نحوه راه اندازی گوشی های هوشمند و رایانه های شخصی پرتال اطلاعاتی
  • خانه
  • اخبار
  • کمی سازی و کدگذاری اطلاعات کتابخانه باز - کتابخانه باز اطلاعات آموزشی

کمی سازی و کدگذاری اطلاعات کتابخانه باز - کتابخانه باز اطلاعات آموزشی

هنگام استفاده از رایانه برای پردازش اطلاعات از دستگاه های مختلف (اشیاء، فرآیندها)، که در آن اطلاعات با سیگنال های پیوسته (آنالوگ) نشان داده می شود، لازم است سیگنال آنالوگ را به دیجیتال تبدیل کنید - به عددی متناسب با دامنه این سیگنال، و بالعکس. به طور کلی، فرآیند تبدیل آنالوگ به دیجیتال شامل سه مرحله است:

گسسته سازی؛

کوانتیزاسیون سطح؛

کد نویسی

زیر نمونه برداری تبدیل تابع زمان پیوسته به تابعی از زمان گسسته را درک می کند و فرآیند نمونه گیری خود شامل جایگزینی یک تابع پیوسته با مقادیر فردی آن در زمان های ثابت است.

نمونه برداری می تواند یکنواخت و ناهموار باشد. در نمونه گیری غیریکنواخت، مدت زمان فواصل بین نمونه ها متفاوت است. بیشترین مورد استفاده، نمونه برداری یکنواخت است که در آن مدت فاصله بین نمونه ها است تی دی، ثابت است. دوره نمونه برداری تی دیسیگنال پیوسته و (t)(شکل 1 الف) مطابق با قضیه کوتلنیکوف انتخاب شده است:

جایی که F در- بالاترین فرکانس در طیف فرکانس سیگنال و (t)(شکل 1 ب)

برنج. 1. فرآیند تبدیل آل به دیجیتال

زیر کوانتیزاسیون درک تبدیل مقداری با مقیاس پیوسته مقادیر به کمیتی دارای مقیاس گسسته مقادیر.

برای این، طیف وسیعی از مقادیر سیگنال و (t)مقیاس نامیده می شود به قسمت های مساوی تقسیم می شود - کوانت h -مرحله کوانتیزاسیون فرآیند کوانتیزاسیون به جایگزینی هر مقدار آنی با یکی از مجموعه محدودی از مقادیر مجاز کاهش می یابد، به نام سطوح کوانتیزاسیون

نوع سیگنال و (t)به عنوان یک نتیجه از عملکرد مشترک عملیات نمونه برداری و کمی سازی در شکل نشان داده شده است. 1 ج). مقدار سیگنال نمونه و (t)واقع بین دو سطح کوانتیزاسیون با نزدیکترین سطح کوانتیزاسیون شناسایی می شود. این منجر به خطاهای کوانتیزه شدن می شود که همیشه کمتر از مرحله کوانتیزه شدن (کوانتومی) است، یعنی هرچه گام کوانتیزه شدن کوچکتر باشد، خطای کوانتیزاسیون کوچکتر، اما سطوح کوانتیزه شدن بیشتر است.

تعداد سطوح کوانتیزاسیون در شکل. 1 ج) برابر با هشت است. معمولا تعداد آنها بسیار بیشتر است. سطوح را می توان شماره گذاری کرد و به صورت باینری بیان کرد. برای هشت سطح، سه بیت کافی است. هر مقدار گسسته سیگنال در این مورد با یک کد باینری (جدول 1) به شکل دنباله ای از سیگنال های دو سطح نشان داده می شود.

جدول 6.1

وجود یا عدم وجود یک پالس در یک مکان خاص با یک یا صفر در بیت مربوطه از عدد باینری تفسیر می شود. شکل دیجیتالی نمایش سیگنال و (t)نشان داده شده در شکل 1 د). پالس های مرتبه بالا در منتهی الیه سمت راست قرار دارند.

بنابراین، در نتیجه نمونه برداری، کمی سازی و رمزگذاری سیگنال آنالوگ، دنباله را به دست می آوریم. nترکیب کد بیتی که با یک دوره نمونه‌برداری دنبال می‌شود T l.در عین حال، عملکرد منطقی عملیات نمونه‌برداری و کوانتیزاسیون هم از طریق کاهش هزینه ذخیره‌سازی و پردازش اطلاعات دریافتی و هم از طریق کاهش زمان پردازش اطلاعات منجر به تأثیر اقتصادی قابل توجهی می‌شود.

5. سیستم های انتقال دیجیتال. مبانی ساخت سیستم ها و شبکه های مخابراتی

5. سیستم های انتقال دیجیتال

5.1. سیگنال های دیجیتال: نمونه برداری، کمی سازی، رمزگذاری

در حال حاضر، شکل دیجیتالی انتقال سیگنال در سراسر جهان در حال توسعه است: تلفن دیجیتال، تلویزیون کابلی دیجیتال، سیستم های سوئیچینگ دیجیتال و سیستم های انتقال، شبکه های ارتباطی دیجیتال. کیفیت ارتباطات دیجیتال بسیار بالاتر از آنالوگ است، زیرا سیگنال های دیجیتال بسیار مقاوم تر در برابر نویز هستند: انباشته شدن نویز وجود ندارد، آنها به راحتی پردازش می شوند، سیگنال های دیجیتال را می توان "فشرده" کرد، که امکان سازماندهی کانال های بیشتری را در یک کانال فراهم می کند. باند فرکانس با سرعت انتقال بالا و کیفیت عالی.

سیگنال دیجیتالدنباله ای از تکانه ها است. به طور کلی پذیرفته شده است که دنباله پالس را به عنوان تناوب دو کاراکتر نشان دهیم: 0 و 1. "رقم دودویی" - "رقم دودویی". مفهوم بیت ها از اینجا به وجود آمد، یعنی یک موقعیت در سیگنال دیجیتال 1 بیت است. می تواند 0 یا 1 باشد. هشت موقعیت در سیگنال دیجیتال با این مفهوم تعریف می شود بایت .

هنگام انتقال سیگنال های دیجیتال، مفهوم نرخ انتقال معرفی می شود - این تعداد بیت های ارسال شده در واحد زمان (در هر ثانیه) است.

برای انتقال پیام‌های پیوسته به روش‌های دیجیتال، تبدیل این پیام‌ها به پیام‌های گسسته ضروری است که با نمونه‌برداری به موقع سیگنال‌های پیوسته و کمی‌سازی آن‌ها بر اساس سطح و تبدیل نمونه‌های کوانتیزه شده به سیگنال دیجیتال انجام می‌شود.

نمونه گیری سیگنالعبارت است از جایگزینی پیغام پیوسته u به (t) با دنباله ای از نمونه های آن، یعنی دنباله ای از پالس های مدوله شده در دامنه (به شکل 5.1، a مراجعه کنید). فرکانس نمونه برداری F d از شرط (4.4.1) انتخاب می شود. سیگنال AIM آنالوگ بدست آمده u AIM (iT d)، که در آن i = 1، 2، 3 ...، نشان داده شده در شکل 5.1، a، سپس تحت یک عملیات کوانتیزاسیون قرار می گیرد که شامل جایگزینی نمونه های مقادیر لحظه ای می شود. سیگنال u AIM (iT d) با مقادیر گسسته u 0, u 1, u 2… u 7 سطوح مجاز u sq (iT d). در فرآیند کوانتیزاسیون، مقادیر لحظه ای سیگنال AIM سطوح u AIM (iT d) با نزدیکترین سطوح سیگنال مجاز u kv (iT d) جایگزین می شوند (شکل 5.1، a را ببینید).

شکل 5.1. اصل PCM: الف - گسسته سازی. ب - خطای کوانتیزاسیون؛ ج - سیگنال دیجیتال از PCM

چنین تبدیل سیگنال های اولیه را می توان نامید مدولاسیون دامنه پالس کوانتیزه (KAIM)... یکی از ویژگی های چنین سیگنالی این است که تمام سطوح آن را می توان شماره گذاری کرد و در نتیجه انتقال سیگنال KAIM را به ارسال دنباله ای از اعداد سطحی که این سیگنال در زمان i ∙ t d دریافت می کند کاهش داد.

فاصله بین نزدیکترین سطوح کوانتیزاسیون مجاز (u 0 ... u 7 در شکل 5.1، a) ∆ نامیده می شود. مرحله کوانتیزاسیون... یک مقیاس کوانتیزاسیون یکنواخت نامیده می شود اگر تمام مراحل کوانتیزه شدن با یکدیگر برابر باشند ∆ j = ∆ 0.

اگر در لحظه گرفتن نمونه i، مقدار لحظه ای پیام پیوسته u تا (t i) شرط را برآورده کند.

u j - ∆ j / 2 ≤ u AIM (iT d) ≤ u j + ∆ j / 2، (5.1)

سپس به پالس کوانتیزه شده u kv (iT d) دامنه سطح کوانتیزاسیون مجاز u j اختصاص داده می شود (شکل 5.1، a را ببینید). در این مورد، یک خطای کوانتیزاسیون δ kV رخ می دهد که نشان دهنده تفاوت بین مقدار کوانتیزه ارسالی u kv (iT d) و مقدار واقعی سیگنال پیوسته در یک زمان معین u AIM (iT d) است (شکل 5.1، b را ببینید). :

δ sq (iT d) = u sq (iT d) - u AIM (iT d). (5.2)

همانطور که از شکل های 5.1، b و (5.1) نشان داده شده است، خطای کمی سازی در محدوده ها قرار دارد.

