құрылғылардың бұзылуы. Түзетілмеушіліктің көпшілігі ДАР жұмысының бұзылуына әкеледі. Күшейткіштердің сызықсыз бұрмалануларының периодты өлшенуі және бағалануы өз уақытында бұзылудың кейбір түрлерін әшекерлеуге және осы параметр бойынша келе-келе бас тартуды жібермеуге мүмкіндік береді. Периодты аралық бақылау телебақылау құрылғысы көмегімен жүзеге асады.

НУП-тарда f1=1395кГц жиілікті өндіреді. Олар өлшеу уақытында берілген  ОУП–ОУП  секциядағы кез-келген НУП-тағы ТМ құрылғысы көмегімен қосылады. Сигнал өлшегіш-бақылау жиілігі генераторымен құрылған сигнал деңгейі линиялық күре жолда бақыланатын ОУП-та  өлшегіш-бақылау жиілігіне қойылған деңгейдің сайланған сілтегіші көмегімен өлшенеді

 

25.3-сурет. К-300 аппаратурасы

Өлшегіш бақылау жиілігі генераторымен өлшенген деңгейлер нәтижесі бойынша бір күшейткіш аймаққа дейінгі дәлдікпен күре жолдағы бұзылу орнын анықтауға болады. Осындай өлшеулер үшін өлшегіш бақылау жиілігіндегі генератор деңгейі алдыңғы өлшеу нәтижелерімен салыстырылады. Өлшегіш бақылау жиілігіндегі генератор деңгейлерін өлшеу нәтижелеріне жасалған анализ бақылау генераторларының деңгейлері үлкен қайта түсумен келетін сол НУП күшейткіштері арасындағы аймақта бұзылудың болғанын анықтауға мүмкіндік береді. Бұл кезде бұзылу кабелде, сондай-ақ күшейткіште болуы мүмкін. Әдіс бақылау және бұзылу орнын өлшенетін күре жол жұмысының бұзылуынсыз жүргізуді қамтамасыз етеді.  Бұл жүйенің жұмысшы жиілік (60–1300) кГц жоғары өлшеу жиілігін f1=1395кГц таңдаумен және линиялық күшейткіш шығысындағы жүйенің жұмысшы жиілік (-34,7дБ) деңгейлерімен салыстырғанда телебақылау деңгейінің маңызды төмендеуімен қол жеткізіледі.

 

 

Әдебиеттер  тізімі

 

1.     Гаранин М.В., Журавлев В.И. и др.

Системы и сети передачи информации. – М.: Радио и связь, 2001.

2.     Иванов В.И. Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др.

Цифровые и аналоговые системы передачи. – М.: Радио и связь. 1995.

3.     Баева Н.Н., Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С.

Проектирование цифровых каналов передачи: Учебное пособие. – М.: МТУСИ, 1996.

4.     Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В.

Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. – М.: Радио и связь, 1989.

5.     Левин Л.С., Плоткин М.А.

Цифровые системы передачи информации. – М.: Радио и связь, 1982.

6.     Зингеренко А.М., Баева Н.Н., Тверецкий М.С.

Системы многоканальной связи. – М.: Связь, 1980.

7.      Четкин С.В.

Методические указания и задания на курсовой проект «Цифровая многоканальная система передачи с ИКМ». – М.: МИС, 1991.

8.     Иванов Ю.П. и др.

Унифицированное каналообразующее оборудование для цифровых систем передачи. – М.: Средства связи, 1985.

9.     Баева Н.Н.

Многоканальная электросвязь и РРЛ: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1988.

10.                 Голубев А.Н., Иванов Ю.П., Левин Л.С.

Аппаратура ИКМ-120. – М.:Радио и связь, 1988.     

 11. Шмытинский В.В., Глушко В.П. Многоканальные  системы  передачи   для железно-дорожного  транспорта (для колледжа).- М.: Радио и связь, 2002 .

12. Крухмалева В.В. Проектирование и техническая эксплуатация  систем передачи: Учебное пособие для ВУЗов.- М.: Радио и связь, 1996 г   

13. Под редакцией Баевой Н.Н., Гордиенко В.Н.  Многоканальные системы передачи:- М.: Радио и связь, 1997 г.

14. Шмалько А.В.  Цифровые сети связи.-М: Эко-Трендз, 2001 г.

15. Гаранин М.В., Журавлев В.И. и др. Системы и сети передачи информации.-М.: Радио и связь, 2001 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2005 ж. жалпылама жоспары поз  . 

 

 

 

Бақтыхан Байбөріқызы Ағатаева

 

 

 

 

 

 

 

КӨПАРНАЛЫ телекоммуникациялық ЖҮЙЕЛЕР

Бөлім-2

Дәрістер жинағы

 

380240 «Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер» 050719-«Телекоммуникациялар, электроника және радиотехника» мамандығында күндізгі және сырттай оқитын студенттерге арналған

 

 

 

 

 

Редактор Ж.А.Байбураева

Стандарттау жөніндегі маман Н.М. Голева

 

 

 

 

 

 

 

 

Басуға жіберілді                                                 Формат 60x84  1/16.

Тираж     экз.                                                      Типография қағазы №1.

Көлемі    уч.-изд.л.                                            Тапсырыс №       Бағасы  тенге