Ders sinyali niceleme. Seviyeye göre örnek niceleme ve kodlama

fiziksel sinyaller zamanın sürekli fonksiyonlarıdır. Sürekli, özellikle analog sinyali dijital forma dönüştürmek için analogdan dijitale dönüştürücüler (ADC'ler) kullanılır. Analogdan dijitale sinyal dönüştürme prosedürü genellikle üç işlem dizisi olarak sunulur: örnekleme, niceleme ve kodlama.

Ayrıklaştırma işlemi, sinyal ölçümünün zaman noktalarının bir örneğinin belirlenmesinden oluşur. Niceleme işlemi, seçilen ölçüm anlarında sinyal koordinatının değerlerini belirli bir doğruluk seviyesinde okumaktan oluşur ve kodlama işlemi, alınan sinyal ölçümlerini bazı dijital kod veya kod kombinasyonunun karşılık gelen değerlerine dönüştürmektir. , daha sonra iletişim kanalları üzerinden iletilir.

Dijital bir temsilden sürekli bir sinyali geri yükleme prosedürü de iki işlem olarak temsil edilebilir: kod çözme ve demodülasyon. Kod çözme işlemi, kodlama işleminin ters işlemini gerçekleştirir, örn. verilen bir kod sözcüğü değerleri (kod sözcükleri) dizisini, belirtilen örnekleme zaman aralıklarında birbirini takip eden bir ölçüm dizisine dönüştürür. Demodülasyon işlemi, ölçümlerinden sürekli bir sinyali enterpolasyon yapar veya yeniden oluşturur. Bir sinyalin dijital formdan sürekli bir sinyale dönüştürülmesi, dijitalden analoğa dönüştürücüler (DAC) tarafından gerçekleştirilir. Geri yüklenen sürekli sinyal (kopya), belirli bir hata ile orijinal sürekli sinyale (orijinal) karşılık geliyorsa, analogdan dijitale ve dijitalden analoğa dönüştürme sisteminin sinyal için yeterli olduğuna inanılmaktadır.

İş bitimi -

Bu konu şuna aittir:

Bilgisayar Bilimi

Federal bütçe devlet eğitimi.. tula şehri..

Bu konuda ek malzemeye ihtiyacınız varsa veya aradığınızı bulamadıysanız, eser veritabanımızdaki aramayı kullanmanızı öneririz:

Alınan malzeme ile ne yapacağız:

Bu materyalin sizin için yararlı olduğu ortaya çıktıysa, onu sosyal ağlardaki sayfanıza kaydedebilirsiniz:

Bu bölümdeki tüm konular:

Daha yüksek mesleki eğitim
"Tula Eyalet Üniversitesi" Politeknik Enstitüsü Bölümü "Otomatik Takım Tezgahları Sistemleri"

bilişim kavramı
Bilişim, bilgisayar teknolojisi aracılığıyla verilerin oluşturulması, saklanması, çoğaltılması, işlenmesi ve iletilmesi yöntemlerinin yanı sıra fu ilkelerini sistematik hale getiren teknik bir bilimdir.

Bilgisayar biliminin gelişim tarihi
Bilgisayarın tarihi, büyük miktarlarda hesaplamanın otomasyonunu kolaylaştırmaya yönelik insan girişimleriyle yakından bağlantılıdır. Büyük sayılar üzerinde basit aritmetik işlemler bile zordur.

Bilgi teknolojisinin dünya görüşü ekonomik ve yasal yönleri
Rusya'da bilgisayar bilimi ile ilgili temel yasal belge "Bilgi, Bilişim ve Bilgi Koruma Yasası" dır. Kanun, bilgilere ilişkin yasal düzenleme konularını ele almaktadır.

Sözdizimsel bilgi ölçüsü
Veri hacmi Vd. bir mesaja dönüştürülmesi, o mesajdaki karakter (bit) sayısıyla ölçülür. İÇİNDE çeşitli sistemler kalkülüs, bir rakam farklı bir ağırlığa sahiptir ve buna göre,

Anlamsal bilgi ölçüsü
Eş anlamlılar, bir kullanıcı veya sistem tarafından tutulan bir bilgi koleksiyonudur. Bilginin anlamsal içeriği ile kullanıcıların eş anlamlıları arasındaki ilişkiye bağlı olarak

Algoritmik bilgi ölçüsü
Herkes 0101….01 kelimesinin 00….0 kelimesinden daha zor olduğu konusunda hemfikirdir ve yazı-tura deneyinden 0 ve 1'in seçildiği kelime (burada 0 arma, 1 yazıdır), önceki ikisinden de daha zordur.