–∆ 0/2 ≤ δ kv ≤ ∆ 0/2. (5.3)

مشخصه دامنه یک دستگاه کوانتیزاسیون با مقیاس کوانتیزاسیون یکنواخت در شکل 5.2 نشان داده شده است. شکل پلکانی دارد و زمانی که پیام پیوسته u تا (t) و سیگنال AIM مربوطه u AIM (iT d) در یک مرحله تغییر کند، سیگنال خروجی ثابت می ماند و زمانی که به مرز این مرحله رسید، تغییر می کند. به طور ناگهانی با اندازه مرحله کوانتیزاسیون. در این حالت، خطای کوانتیزاسیون به u تا (t) بستگی دارد و شکل نشان داده شده در شکل 5.2، b را دارد.


شکل 5.2. مشخصه دامنه کوانتایزر (a) و وابستگی خطای کوانتیزاسیون به دامنه پالس (b)

همانطور که از شکل 5.2، b نشان داده شده است، به دلیل غیر خطی بودن مشخصه دامنه کوانتایزر، خطای کوانتیزاسیون δ kV تابعی با تعداد زیادی پرش ناگهانی است که سرعت تکرار آن به طور قابل توجهی بیشتر از فرکانس اولیه است. u را به (t) پیام دهید، یعنی در طول کوانتیزه کردن، طیف سیگنال گسترش می یابد ... در این حالت، باندهای جانبی مجاور یکدیگر را همپوشانی می‌کنند و اجزای طیف اعوجاج ناشی از کوانتیزاسیون، که توزیع آن در باند LPF یکنواخت در نظر گرفته می‌شود، در باند عبور فیلتر پایین‌گذر در خروجی کانال قرار می‌گیرد. از آنجایی که تقریباً تمام مقادیر گسسته یک پیام پیوسته در منطقه کوانتیزه شدن از –u ogr تا + u ogr قرار دارند، سپس با یک مقیاس کوانتیزاسیون یکنواخت ∆j = ∆ 0 و سپس:

Ркв = (1/12) ∆ 2 0. (5.4)

از عبارت (5.4) می توان دریافت که با یک مقیاس کوانتیزاسیون یکنواخت، توان نویز کوانتیزاسیون به سطح سیگنال کوانتیزه شده بستگی ندارد و فقط با مرحله کوانتیزاسیون ∆ 0 تعیین می شود.

اجازه دهید اکنون رمزگذاری و رمزگشایی سیگنال ها را در نظر بگیریم. مرحله بعدی در تبدیل سیگنال دیجیتالی کردن سیگنال PAM کوانتیزه شده است. این عملیات کدگذاری PIM نامیده می شود. کد قانونی است که تناظری بین دامنه کوانتیزه و ساختار گروه کد برقرار می کند.

بین کدهای یکنواخت و ناهموار تمایز قائل شوید. اگر همه گروه های کد از تعداد مساوی کاراکتر تشکیل شده باشند، کد یکنواخت نامیده می شود. اگر گروه های کد از تعداد نمادهای متفاوتی تشکیل شده باشند، کد غیر یکنواخت نامیده می شود. سیستم های انتقال PCM معمولا از یک کد باینری یکنواخت استفاده می کنند.

برای تعیین ساختار کلمه رمز دودویی در خروجی رمزگذار در ساده ترین حالت، لازم است دامنه نمونه های AIM در کد باینری، بیان شده در مراحل کوانتیزاسیون نوشته شود.

که در آن i = (0,1) حالت تخلیه متناظر ترکیب است. 2 i - وزن بیت مربوطه در مراحل کوانتیزاسیون.

اگر در سیستم اعشاری «وزن» هر موقعیت از عدد تا حدی برابر با عدد ده باشد، در سیستم دودویی به جای عدد ده از عدد دو استفاده می شود. "وزن" سیزده موقعیت اول یک عدد باینری معانی زیر را دارد:

جدول - 5.1

با توجه به اصل عملکرد، رمزگذارها به رمزگذارهای نوع شمارش، رمزگذارهای ماتریسی، رمزگذارهای وزنی و غیره تقسیم می شوند. رایج ترین رمزگذارهای مورد استفاده از نوع وزنی، که ساده ترین آنها رمزگذار وزن بیتی (شکل 5.3) است که تابع (5.5) را با تشکیل یک کد باینری طبیعی پیاده سازی می کند. اصل کار چنین رمزگذار این است که خوانش های کدگذاری شده توسط AIM را با مجموع ولتاژهای مرجع متعادل کند. مدار رمزگذار خطی برای وزن دهی بیتی شامل هشت سلول (برای m = 8) است که مقدار ضریب a i بیت مربوطه را تشکیل می دهد (5.5). هر سلول (به استثنای آخرین مورد، مربوط به کمترین بیت مهم وزن) شامل یک مدار مقایسه CC و یک مدار تفریق CB است.

مدار مقایسه دامنه سیگنال AIM ورودی را با سیگنال های مرجع مقایسه می کند که دامنه آنها برابر با وزن ارقام مربوطه است.

U et8 = 2 7 ∆ = 128∆; U et7 = 2 6 ∆ = 64∆; … U et1 = 2 0 ∆ = 1∆.

اگر در ورودی SS i دامنه سیگنال AIM ورودی برابر یا بیشتر از U eti باشد، در خروجی مدار مقایسه، "1" تشکیل می شود و در CB i، U eti از سیگنال ورودی کم می شود. ، پس از آن وارد ورودی سلول بعدی می شود. اگر دامنه سیگنال AIM در ورودی SS i کمتر از U eti باشد، در خروجی CC i "0" تشکیل می شود و سیگنال AIM بدون تغییر از CB i عبور می کند. پس از پایان فرآیند کدگذاری نمونه فعلی، یک کد موازی هشت بیتی در خروجی انکودر به دست می آید، انکودر در حالت اولیه قرار می گیرد و کدگذاری نمونه بعدی آغاز می شود.


شکل 5.3. رمزگذار خطی عمل بیتی

به عنوان مثال، اگر یک شمارش AIM با دامنه U AIM = 185∆ در ورودی رمزگذار دریافت شود، SS 8 P 8 = 1 و سیگنالی با دامنه U AIM = 185∆ - 128∆ = 57∆ را تشکیل می‌دهد. به ورودی سلول هفتم رسید. در خروجی CC 7 P 7 = 0 تشکیل می شود و سیگنالی با همان دامنه U AIM = 57∆ در ورودی سلول ششم انکودر دریافت می شود. در خروجی CC 6، P 6 = 1 تشکیل می شود و سیگنالی با دامنه U AIM = 57∆ - 32∆ = 25∆ و غیره در ورودی سلول بعدی دریافت می شود. در نتیجه کد ترکیبی 10111001 ایجاد خواهد شد.

در فرآیند رمزگشایی سیگنال، ترکیب کدهای m-bit به نمونه های AIM با دامنه مربوطه تبدیل می شود. سیگنال در خروجی رمزگشا در نتیجه جمع کردن سیگنال های مرجع U این بیت های ترکیب کد به دست می آید که مقادیر آنها برابر با 1 است (شکل 5.4). بنابراین، اگر ترکیب کد 10111001 به ورودی رمزگشا رسید، دامنه قرائت AIM در خروجی آن برابر با U AIM = 128∆ + 32∆ + 16∆ + 8∆ + 1∆ = 185∆ خواهد بود.

در یک رمزگشا خطی (شکل 5.4)، تحت تأثیر سیگنال های کنترلی از تجهیزات ژنراتور، ترکیب کد هشت بیتی بعدی در رجیستر شیفت نوشته می شود. در لحظه رسیدن پالس خواندن، فقط آن کلیدهای Kl 1 ... Kl 8 بسته می شوند که مربوط به ارقامی است که مقادیر "1" دارند. در نتیجه، ولتاژهای مرجع مربوطه در جمع کننده ترکیب می شوند و دامنه متناظر قرائت AIM در خروجی آن به دست می آید.


شکل 5.4. رسیور خطی نوع توزین

مدار رمزگذار در نظر گرفته شده (شکل 5.3) وزن بیت شامل تعداد زیادی مدار مقایسه است که دستگاه های نسبتا پیچیده ای هستند. در عمل، یک رمزگذار نوع وزنی با یک مدار مقایسه و یک حلقه بازخورد حاوی رمزگشا بیشتر استفاده می شود. همانطور که در بیان (5.4) آمده است، توان نویز کوانتیزاسیون برای کدگذاری خطی در دامنه های مختلف سیگنال های کوانتیزه شده برابر خواهد بود. برای سیگنال های سینوسی، نسبت سیگنال به نویز کوانتیزاسیون با فرمول محاسبه می شود:

, (5.6)

که در آن U m دامنه سیگنال کوانتیزه شده است.

از فرمول می توان دریافت که برای سیگنال های ورودی ضعیف این نسبت بسیار بدتر از سیگنال های با دامنه بزرگ است. برای رفع این اشکال پیشنهاد شد از کوانتیزاسیون غیریکنواخت استفاده شود، یعنی گام کوانتیزاسیون متناسب با تغییر دامنه سیگنال ورودی تغییر کند.

برای کدگذاری با مقیاس کوانتیزاسیون غیریکنواخت می توان از موارد زیر استفاده کرد:

  • کدگذاری غیر خطی مستقیم، که در آن رمزگذار عملکردهای تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و کمپرسور را ترکیب می کند.
  • ترکیب آنالوگ، که در آن سیگنال قبل از رمزگذار خط فشرده می شود و سیگنال پس از رمزگشای خط گسترش می یابد.
  • تبدیل بر اساس کدگذاری خطی، که در آن سیگنال در یک رمزگذار خطی با تعداد بیت‌های زیاد و به دنبال آن ترکیب دیجیتال کدگذاری می‌شود.

