Kur përdorni një kompjuter për të përpunuar informacionin nga pajisje të ndryshme(objektet, proceset), në të cilat informacioni përfaqësohet nga sinjale të vazhdueshme (analoge), duhet të konvertohet sinjal analog në dixhital - me një numër proporcional me amplituda e këtij sinjali, dhe anasjelltas. NË rast i përgjithshëm Procedura e konvertimit nga analog në dixhital përbëhet nga tre faza:

marrjen e mostrave;

kuantizimi sipas nivelit;

kodimi.

Nën marrjen e mostrave kuptojnë transformimin e një funksioni të vazhdueshëm kohor në një funksion kohor diskret, dhe vetë procesi i diskretimit konsiston në zëvendësimin e një funksioni të vazhdueshëm me vlerat e tij individuale në kohë fikse.

Diskretizimi mund të jetë uniform ose jo uniform. Me marrjen e mostrave jo uniforme, kohëzgjatja e intervaleve ndërmjet mostrave është e ndryshme. Më e përdorura është marrja e mostrave uniforme, në të cilën kohëzgjatja e intervalit ndërmjet mostrave T D, konstante. Periudha e kampionimit T D sinjal i vazhdueshëm dhe (t)(Fig. 1 a) është zgjedhur në përputhje me teoremën e Kotelnikov:

Ku F në- frekuenca më e lartë në spektrin e frekuencës së sinjalit dhe (t)(Fig. 1 b)

Oriz. 1.Procesi i konvertimit nga analog në dixhital

Nën kuantizimi kuptojnë shndërrimin e një sasie me një shkallë të vazhdueshme vlerash në një sasi me një shkallë diskrete vlerash.

Për këtë qëllim, i gjithë diapazoni i vlerave të sinjalit u(t), i quajtur shkalla është e ndarë në pjesë të barabarta - kuante, h – hapi i kuantizimit. Procesi i kuantizimit zbret në zëvendësimin e ndonjë vlerë e menjëhershme një nga një grup i kufizuar vlerash të lejuara, i quajtur nivelet e kuantizimit.

Lloji i sinjalit dhe (t) si rezultat i operacioneve të përbashkëta të kampionimit dhe kuantizimit është paraqitur në Fig. 1 c). Vlera e mostrës së sinjalit u(t), i vendosur ndërmjet dy niveleve të kuantizimit identifikohet me nivelin më të afërt të kuantizimit. Kjo çon në gabime kuantizimi që janë gjithmonë më të vogla se hapi i kuantizimit (kuantik), d.m.th., sa më i vogël të jetë hapi i kuantizimit, aq më i vogël është gabimi i kuantizimit, por aq më shumë nivele të kuantizimit.

Numri i niveleve të kuantizimit në Fig. 1 c) është e barabartë me tetë. Zakonisht ka shumë më tepër prej tyre. Ju mund të numëroni nivelet dhe t'i shprehni ato në sistemin e numrave binar. Për tetë nivele, mjaftojnë tre shifra binare. Çdo vlerë diskrete e sinjalit përfaqësohet në këtë rast kod binar(Tabela 1) në formën e një sekuence sinjalesh të dy niveleve.

Tabela 6.1

Prania ose mungesa e një pulsi në një vend të caktuar interpretohet si një ose zero në shifrën përkatëse numër binar. Forma dixhitale e paraqitjes së sinjalit dhe (t) treguar në Fig. 1 g). Impulset më domethënëse ndodhen në anën e djathtë.

Kështu, si rezultat i kampionimit, kuantizimit dhe kodimit të sinjalit analog, marrim sekuencën n-kombinimet e kodit bit që pasojnë me një periudhë kampionimi T l. Në të njëjtën kohë, zbatimi racional i operacioneve të kampionimit dhe kuantizimit çon në një efekt të rëndësishëm ekonomik, si duke ulur kostot e ruajtjes dhe përpunimit të informacionit të marrë, ashtu edhe duke zvogëluar kohën e përpunimit të informacionit.

5. Sistemet e transmetimit dixhital. Bazat e ndërtimit të sistemeve dhe rrjeteve të telekomunikacionit

5. Sistemet e transmetimit dixhital

5.1. Sinjalet dixhitale: kampionimi, kuantizimi, kodimi

Aktualisht, forma dixhitale e transmetimit të sinjalit po zhvillohet në të gjithë botën: telefonia dixhitale, dixhitale TV kabllor, sistemet komutuese dixhitale dhe sistemet e transmetimit, rrjetet e komunikimit dixhital. Cilësia e komunikimit dixhital është shumë më e lartë se ajo analoge, pasi sinjalet dixhitale janë shumë më rezistente ndaj zhurmës: nuk ka akumulim të zhurmës, ato janë të lehta për t'u përpunuar, sinjalet dixhitale mund të "kompresohen", gjë që bën të mundur organizimin e më shumë kanaleve. me shpejtësi e lartë transmetimi dhe cilësi e shkëlqyer.

Sinjali dixhital është një sekuencë impulsesh. Në përgjithësi pranohet të përfaqësohet një sekuencë pulsi si një alternim i dy karaktereve: 0 dhe 1. "Shifra binare" - "shifra binare". Këtu vjen koncepti i biteve, domethënë, një pozicion në një sinjal dixhital është 1 bit; mund të jetë ose 0 ose 1. Tetë pozicione në një sinjal dixhital përcaktohen nga koncepti bajt .

Gjatë transmetimit të sinjaleve dixhitale, prezantohet koncepti i shpejtësisë së transmetimit - ky është numri i biteve të transmetuara për njësi të kohës (për sekondë).

Për të transmetuar mesazhe të vazhdueshme duke përdorur metoda dixhitale, është e nevojshme që këto mesazhe të shndërrohen në diskrete, gjë që kryhet duke marrë në kohë sinjalet e vazhdueshme dhe duke i kuantizuar ato sipas nivelit, dhe duke shndërruar mostrat e kuantizuara në një sinjal dixhital.

Marrja e mostrave të sinjalit konsiston në zëvendësimin e mesazhit të vazhdueshëm u në (t) me një sekuencë të mostrave të tij, domethënë një sekuencë pulsesh të moduluara në amplitudë (shih Figurën 5.1, a). Frekuenca e kampionimit F d zgjidhet nga kushti (4.4.1). Sinjali analog AIM që rezulton u AIM (iT d), ku i = 1, 2, 3 ..., i paraqitur në figurën 5.1, a, më pas i nënshtrohet një operacioni kuantizimi, i cili konsiston në zëvendësimin e mostrave të vlerave të menjëhershme të sinjali u AIM (iT d) me vlera diskrete u 0 , u 1 , u 2 … u 7 nivelet e lejuara u sq (iT d). Gjatë procesit të kuantizimit, vlerat e menjëhershme të niveleve të sinjalit AIM u AIM (iT d) zëvendësohen nga nivelet më të afërta të sinjalit të lejuar u sq (iT d) (shih Figurën 5.1, a).

Figura 5.1. Parimi PCM: a – kampionimi; b – gabim kuantizimi; c – sinjal dixhital me PCM

Ky transformim i sinjaleve parësore mund të quhet Modulimi i amplitudës së pulsit të kuantizuar (QAM). E veçanta e një sinjali të tillë është se të gjitha nivelet e tij mund të numërohen dhe në këtë mënyrë reduktojnë transmetimin e një sinjali CAIM në transmetimin e sekuencave të numrave të nivelit që ky sinjal merr në momentet i∙t d.

Distanca ndërmjet niveleve më të afërta të lejuara të kuantizimit (u 0 ... u 7 në figurën 5.1, a) ∆ quhet hapi i kuantizimit. Shkalla e kuantizimit quhet uniform nëse të gjithë hapat e kuantizimit janë të barabartë me njëri-tjetrin ∆ j = ∆ 0.

Nëse në momentin e marrjes së mostrës së i-të vlera e menjëhershme e mesazhit të vazhdueshëm u deri në (t i) plotëson kushtin

u j – ∆ j /2 ≤ u AIM (iT d) ≤ u j + ∆ j /2, (5.1)

atëherë pulsit të kuantizuar u q (iT d) i caktohet amplituda e nivelit të lejuar të kuantizimit u j (shih Figurën 5.1, a). Në këtë rast, ndodh një gabim kuantizimi δ kv, që përfaqëson ndryshimin midis vlerës së kuantizuar të transmetuar u kv (iT d) dhe vlerës së vërtetë të sinjalit të vazhdueshëm në një kohë të caktuar u AIM (iT d) (shih Figurën 5.1, b) :

δ kv (iT d) = u kv (iT d) – u AIM (iT d). (5.2)

Siç vijon nga figurat 5.1, b dhe (5.1), gabimi i kuantizimit qëndron brenda

–∆ 0 /2 ≤ δ kv ≤ ∆ 0 /2. (5.3)

Karakteristika e amplitudës së një pajisjeje kuantizuese me një shkallë uniforme kuantizimi është paraqitur në Figurën 5.2, a. Ai ka një formë hapi dhe kur mesazhi i vazhdueshëm u në (t) dhe sinjali përkatës AIM u AIM (iT d) ndryshojnë brenda një hapi, sinjali i daljes mbetet konstant dhe kur arrihet kufiri i këtij hapi, ai ndryshon. befas nga vlera e hapit të kuantizimit. Në këtë rast, gabimi i kuantizimit varet nga u në (t) dhe ka formën e treguar në Figurën 5.2, b.