Bilginin miktarı ve kalitesi
Tüketici kalite göstergeleri: temsil edilebilirlik, içerik, uygunluk, güncellik, doğruluk, güvenilirlik, kullanılabilirlik

bilgi birimleri
Modern bilgisayarlarda metinsel bilgileri, sayısal değerlerin yanı sıra grafik ve ses bilgilerini girebiliyoruz. Bir bilgisayarda depolanan bilgi miktarı, onun tarafından ölçülür.

Bilgi ve entropi
Makul bir bilgi ölçüsü sunabilir miyiz? Amerikalı matematikçi ve mühendis Claude Shannon bu soruyu düşündü. Yansımaların sonucu 1948'de onun tarafından yayınlandı.

Mesajlar ve Sinyaller
Shannon, artık hiçbir ders kitabının onsuz yapamayacağı şaşırtıcı derecede basit ve derin bir bilgi aktarım modeli bulmayı başardı. Kavramları tanıttı: mesaj kaynağı, verici

Entropi
Farklı mesajlar farklı miktarlarda bilgi taşır. Aşağıdaki iki soruyu karşılaştırmaya çalışalım: 1. Öğrenci, beş üniversite dersinden hangisinde okuyor? 2. Nasıl paketlenir

fazlalık
Mesaj kaynağının gerçek bir dil cümlesi iletmesine izin verin. Sonraki her karakterin tamamen rastgele olmadığı ve ortaya çıkma olasılığının çevre tarafından tamamen önceden belirlenmediği ortaya çıktı.

Duygu
Bir mesajın entropisi (öngörülemezlik) ve artıklık (öngörülebilirlik) kavramları, doğal olarak bilginin ölçüsü hakkındaki sezgisel fikirlere karşılık gelir. Daha tahmin edilemez

bilgi teknolojisi kavramı
Yunancadan tercüme edilen teknoloji (techne), sanat, beceri, beceri anlamına gelir ve bu süreçlerden başka bir şey değildir. Bir süreç, belirli bir dizi eylem olarak anlaşılmalıdır.

Yeni bilgi teknolojisi
Bugüne kadar, bilgi teknolojisi, değişimi esas olarak bilimsel ve teknolojik ilerlemenin gelişmesiyle belirlenen birkaç evrimsel aşamadan geçti.

Bilgi Teknolojisi Araç Seti
Bilgi teknolojisi aracı - teknolojisi, elde etmenizi sağlayan belirli bir bilgisayar türü için bir veya daha fazla ilgili yazılım ürünü

Bilgi teknolojisinin bileşenleri
Üretim alanında kullanılan norm, standart, teknolojik süreç, teknolojik işlem vb. teknolojik kavramlar da bilgilendirmede kullanılabilmektedir.

Bilgi teknolojilerinin gelişimi
Bilgi teknolojisinin evrimi en açık şekilde bilginin depolanması, taşınması ve işlenmesi süreçlerinde görülmektedir.

Birinci nesil BT
İlk nesil (1900-1955), veri kaydı üzerlerinde ikili yapılar şeklinde sunulduğunda, delikli kart teknolojisi ile ilişkilidir. 1915-1960 döneminde IBM'in refahı. bağlantı

İkinci nesil BT
İkinci nesil (kayıt işleme aygıt yazılımı, 1955-1980), her biri on bin veri depolayabilen manyetik bant teknolojisinin ortaya çıkışıyla ilişkilidir.

Üçüncü Nesil BT
Üçüncü nesil (operasyonel veritabanları, 1965-1980), veri tabanı sistemlerinin kullanımına dayalı olarak interaktif bir modda verilere çevrimiçi erişimin getirilmesiyle ilişkilidir.

Dördüncü Nesil BT
Dördüncü nesil (ilişkisel veritabanları: istemci-sunucu mimarisi, 1980-1995), düşük seviyeli arayüze bir alternatifti. İlişkisel model fikri

Beşinci Nesil BT
Beşinci nesil (multimedya veritabanları, 1995'ten beri), geleneksel depolama sayıları ve karakterlerinden karmaşık davranışa sahip verileri içeren nesne-ilişkisel olanlara geçişle ilişkilidir.