یک مرحله کوانتیزاسیون متغیر را می توان با استفاده از دستگاهی با مشخصه دامنه غیر خطی (شکل 5.5) (که کمپرسور نامیده می شود زیرا دامنه دینامیکی سیگنال ورودی را فشرده می کند) و یک کوانتایزر یکنواخت (شکل 5.2 را ببینید) بدست آورد. در سمت گیرنده، محدوده دینامیکی توسط یک بسط دهنده با ویژگی مخالف کمپرسور گسترش می یابد که خطی بودن سیستم انتقال را تضمین می کند. مجموعه عملیات فشرده سازی محدوده دینامیکی یک کمپرسور و گسترش آن با یک بسط دهنده، فشرده سازی سیگنال نامیده می شود.

در حال حاضر، مشخصه فشرده سازی نوع A در سیستم های VRM با PCM استفاده می شود (شکل 5.5).

در این شکل، مشخصه فشرده سازی قطعه بندی شده A برای سیگنال های مثبت (برای سیگنال های منفی، مشخصه مشابه است). تعداد کل قطعات مشخصه Nc = 16 است، اما چهار بخش مرکزی (هر کدام در مناطق مثبت و منفی) دارای یک مرحله کوانتیزه شدن هستند و در واقع یک قطعه را تشکیل می دهند که در نتیجه تعداد قطعات برابر است. به Nc = 13. بنابراین، این مشخصه نوع A = 87.16 / 13 نامیده می شود. در بخش مرکزی (N c = 1 یا 2)، مقدار ∆ 0 حداقل است (یعنی برابر با ∆ 0) و مربوط به مقیاس یکنواخت دوازده رقمی (m = 12) است، و در هر بخش بعدی به لبه های مشخصه، مرحله کوانتیزاسیون دو برابر می شود.

نمایش سیگنال PCM توسط ترکیب کدهای هشت بیتی از فرمت "علامت - مقدار مطلق" استفاده می کند، که در آن یک بیت قطبیت سیگنال PAM را نشان می دهد و بقیه قدر مطلق آن را تعیین می کند. هفت رقم، که قدر مطلق را نشان می‌دهند، به شناسه قطعه شماره C سه رقمی و تعیین‌کننده مرحله کوانتیزاسیون K چهار رقمی تقسیم می‌شوند (شکل 5.6).


شکل 5.6. فرمت ترکیبی PCM 8 بیتی

برای پیاده سازی چنین رمزگذار، لازم است مقادیر ولتاژهای مرجع را برای مرز پایین هر بخش و برای رمزگذاری در قطعه تنظیم کنید (جدول 5.2).

طرح ها و اصل عملکرد کدک های نوع وزنی غیرخطی اساساً با کدک های خطی یکسان است. تفاوت در ترتیب روشن کردن ولتاژهای مرجع در فرآیند کدگذاری سیگنال اصلی است.

جدول 5.2. ولتاژهای مرجع برای یک کدک غیر خطی

شماره بخش N s

مرجع ولتاژ حد پایین تر تقسیم بندی کنید

ولتاژهای مرجع برای رمزگذاری در یک سگمنت

بنابراین، حداکثر مرحله کوانتیزاسیون (در بخش هفتم) 64 برابر بیشتر از مرحله کوانتیزه شدن حداقل است و نسبت سیگنال به نویز کوانتیزاسیون (برای حداکثر مقدار سیگنال سینوسی) را می توان با بیان (5.6) تعیین کرد. و خواهد بود: برای بخش دوم

R s - R sh q = 7.78 + 20log (A / ∆) = 7.78 + 20 log (32∆ 0 / ∆ 0) = 37.88 dB;

برای بخش هفتم

R s - R sh q = 7.78 + 20 log (2048∆ 0 / 64∆ 0) = 37.88 دسی بل.

وابستگی نسبت سیگنال به نویز کوانتیزاسیون به سطح سیگنال ورودی هنگام فشرده سازی طبق قانون A = 87.6 / 13 در شکل 5.7 نشان داده شده است. برای سیگنال‌های درون بخش‌های صفر و اول، کوانتیزاسیون یکنواخت با گام ∆ 0 انجام می‌شود، بنابراین، Ps - Psh kv با افزایش ps افزایش می‌یابد. هنگام حرکت به بخش دوم، مرحله کوانتیزاسیون دو برابر می شود، در نتیجه Pc - P w q به شدت 6 دسی بل کاهش می یابد، و سپس در این بخش با افزایش pc افزایش می یابد، زیرا کوانتیزاسیون یکنواخت در داخل قطعه انجام می شود. پس از ورود سیگنال به منطقه محدود شده، نسبت سیگنال به نویز به دلیل بار بیش از حد رمزگذار به شدت کاهش می یابد.


شکل 5.7. وابستگی P s / R w q = f (p s)

شکل 5.8 یک نمودار ساده شده از یک رمزگذار وزنی غیرخطی را نشان می دهد که رمزگذاری مستقیم سیگنال PIM را اجرا می کند.

کدگذاری در هشت بازه ساعت انجام می شود که در هر یک از آنها یکی از نمادهای ترکیب کد تشکیل می شود (شکل 5.6). در مرحله اول علامت نمونه دریافتی در ورودی انکودر مشخص می شود. اگر شمارش مثبت باشد، "1" در بیت علامت تشکیل می شود و یک ژنراتور ولتاژ مرجع مثبت FE 1 به مدار کلیدزنی و جمع استانداردهای ATPE متصل می شود، در غیر این صورت "0" تشکیل می شود و FE 2 وصل می شود. مدار سپس کد شماره قطعه با تقسیم تعداد آنها به نصف تشکیل می شود (شکل 5.9).

در چرخه دوم، مدار منطقی کنترل OLC و FECS ورودی مدار مقایسه را با سیگنال مرجع U et = 128 ∆ 0 مربوط به مرز پایین بخش چهارم (وسط) ارائه می دهند. اگر دامنه قرائت U АИМ ≥ U et = 128 ∆ 0 باشد، تصمیم گرفته می شود که دامنه قرائت به یکی از چهار بخش پوشاننده سقوط کند و نماد بعدی X = 1 تشکیل شود که از طریق آن تغذیه می شود. حلقه بازخورد به ورودی OLC. در غیر این صورت، تصمیم گرفته می شود که دامنه خواندن در یکی از بخش های زیرین قرار گیرد و X = 0 تشکیل شود.

در اندازه گیری سوم، بسته به مقدار کاراکتر قبلی X، تعداد قطعه مشخص می شود که دامنه نمونه کدگذاری شده در آن می افتد. اگر X = 1 باشد، آنگاه ULS و ATPE ولتاژ مرجع U et = 512 ∆ 0 مربوط به مرز پایین قطعه ششم را به ورودی SS اعمال می کنند. در این حالت، اگر U AIM ≥ U et = 512 ∆ 0، تصمیم گرفته می شود که شمارش در یکی از دو بخش پوشاننده قرار گیرد و نماد بعدی Y = 1 تشکیل شود. در غیر این صورت، اگر U AIM ≤ U fl = 512 ∆ 0، این تصمیم که تعداد در دو بخش پایینی قرار می گیرد و Y = 0 را تشکیل می دهد.

اگر X = 0 باشد، ULC با کمک PPSE منبع ولتاژ مرجع U et = 32 ∆ 0 را به ورودی SS، مطابق با مرز پایین قطعه دوم، فراهم می کند. اگر U AIM ≥ U fl = 32 ∆ 0، آنگاه تصمیم گرفته می شود که شمارش در بخش دوم و سوم قرار می گیرد و Y = 1 تشکیل می شود. اگر U AIM ≤ U fl = 32 ∆ 0، آنگاه تصمیم گرفته می شود که شمارش در دو بخش پایینی قرار می گیرد و Y = 0 را تشکیل می دهد.

در اندازه گیری چهارم نماد Z به همین ترتیب و در نهایت کد عدد قطعه تشکیل می شود. در نتیجه، پس از چهار چرخه کدگذاری، چهار نماد از ترکیب کد هشت بیتی PXYZ تشکیل می‌شود (شکل 5.6) و یکی از هشت ولتاژ مرجع به SS متصل می‌شود که مربوط به مرز پایین قطعه‌ای است که نمونه کد شده در آن است. واقع شده است.

در چهار معیار باقیمانده، نمادهای ABCD ترکیب کد به صورت متوالی تشکیل می شوند که مقادیر آن به تعداد مرحله کوانتیزاسیون در بخش مربوط به دامنه نمونه کدگذاری شده بستگی دارد. از آنجایی که کوانتیزاسیون یکنواخت در داخل هر بخش انجام می شود، فرآیند کدگذاری، مانند کدگذارهای نوع وزن خطی، با روشن کردن متوالی ولتاژهای مرجع مربوط به این بخش اجرا می شود (جدول 5.2).

کار عملی در مورد استفاده از رمزگذار غیر خطی برای فشرده سازی طبق قانون A = 87.6 / 13:

به عنوان مثال، اگر یک نمونه مثبت با دامنه U AIM = 889 ∆ 0 به ورودی انکودر برسد، پس از چهار سیکل ساعت اول، نمادهای PXYZ = 1110 تشکیل شده و ولتاژ مرجع U et = 512 ∆ 0 خواهد بود. به SS مرتبط با مرز پایینی بخش ششم متصل شود، زیرا سیگنال کدگذاری شده در این بخش است. در سیکل ساعت پنجم، حداکثر ولتاژ مرجع U et = 256 ∆ 0 به این سیگنال مرجع اضافه می شود که مربوط به نماد A در تعیین کننده مرحله کوانتیزاسیون K (شکل 5.6) قطعه ششم (جدول 5.2) است. از آنجایی که U AIM> U et = (512 +256) ∆ 0، نماد A = 1 تشکیل می شود و این ولتاژ مرجع روشن می ماند. در ساعت ششم، ولتاژ مرجع مربوط به نماد B در تعیین کننده مرحله کوانتیزاسیون U et = 128 ∆ 0 وصل می شود و از آنجایی که U AIM> U et = (512 +256 + 128) ∆ 0، سپس نماد B = 1 است. در خروجی SS تشکیل می شود و این مرجعی است که ولتاژ روی آن باقی می ماند. در چرخه هفتم، ولتاژ مرجع مربوط به نماد C در تعیین کننده مرحله کوانتیزاسیون U et = 64 ∆ 0 و از آنجایی که U AIM متصل می شود.< U эт = (512 +256 + 128 + 64) ∆ 0 , то на выходе СС формируется символ С = 0. В восьмом такте вместо U эт = 64 ∆ 0 подключается эталонное напряжение соответствующее символу D в определителе шага квантования U эт = 32 ∆ 0 и так как U АИМ < U эт = (512 +256 + 128 + 32) ∆ 0 , то на выходе СС формируется символ D = 0 и это эталонное напряжение отключается и на этом процесс кодирования очередного отсчёта заканчивается. При этом на выходе кодера сформирована кодовая комбинация PXYZABCD = 11101100, соответствующая амплитуде уравновешивающего АИМ сигнала на входе СС U АИМ = 896 ∆ 0 . Разница между входным и уравновешивающим АИМ сигналами на входах СС представляет ошибку квантования δ кв = U АИМ – U АИМ = 7∆ 0 .