Figura 5.2. Karakteristikë e amplitudës së kuantizuesit (a) dhe varësia e gabimit të kuantizimit nga amplituda e pulsit (b)

Siç vijon nga Figura 5.2, b, për shkak të jolinearitetit të karakteristikës së amplitudës së kuantizuesit, gabimi i kuantizimit δ kv është një funksion me një numër të madh kërcimesh të mprehta, frekuenca e përsëritjes së të cilave është dukshëm më e lartë se frekuenca e origjinalit. mesazh u në (t), domethënë, gjatë kuantizimit, spektri i sinjalit zgjerohet. Në këtë rast, brezat anësor ngjitur do të mbivendosen me njëra-tjetrën dhe brezi i kalimit të filtrit të kalimit të ulët në daljen e kanalit do të përfshijë përbërës të spektrit të shtrembërimeve nga kuantizimi, shpërndarja e të cilave në brezin e filtrit të kalimit të ulët konsiderohet uniforme. Meqenëse pothuajse të gjitha vlerat diskrete të një mesazhi të vazhdueshëm janë brenda zonës së kuantizimit nga –u ogre në +u ogre, pastaj me një shkallë të njëtrajtshme kuantizimi ∆ j = ∆ 0 dhe më pas:

Rkv = (1/12) ∆ 2 0 . (5.4)

Nga shprehja (5.4) është e qartë se me një shkallë uniforme kuantizimi, fuqia e zhurmës së kuantizimit nuk varet nga niveli i sinjalit të kuantizuar dhe përcaktohet vetëm nga hapi i kuantizimit ∆ 0.

Le të shqyrtojmë tani kodimin dhe dekodimin e sinjaleve. Hapi tjeter në konvertimin e sinjalit konsiston në konvertimin e një sinjali të kuantizuar AIM në një sinjal dixhital. Ky operacion quhet kodimi i sinjalit AIM. Një kod është një ligj që vendos një korrespondencë midis amplitudës së kuantizuar dhe strukturës së grupit të kodit.

Ka kode uniforme dhe të pabarabarta. Nëse të gjitha grupet e kodeve përbëhen nga një numër i barabartë simbolesh, atëherë kodi quhet uniform. Nëse grupet e kodit përbëhen nga numra të ndryshëm karaktere, atëherë kodi quhet i pabarabartë. Sistemet e transmetimit të modulimit të kodit të pulsit zakonisht përdorin një kod binar uniform.

Për të përcaktuar strukturën e një kombinimi të kodit binar në daljen e koduesit, në rastin më të thjeshtë, është e nevojshme të shkruhet në kodin binar amplituda e mostrave AIM, e shprehur në hapat e kuantizimit.

ku a i = (0,1) – gjendja e shifrës përkatëse të kombinimit; 2 i – pesha e bitit përkatës në hapat e kuantizimit.

Nëse në sistemin dhjetor "pesha" e çdo pozicioni të një numri është e barabartë me numrin dhjetë deri në një shkallë, atëherë në sistemin binar përdoret numri dy në vend të numrit dhjetë. "Peshat" e trembëdhjetë pozicioneve të para të një numri binar kanë këto kuptime:

Tabela – 5.1

Sipas parimit të funksionimit, koduesit ndahen në llojin e numërimit, matricën, llojin e peshimit dhe të tjerët. Koduesit më të përdorur janë tipi i peshimit, më i thjeshti prej të cilëve është koduesi i peshimit bit (Figura 5.3), i cili zbaton funksionin (5.5) me formimin e një kodi binar natyror. Parimi i funksionimit të një koduesi të tillë është të balancojë mostrat e koduara AIM me shumën e tensioneve të referencës. Qarku i koduesit linear të peshimit bit përmban tetë qeliza (me m = 8), duke siguruar formimin e vlerës së koeficientit a i të shifrës përkatëse (5.5). Çdo qelizë (përveç asaj të fundit, që korrespondon me kategorinë me peshë më të ulët) përfshin një qark krahasimi SS dhe një qark zbritës SV.

Qarku i krahasimit siguron krahasimin e amplitudës së sinjalit AIM në hyrje me sinjalet e referencës, amplituda e të cilave është e barabartë me peshat e biteve përkatëse.

U fl8 = 2 7 ∆ = 128∆; U fl7 = 2 6 ∆ = 64∆; … U fl1 = 2 0 ∆ = 1∆.

Nëse në hyrjen e SS i amplituda e sinjalit të hyrjes AIM është e barabartë ose tejkalon U eti, atëherë në daljen e qarkut krahasues formohet një "1" dhe në SV i U eti zbritet nga sinjali i hyrjes, pas së cilës dërgohet në hyrjen e qelizës tjetër. Nëse amplituda e sinjalit AIM në hyrjen e SS i është më e vogël se U eti, atëherë në daljen e SS i formohet "0" dhe sinjali AIM kalon nëpër SM i pa ndryshime. Pas përfundimit të procesit të kodimit të kampionit aktual, në daljen e koduesit merret një kod paralel tetë-bitësh, koduesi vendoset në gjendjen e tij fillestare dhe fillon kodimi i mostrës tjetër.

Figura 5.3. Koder linear bit

Nëse, për shembull, një lexim AIM me një amplitudë U AIM = 185∆ është marrë në hyrjen e koduesit, atëherë CC 8 gjeneron P 8 = 1 dhe është marrë një sinjal me një amplitudë U AIM = 185∆ – 128∆ = 57∆. në hyrje të qelizës së shtatë. Në daljen e CC 7, do të gjenerohet P 7 = 0 dhe do të merret një sinjal me të njëjtën amplitudë U AIM = 57∆ në hyrjen e qelizës së gjashtë të koduesit. Në daljen e CC 6, do të gjenerohet P 6 = 1 dhe do të merret një sinjal me amplitudë U AIM = 57∆ – 32∆ = 25∆ e kështu me radhë në hyrjen e qelizës tjetër. Si rezultat, do të gjenerohet kombinimi i kodit 10111001.

Në procesin e dekodimit të sinjalit, kombinimet e kodit m-bit shndërrohen në mostra AIM të amplitudës përkatëse. Sinjali në daljen e dekoderit fitohet si rezultat i përmbledhjes së sinjaleve të referencës U të atyre biteve të kombinimit të kodit, vlera e të cilëve është 1 (Figura 5.4). Pra, nëse kombinimi i kodit 10111001 është marrë në hyrjen e dekoderit, atëherë amplituda e kampionit AIM në daljen e tij do të jetë e barabartë me U AIM = 128∆ + 32∆ + 16∆ + 8∆ + 1∆ = 185∆.

Në një dekoder linear (Figura 5.4), nën ndikimin e sinjaleve të kontrollit që vijnë nga pajisje gjeneratori, kombinimi i ardhshëm i kodit tetë-bit është shkruar në regjistrin e zhvendosjes. Në momentin e mbërritjes së pulsit të leximit mbyllen vetëm ata çelësa Cl 1 ... Cl 8 që korrespondojnë me bitet që kanë vlerën "1". Si rezultat, tensionet përkatëse të referencës kombinohen në grumbullues dhe amplituda përkatëse e leximit AIM merret në daljen e tij.

Figura 5.4. Dekoder linear i tipit peshues

Qarku i konsideruar i koduesit (Figura 5.3) i peshimit bit-pas-bit përmban një numër të madh qarqesh krahasimi, të cilat janë relativisht pajisje komplekse. Në praktikë, përdoret më shpesh një kodues i llojit të peshimit me një qark krahasimi dhe një qark reagimi që përmban një dekoder. Siç vijon nga shprehja (5.4), fuqia e zhurmës së kuantizimit gjatë kodimit linear do të jetë e barabartë për amplituda të ndryshme të sinjaleve të kuantizuara. Për sinjalet sinusoidale, raporti i kuantizimit sinjal-zhurmë llogaritet duke përdorur formulën:

, (5.6)

ku U m është amplituda e sinjalit të kuantizuar.

Nga formula është e qartë se për sinjalet hyrëse të dobëta ky raport është shumë më i keq se sa për sinjalet me amplitudë të madhe. Për të eliminuar këtë pengesë, u propozua përdorimi i kuantizimit jo uniform, domethënë ndryshimi i hapit të kuantizimit në përpjesëtim me ndryshimin e amplitudës së sinjalit të hyrjes.

Për kodimin me një shkallë kuantizimi jo uniforme mund të përdoren sa vijon:

• kodim direkt jolinear, në të cilin koduesi kombinon funksionet e një konvertimi analog në dixhital (ADC) dhe një kompresori;
• kompandim analog, në të cilin sinjali është i ngjeshur përpara koduesit linear dhe sinjali zgjerohet pas dekoderit linear;
• Konvertimi i bazuar në kodimin e linjës, në të cilin sinjali është i koduar në një kodues linear me një numër të madh bitesh, i ndjekur nga komponimi dixhital.