Temel bilgi teknolojisi
Daha önce de belirtildiği gibi, bilgi teknolojisi kavramı teknik (bilgisayar) ortamdan ayrı düşünülemez, yani. temel bilgi teknolojisinden. Uygulama

Konu Bilgi Teknolojisi
Konu teknolojisi, birincil bilgiyi belirli bir konu alanındaki sonuç bilgisine dönüştürmek için teknolojik adımların bir dizisi olarak anlaşılır.

Bilgi teknolojisinin etkinleştirilmesi
Bilgi sağlama teknolojileri, çeşitli sorunları çözmek için çeşitli konu alanlarında araç olarak kullanılabilen bilgi işleme teknolojileridir.

fonksiyonel bilgi teknolojisi
İşlevsel bilgi teknolojisi hazır bir ürün oluşturur yazılım(veya bir kısmı), belirli bir konu, alan ve verilen görevleri otomatikleştirmek için tasarlanmıştır.

Bilgi Teknolojisinin Özellikleri
Toplumun gelişmesi için stratejik öneme sahip bilgi teknolojilerinin ayırt edici özellikleri arasında, en önemli yedi tanesini seçmek uygun görünmektedir.

Kanal üzerinden iletilen sinyallerin özellikleri
Sinyal, çeşitli parametrelerle karakterize edilebilir. Bu tür pek çok parametre vardır, ancak pratikte çözülmesi gereken problemler için bunların sadece küçük bir kısmı esastır. Açık

Sinyal modülasyonu
Sinyaller, parametreleri bilgi içeren fiziksel süreçlerdir. Telefon iletişiminde, bir konuşmanın sesleri elektrik sinyalleri kullanılarak iletilir, televizyonda -

Ortam türleri ve özellikleri
Taşıyıcı parametrelerini a1 , a2 , …, an olarak belirlersek, zamanın bir fonksiyonu olarak taşıyıcı şu şekilde temsil edilebilir: UN =g(a

Sinyallerin spektrumu
Bilgi sistemlerinde kullanılan tüm sinyal çeşitleri 2 ana gruba ayrılabilir: deterministik ve rastgele. Deterministik bir sinyal şu ​​şekilde karakterize edilir:

Periyodik Sinyaller
Bir Т sabitinde aşağıdaki eşitlik doğruysa, x(t) işlevi periyodik olarak adlandırılır: x(t)=x(t+nT), burada Т, işlevin periyodudur, n,

trigonometrik form
Herhangi periyodik sinyal Dirichlet koşulunu sağlayan x(t) (x(t) sınırlıdır, parçalı süreklidir, periyot boyunca sonlu sayıda uç noktaya sahiptir),

karmaşık biçim
Matematiksel olarak, Fourier serisinin karmaşık formuyla çalışmak daha uygundur. Euler dönüşümü uygulanarak elde edilir.

error'un tanımı
Periyodik fonksiyonları harmoniklerin toplamına ayrıştırırken, pratikte genellikle birkaç birinci harmonikle sınırlıdırlar ve geri kalanlar dikkate alınmaz. Fonksiyonu yaklaşık olarak temsil eden

periyodik olmayan sinyaller
Periyodik olmayan herhangi bir sinyal, değişim periyodu ¥'ye eşit olan periyodik olarak kabul edilebilir. Buna bağlı Spektral analiz periyodik süreçler her ikisi de olabilir

Modülasyon ve kodlama
5.1. Kodlar: Doğrudan, Ters, Tamamlayıcı, Değiştirilmiş

Doğrudan numara kodu
Doğrudan bir n-bitlik ikili kod ile kodlama yaparken, sayının işareti için bir bit (genellikle en önemli olan) ayrılır. Kalan n-1 basamakları anlamlı basamaklar içindir. İşaret bitinin değeri 0'dır

Ters sayı kodu
Ters kod yalnızca negatif bir sayı için oluşturulmuştur. Bir ikili sayının ters kodu, sayının kendisinin ters bir görüntüsüdür; burada, orijinal sayının tüm basamakları tersini alır (ters

Ek numara kodu
Ek kod yalnızca negatif bir sayı için oluşturulur. Doğrudan kodun kullanılması bilgisayarın yapısını karmaşıklaştırır. Bu durumda farklı işaretli iki sayıyı toplama işlemi değiştirilmelidir.