5.2. سلسله مراتب دیجیتال

هنگام انتخاب سلسله مراتب DSP، الزامات زیر باید در نظر گرفته شود: نرخ بیت استاندارد شده جریان های دیجیتال باید با در نظر گرفتن امکان استفاده از سیستم های انتقال دیجیتال و آنالوگ و ویژگی های الکتریکی خطوط ارتباطی موجود و آینده انتخاب شود. امکان ترکیب همزمان و ناهمزمان، جداسازی و انتقال جریان ها و سیگنال های دیجیتال به صورت دیجیتال را فراهم می کند. علاوه بر این، یک DSP مرتبه بالاتر باید این شرط را برآورده کند که نرخ انتقال در سیگنال دیجیتال باند پایه مستقل از انواع اطلاعات ارسال شده و روش تولید این سیگنال باشد.

این الزامات توسط سلسله مراتب اروپایی DSPها، که بر اساس DSP اولیه PCM-30 با نرخ انتقال یک سیگنال دیجیتال گروهی 2048 کیلوبیت بر ثانیه (F t = 2048 کیلوهرتز) است، برآورده می شود (شکل 5.10).


شکل 5.10. سلسله مراتب اروپایی سیستم های انتقال دیجیتال

افزایش نسبی نرخ انتقال در هر سطح بعدی از سلسله مراتب در رابطه با سطح قبلی با نیاز به افزایش میزان اطلاعات سرویس با افزایش تعداد کانال ها همراه است.

سلسله مراتب DSP با PCM. یک بلوک دیاگرام ساده شده از تجهیزات PCM VRM در شکل 5.11 نشان داده شده است، جایی که برای سادگی، تجهیزات جداگانه یک کانال نشان داده شده است.


شکل 5.11. بلوک دیاگرام ساده شده تجهیزات برای ترکیب (AO) و جداسازی (AR) با VRM با PCM

پیام تلفنی u به (t) از طریق یک سیستم دیفرانسیل (DS) فیلتر پایین گذر (LPF) که طیف سیگنال را با فرکانس 3.4 کیلوهرتز محدود می کند، به ورودی مدولاتور AIM (M AIM) وارد می شود. در مدولاتور، سیگنال پیوسته نمونه برداری می شود، یعنی به دنباله ای از پالس های مدوله شده با دامنه تبدیل می شود که دارای فرکانس F d ​​= 8 کیلوهرتز هستند.

سیگنال‌های AIM همه کانال‌ها در یک سیگنال AIM گروهی ترکیب می‌شوند (شکل 5.1، ج را ببینید)، که به کمپرسور (Km) تغذیه می‌شود. پس از فشرده سازی، سیگنال PIM گروه کوانتیزه شده و در رمزگذار (CD) کدگذاری می شود. از خروجی CD، یک سیگنال دیجیتال دو سطحی به ترکیب کننده (UO) وارد می شود، جایی که پالس ها از فرستنده VCS (P) و از فرستنده سیگنال سیکلیک همگام (PCS) دریافت می شود. بنابراین، یک سیگنال دیجیتال گروهی در UE تشکیل می شود که ساختار چرخه آن در شکل 5.12 نشان داده شده است.


شکل 5.12. ساختار چرخه سیگنال گروه VDK با PCM

پارامترهای یک سیگنال دیجیتال باینری با پارامترهای خطوط انتقال واقعی، که از اجزای فرکانس پایین طیف چنین سیگنالی عبور نمی کنند، مطابقت ندارد. بنابراین، سیگنال باینری در یک مبدل کد (PCP) به کد خطی تبدیل می شود که در آن اجزای فرکانس پایین ضعیف شده و ویژگی ها، در نتیجه، بهتر با پارامترهای خط ترکیب می شوند. عملکرد تمام واحدهای AO توسط سیگنال های تولید شده توسط توزیع کننده کانال انتقال (RKp) هماهنگ می شود.

در سمت دریافت، سیگنال PCM دچار تبدیل معکوس به سیگنال کوانتیزه AIM (رمزگشایی) می شود. برای این کار، جریان پیوسته نمادها باید به گروه های کد تقسیم شود، که هر کدام مربوط به یک نمونه از سیگنال کوانتیزه شده است. سیگنال رمزگشایی شده مشابه نمونه های کوانتیزه شده سیگنال اصلی u kv (iT d) است (شکل 5.1، a را ببینید)، که در طیف خود دارای مولفه هایی با فرکانس Ω n ... Ω در پیام ارسالی u تا (t) هستند. . بنابراین، از دنباله پالس u * kv (iT d)، پیام دریافتی u * k (t) با استفاده از یک فیلتر پایین گذر تخصیص داده می شود.

در سمت گیرنده، سیگنال از طریق کابل به مبدل کد دریافت (PKpr) می رود، جایی که کد خط به باینری تبدیل می شود و وارد دستگاه جداسازی (UR) می شود. از خروجی UR، سیگنال سیکلیک سینک و VCS به گیرنده های خود می روند و گروه های کد سیگنال های گفتاری در رمزگشا (Dc) به سیگنال گروهی AIM تبدیل می شوند که پس از گسترش دهنده (Ek) به انتخابگرهای زمان (VS)، که به طور متناوب باز می شوند و پالس های AIM مربوط به این کانال را ارسال می کنند، تغذیه می شود. دمودولاسیون سیگنال در کانال در یک فیلتر پایین گذر انجام می شود.

عملیات AR توسط توزیع کننده کانال دریافت (RKpr) کنترل می شود، که همگام سازی آن توسط فرکانس ساعت استخراج شده از سیگنال دیجیتال گروه توسط یک فیلتر باند باریک واقع در خروجی PKpr و با هماهنگ سازی سیکل انجام می شود.

بیایید روش های همگام سازی را در نظر بگیریم. برای عملکرد هماهنگ AO، AR و بازسازی کننده ها، لازم است از برابری نرخ پردازش سیگنال، توزیع صحیح سیگنال های AIM و VCS اطمینان حاصل شود. این کار با همگام سازی احیاگرها، تجهیزات ژنراتور AR با توجه به فرکانس ساعت و با توجه به سیکل های سیگنال دیجیتال دریافتی انجام می شود.

با Ng شکاف های زمانی و m بیت در گروه های کد اطلاعات، فرکانس ساعت سیگنال دیجیتال گروه

F t = F d ∙ m ∙ N گرم. (5.7)

بنابراین، برای سیستم PCM-30، طراحی شده برای Ngr = 32 فواصل کانال با یک گروه کد هشت بیتی، F t = 8 ∙ 8 ∙ 32 = 2048 کیلوهرتز. سیگنال دیجیتال گروه u PCM (t) دنباله ای تصادفی از پالس های باینری است (شکل 5.1، ج). این دنباله را می توان به صورت مجموع دنباله های دوره ای و تصادفی نشان داد. دنباله تناوبی پالس ها دارای یک طیف گسسته است و در τ و برابر با T و T / 2، اجزای گسسته دارای فرکانس F = 0 خواهند بود. F t و غیره (شکل 5.13 را ببینید، جایی که این اجزا با نقطه مشخص شده اند). توالی دوقطبی تصادفی یک طیف پیوسته (شکل 5.13) از توالی باینری اصلی را تعریف می کند.

شکل 5.13. طیف انرژی یک دنباله تصادفی از پالس های دوتایی (a, b) و یک سیگنال با PRF (c) (اجزای طیف گسسته با نقطه مشخص می شوند)

از شکل 5.13 چنین بر می آید که حداکثر انرژی ساعت دارای یک دنباله باینری تصادفی با τ و = T / 2 است. نوسانات با فرکانس ساعت F t توسط یک فیلتر باند باریک از چنین دنباله ای جدا می شوند و در بازسازی کننده برای همگام سازی عملکرد حل کننده استفاده می شوند.

سیستم همگام سازی فریم شروع چرخه انتقال را تعیین می کند و توزیع سیگنال های آنالوگ رمزگشایی شده در انتهای دریافت را مطابق با AO در طول کانال های آن تضمین می کند. عملکرد نادرست همگام سازی فریم منجر به افزایش احتمال خطا در کانال های ترافیک می شود. برای افزایش ایمنی نویز، گروهی از نمادهای یک ساختار ثابت با نرخ تکرار 4 کیلوهرتز به عنوان سیگنال ساعت چرخه ای استفاده می شود (شکل 5.12)، یعنی DS ها از طریق یک چرخه انتقال منتقل می شوند.