Një hap kuantizimi i ndryshueshëm mund të merret duke përdorur një pajisje me një përgjigje amplitude jolineare (Figura 5.5) (i cili quhet kompresor sepse kompreson diapazonin dinamik të sinjalit të hyrjes) dhe një kuantizues uniform (shih Figurën 5.2). Në anën marrëse, diapazoni dinamik zgjerohet nga një zgjerues, i cili ka një karakteristikë të kundërt me kompresorin, i cili siguron linearitetin e sistemit të transmetimit. Tërësia e operacioneve të kompresimit të diapazonit dinamik me një kompresor dhe zgjerimit të tij me një zgjerues quhet kompadimi i sinjalit.

Aktualisht, karakteristikat e kompadimit të tipit A përdoren në sistemet VRC me PCM (Figura 5.5).

Kjo figurë tregon një karakteristikë të segmentuar të kompresimit të tipit A për sinjalet pozitive (për sinjalet negative karakteristika ka një formë të ngjashme). Numri i përgjithshëm i segmenteve të karakteristikës është N c = 16, megjithatë, katër segmentet qendrore (dy në rajonet pozitive dhe negative) kanë të njëjtin hap kuantizimi dhe në të vërtetë formojnë një segment, si rezultat i të cilit numri i segmenteve është N c = 13. Prandaj, kjo karakteristikë quhet tipi A = 87.16/13. Në segmentin qendror (N me =1 ose 2) vlera e ∆ 0 është minimale (d.m.th., e barabartë me ∆ 0) dhe korrespondon me një shkallë uniforme dymbëdhjetëshifrore (m = 12), dhe në çdo segment pasues drejt skajet e karakteristikës hapi i kuantizimit dyfishohet.

Paraqitja e një sinjali PCM me kombinime kodesh tetë-bitësh përdor formatin "shenjë - vlerë absolute", ku një bit tregon polaritetin e sinjalit PCM P, dhe pjesa tjetër përcakton vlerën e tij absolute. Shtatë shifrat që shfaqin vlerën absolute ndahen në një përcaktues të numrit të segmentit C me tre shifra dhe një përcaktues të hapit të kuantizimit K me katër shifra (Figura 5.6).

Figura 5.6. Formati i kombinimit PCM me tetë bit

Për të zbatuar një kodues të tillë, është e nevojshme të vendosni vlerat e tensionit të referencës për kufirin e poshtëm të secilit segment dhe kur kodoni brenda segmentit (Tabela 5.2).

Qarqet dhe parimi i funksionimit të kodekëve të peshimit jolinear janë në thelb të njëjta me ato të kodekëve linearë. Dallimi qëndron në sekuencën e përfshirjes së tensioneve të referencës gjatë procesit të kodimit të sinjalit të burimit.

Tabela 5.2. Tensionet e referencës për kodek jolinear

Numri i segmentit N s	Tensioni referues i kufirit të poshtëm të segmentit	Tensionet e referencës kur kodohen brenda një segmenti

Kështu, hapi maksimal i kuantizimit (në segmentin e shtatë) është 64 herë më i madh se hapi minimal i kuantizimit, dhe raporti i kuantizimit sinjal-zhurmë (për vlera maksimale sinjal sinusoidal) mund të përcaktohet me shprehjen (5.6) dhe do të jetë: për segmentin e dytë

R s – R sh kv = 7,78 + 20 log(A/∆) = 7,78 + 20 log(32∆ 0 /∆ 0) = 37,88 dB;

Për segmentin e shtatë

R s – R sh kv = 7,78 + 20 lg(2048∆ 0 /64∆ 0) = 37,88 dB.

Varësia e raportit të sinjalit të kuantizimit/zhurmës nga niveli i sinjalit hyrës kur kompaktohet sipas ligjit A = 87.6/13 është paraqitur në figurën 5.7. Për sinjalet brenda segmenteve zero dhe të parë, kuantizimi i njëtrajtshëm kryhet me një hap ∆ 0, prandaj Р с – Рш кв rritet me rritjen e Р с. Kur kaloni në segmentin e dytë, hapi i kuantizimit dyfishohet, si rezultat i të cilit Рс - Ршкв zvogëlohet ndjeshëm me 6 dB, dhe më pas brenda këtij segmenti rritet me rritjen e рс, pasi kuantizimi i njëtrajtshëm kryhet brenda segmentit. Pasi sinjali hyn në zonën e kufizimit, raporti sinjal-zhurmë ulet ndjeshëm për shkak të mbingarkesës së koduesit.

Figura 5.7. Varësia R s / R w sq = f(r s)

Figura 5.8 tregon një diagram të thjeshtuar të një koduesi peshimi jolinear që zbaton kodimi i drejtpërdrejtë Sinjali AIM.

Kodimi kryhet në tetë intervale orësh, në secilën prej të cilave formohet një nga simbolet e kombinimit të kodit (Figura 5.6). Në ciklin e parë të orës, përcaktohet shenja e mostrës së marrë në hyrjen e koduesit. Nëse numërimi është pozitiv, atëherë në bitin e shenjës formohet një "1" dhe gjeneratori i tensionit të referencës pozitive FE 1 lidhet me qarkun komutues dhe përmbledhës të standardeve SPSE, përndryshe formohet një "0" dhe lidhet FE 2. në qark. Më pas gjenerohet kodi i numrit të segmentit duke e ndarë numrin e tyre në gjysmë (Figura 5.9).

Në ciklin e dytë, kontrolli qark logjik ULS dhe SPSE sigurojnë hyrjen e qarkut krahasues me një sinjal referencë U fl = 128 ∆ 0, që korrespondon me kufirin e poshtëm të segmentit të katërt (të mesëm). Nëse amplituda e numërimit U AIM ≥ U fl = 128 ∆ 0, atëherë vendoset që amplituda e numërimit do të bjerë në një nga katër segmentet mbivendosur dhe formohet simboli tjetër X = 1, i cili dërgohet në hyrje të UL përmes qarkut të reagimit. Përndryshe, merret një vendim që amplituda e mostrës të bjerë në një nga segmentet themelore dhe të formohet X = 0.

Në ciklin e tretë, në varësi të vlerës së simbolit të mëparshëm X, specifikohet numri i segmentit në të cilin bie amplituda e kampionit të koduar. Nëse X = 1, atëherë ULS dhe SPSE furnizojnë tensionin e referencës U fl = 512 ∆ 0 në hyrjen CC, që korrespondon me kufirin e poshtëm të segmentit të gjashtë. Në këtë rast, nëse U AIM ≥ U fl = 512 ∆ 0, atëherë vendoset që leximi të bjerë në njërin nga dy segmentet mbivendosur dhe të formohet simboli tjetër Y = 1. Përndryshe, nëse U AIM ≤ U fl = 512 ∆ 0, pranohet vendimi që kampioni të bjerë në dy segmente bazë dhe të formohet Y = 0.

Nëse X = 0, atëherë ULS, me ndihmën e SPSE, furnizon tensionin referencë U fl = 32 ∆ 0 në hyrjen e CC, që korrespondon me kufirin e poshtëm të segmentit të dytë. Nëse U AIM ≥ U fl = 32 ∆ 0, atëherë vendoset që kampioni të bjerë në segmentin e dytë dhe të tretë dhe formohet Y = 1. Nëse U AIM ≤ U fl = 32 ∆ 0, atëherë vendoset që kampioni bie në dy segmentin themelor dhe formohet Y = 0.

Në goditjen e katërt në te njejtën mënyrë formohet simboli Z dhe në fund formohet kodi i numrit të segmentit. Si rezultat, pas katër cikleve të kodimit, gjenerohen katër simbole të kombinimit të kodit tetë-bit PXYZ (Figura 5.6) dhe një nga tetë tensionet e referencës që korrespondon me kufirin e poshtëm të segmentit në të cilin ndodhet kampioni i koduar është i lidhur me GJK.

Në katër ciklet e mbetura të orës, formohen në mënyrë sekuenciale simbolet e kombinimit të kodit ABCD, vlerat e të cilave varen nga numri i hapit të kuantizimit brenda segmentit që korrespondon me amplituda e kampionit të koduar. Meqenëse kuantizimi i njëtrajtshëm kryhet brenda çdo segmenti, procesi i kodimit zbatohet, si në koduesit e peshimit linear, nga lidhje sekuenciale tensionet e referencës që korrespondojnë me këtë segment (Tabela 5.2).