Değiştirilmiş sayı kodu
Sabit noktalı birden küçük sayıları toplarken birden büyük bir mutlak değer elde edebilirsiniz, bu da hesaplama sonuçlarının bozulmasına yol açar. bit taşması

Sistematik kodlar
Daha önce bahsedildiği gibi, kontrol fonksiyonları bilgi fazlalığı ile uygulanabilir. Bu olasılık, özel bilgi kodlama yöntemleri kullanıldığında ortaya çıkar. İÇİNDE

Tek-çift kodlama
basit bir örnek tek bir hata tespitine sahip bir kod, eşlik bitine sahip bir koddur. Tasarımı şu şekildedir: orijinal kelimeye bir eşlik biti eklenir. Orijinal kelimedeki birlerin sayısı çift ise, o zaman

Hamming kodları
Amerikalı bilim adamı R. Hamming tarafından önerilen kodlar (Şekil 3.3), yalnızca hataları tespit etmekle kalmaz, aynı zamanda tekil hataları da düzeltebilir. Bu kodlar sistematiktir.

Dağıtılmış veri işleme
Bilgilerin toplu olarak işlendiği bilgisayarların merkezi kullanımı çağında, bilgisayar kullanıcıları sorunları çözebilecekleri bilgisayarları satın almayı tercih ettiler.

Bir bilgisayar ağının genelleştirilmiş yapısı
Bilgisayar ağları, çok makineli ilişkilerin en yüksek biçimidir. Bir bilgisayar ağı ile çoklu bilgisayar kompleksi arasındaki temel farklar: Boyut. sos

Sinyallerin ve kanalların genelleştirilmiş özellikleri
Sinyal, çeşitli parametrelerle karakterize edilebilir. Genel olarak konuşursak, bu tür pek çok parametre vardır, ancak pratikte çözülmesi gereken problemler için yalnızca birkaçı esastır.

Parazitsiz bilgi aktarım kanalının özellikleri
Şekil 5.4 - Parazit olmadan bilgi iletmek için kanalın yapısı

Parazitli bilgi iletim kanallarının özellikleri
Şekil 5.5 - Gürültülü bilgi aktarımı için kanalın yapısı

İletim ve alımın gürültü bağışıklığını iyileştirme yöntemleri
Bilgi sistemlerinin gürültü bağışıklığını iyileştirmeye yönelik tüm yöntemlerin temeli, yararlı bir sinyal ile girişim arasındaki belirli farklılıkların kullanılmasıdır. Bu nedenle, müdahale ile başa çıkmak için

Veri alışverişi ve kanal oluşturma ekipmanının modern teknik araçları
Bilgisayar ağlarında mesajların iletimi için kullanılır Çeşitli tipler iletişim kanalları. En yaygın özel telefon kanalları ve dijital iletim için özel kanallar

Bilgilerin dijital otomatlarda (CA) temsili
Gizli yazma aracı olarak kodlar eski zamanlarda ortaya çıktı. Antik Yunan tarihçisi Herodotus'un bile 5. yy. M.Ö. sadece muhatabın anlayabileceği mektup örnekleri verdi. Gizli

Dijital otomatların çalışmasını kontrol etmek için bilgi tabanları
Aritmetik işlemleri gerçekleştirmek için kullanılan algoritmalar, yalnızca makine bozulmadan çalıştığında doğru sonucu verecektir. Normal işleyişin herhangi bir şekilde bozulması durumunda

Kod gürültü bağışıklığı
Bir kodun minimum kod mesafesi, o kodun izin verilen kod sözcükleri arasındaki minimum Hamming mesafesi olarak tanımlanır. Yedeksiz kod, m

eşlik yöntemi
Bu, bazı olası hataları tespit etmenin kolay bir yoludur. Olası kod kombinasyonlarının yarısını, yani sayıları çift olanları, izin verildiği ölçüde kullanacağız.

sağlama toplamı yöntemi
Yukarıda ele alınan eşlik kontrol yöntemi, iletilen kod kelimelerinin çeşitli bit kombinasyonları için tekrar tekrar uygulanabilir - ve bu, yalnızca algılamaya değil, aynı zamanda