ترکیب یک DSP بر اساس ورودی ناهمزمان سیگنال های دیجیتال را در نظر بگیرید. نیاز به ترکیب جریان‌های دیجیتال هنگام تشکیل یک سیگنال دیجیتال گروهی از جریان‌های دیجیتالی سیستم‌های درجه پایین‌تر، از سیگنال‌های مختلف ارسال شده به شکل دیجیتال و همچنین هنگام وارد کردن سیگنال‌های گسسته از منابع اطلاعاتی مختلف به یک سیگنال دیجیتال گروهی ایجاد می‌شود (شکل 5.14). ). جریان های دیجیتال در DSP تشکیل می شوند که نوسانگرهای اصلی آنها می توانند با نوسانگر اصلی تجهیزات ادغام شونده همگام یا غیرهمگام شوند. مطابق با این، یک ترکیب همزمان یا ناهمزمان از جریان های دیجیتال انجام می شود.


شکل 5.14. بلوک دیاگرام ساده شده (الف) کاراکتر به کاراکتر (ب) و کانال به کانال (ج) ترکیب جریان های دیجیتال

برای ترکیب موقت جریان‌های دیجیتال ناهمزمان، لازم است نرخ‌های آن‌ها از قبل تطبیق داده شود، یعنی آنها را به یک فرکانس مرجع "گره بزنیم". در دریافت، کل سیگنال به خروجی های مربوطه توزیع می شود. بیت‌هایی از چهار جریان اطلاعاتی که به ورودی سیستم انتقال می‌رسند در سلول‌های حافظه دستگاه ذخیره‌سازی (SD) نوشته می‌شوند و سپس از آنها خوانده می‌شوند و به خط ارسال می‌شوند. اگر محتویات سلول های حافظه سریعتر خوانده می شد، یک بازه زمانی "خالی" برای درج پالس های همگام سازی تشکیل می شد. تناوب دقیق سیگنال همگام سازی یکی از مهمترین ویژگی ها برای تشخیص آن است.

اگر ژنراتور ناپایدار باشد، یک جابجایی زمانی فواصل "خالی" ظاهر می شود و تناوب شدید تکرار آنها نقض می شود. ممکن است در عملکرد سیستم همگام سازی و کل تجهیزات به طور کلی خرابی رخ دهد. برای جلوگیری از این امر، از یک روش یکسان سازی سرعت، یا، همانطور که اغلب، تطبیق سرعت نامیده می شود، استفاده می شود.

یک کنترل‌کننده ویژه موقعیت نسبی پالس‌های نوشتن و خواندن را نظارت می‌کند و اگر پالس‌های خواندن سریع‌تر دنبال می‌شوند (فاصله بین جفت‌های مجاور این پالس‌ها کاهش می‌یابد)، کنترل‌کننده سیگنال می‌دهد که فاصله "خالی" جلوتر از زمان ظاهر شده است. دستگاه دیگری یک پالس کاذب را در شکاف خالی وارد می کند که هیچ اطلاعاتی را حمل نمی کند. در این حالت با تطبیق سرعت مثبت روبرو هستیم.

روش فوق برای تعیین نرخ ها کارکنان نامیده می شود (از انگلیسی "staffing" - درج). دستوری به ایستگاه دریافت کننده ارسال می شود که سرعت ها برای از بین بردن تکانه کاذب هماهنگ شده اند. برای اطمینان، فرمان تطبیق سرعت چندین بار تکرار می شود، به عنوان مثال، سه بار ارسال می شود.

اگر ژنراتور کمتر پالس‌های خواندن تولید می‌کند و یک بازه «خالی» از قبل در جریان دیجیتال ظاهر می‌شود، و پالس‌های ساعت هنوز پالس اطلاعات قبلی را از حافظه نخوانده‌اند، باید بیت اضافی را از دیجیتال حذف کنید. استریم کنید و یک فاصله زمانی برای ارسال پالس همگام بعدی ارائه دهید. به این قرارداد منفی می گویند.

بنابراین لازم است به ایستگاه دریافت کننده اطلاع داده شود که کدام توافق صورت گرفته است: مثبت یا منفی. برای این منظور، دستور "مطابق نوع" را وارد کنید، کانال 1 را برای موافقت مثبت و 0 را برای منفی ارسال کنید. همچنین سه بار تکرار می شود. بنابراین، اطلاعات مربوط به حذف یا اضافه کردن یک پالس در موقعیت‌های پالس انتخابی خاص منتقل می‌شود و بر اساس این اطلاعات، در سمت دریافت کننده، هنگام جداسازی جریان‌های دیجیتال، نرخ آنها بازیابی می‌شود (شکل 5.14). ترکیب جریان‌ها با یکسان‌سازی سرعت‌ها را پلزیوکرون، یعنی تقریباً همزمان، و سلسله مراتب موجود نرخ‌های انتقال جریان‌های دیجیتال، و بنابراین، سیستم‌های انتقال مانند PCM را سلسله مراتب دیجیتال پلزیوکرون (به انگلیسی PDH) می‌گویند. - سلسله مراتب دیجیتال Plesiohronous).

با روش ناهمزمان ترکیب در بلوک های رابط دیجیتال BCS در هر (شکل 5.14)، سرعت جریان های دیجیتال سیستم های ترکیبی مطابق با نسبت آنها با فرکانس ساعت جریان ترکیبی و موقعیت های زمانی لازم سیگنال ها ارائه می شود. جریان های ترکیبی تنظیم شده اند (KTsP - جمع کننده جریان دیجیتال، RCP - توزیع کننده جریان دیجیتال). برای همگام سازی مسیر انتقال و دریافت بر روی جریان دیجیتال گروهی، به چرخه هایی تقسیم می شود که در ابتدای آن سیگنال همگام سازی معرفی می شود (شکل 5.14، b و c). با ترکیب کانال به کانال جریان های دیجیتال، فواصل تخصیص یافته برای گروه های کد محدود شده و در زمان توزیع می شوند (شکل 5.14، ج).

این سلسله مراتب، که در مجموع به عنوان PDH یا PDH شناخته می شوند، در جدول 5.3 خلاصه شده اند.

جدول 5.3 - مقایسه سلسله مراتب

سطح دیجیتال
سلسله مراتب

سرعت دنده مربوط به
طرح های مختلف سلسله مراتب دیجیتال

AC: 1544 kbps

LAN: 1544 Kbps

EC: 2048 kbps

کجا: AC - طرح آمریکایی؛

YAS - طرح ژاپنی؛

اتحادیه اروپا یک طرح اروپایی است.

اما PDH دارای معایبی بود که عبارتند از:

  • ورودی / خروجی دشوار جریان های دیجیتال در نقاط میانی؛
  • عدم وجود ابزارهای کنترل و مدیریت خودکار شبکه؛
  • بازیابی همزمانی چند مرحله ای به زمان نسبتاً طولانی نیاز دارد.

این کاستی‌های PDH، و همچنین تعدادی از عوامل دیگر، منجر به توسعه یک سلسله مراتب دیجیتال همزمان مشابه SDH در اروپا شد.

سلسله مراتب دیجیتال همزمان.

سلسله مراتب دیجیتال جدید SDH روشی برای چندگانه سازی داده های دیجیتالی مختلف در یک بلوک واحد به نام است ماژول حمل و نقل همزمان (STM)، به منظور انتقال این ماژول از طریق خط ارتباطی. یک ساختار STM ساده شده در شکل 5.15 نشان داده شده است:

شکل 5.15 - ساختار ماژول حمل و نقل سنکرون STM-1

ماژول یک قاب (فریم) 9 ∙ 270 = 2430 بایت است. علاوه بر اطلاعات ارسالی (که در ادبیات به آن payload گفته می شود)، در خط 4 یک اشاره گر (اشاره گر، PTR) وجود دارد که شروع ضبط محموله را تعیین می کند.

برای تعریف مسیر ماژول حمل و نقل، در سمت چپ قاب یک Section Over Head (SOH) نوشته شده است. 5 ∙ 9 = 45 بایت پایین (بعد از اشاره گر) مسئول ارائه اطلاعات به آن مکان در شبکه، به مالتی پلکسر هستند که این ماژول انتقال مجدداً شکل می گیرد. این قسمت از هدر، هدر مقطعی چندگانه (MSOH) نامیده می شود. 3 ∙ 9 = 27 بایت بالا (قبل از اشاره گر) نشان دهنده هدر بخش بازسازی کننده (RSOH) است، جایی که جریان "آسیب دیده" توسط تداخل بازیابی می شود و خطاها تصحیح می شوند.

یک چرخه انتقال شامل خواندن چنین جدول مستطیلی بر روی خط است. ترتیب بایت ها از چپ به راست، از بالا به پایین است (همانطور که هنگام خواندن متن در یک صفحه). زمان چرخه انتقال STM-1 125 میکرو ثانیه است، یعنی. در فرکانس 8 کیلوهرتز تکرار می شود. هر سلول مربوط به نرخ انتقال 8 بیت ∙ 8 کیلوهرتز = 64 کیلوبیت بر ثانیه است. این بدان معناست که اگر 125 میکروثانیه را برای انتقال هر فریم مستطیلی به خط صرف کنید، 9 ∙ 270 ∙ 64 Kbit / s = 155,520 Kbit / s به خط در ثانیه منتقل می شود، یعنی. 155 مگابیت بر ثانیه

جدول 5.4 - سلسله مراتب دیجیتال همزمان

مرحله
سلسله مراتب

نوع سنکرون
ماژول حمل و نقل

سرعت انتقال، مگابیت بر ثانیه

برای ایجاد جریان های دیجیتال قدرتمندتر در سیستم های SDH، سلسله مراتب سرعت زیر تشکیل می شود (جدول 5.4): 4 ماژول STM-1 با مالتی پلکس شدن بایت در یک ماژول STM-4 ترکیب می شوند که با سرعت 622.080 مگابیت بر ثانیه ارسال می شود. سپس 4 ماژول STM-4 در یک ماژول STM-16 با نرخ باود 2488.320 مگابیت بر ثانیه ترکیب می شوند. در نهایت، 4 ماژول STM-16 را می توان در یک ماژول STM-64 پرسرعت (9953.280 مگابیت بر ثانیه) ترکیب کرد.