Punëtori për përdorimin e një koduesi jolinear gjatë kompaktimit sipas ligjit A = 87.6/13:

Për shembull, nëse një kampion pozitiv me një amplitudë U AIM = 889 ∆ 0 merret në hyrjen e koduesit, atëherë pas katër cikleve të para të orës do të gjenerohen simbolet PXYZ = 1110 dhe tensioni referencë U fl = 512 ∆ 0, që korrespondon në kufirin e poshtëm të segmentit të gjashtë, do të lidhet me CC, pasi sinjali i koduar është në këtë segment. Në ciklin e pestë, këtij sinjali referencë i shtohet tensioni maksimal i referencës U fl = 256 ∆ 0, që i korrespondon simbolit A në përcaktuesin e hapit të kuantizimit K (Figura 5.6) të segmentit të gjashtë (Tabela 5.2). Meqenëse U AIM > U fl = (512 +256) ∆ 0, formohet simboli A = 1 dhe ky tension referues mbetet i ndezur. Në ciklin e gjashtë, tensioni i referencës lidhet që korrespondon me simbolin B në përcaktuesin e hapit të kuantizimit U fl = 128 ∆ 0 dhe meqenëse U AIM > U fl = (512 +256 + 128) ∆ 0, atëherë në daljen e CC formohet simboli B = 1 dhe kjo është referenca në të cilën tensioni mbetet. Në ciklin e shtatë, tensioni i referencës lidhet që korrespondon me simbolin C në përcaktuesin e hapit të kuantizimit U fl = 64 ∆ 0 dhe meqenëse U AIM< 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. Hierarkitë dixhitale

Kur zgjidhni një hierarki DSP, duhet të merren parasysh kërkesat e mëposhtme: normat e standardizuara të transmetimit të transmetimit dixhital duhet të zgjidhen duke marrë parasysh mundësinë e përdorimit dixhital dhe sistemet analoge transmetimi dhe karakteristikat elektrike linjat ekzistuese dhe të ardhshme të komunikimit; sigurimi i mundësisë së kombinimit sinkron dhe asinkron, ndarjes dhe kalimit të rrymave dhe sinjaleve dixhitale në formë dixhitale. Përveç kësaj, një DSP e rendit më të lartë duhet të plotësojë kërkesën që shpejtësia e transmetimit në sinjalin dixhital të grupit të jetë e pavarur nga llojet informacionin e transmetuar dhe mënyra e gjenerimit të këtij sinjali.

Këto kërkesa plotësohen nga hierarkia evropiane e DSP, e cila bazohet në PCM-30 DSP primar me një shpejtësi grupi transmetimi të sinjalit dixhital prej 2048 kbit/s (F t = 2048 kHz) (Figura 5.10).

Figura 5.10. Hierarkia evropiane e sistemeve të transmetimit dixhital

Rritja relative e shpejtësisë së transmetimit në çdo hap pasues të hierarkisë në raport me atë të mëparshëm shoqërohet me nevojën për të rritur volumin informacion zyrtar me rritjen e numrit të kanaleve.

Hierarkia e DSP me PCM. Një bllok diagram i thjeshtuar i pajisjeve TRC me PCM është paraqitur në figurën 5.11, ku, për thjeshtësi, tregohen pajisjet individuale të një kanali.

Figura 5.11. Blloku i thjeshtuar i pajisjes për kombinimin (AO) dhe ndarjen (AS) për kontrollin dixhital me PCM

Mesazhi telefonik u në (t) përmes një filtri të kalimit të ulët (LPF) të sistemit diferencial (DS), i cili kufizon spektrin e sinjalit në një frekuencë prej 3,4 kHz, futet në hyrjen e modulatorit AIM (M AIM). Në modulator sinjal i vazhdueshëm kampionohet, pra shndërrohet në një sekuencë impulsesh të moduluara nga amplituda që kanë frekuencë F d =8 kHz.

Sinjalet nga AIM e të gjitha kanaleve kombinohen në një sinjal grupor AIM (shih Figurën 5.1, c), i cili i jepet kompresorit (KM). Pas kompresimit të grupit AIM sinjali kuantizohet dhe kodohet në kodues (CD). Nga dalja CD, një sinjal dixhital me dy nivele futet në pajisjen kombinuese (CU), e cila merr impulse nga transmetuesi SUV (P) dhe nga transmetuesi i sinjalit të sinkronizimit ciklik (CSP). Kështu, në OU gjenerohet një sinjal dixhital grupor, struktura e ciklit të të cilit është paraqitur në figurën 5.12.

Figura 5.12. Struktura e lakut sinjal grupi VRK me PCM

Parametrat e një sinjali dixhital binar janë në përputhje të dobët me parametrat e linjave reale të transmetimit që nuk transmetojnë komponentë me frekuencë të ulët të spektrit të një sinjali të tillë. Prandaj, sinjali binar rikodohet në një konvertues kodi (CCP) në një të ashtuquajtur kod linje, në të cilin komponentët me frekuencë të ulët dobësohen dhe, si rezultat, karakteristikat kombinohen më mirë me parametrat e linjës. Funksionimi i të gjitha blloqeve AO sinkronizohet nga sinjalet e gjeneruara nga shpërndarësi i kanalit të transmetimit (TCD).

Në anën marrëse, sinjali PCM konvertohet në të kundërt në një sinjal të kuantizuar AIM (dekodim). Për ta bërë këtë, një rrjedhë e vazhdueshme simbolesh duhet të ndahet në grupe kodi, secila prej të cilave korrespondon me një mostër të sinjalit të kuantizuar. Sinjali i dekoduar është i ngjashëm me mostrat e kuantizuara të sinjalit origjinal u sq (iT d) (shih Figurën 5.1, a), të cilët në spektrin e tyre kanë komponentë me frekuenca Ω n ... Ω në mesazhi i transmetuar u në (t). Prandaj, nga sekuenca e pulsit u* kV (iT d) mesazh i marrë u* në (t) është izoluar duke përdorur një filtër me kalim të ulët.

Në anën marrëse, sinjali dërgohet nëpërmjet kabllit në konvertuesin e kodit marrës (RCC), ku kodi i linjës shndërrohet në binar dhe hyn në pajisjen ndarëse (SD). Nga dalja e UR, sinjali i sinkronizimit ciklik dhe SUV mbërrijnë në marrësit e tyre, dhe grupet e kodit të sinjaleve të të folurit në dekoder (Dc) shndërrohen në një sinjal grupi AIM, i cili, pas zgjeruesit (Ek), është furnizohet me selektorët e përkohshëm (TS), të cilët hapen një nga një dhe transmetojnë impulse AIM që lidhen me këtë kanal. Demodulimi i sinjalit në kanal kryhet në një filtër me kalim të ulët.

Funksionimi i AR kontrollohet nga shpërndarësi i kanalit të pritjes (RCD), sinkronizimi i të cilit kryhet frekuenca e orës, i ndarë nga sinjali dixhital i grupit nga një filtër me brez të ngushtë i vendosur në daljen e PCpr dhe sinkronizimi ciklik.

Le të shohim metodat e sinkronizimit. Për funksionimin e koordinuar të AO, AR dhe rigjeneruesve, është e nevojshme të sigurohet barazia e shpejtësive të përpunimit të sinjalit, shpërndarja e saktë e sinjaleve AIM dhe SUV-ve. Kjo bëhet duke sinkronizuar rigjeneruesit dhe pajisjet gjeneruese AR sipas frekuencës së orës dhe sipas cikleve të sinjalit dixhital të marrë.

Në intervalet e kanalit N gr dhe m bit në informacion grupet e kodeve ah frekuenca e orës së sinjalit dixhital të grupit

F t = F d ∙ m ∙ N gr. (5.7)

Pra, për sistemin PCM-30, i projektuar për intervale N gr = 32 kanale me një grup kodi tetë-bitësh, F t = 8∙8∙32 = 2048 kHz. Sinjali dixhital i grupit u PCM (t) është një sekuencë e rastësishme pulsesh binare (Figura 5.1, c). Kjo sekuencë mund të përfaqësohet si një shumë e sekuencave periodike dhe të rastësishme. Sekuenca periodike impulset kanë një spektër diskret dhe për τ dhe të barabartë me T dhe T/2, komponentët diskrete do të kenë frekuenca F=0; F t dhe kështu me radhë (shih Figurën 5.13, ku këta komponentë janë shënuar me pika). Sekuenca bipolare e rastësishme përcakton një spektër të vazhdueshëm (Figura 5.13) të sekuencës binare origjinale.

Figura 5.13. Spektri energjetik i një sekuence të rastësishme pulsesh binare (a, b) dhe një sinjali me PRF (c) (përbërësit e spektrit diskret shënohen me pika)

Nga figura 5.13 rezulton se energjia maksimale e frekuencës së orës ka një sekuencë binare të rastësishme me τ dhe = T/2. Lëkundjet me një frekuencë të orës F t janë të izoluara nga një sekuencë e tillë nga një filtër me brez të ngushtë dhe përdoren në rigjenerues për të sinkronizuar funksionimin e pajisjes së vendimit.

Sistemi i sinkronizimit të kornizës përcakton fillimin e ciklit të transmetimit dhe siguron shpërndarjen e vlerave të mostrës së sinjaleve analoge të deshifruara në fundin marrës mbi kanalet e tij, në përputhje me AO. Pasaktësia e sinkronizimit të kornizës çon në një rritje të probabilitetit të gabimit në kanalet e informacionit. Për të rritur imunitetin ndaj zhurmës, një grup simbolesh të një strukture konstante me një shkallë përsëritjeje prej 4 kHz përdoret si një sinjal sinkronizues ciklik (Figura 5.12), domethënë DS transmetohet përmes një cikli transmetimi.

Le të shqyrtojmë kombinimin e një DSP bazuar në hyrjen asinkrone të sinjaleve dixhitale. Nevoja për të kombinuar rrymat dixhitale lind kur formohet një sinjal dixhital grupor nga rrymat dixhitale të sistemeve të rendit më të ulët, nga sinjale të ndryshme të transmetuara në mënyrë dixhitale, si dhe kur futet në një sinjal dixhital grupor sinjale diskrete nga burime të ndryshme informacion (Figura 5.14). Rrjedhat dixhitale gjenerohen në DSP, oshilatorët kryesorë të të cilëve mund të sinkronizohen ose josinkronizohen me oshilatorin kryesor të pajisjes shoqëruese. Në përputhje me këtë, kryhet kombinimi sinkron ose asinkron i rrymave dixhitale.