شکل 5.17 شکل گیری ماژول STM-16 را نشان می دهد. ابتدا، هر 4 ماژول STM-1 با استفاده از مالتی پلکسرهایی با چهار ورودی در یک ماژول STM-4 ترکیب می شوند، سپس چهار ماژول STM-4 توسط همان مالتی پلکسر چهار ورودی در یک ماژول STM-16 مالتی پلکس می شوند. با این حال، یک مالتی پلکسر 16 ورودی وجود دارد که با آن می توانید 16 ماژول STM-1 را به طور همزمان در یک ماژول STM-16 ترکیب کنید.

شکل 5.16 - تشکیل ماژول حمل و نقل سنکرون STM-16

تشکیل ماژول STM-1. شبکه SDH از اصول حمل و نقل کانتینری استفاده می کند. سیگنال هایی که باید حمل شوند از قبل در کانتینرهای استاندارد (Container - C) قرار می گیرند. تمام عملیات با کانتینرها بدون در نظر گرفتن محتوای آنها انجام می شود، این چیزی است که شبکه SDH را شفاف می کند، یعنی. توانایی انتقال سیگنال های مختلف، به ویژه سیگنال های PDH.

نزدیکترین سرعت به سطح اول سلسله مراتب SDH (155.520 مگابیت بر ثانیه) یک جریان دیجیتال با سرعت 139.264 مگابیت در ثانیه است که در خروجی تجهیزات سلسله مراتب دیجیتال پلیوکرونوس PCM-1920 تشکیل شده است. قرار دادن آن در ماژول STM-1 ساده ترین کار است. برای این کار، سیگنال دیجیتال ورودی ابتدا در یک ظرف بسته بندی می شود (یعنی در موقعیت های خاصی در چرخه آن قرار می گیرد)، که C-4 نامیده می شود.

قاب کانتینر C-4 شامل 9 ردیف و 260 ستون تک بایتی است. با افزودن یک ستون دیگر به سمت چپ - یک هدر مسیریابی یا تراکت (Path Over Head - RON) - این کانتینر به یک کانتینر مجازی VC-4 تبدیل می شود.

در نهایت، برای قرار دادن محفظه مجازی VC-4 در ماژول STM-1، یک اشاره گر به آن ارائه می شود (شکل 5.17 و شکل 5.18).

ماژول حمل و نقل سنکرون STM-1 همچنین می تواند با جریان های پلسیوکرونوس با سرعت 2.048 مگابیت در ثانیه بارگیری شود. چنین جریان هایی توسط تجهیزات PCM-30 تولید می شوند، آنها در شبکه های مدرن گسترده هستند. برای "بسته بندی" اولیه ظرف C12 استفاده می شود. سیگنال دیجیتال در موقعیت های خاصی در این ظرف قرار می گیرد. با افزودن یک هدر مسیریابی یا انتقال (RON)، یک کانتینر مجازی VC-12 تشکیل می‌شود. کانتینرهای مجازی در نقاط انتهایی مسیرها تشکیل و منحل می شوند.


شکل 5.17. قرار دادن ظروف در ماژول STM-1

ماژول STM-1 می تواند 63 کانتینر مجازی VC-12 را در خود جای دهد. روند کار به صورت زیر است. ظرف مجازی VC-12 مشخص شده است (PTR) و بنابراین یک واحد انشعابی (TU-12) را تشکیل می دهد. اکنون جریان های دیجیتال بلوک های حمل و نقل مختلف را می توان در یک جریان دیجیتال 155.520 مگابیت بر ثانیه ترکیب کرد (شکل 5.18). ابتدا سه واحد حمل و نقل TU-12 در یک گروه واحد شاخه ای (TUG-2) مالتی پلکس می شوند، سپس هفت گروه TUG-2 در گروه های واحد حمل و نقل TUG-3 مالتی پلکس می شوند و سه گروه TUG-3 با هم ترکیب می شوند و در یک قرار می گیرند. کانتینر مجازی VC-4. علاوه بر این، مسیر تحولات مشخص است.

شکل 5.18 همچنین نحوه قرار دادن در STM-N، N = 1،4،16 جریان دیجیتال مختلف از تجهیزات سلسله مراتبی دیجیتال پلسیوکرونوس را نشان می دهد. جریان های دیجیتال Plesiochronous در همه سطوح قرار دارند
در ظروف C با استفاده از روش یکسان سازی سرعت (مثبت، منفی و دو طرفه).

وجود تعداد زیادی اشاره گر (PTR) کاملاً اجازه می دهد
مکان هر دیجیتال را در ماژول STM-N به وضوح شناسایی کنید
جریان با سرعت 2.048; 34.368 و 139.264 مگابیت بر ثانیه. مالتی پلکسرهای I/O تجاری موجود (افزودن / رها کردن مولتی پلکسر -
ADM) به شما امکان می دهد هر جریان دیجیتالی را فورک کنید و اضافه کنید.


شکل 5.18. ورودی جریان‌های دیجیتال پلسیوکرون به ماژول حمل و نقل سنکرون STM-N

یکی از ویژگی های مهم تجهیزات SDH این است که علاوه بر اطلاعات مسیریابی، اطلاعات زیادی در مسیر و هدرهای شبکه ایجاد می شود که امکان نظارت و کنترل کل شبکه به طور کلی، سوئیچینگ از راه دور در مالتی پلکسرها به درخواست مشتریان را فراهم می کند. مانیتورینگ و عیب یابی، تشخیص به موقع و رفع خرابی ها برای تحقق کارآمدی شبکه و حفظ کیفیت بالای خدمات ارائه شده.

سلسله‌مراتب PDH و SDH از طریق روش‌هایی برای مالتی پلکس کردن و دمالتیپلکس کردن جریان‌های PDH در سیستم‌های SDH تعامل دارند.

تفاوت اصلی بین سیستم SDH و سیستم PDH، انتقال به یک اصل مالتی پلکسی جدید است. سیستم SDH مالتی پلکس / دمولتی پلکس همزمان را انجام می دهد که امکان دسترسی مستقیم به کانال های PDH که در شبکه SDH منتقل می شوند را می دهد. این نوآوری نسبتا مهم و ساده در فناوری منجر به این واقعیت شده است که به طور کلی، فناوری مالتی پلکس در شبکه SDH بسیار پیچیده تر از فناوری در شبکه PDH است، الزامات همگام سازی و پارامترهای کیفی رسانه انتقال و انتقال. سیستم افزایش یافته و تعداد پارامترهای ضروری برای عملیات شبکه افزایش یافته است.

سوالات کنترلی:

  1. سیگنال دیجیتال چیست؟
  2. مزایای اصلی ارتباطات دیجیتال نسبت به آنالوگ را نام ببرید؟
  3. مفهوم سرعت انتقال چیست؟
  4. سیگنال آنالوگ با چه فرکانسی باید نمونه برداری شود؟
  5. ماهیت کوانتیزاسیون را توضیح دهید؟
  6. چگونه خطای کوانتیزاسیون سیگنال را تعیین کنیم؟
  7. عدد 859 را به صورت باینری بنویسید.
  8. قرائت مثبت 358 میلی آمپر را در یک کد 8 رقمی متقارن کدگذاری کنید. خطای کوانتیزاسیون چیست؟
  9. مفهوم سلسله مراتب دیجیتال پلزیوکرونی چیست؟
  10. چرا هنگام ترکیب کردن آنها در یک جریان پرسرعت، باید سرعت انتقال جریان های مختلف را هماهنگ کرد؟ آشتی چگونه انجام می شود؟
  11. اصل سلسله مراتب دیجیتال همزمان، مزایای آن نسبت به سلسله مراتب دیجیتال پلزیوکرون؟
  12. اشاره گر (PTR) برای چیست؟
  13. ساختار یک ماژول حمل و نقل همزمان را شرح دهید.
  14. مانند STM-N، سه جریان با سرعت 34.368 مگابیت بر ثانیه از تجهیزات سلسله مراتب دیجیتال PCM-480 وجود دارد.

سیگنال (از لاتین signum-امضا کردن)- یک علامت، یک فرآیند فیزیکی (یا پدیده) که حامل اطلاعاتی در مورد یک رویداد، وضعیت یک شیء مشاهده است، یا دستورات کنترلی، دستورالعمل ها، اعلان ها را منتقل می کند.

علامتحامل مادی اطلاعات است که از منبع به مصرف کننده منتقل می شود.

علامتیک فرآیند فیزیکی با زمان متغیر است. چنین فرآیندی می تواند دارای ویژگی های مختلفی باشد. هنگامی که یک سیگنال با اجسام فیزیکی تعامل می کند، تغییرات خاصی در خواص این اجسام رخ می دهد که می تواند ثبت شود. بنابراین، فرض می کنیم که داده ها سیگنال های ثبت شده هستند. مشخصه ای که برای نمایش داده ها استفاده می شود، پارامتر سیگنال نامیده می شود. اگر یک پارامتر سیگنال تعدادی مقادیر متوالی و تعداد محدود آنها را بگیرد، سیگنال نامیده می شود. گسسته.اگر پارامتر سیگنال یک تابع پیوسته باشد، سیگنال پیوسته نامیده می شود.

کوانتیزاسیون سیگنال- تبدیل یک سیگنال به دنباله ای از پالس ها (کوانتیزه شدن سیگنال در زمان) یا به سیگنالی با تغییر گام به گام دامنه (کوانتیزاسیون سیگنال بر اساس سطح) و همچنین به طور همزمان در زمان و سطح. هنگام تبدیل یک مقدار پیوسته به کد در دستگاه های محاسباتی، دستگاه های اندازه گیری دیجیتال و غیره استفاده می شود.

البته داده ها حاوی اطلاعات هستند، اما آنها با آن یکسان نیستند. برای اینکه داده ها به اطلاعات تبدیل شوند، لازم است روش هایی برای تبدیل یک کمیت به کمیت دیگر وجود داشته باشد. داده ها جزء دیالکتیکی اطلاعات هستند. با توجه به روش ثبت، داده ها را می توان در انواع مختلف رسانه ذخیره و انتقال داد.

رایج ترین وسیله ذخیره سازی در حال حاضر کاغذ است. بر روی کاغذ، داده ها با تغییر ویژگی های نوری سطح آن ثبت می شوند. در عین حال، تغییر در ضریب بازتاب سطح در یک محدوده طول موج مشخص در دستگاه هایی که با پرتو لیزر روی رسانه های پلاستیکی بازتابنده (CD-ROM) ضبط می کنند، استفاده می شود. نوارهای مغناطیسی و دیسک های مغناطیسی که رسانه های اصلی ذخیره سازی در رایانه های مدرن هستند، از تغییراتی در خواص مغناطیسی بدن استفاده می کنند. ویژگی های اطلاعات دریافت شده توسط کاربر ارتباط نزدیکی با ویژگی های حامل های داده ای دارد که این اطلاعات از آنها به دست می آید. هر حامل را می توان با پارامتر مشخص کرد وضوح، یعنی مقدار داده های ثبت شده در واحد اندازه گیری پذیرفته شده در حامل، و محدوده دینامیکی- نسبت لگاریتمی شدت دامنه حداکثر و حداقل سیگنال ثبت شده. چنین ویژگی هایی از اطلاعات مانند کامل بودن، در دسترس بودن و قابلیت اطمینان به این ویژگی های رسانه بستگی دارد. وظیفه تبدیل داده ها به منظور تغییر رسانه یکی از مهمترین وظایف علم کامپیوتر است. در هزینه سیستم های محاسباتی، دستگاه های ورودی و خروجی داده ها، کار با رسانه های ذخیره سازی، حداقل نیمی از هزینه سخت افزار را تشکیل می دهند.

با تعیین وحدت دیالکتیکی داده ها و روش ها در فرآیند اطلاعات، مفاهیم زیر تعریف می شوند.

ماهیت پویا اطلاعاتداده ها ماهیت ثابتی دارند. اطلاعات به صورت پویا تغییر می کند و تنها در زمان تعامل بین داده ها و روش ها وجود دارد. بنابراین، اطلاعات تنها در زمان فرآیند اطلاعات وجود دارد. بقیه زمان ها در قالب داده ها موجود است.

الزامات برای کفایت روش ها.داده های مشابه بسته به میزان کفایت روش های تعامل با آنها می توانند اطلاعات متفاوتی را در زمان مصرف ارائه دهند. استفاده از روش های مناسب تر، اطلاعات کامل تری را ارائه می دهد.

ماهیت دیالکتیکی تعامل داده ها و روش ها.داده ها عینی هستند، نتیجه ثبت سیگنال های عینی موجود ناشی از تغییرات در زمینه ها یا بدنه های مادی است. در عین حال، روش ها ذهنی هستند. روش های مصنوعی بر اساس یک الگوریتم است، به عنوان مثال. دنباله ای منظم از دستورات که توسط یک انسان (موضوع) ساخته و تهیه شده است. روش های طبیعی بر اساس ویژگی های بیولوژیکی موضوعات فرآیند اطلاعات است.

بنابراین، اطلاعات در لحظه تعامل دیالکتیکی داده های عینی و روش های ذهنی به وجود می آید و وجود دارد.

برای خودکار کردن کار با داده های متعلق به انواع مختلف و حامل اطلاعات مختلف، یکسان سازی شکل ارائه آنها بسیار مهم است. برای این کار معمولا از تکنیک کدگذاری استفاده می شود.

کد نویسیبیانی از داده های یک نوع از طریق داده های نوع دیگر است.

زبان های طبیعی انسان چیزی بیش از سیستم های رمزگذاری مفهومی برای بیان افکار از طریق گفتار نیستند.

در محاسبات کار با اطلاعات عددی انجام می شود. بقیه اطلاعات متون، صداها، تصاویر و غیره است. برای پردازش در یک محیط محاسباتی، باید به شکل عددی تبدیل شود. در این حالت، تمام اعداد موجود در حافظه کامپیوتر با استفاده از کدگذاری به اصطلاح باینری ثبت می شوند. رمزگذاری باینری بر اساس نمایش داده ها به صورت دنباله ای از دو کاراکتر، 0 و 1 است. این کاراکترها در انگلیسی رقم باینری یا به اختصار (بیت) بیت نامیده می شوند.

سیستم کدگذاری باینری تصادفی انتخاب نشده است. اجرای آن از نظر فنی آسان است. مدارهای الکترونیکی برای پردازش کدهای باینری باید در یکی از دو حالت "روشن/خاموش" یا "بالا/پایین" ولتاژ و غیره باشند. تغییر مدار از یک حالت به حالت دیگر آسان است.

بیت- حداقل واحد اطلاعات در محاسبات. یک رقم باینری

یک گروه هشت بیتی بایت نامیده می شود و مبنایی را برای نوشتن اطلاعات در حافظه کامپیوتر فراهم می کند.

  • 1024 بایت = 1 کیلوبایت (KB)
  • 1024 کیلوبایت = 1 مگابایت (MB)
  • 1024 مگابایت = 1 گیگابایت (گیگابایت)

برای درک صحیح از نحوه ظاهر شدن اطلاعات در حافظه رایانه، اجازه دهید سیستم‌های عددی مختلفی را که توسط ابزارهای محاسباتی مدرن استفاده می‌شوند، در نظر بگیریم.

نشانه گذاریمجموعه ای از قوانین برای نامگذاری و به تصویر کشیدن اعداد با استفاده از مجموعه ای از کاراکترها است.

سیستم های اعداد هستند موضعی و غیر موضعی.

سیستم اعداد غیر موقعیتیسیستمی است که در آن ترتیب یک رقم در یک عدد طبق یک قانون تعیین شده تعیین می شود. به عنوان مثال، سیستم اعداد غیر موقعیتی، سیستم "رومی" است.

سیستم اعداد موقعیتی، سیستم نامیده می شود - که در آن ترتیب رقم در عدد با سری توان عدد تعیین می شود که پایه سیستم اعداد داده شده است.

به طور کلی، یک عدد صحیح در سیستم اعداد موقعیتی را می توان با عبارت زیر نشان داد:

N (m) = k0 * m0 + k1 * m1 + ... kn-1 * mn-1، که در آن

N (m) - عدد در سیستم اعداد m.

m - ظرفیت سیستم (سیستم های باینری، اکتال، اعشاری، هگزادسیمال m = 2؛ m = 8؛ m = 10، m = 16)؛

n تعداد ارقام در عدد است.

k یک رقم در یک عدد است.

در نظر بگیرید که چگونه اعداد در سیستم های اعداد موقعیتی که توسط فناوری محاسباتی مدرن استفاده می شوند نوشته می شوند.

سیستم اعداد اعشاری

پایه سیستم اعشاری مجموعه ای از توان های 10 است. ظرفیت سیستم m = 10 است. در سیستم اعشاری 10 رقم (از 0 تا 9) وجود دارد. بیایید، برای مثال، عدد اعشاری 1957 را در نظر بگیریم. عدد، شامل چهار رقم - چهار رقمی، یعنی. n = 4. با استفاده از فرمول بالا، عدد را به صورت اعشاری دریافت می کنیم.

N (10) = 7 * 100 + 5 * 101 + 9 * 102 + 1 * 103 = 1957

سیستم اعداد باینری

پایه سیستم باینری مجموعه ای از توان های عدد 2 است. ظرفیت سیستم m = 2 است. در سیستم باینری 2 رقم (0 و 1) وجود دارد. به عنوان مثال، عدد باینری 100011B (شناسه B سیستم اعداد باینری) را در نظر بگیرید. عدد، شامل شش رقم - شش رقمی، یعنی. n = 6. با استفاده از فرمول بالا، یک عدد اعشاری به دست می آوریم.

N (2) = 1 * 20 + 1 * 21 + 0 * 22 + 0 * 23 + 0 * 24 + 1 * 25 = 35، به عنوان مثال. عدد باینری 100011B = عدد اعشاری 35.

توجه داشته باشید که از همان اعداد می توان برای نوشتن اعداد در سیستم های اعداد موقعیتی استفاده کرد. بنابراین ارقام 0 و 1 در هر دو سیستم اعشاری و باینری استفاده می شوند. بنابراین، در ثبت اعداد در یک سیستم اعداد غیر اعشاری، مرسوم است که از حروفی استفاده کنید که شناسه سیستم های اعداد هستند و به شما امکان می دهند اعداد یک سیستم اعداد را از دیگری تشخیص دهید.

سیستم اعداد هشتگانه

پایه سیستم اکتال مجموعه ای از توان های 8 است. ظرفیت سیستم m = 8 است. در سیستم اکتال 8 رقم (از 0 تا 7) وجود دارد. به عنوان مثال، عدد اکتال 573Q (شناسه Q سیستم اعداد اکتالی) را در نظر بگیرید. عدد، از سه رقم تشکیل شده است - سه رقمی، یعنی. n = 3. با استفاده از فرمول بالا، یک عدد اعشاری به دست می آوریم.

N (8) = 3 * 80 + 7 * 81 + 5 * 82 = 379، یعنی. عدد اکتال 573Q = عدد اعشاری 379.