Figura 5.14. Blloku i thjeshtuar (a) kombinim karakter për karakter (b) dhe kanal për kanal (c) kombinim i transmetimeve dixhitale

Për të kombinuar përkohësisht rrymat dixhitale asinkrone, është e nevojshme që së pari të koordinohen shpejtësitë e tyre, domethënë t'i "lidhni" ato në një frekuencë referimi. Në pritje, sinjali total shpërndahet në daljet e duhura. Bitët nga katër rryma informacioni që arrijnë në hyrjen e sistemit të transmetimit shkruhen në qelizat e memories të një pajisjeje ruajtëse (memorie), dhe më pas lexohen prej tyre dhe dërgohen në linjë. Nëse përmbajtja e qelizave të kujtesës lexohej më shpejt, formohej një interval kohor "bosh" për futjen e impulseve të orës. Periodiciteti i rreptë i sinjalit të orës është një nga vetitë më të rëndësishme për njohjen e tij.

Nëse gjeneratori rezulton i paqëndrueshëm, atëherë do të shfaqet një zhvendosje kohore e intervaleve "boshe" dhe do të shkelet periodiciteti i rreptë i përsëritjes së tyre. Sistemi i sinkronizimit dhe e gjithë pajisja mund të mos funksionojnë. Për të shmangur këtë, përdoret një procedurë për të barazuar shpejtësitë ose, siç quhet shpesh, përputhja e shpejtësisë.

Një kontrollues i veçantë monitoron pozicionet relative të pulseve të shkrimit dhe leximit, dhe nëse pulset e leximit fillojnë të ndjekin më shpejt (distanca midis çifteve ngjitur të këtyre pulseve zvogëlohet), kontrolluesi sinjalizon se intervali "bosh" është shfaqur përpara kohe. Një pajisje tjetër fut një puls të rremë në intervalin bosh, i cili nuk mban asnjë informacion. NË në këtë rast kemi të bëjmë me përputhje pozitive të shpejtësisë.

Procedura për koordinimin e shpejtësive të përshkruara më sipër quhet personel (nga anglishtja "staffing" - futje). Një komandë dërgohet në stacionin marrës që shpejtësitë janë koordinuar për të eliminuar impulsin e rremë. Për besueshmërinë, komanda e koordinimit të shpejtësisë kopjohet shumë herë, për shembull, dërgohet tre herë.

Nëse gjeneratori gjeneron impulse leximi më rrallë dhe një interval "bosh" duhet të shfaqet tashmë në transmetimin dixhital, dhe pulset e orës nuk e kanë lexuar ende pulsin e informacionit të mëparshëm nga memorja, atëherë do të duhet të përjashtoni bitin shtesë nga dixhitali. transmetim dhe siguroni një interval kohor për transmetimin e pulsit të orës tjetër. Kjo marrëveshje quhet negative.

Kështu, është e nevojshme të informohet stacioni marrës se çfarë lloj koordinimi ka ndodhur: pozitiv apo negativ. Për këtë qëllim, futni komandën “Lloji i marrëveshjes”, duke dërguar 1 për marrëveshje pozitive dhe 0 për marrëveshje negative përmes një kanali tjetër shërbimi. Gjithashtu përsëritet tre herë. Kështu, informacioni për heqjen ose shtimin e një impulsi transmetohet në pozicione pulsi të caktuara posaçërisht, dhe në bazë të këtij informacioni, në anën marrëse, kur ndahen rrymat dixhitale, shpejtësia e tyre rikthehet (Figura 5.14). Kombinimi i rrymave me barazimin e shpejtësive quhet plesiokron, domethënë pothuajse sinkron, dhe hierarkia ekzistuese e shpejtësive të transmetimit të rrymave dixhitale, dhe, për rrjedhojë, sistemet e transmetimit të llojit PCM - hierarki dixhitale plesiokrone (në anglisht PDH - Plesiochronous Digital Hierarhia).

Në në mënyrë asinkrone duke kombinuar në blloqet e ndërfaqes dixhitale korsinë BCS (Figura 5.14) shpejtësitë e rrymave dixhitale të sistemeve të kombinuara sillen në përputhje me raportin e tyre me frekuencën e orës së rrymës së kombinuar dhe vendosen pozicionet e nevojshme kohore të sinjaleve të rrymave të kombinuara ( DCP - kolektor i rrymës dixhitale, RDC - shpërndarës i rrjedhës dixhitale). Për të sinkronizuar rrugën e transmetimit dhe të marrjes përgjatë rrymës dixhitale të grupit, ajo ndahet në cikle, në fillim të të cilave futet një sinjal sinkronizimi (Figura 5.14, b dhe c). Kur kombinohen transmetimet dixhitale kanal pas kanali, intervalet e alokuara për grupet e kodit ngushtohen dhe shpërndahen në kohë (Figura 5.14, c).

Këto hierarki, të njohura kolektivisht si PDH, ose PDH, janë përmbledhur në Tabelën 5.3.

Tabela 5.3 – Krahasimi i hierarkive

Niveli dixhital hierarkia	Shpejtësitë e transmetimit që korrespondojnë skema të ndryshme të hierarkisë dixhitale
	AC: 1544 Kbps	YS: 1544 Kbps	EC: 2048 Kbps

Ku: AC – Skema Amerikane;

JS – skema japoneze;

BE-ja është një skemë evropiane.

Por PDH kishte një sërë disavantazhesh, përkatësisht:

• hyrje/dalje e vështirë e rrymave dixhitale në pikat e ndërmjetme;
• mungesa e mjeteve të monitorimit dhe kontrollit automatik të rrjetit;
• restaurimi i sinkronizimit me shumë faza kërkon mjaft kohë;

Këto mangësi të PDH-së, si dhe një sërë faktorësh të tjerë, çuan në zhvillimin e një hierarkie të ngjashme dixhitale sinkrone, SDH, në Evropë.

Hierarkia dixhitale sinkrone.

Hierarkia e re dixhitale SDH është një mënyrë për të shumëfishuar të dhëna të ndryshme dixhitale në bllok i vetëm, thirri moduli i transportit sinkron (STM), me qëllim të transmetimit të këtij moduli përmes linjës së komunikimit. Një strukturë e thjeshtuar STM është paraqitur në Figurën 5.15:

Figura 5.15 – Struktura e modulit të transportit sinkron STM-1

Moduli është një kornizë (kornizë) 9∙270 = 2430 byte. Përveç informacionit të transmetuar (në literaturë i quajtur payload), ai përmban një tregues (Pointer, PTR) në rreshtin e 4-të, i cili përcakton fillimin e regjistrimit të ngarkesës.

Për të përcaktuar rrugën e modulit të transportit, një kokë seksionale (Section Over Head - SOH) është shkruar në anën e majtë të kornizës. 5∙9 = 45 bajtë më të ulët (pas treguesit) janë përgjegjës për dërgimin e informacionit në atë vend në rrjet, tek multiplekseri ku kjo moduli i transportit do të reformohet. Kjo pjesë e kokës quhet kreu i seksionit të multiplekserit (MSOH). 3∙9 = 27 bajtë e sipërm (përpara treguesit) përfaqësojnë kokën e seksionit të rigjeneruesit (RSOH), ku rrjedha e "dëmtuar" nga interferenca do të rikthehet dhe gabimet në të do të korrigjohen.

Një cikël transmetimi përfshin leximin e një tabele të tillë drejtkëndore në vijë. Renditja e bajtit është nga e majta në të djathtë, nga lart poshtë (njëlloj si kur lexoni tekst në një faqe). Koha e ciklit të transmetimit STM-1 është 125 µs, d.m.th. përsëritet në një frekuencë prej 8 kHz. Çdo qelizë korrespondon me një shpejtësi transmetimi prej 8 bit ∙ 8 kHz = 64 kbit/s. Kjo do të thotë që nëse shpenzoni 125 μs duke transmetuar çdo kornizë drejtkëndore në linjë, atëherë 9∙270∙64 Kbit/s = 155520 Kbit/s do të transmetohen në linjë për sekondë, d.m.th. 155 Mbps.

Tabela 5.4 – Hierarkia dixhitale sinkrone

Niveli hierarkia	Lloji sinkron moduli i transportit	Shkalla e transferimit, Mbit/s

Për të krijuar rryma dixhitale më të fuqishme në sistemet SDH, formohet hierarkia e mëposhtme e shpejtësisë (Tabela 5.4): 4 module STM-1 kombinohen me multipleksim bajt pas bajt në një modul STM-4, të transmetuar me një shpejtësi prej 622.080 Mbit/ s; atëherë 4 module STM-4 kombinohen në një modul STM-16 me një shpejtësi transferimi prej 2488.320 Mbps; më në fund 4 module STM-16 mund të kombinohen në një modul STM-64 me shpejtësi të lartë (9953.280 Mbps).

Figura 5.17 tregon formimin e modulit STM-16. Së pari, çdo 4 module STM-1 kombinohen në një modul STM-4 duke përdorur multiplekse me katër hyrje, më pas katër module STM-4 shumëfishohen nga i njëjti multipleks me katër hyrje në një modul STM-16. Megjithatë, ekziston një multiplekser me 16 hyrje që mund të kombinojë njëkohësisht 16 module STM-1 në një modul STM-16.

Figura 5.16– Formimi i modulit të transportit sinkron STM-16

Formimi i modulit STM-1. NË Rrjetet SDH zbatohen parimet e transportit me kontejnerë. Sinjalet që do të transportohen vendosen paraprakisht në kontejnerë standardë (Container – C). Të gjitha operacionet me kontejnerë kryhen pavarësisht nga përmbajtja e tyre, me çka arrihet transparenca e rrjetit SDH, d.m.th. aftësia për të transportuar sinjale të ndryshme, në veçanti, sinjalet PDH.

Shpejtësia më e afërt me nivelin e parë të hierarkisë SDH (155.520 Mbit/s) është një rrymë dixhitale me një shpejtësi prej 139.264 Mbit/s, e formuar në daljen e pajisjeve të hierarkisë dixhitale plesiokrone PKM-1920. Është më e lehtë ta vendosni atë në modulin STM-1. Për ta bërë këtë, sinjali dixhital në hyrje fillimisht "paketohet" në një kontejner (d.m.th. i vendosur në pozicione të caktuara në ciklin e tij), i cili është caktuar C-4.

Korniza e kontejnerit C-4 përmban 9 rreshta dhe 260 kolona me një bajt. Duke shtuar një kolonë tjetër në të majtë - kokën e itinerarit ose të shtegut (Rruga mbi kokë - RON) - ky kontejner konvertohet në një kontejner virtual VC-4.

Së fundi, për të vendosur kontejnerin virtual VC-4 në modulin STM-1, ai pajiset me një tregues (PTR), duke formuar kështu një njësi administrative AU-4 (Njësi Administrative), dhe kjo e fundit vendoset drejtpërdrejt në STM- 1 modul së bashku me kokën e seksionit SOH (Figura 5.17 dhe Figura 5.18).

Moduli i transportit sinkron STM-1 mund të ngarkohet gjithashtu me prurje pleziokrone me shpejtësi 2,048 Mbit/s. Rrjedha të tilla gjenerohen nga pajisjet PCM-30; ato janë të përhapura në rrjetet moderne. Për "paketimin" fillestar përdoret një enë C12. Sinjali dixhital vendoset në pozicione të caktuara të këtij kontejneri. Duke shtuar një kokë rutimi ose transporti (ROH), krijohet një kontejner virtual VC-12. Kontejnerët virtualë formohen dhe shpërndahen në pikat fundore të shtigjeve.

Figura 5.17. Vendosja e kontejnerëve në modulin STM-1

Moduli STM-1 mund të strehojë 63 kontejnerë virtualë VC-12. Në këtë rast, veproni si më poshtë. Kontejneri virtual VC-12 pajiset me një tregues (PTR) dhe në këtë mënyrë formon një njësi transporti TU-12 (Njësi Tributare). Tani rrymat dixhitale të blloqeve të ndryshme të transportit mund të kombinohen në një rrymë dixhitale prej 155.520 Mbit/s (Figura 5.18). Së pari, tre blloqe transporti TU-12 shumëfishohen në një TUG-2 (Tributary Unit Group), më pas shtatë grupe TUG-2 shumëfishohen në grupe blloku transporti TUG-3, dhe tre grupe TUG-3 kombinohen së bashku dhe vendosen në një kontejner virtual VC-4. Më tej, rruga e transformimit është e njohur.

Figura 5.18 tregon gjithashtu një metodë për vendosjen në STM-N, N=1,4,16 rryma të ndryshme dixhitale nga pajisjet e hierarkisë dixhitale plesiokrone. Priten transmetime dixhitale plesiokrone të të gjitha niveleve
në kontejnerët C duke përdorur një procedurë të barazimit të shpejtësisë (pozitive, negative dhe dykahëshe).

Disponueshmëria numer i madh pointers (PTR) ju lejon të plotë
identifikoni qartë vendndodhjen në modulin STM-N të çdo dixhital
rrjedhje me shpejtësi 2.048; 34.368 dhe 139.264 Mbit/s. Multiplekserët I/O të prodhuar nga industria (Multiplekseri Shto/Hiq –
ADM) ju lejon të degëzoni dhe shtoni çdo transmetim dixhital.

Figura 5.18. Futja e rrymave dixhitale plesiokrone në modulin e transportit sinkron STM-N

Karakteristikë e rëndësishme Pajisjet SDH janë që në shtegun dhe kokat e rrjetit, përveç informacionit të rrugëzimit, krijohen shumë informacione që bëjnë të mundur sigurimin dhe kontrollin e të gjithë rrjetit në tërësi, kryerjen e komutimit në distancë në multiplekse sipas kërkesës. të klientëve, për të kryer monitorimin dhe diagnostikimin, për të zbuluar dhe eliminuar menjëherë defektet, për të zbatuar shfrytëzimin efektiv të rrjetit dhe për të kursyer cilesi e larte shërbimet e ofruara.

Hierarkitë PDH dhe SDH ndërveprojnë përmes procedurave për multipleksimin dhe demultipleksimin e rrymave PDH në sistemet SDH.

Dallimi kryesor midis sistemit SDH dhe sistemit PDH është kalimi në një parim të ri të multipleksimit. Sistemi SDH kryen multipleksim/demultipleksim sinkron, i cili lejon akses të drejtpërdrejtë në kanalet PDH që transmetohen në rrjetin SDH. Kjo risi mjaft e rëndësishme dhe e thjeshtë në teknologji ka çuar në faktin se në përgjithësi teknologjia e multipleksimit në rrjetin SDH është shumë më komplekse sesa teknologjia në rrjetin PDH, kërkesat për sinkronizim dhe parametrat cilësorë të mediumit të transmetimit dhe sistemit të transmetimit kanë u rrit dhe numri i parametrave thelbësorë për funksionimin e rrjetit.

Pyetjet e kontrollit:

1. Çfarë është një sinjal dixhital?
2. Rendisni përparësitë kryesore të komunikimit dixhital ndaj atij analog?
3. Jepni konceptin e shpejtësisë së transmetimit?
4. Në çfarë frekuence duhet të merret mostra një sinjal analog?
5. Shpjegoni thelbin e kuantizimit?
6. Si të përcaktohet gabimi i kuantizimit të sinjalit?
7. Shkruani numrin 859 në sistemin binar të numrave.
8. Kodoni leximin pozitiv 358 mA në kodin simetrik tetë-bitësh. Cili është gabimi i kuantizimit?
9. Jepni konceptin e hierarkisë dixhitale plesiokronike?
10. Pse është e nevojshme të koordinohen shpejtësitë e transmetimit të rrymave të ndryshme kur kombinohen ato në një rrymë me shpejtësi të lartë? Si kryhet miratimi?
11. Parimi i hierarkisë dixhitale sinkrone, avantazhet e saj në krahasim me hierarkinë dixhitale plesiokrone?
12. Për çfarë shërben një tregues (PTR)?
13. Përshkruani strukturën e një moduli transporti sinkron.
14. Si STM-N akomodon tre rryma me një shpejtësi prej 34,368 Mbit/s nga pajisjet e hierarkisë dixhitale plesiokrone PCM-480.

Sinjali (nga latinishtja signum-shenjë)- një shenjë, një proces (ose fenomen) fizik që mbart informacion për një ngjarje, gjendjen e një objekti nën vëzhgim, ose transmeton komanda kontrolli, udhëzime ose paralajmërime.

Sinjaliështë një bartës material i informacionit që transmetohet nga burimi te konsumatori.

Sinjaliështë një proces fizik që ndryshon nga koha. Një proces i tillë mund të përmbajë karakteristika të ndryshme. Kur një sinjal ndërvepron me trupat fizikë, ndodhin disa ndryshime në vetitë e këtyre trupave që mund të regjistrohen. Kështu, ne do të supozojmë se të dhënat janë sinjale të regjistruara. Karakteristika që përdoret për të paraqitur të dhënat quhet parametri i sinjalit. Nëse një parametër sinjal merr një sërë vlerash sekuenciale dhe një numër të fundëm të tyre, sinjali quhet diskrete. Nëse parametri i sinjalit është një funksion i vazhdueshëm, atëherë sinjali quhet i vazhdueshëm.

Kuantizimi i sinjalit- shndërrimi i një sinjali në një sekuencë pulsesh (kuantizimi i sinjalit sipas kohës) ose në një sinjal me një ndryshim hapi në amplitudë (kuantizimi i sinjalit sipas nivelit), si dhe njëkohësisht nga koha dhe niveli. Zbatohet gjatë konvertimit vlerë e vazhdueshme në kod në pajisjet kompjuterike, instrumentet matëse dixhitale, etj.

Të dhënat, natyrisht, përmbajnë informacion, por ato nuk janë identike me to. Në mënyrë që të dhënat të bëhen informacion, është e nevojshme të kemi metoda për konvertimin e një vlere në një tjetër. Të dhënat janë një komponent dialektik i informacionit. Në varësi të metodës së regjistrimit, të dhënat mund të ruhen dhe transportohen në lloje të ndryshme mediash.