سیستم اعداد هگزادسیمال

پایه سیستم هگزادسیمال یک سری درجات از عدد 16 است. ظرفیت سیستم m = 16 است. در سیستم هگزادسیمال 16 رقم وجود دارد (از 0 تا F) که ده رقم اول از 0 تا 9 منطبق هستند. با ارقام سیستم اعشاری، و سپس ارقام به دنبال: A - رقم ده ; ب - شماره یازده؛ ج - شماره دوازده؛ د - شماره سیزده؛ E - شماره چهارده؛ F عدد پانزده است. به عنوان مثال، عدد هگزادسیمال 1A7H (شناسه H سیستم اعداد هگزا دسیمال) را در نظر بگیرید. عدد، از سه رقم تشکیل شده است - سه رقمی، یعنی. n = 3. با استفاده از فرمول بالا، یک عدد اعشاری به دست می آوریم.

N (16) = 7 * 160 + 10 * 161 + 1 * 162 = 423، یعنی. هگزادسیمال 1A7H = اعشاری 423.

هر بار با محاسبه عدد N (m) طبق فرمول فوق یک عدد در سیستم اعشاری بدست می آوریم. بنابراین، اعداد سیستم های 2، 8 و 16 را به سیستم اعداد اعشاری تبدیل کردیم.

برای انتقال سیگنال گفتار از طریق یک کانال ارتباطی دیجیتال، یک روش تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC) مورد نیاز است که شامل 3 مرحله است: نمونه‌برداری، کوانتیزاسیون و کدگذاری. نمونه برداری روشی برای گرفتن مقادیر سیگنال فردی در فواصل زمانی منظم است.

در این حالت، هرچه سطوح بیشتری استفاده شود، امکان بازگرداندن سیگنال به شکل اولیه در انتهای گیرنده با دقت بیشتری وجود خواهد داشت.

بیشتر سیگنال ها در ابتدا به شکل آنالوگ تولید می شوند. سپس با استفاده از مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC) به سیگنال های دیجیتال تبدیل می شوند. سپس با استفاده از مبدل های دیجیتال به آنالوگ (DAC) دوباره به سیگنال های آنالوگ تبدیل می شوند. این مبدل ها بخشی جدایی ناپذیر از هر سیستم دیجیتالی هستند:
سیگنال آنالوگ - نمونه - کوانتیزاسیون - کدگذاری - سیگنال دیجیتال
نمونه
در سیگنال آنالوگ، دامنه ولتاژ به طور مداوم در طول زمان تغییر می کند. در طول نمونه برداری، دامنه در فواصل منظم خوانده می شود. این نرخ نمونه‌گیری یا نرخ نمونه‌برداری، مدت زمان یا دفعات خواندن آن را تعیین می‌کند. اگر نرخ نمونه برداری بیش از حد بالا باشد، دقت تبدیل بیشتر است، اما پهنای باند مورد نیاز به طور قابل توجهی هزینه طراحی و قطعات را افزایش می دهد. اگر نرخ نمونه برداری خیلی کم باشد، نتیجه نهایی ممکن است دقیقاً با سیگنال آنالوگ مطابقت نداشته باشد.
کوانتیزاسیون
کوانتیزاسیون فرآیند دیجیتالی کردن تمام نمونه ها است. Sample Width - تغییر در سیگنال آنالوگ بین دو نمونه. مقدار متوسط ​​معمولاً برای نشان دادن مقدار عددی عرض نمونه گرفته می شود. اندازه نمونه سطح کوانتیزاسیون مورد استفاده برای کمی سازی نمونه را تعیین می کند. استفاده از 8 بیت، 256 سطح کوانتیزاسیون را فراهم می کند، در حالی که 12 بیت، 4096 سطح را فراهم می کند. دقت نمونه برداری در صورت استفاده از بیت های بیشتر بهتر است، اما تعداد بیت ها برای انتقال افزایش می یابد که به پهنای باند وسیع تری نیاز دارد. به همین دلیل، اکثر سیستم های دیجیتال از 8 بیت برای کوانتیزه کردن نمونه ها استفاده می کنند.
کد نویسی
رمزگذاری آخرین مرحله در فرآیند تبدیل A / D است. در طی فرآیند رمزگذاری، یک مقدار باینری برای هر نمونه تولید می شود. علاوه بر این، رمزگذاری شامل: بیت هایی است که به تجهیزات دیگر می گویند چگونه داده ها را تفسیر کنند، اطلاعات مربوط به انتهای پالس همگام سازی، اطلاعات مربوط به ابتدای کادر، بیت های محافظت از خطا برای کاهش خطا در انتقال و ذخیره سازی اطلاعات.
حفاظت از خطا
حفاظت از خطا با افزودن بیت های اضافی در طول رمزگذاری انجام می شود. در سمت دریافت کننده، تشخیص داده می شود - اگر این بیت تغییر کرده باشد، سیستم متوجه می شود که یک خطا رخ داده است.
خطا:
چندین منبع خطای ADC وجود دارد. خطاهای کوانتیزاسیون و (با فرض اینکه ADC باید خطی باشد) غیرخطی بودن در هر تبدیل A/D ذاتی هستند. علاوه بر این، به اصطلاح خطاهای دیافراگم وجود دارد که نتیجه لرزش ژنراتور ساعت است، زمانی که سیگنال به طور کلی (و نه فقط یک نمونه) تبدیل می شود، ظاهر می شود.
این خطاها در واحدهایی به نام LSB اندازه گیری می شوند - بیت کم اهمیت. در مثال بالا از یک ADC 8 بیتی، خطا در 1 LSB 1/256 از محدوده سیگنال کامل است، یعنی 0.4٪.

هنگام استفاده از رایانه برای پردازش اطلاعات از دستگاه های مختلف (اشیاء، فرآیندها)، که در آن اطلاعات با سیگنال های پیوسته (آنالوگ) نشان داده می شود، لازم است سیگنال آنالوگ را به دیجیتال تبدیل کنید - به عددی متناسب با دامنه این سیگنال، و بالعکس. به طور کلی، فرآیند تبدیل آنالوگ به دیجیتال شامل سه مرحله است:

گسسته سازی؛

کوانتیزاسیون سطح؛

کد نویسی

زیر نمونه برداری تبدیل تابع زمان پیوسته به تابعی از زمان گسسته را درک می کند و فرآیند نمونه گیری خود شامل جایگزینی یک تابع پیوسته با مقادیر فردی آن در زمان های ثابت است.

نمونه برداری می تواند یکنواخت و ناهموار باشد. در نمونه گیری غیریکنواخت، مدت زمان فواصل بین نمونه ها متفاوت است. بیشترین مورد استفاده، نمونه برداری یکنواخت است که در آن مدت فاصله بین نمونه ها است تی دی، ثابت است. دوره نمونه برداری تی دیسیگنال پیوسته و (t)(شکل 1 الف) مطابق با قضیه کوتلنیکوف انتخاب شده است:

جایی که F در- بالاترین فرکانس در طیف فرکانس سیگنال و (t)(شکل 1 ب)

برنج. 1. فرآیند تبدیل آل به دیجیتال

زیر کوانتیزاسیون درک تبدیل مقداری با مقیاس پیوسته مقادیر به کمیتی دارای مقیاس گسسته مقادیر.

برای این، طیف وسیعی از مقادیر سیگنال و (t)مقیاس نامیده می شود به قسمت های مساوی تقسیم می شود - کوانت h -مرحله کوانتیزاسیون فرآیند کوانتیزاسیون به جایگزینی هر مقدار آنی با یکی از مجموعه محدودی از مقادیر مجاز کاهش می یابد، به نام سطوح کوانتیزاسیون

نوع سیگنال و (t)به عنوان یک نتیجه از عملکرد مشترک عملیات نمونه برداری و کمی سازی در شکل نشان داده شده است. 1 ج). مقدار سیگنال نمونه و (t)واقع بین دو سطح کوانتیزاسیون با نزدیکترین سطح کوانتیزاسیون شناسایی می شود. این منجر به خطاهای کوانتیزه شدن می شود که همیشه کمتر از مرحله کوانتیزه شدن (کوانتومی) است، یعنی هرچه مرحله کوانتیزه شدن کوچکتر باشد، خطای کوانتیزاسیون کوچکتر، اما سطوح کوانتیزه شدن بیشتر است.

تعداد سطوح کوانتیزاسیون در شکل. 1 ج) برابر با هشت است. معمولا تعداد آنها بسیار بیشتر است. سطوح را می توان شماره گذاری کرد و به صورت باینری بیان کرد. برای هشت سطح، سه بیت کافی است. هر مقدار گسسته سیگنال در این مورد با یک کد باینری (جدول 1) به شکل دنباله ای از سیگنال های دو سطح نشان داده می شود.

جدول 6.1

وجود یا عدم وجود یک پالس در یک مکان خاص با یک یا صفر در بیت مربوطه از عدد باینری تفسیر می شود. شکل دیجیتالی نمایش سیگنال و (t)نشان داده شده در شکل 1 د). پالس های مرتبه بالا در منتهی الیه سمت راست قرار دارند.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ، در نتیجه نمونه برداری، کمی سازی و رمزگذاری سیگنال آنالوگ، دنباله را بدست می آوریم. nترکیب کد بیتی که با یک دوره نمونه‌برداری دنبال می‌شود T l.در عین حال، عملکرد منطقی عملیات نمونه‌برداری و کوانتیزاسیون هم از طریق کاهش هزینه ذخیره‌سازی و پردازش اطلاعات دریافتی و هم از طریق کاهش زمان پردازش اطلاعات منجر به تأثیر اقتصادی قابل توجهی می‌شود.

در عمل، تبدیل سیگنال آنالوگ به فرم دیجیتال با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) انجام می شود. برای حل مشکل معکوس تبدیل یک عدد به مقدار آنالوگ متناسب که به صورت ولتاژ الکتریکی، جریان و غیره نمایش داده می شود، از مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) استفاده می شود. در DAC، هر ترکیب کد باینری به یک سیگنال آنالوگ تبدیل می‌شود و خروجی دنباله‌ای از پالس‌های مدوله‌شده دامنه با یک نقطه ایجاد می‌کند. T l.

مقالات مرتبط برتر