Mjeti më i zakonshëm i ruajtjes në ditët e sotme është letra. Në letër, të dhënat regjistrohen duke ndryshuar karakteristikat optike sipërfaqen e saj. Në të njëjtën kohë, ndryshimi i reflektimit të një sipërfaqeje në një gamë të caktuar gjatësi vale përdoret në pajisjet që regjistrojnë me rreze lazer në media plastike me një shtresë reflektuese (CD ROM). Shirita magnetikë dhe disqe magnetike, duke shërbyer si bartësit kryesorë të informacionit në kompjuterët modernë, përdorin ndryshime në vetitë magnetike të trupit. Vetitë e informacionit të marrë nga përdoruesi janë të lidhura ngushtë me vetitë e medias së ruajtjes nga e cila do të merret ky informacion. Çdo medium mund të karakterizohet nga parametri rezolucioni, d.m.th. sasinë e të dhënave të regjistruara në njësinë matëse të pranuar në medium, dhe diapazoni dinamik - raporti logaritmik i intensitetit të amplitudave të sinjalit maksimal dhe minimal të regjistruar. Karakteristikat e tilla të informacionit si plotësia, aksesueshmëria dhe besueshmëria varen nga këto veti të mediumit. Detyra e konvertimit të të dhënave me qëllim të ndryshimit të mediave është një nga detyrat më të rëndësishme në shkencën kompjuterike. Në koston e sistemeve kompjuterike, pajisjet për hyrjen dhe daljen e të dhënave që punojnë me mediat e ruajtjes përbëjnë të paktën gjysmën e kostos së harduerit.

Duke përcaktuar unitetin dialektik të të dhënave dhe metodave në procesin e informacionit, përcaktohen konceptet e mëposhtme.

Natyra dinamike e informacionit. Të dhënat janë të natyrës statike. Informacioni ndryshon në mënyrë dinamike dhe ekziston vetëm në momentin e ndërveprimit ndërmjet të dhënave dhe metodave. Kështu, informacioni ekziston vetëm në momentin e rrjedhës procesi i informacionit. Pjesën tjetër të kohës ai përmbahet në formën e të dhënave.

Kërkesat për përshtatshmërinë e metodave. Të njëjtat të dhëna mund të japin informacion të ndryshëm në momentin e konsumimit, në varësi të shkallës së përshtatshmërisë së metodave që ndërveprojnë me të. Përdorimi i metodave më adekuate do të sigurojë informacion më të plotë.

Natyra dialektike e ndërveprimit ndërmjet të dhënave dhe metodave. Të dhënat janë objektive, janë rezultat i regjistrimit të sinjaleve ekzistuese objektive të shkaktuara nga ndryshimet në fushat materiale ose trupat. Në të njëjtën kohë, metodat janë subjektive. Metodat artificiale bazohen në një algoritëm, d.m.th. një sekuencë e urdhëruar komandash të kompozuara dhe të përgatitura nga një person (subjekt). Metodat natyrore bazohen në vetitë biologjike të subjekteve të procesit të informacionit.

Kështu, informacioni lind dhe ekziston në momentin e ndërveprimit dialektik midis të dhënave objektive dhe metodave subjektive.

Për të automatizuar punën me të dhënat që lidhen me lloje të ndryshme dhe mbart brenda vetes informacione të ndryshmeështë shumë e rëndësishme të unifikohet forma e paraqitjes së tyre. Për këtë qëllim, zakonisht përdoret teknika e kodimit.

Kodimiështë shprehje e të dhënave të një lloji në terma të të dhënave të një lloji tjetër.

Natyrore gjuhët njerëzore- ky nuk është gjë tjetër veçse një sistem kodimi konceptesh për të shprehur mendimet përmes të folurit.

NË teknologji kompjuterike po punohet me informacion numerik. Informacione të tjera: tekste, tinguj, imazhe, etj. duhet të shndërrohet në formë numerike për përpunim në një mjedis kompjuterik. Në këtë rast, të gjithë numrat shkruhen në memorien e kompjuterit duke përdorur të ashtuquajturin kodim binar. Kodimi binar bazohet në paraqitjen e të dhënave si një sekuencë prej vetëm dy karakteresh 0 dhe 1. Këto karaktere quhen shifra binare, në anglisht shifra binare ose shkurtuar si (bit).

Sistemi i kodimit binar nuk u zgjodh rastësisht. Është e lehtë për t'u zbatuar teknikisht. Qarqet elektronike për të përpunuar kodet binare ato duhet të jenë në një nga dy gjendjet "sinjal i pranishëm/pa sinjal" ose tension "i lartë/ulët", etj. Qarku është i lehtë për të kaluar nga një gjendje në tjetrën.

Bit- njësia minimale e informacionit në teknologjinë kompjuterike. Një shifër binare.

Një grup prej tetë bitësh quhet bajt dhe ofron bazën për regjistrimin e informacionit në kujtesën e kompjuterit.

• 1024 bajt = 1 kilobajt (KB)
• 1024 kilobajt = 1 megabajt (MB)
• 1024 megabajt = 1 gigabajt (GB)

Për të kuptuarit e saktë, pasi informacioni shfaqet në kujtesën e kompjuterit, merrni parasysh sisteme të ndryshme shënimet e përdorura nga mjetet moderne kompjuterike.

Shënimiështë një grup rregullash për emërtimin dhe paraqitjen e numrave duke përdorur një grup karakteresh.

Ka sisteme numrash pozicionale dhe jopozicionale.

Sistemi i numrave jopozicionalështë një sistem ku rendi i një shifre në një numër përcaktohet sipas një rregulli të vendosur. Për shembull, sistemi i numrave jopozicional është sistemi "romak".

Sistemi i numrave pozicional, quhet sistem - ku radha e një shifre në një numër përcaktohet nga seria e fuqisë së numrit, e cila është baza e këtij sistemi numerik.

Në përgjithësi, një numër i plotë në sistemin e numrave pozicional mund të përfaqësohet me shprehjen:

N (m) = k0 * m0 + k1 * m1 +…kn-1 * mn-1, ku

N(m) - numër në sistemin e numrave m;

m - thellësia e bitit të sistemit (sistemet binar, oktal, dhjetor, heksadecimal m = 2; m = 8; m = 10, m = 16);

n - numri i shifrave në një numër;

k është një shifër në një numër.

Le të shohim se si shkruhen numrat sistemet e pozicionit shënimet e përdorura nga teknologjia moderne informatike.

Sistemi i numrave dhjetorë.

Baza e sistemit dhjetor është një seri fuqish prej 10. Shifra e sistemit është m = 10. Sistemi i numrave dhjetorë ka 10 shifra (nga 0 deri në 9). Le të marrim, për shembull, numrin dhjetor 1957. Numri përbëhet nga katër shifra - katërshifrore, d.m.th. n =4. Duke përdorur formulën e mësipërme, marrim numrin në sistemin e numrave dhjetorë.

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

Sistemi binar i numrave.

Baza e sistemit binar është një seri fuqish prej 2. Kapaciteti shifror i sistemit është m = 2. Sistemi i numrave binar ka 2 shifra (0 dhe 1). Merrni, për shembull, numrin binar 100011B (identifikuesi B i sistemit të numrave binar). Një numër i përbërë nga gjashtë shifra - gjashtëshifror, d.m.th. n = 6. Duke përdorur formulën e mësipërme, marrim numrin dhjetor.

N(2) = 1*20 + 1*21 + 0*22 + 0*23 + 0*24 + 1*25 = 35, d.m.th. numri binar 100011B = numri dhjetor 35.

Ju lutemi vini re se të njëjtat shifra mund të përdoren për të shkruar numra në sistemet e numrave pozicional. Pra, numrat 0 dhe 1 përdoren si në sistemin dhjetor ashtu edhe në atë binar. Prandaj, në shkrimin e numrave të një sistemi numrash jo dhjetorë, është zakon të përdorni shkronja që janë identifikues të sistemeve të numrave dhe ju lejojnë të dalloni numrat e një sistemi numrash nga një tjetër.

Sistemi i numrave oktal

Baza sistemi oktalështë një seri fuqie prej 8. Kapaciteti shifror i sistemit është m = 8. Sistemi i numrave oktal ka 8 shifra (nga 0 në 7). Le të marrim për shembull numër oktal 573Q (Q-identifikuesi i sistemit të numrave oktal). Një numër i përbërë nga tre shifra - treshifror, d.m.th. n = 3. Duke përdorur formulën e mësipërme, marrim numrin dhjetor.

N(8) = 3*80 + 7*81 + 5*82 = 379, d.m.th. numri oktal 573Q = numri dhjetor 379.

Sistemi i numrave heksadecimal.

Baza sistemi heksadecimalështë një seri fuqie e numrit 16. Kapaciteti shifror i sistemit është m = 16. Sistemi i numrave heksadecimal ka 16 shifra (nga 0 në F), dhjetë shifrat e para nga 0 në 9 përkojnë me shifrat e sistemit dhjetor. , dhe pastaj janë numrat: A - numri dhjetë; B - numri njëmbëdhjetë; C - numri dymbëdhjetë; D - numri trembëdhjetë; E - numri katërmbëdhjetë; F është numri pesëmbëdhjetë. Merrni, për shembull, numrin heksadecimal 1A7H (H është identifikuesi i sistemit të numrave heksadecimal). Një numër i përbërë nga tre shifra - treshifror, d.m.th. n = 3. Duke përdorur formulën e mësipërme, marrim numrin dhjetor.

N(16) = 7*160 + 10*161 + 1*162 = 423, d.m.th. numri heksadecimal 1A7H = numri dhjetor 423.

Sa herë që llogarisim numrin N(m) duke përdorur formulën e mësipërme, marrim një numër në sistemin dhjetor. Kështu, ne përkthyem numrat nga sistemet 2, 8 dhe 16 në sistemi dhjetor Duke llogaritur.

Për transmetim sinjali i të folurit Nga kanal dixhital komunikimi kërkon një procedurë të konvertimit analog në dixhital (ADC), e cila përbëhet nga 3 faza: kampionimi, kuantizimi dhe kodimi. Marrja e mostrave është procedura e marrjes së vlerave individuale të sinjalit në intervale të rregullta.

Për më tepër, sa më shumë nivele të përdoren, aq më saktë do të jetë e mundur të rivendoset sinjali në formën e tij origjinale në fundin marrës.

Shumica e sinjaleve gjenerohen fillimisht në formë analoge. Këto më pas konvertohen në sinjale dixhitale duke përdorur konvertuesit analog-në-dixhital (ADC). Ato më vonë kthehen në sinjale analoge duke përdorur konvertuesit dixhital në analog(DAC). Këta konvertues janë pjesë përbërëse e çdo sistemi dixhital:
Sinjali analog - Marrja e mostrave - Kuantizimi - Kodimi - Sinjali dixhital
Mostra
Në një sinjal analog, amplituda e tensionit ndryshon vazhdimisht me kalimin e kohës. Gjatë marrjes së mostrave, amplituda lexohet në intervale të rregullta. Kjo shkallë e kampionimit ose shpejtësia e kampionit përcakton sasinë e kohës ose sa shpesh bëhet leximi. Nëse shkalla e marrjes së mostrave është shumë e lartë, saktësia e konvertimit është më e lartë, por gjerësia e brezit të kërkuar rrit ndjeshëm kostot e dizajnit dhe komponentëve. Nëse shkalla e marrjes së mostrave është shumë e ulët, rezultati përfundimtar mund të mos përputhet saktësisht me sinjalin analog.
Kuantizimi
Kuantizimi është procesi i përfaqësimit të të gjitha mostrave në formë dixhitale. Gjerësia e kampionit është ndryshimi në sinjalin analog midis dy mostrave. Vlera mesatare zakonisht merret për të përfaqësuar vlerën dixhitale të gjerësisë së mostrës. Madhësia e kampionit përcakton nivelin e kuantizimit të përdorur për kuantizimin e kampionit. Përdorimi i 8 biteve siguron 256 nivele kuantizimi, ndërsa 12 bit siguron 4096 nivele. Saktësia e kampionimit është më e lartë nëse përdoren më shumë bit, por numri i biteve që do të transmetohen rritet, duke kërkuar përdorimin e një brezi më të gjerë. Për këtë arsye, shumica e sistemeve dixhitale përdorin 8 bit për të kuantizuar mostrat.
Kodimi
Kodimi është hapi i fundit në procesin e konvertimit analog në dixhital. Gjatë procesit të kodimit, për çdo mostër krijohet një vlerë e shprehur në kod binar. Për më tepër, kodimi përfshin: bit që u tregojnë pajisjeve të tjera se si të interpretojnë të dhënat, informacione për fundin e pulsit të orës, informacione rreth fillimit të kornizës dhe bit për mbrojtjen e gabimeve për të reduktuar gabimet në transmetimin dhe ruajtjen e informacionit.
Mbrojtje nga gabimet
Mbrojtja nga gabimet arrihet duke shtuar bit shtesë gjatë kodimit. Njihet në anën marrëse - nëse ky bit ka ndryshuar, atëherë sistemi e kupton që ka ndodhur një gabim.
Gabim:
Ka disa burime të gabimit ADC. Gabimet e kuantizimit dhe (duke supozuar se ADC duhet të jetë lineare) jolinearitetet janë të qenësishme në çdo konvertim analog në dixhital. Për më tepër, ekzistojnë të ashtuquajturat gabime të hapjes që janë pasojë e nervozizmit të gjeneratorit të orës; ato shfaqen kur konvertohet sinjali në tërësi (dhe jo vetëm një mostër).
Këto gabime maten në njësi të quajtura LSB - bit më pak i rëndësishëm. Në shembullin e mësipërm të një ADC 8-bit, një gabim prej 1 LSB është 1/256 e gamës së plotë të sinjalit, domethënë 0.4%.

Kur përdorni një kompjuter për të përpunuar informacione nga pajisje të ndryshme (objekte, procese), në të cilat informacioni përfaqësohet nga sinjale të vazhdueshme (analoge), është e nevojshme të shndërroni sinjalin analog në një dixhital - në një numër proporcional me amplituda e këtij sinjal, dhe anasjelltas. Në përgjithësi, procedura e konvertimit nga analog në dixhital përbëhet nga tre faza:

marrjen e mostrave;

kuantizimi sipas nivelit;

kodimi.

Nën marrjen e mostrave kuptojnë transformimin e një funksioni të vazhdueshëm kohor në një funksion kohor diskret, dhe vetë procesi i diskretimit konsiston në zëvendësimin e një funksioni të vazhdueshëm me vlerat e tij individuale në kohë fikse.

Diskretizimi mund të jetë uniform ose jo uniform. Me marrjen e mostrave jo uniforme, kohëzgjatja e intervaleve ndërmjet mostrave është e ndryshme. Më e përdorura është marrja e mostrave uniforme, në të cilën kohëzgjatja e intervalit ndërmjet mostrave T D, konstante. Periudha e kampionimit T D sinjal i vazhdueshëm dhe (t)(Fig. 1 a) është zgjedhur në përputhje me teoremën e Kotelnikov:

Ku F në- frekuenca më e lartë në spektrin e frekuencës së sinjalit dhe (t)(Fig. 1 b)

Oriz. 1.Procesi i konvertimit nga analog në dixhital

Nën kuantizimi kuptojnë shndërrimin e një sasie me një shkallë të vazhdueshme vlerash në një sasi me një shkallë diskrete vlerash.

Për këtë qëllim, i gjithë diapazoni i vlerave të sinjalit u(t), i quajtur shkalla është e ndarë në pjesë të barabarta - kuante, h – hapi i kuantizimit. Procesi i kuantizimit zbret në zëvendësimin e çdo vlere të menjëhershme me një nga një grup të kufizuar vlerash të lejuara, të quajtur nivelet e kuantizimit.

Lloji i sinjalit dhe (t) si rezultat i operacioneve të përbashkëta të kampionimit dhe kuantizimit është paraqitur në Fig. 1 c). Vlera e mostrës së sinjalit u(t), i vendosur ndërmjet dy niveleve të kuantizimit identifikohet me nivelin më të afërt të kuantizimit. Kjo çon në gabime kuantizimi, të cilat janë gjithmonë më të vogla se hapi i kuantizimit (kuantik), d.m.th., sa më i vogël të jetë hapi i kuantizimit, aq më i vogël është gabimi i kuantizimit, por aq më shumë nivele kuantizimi.

Numri i niveleve të kuantizimit në Fig. 1 c) është e barabartë me tetë. Zakonisht ka shumë më tepër prej tyre. Ju mund të numëroni nivelet dhe t'i shprehni ato në sistemin e numrave binar. Për tetë nivele, mjaftojnë tre shifra binare. Çdo vlerë diskrete sinjali përfaqësohet në këtë rast nga një kod binar (Tabela 1) në formën e një sekuence sinjalesh të dy niveleve.

Tabela 6.1

Prania ose mungesa e një impulsi në një vend të caktuar interpretohet si një ose zero në bitin përkatës të numrit binar. Forma dixhitale e paraqitjes së sinjalit dhe (t) treguar në Fig. 1 g). Impulset më domethënëse ndodhen në anën e djathtë.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, si rezultat i kampionimit, kuantizimit dhe kodimit të sinjalit analog fitojmë sekuencën n-kombinimet e kodit bit që pasojnë me një periudhë kampionimi T l. Në të njëjtën kohë, zbatimi racional i operacioneve të kampionimit dhe kuantizimit çon në një efekt të rëndësishëm ekonomik, si duke ulur kostot e ruajtjes dhe përpunimit të informacionit të marrë, ashtu edhe duke zvogëluar kohën e përpunimit të informacionit.

Në praktikë, shndërrimi i një sinjali analog në formë dixhitale kryhet duke përdorur konvertues analog në dixhital(ADC). Për të zgjidhur problemin e anasjelltë të shndërrimit të një numri në një vlerë analoge proporcionale, e paraqitur në formë tensionit elektrik, aktual, etj., është një konvertues dixhital në analog (DAC). Në DAC, çdo model kodi binar konvertohet në një sinjal analog dhe dalja krijon një sekuencë pulsesh të moduluara nga amplituda me një periodë T l.