Hamming kodları
Amerikalı bilim adamı R. Hamming tarafından önerilen kodlar, yalnızca tek hataları tespit etmekle kalmayıp, aynı zamanda düzeltme yeteneğine de sahiptir. Bu kodlar sistematiktir. hamm yöntemi

Modulo kontrolü
Karşılaştırmaların özelliklerine dayalı bir kontrol yöntemi kullanılarak çeşitli problemler çözülebilir. Bu temelde geliştirilen aritmetik ve mantıksal işlemlerin kontrol yöntemlerine kontrol denir.

sayısal kontrol yöntemi
Sayısal kontrol yöntemiyle, belirli bir sayının kodu, sayının seçilen p modülüne bölümünden elde edilen en küçük pozitif kalan olarak belirlenir: rA = A-(A/p)p

Dijital kontrol yöntemi
Sayısal kontrol yöntemi ile sayının rakamları toplamı seçilen modüle bölünerek sayının kontrol kodu oluşturulur:

Kontrol etmek için bir modül seçme
Sayısal kontrol yönteminin avantajları, aritmetik işlemlerin kontrolünü kolaylaştıran kontrol kodları için karşılaştırma özelliklerinin adil olmasıdır; dijital yöntemin avantajları

Modulo 2 toplama işlemi
Modulo 2 toplama işlemi, diğer aritmetik işlemler cinsinden ifade edilebilir, örn. AB

Boole çarpma işlemi
İki sayının mantıksal çarpma işlemi, diğer aritmetik ve mantıksal işlemlerle ifade edilebilir:

Aritmetik işlemlerin kontrolü
Doğrudan, ters ve ek kodların toplayıcıları üzerinde aritmetik işlemler yapılır. Sayıların (işlenenlerin) görüntüsünün makinede bazı kodlarda, yani yaklaşık olarak saklandığını varsayalım.

Aritmetik kodlar
Daha önce tartışılan modulo kontrolü, tekil hataların verimli bir şekilde tespit edilmesini sağlar. Bununla birlikte, bir bitteki tek bir hata, birkaç bitte bir grup hataya yol açabilir.

DAC ve ADC
Analog ve dijital değerler arasında dönüştürme, sıcaklık gibi fiziksel parametreler hareket ettirildiği için bilgi işlem ve kontrol sistemlerinde temel bir işlemdir.

Dijital mantık seviyeleri
Büyük çoğunlukta, kullanılan dijital giriş veya çıkışın türünü bilmeden ne dijitalden analoğa ne de analogdan dijitale dönüştürücülerin kullanılması neredeyse imkansızdır.

Flaş kontrol çıkışı
Seri tip dönüştürücüler (kapasitans şarjına dayalı olanlar) haricinde çoğu dijital-analog dönüştürücü, yanıt veren bir ana devreye sahiptir.

Analog Sinyaller
Tipik olarak, analogdan dijitale dönüştürücüler (ADC'ler), voltaj biçiminde beslenen sinyallerdir. Dijitalden analoğa dönüştürücüler (DAC'ler) genellikle sinyalleri voltaj şeklinde verir.

Dijitalden Analoga Dönüştürücüler
Sayısal değerlerin orantılı analog değerlere dönüştürülmesi, sayısal hesaplamaların sonuçlarının analog olarak kullanılabilmesi ve kolayca anlaşılabilmesi için gereklidir.

Dijitalden Analoga Dönüşüm
Şekil 6.2, 3 bitlik bir artı işaretli dijital kelimeyi alan ve onu eşdeğer bir voltaja dönüştüren bir DAC'nin blok diyagramını göstermektedir. Ana

Ana DAC türleri
Daha önce de belirtildiği gibi, şu anda piyasadaki DAC'lerin büyük çoğunluğu iki ana şemaya göre inşa edilmiştir: ağırlıklı direnç zinciri ve R-2R tipi şeklinde. Her ikisi de adlandırılmış

ağırlıklı dirençli DAC
Direnç ağırlıklı dönüştürücüler (Şekil 6.3) bir voltaj referansı, bir dizi anahtar, bir dizi ikili ağırlıklı hassas direnç ve bir işlemsel yükselteç içerir.

R-2R tipi direnç zincirine sahip DAC
R-2R tipi bir direnç zincirine sahip DAC'ler ayrıca bir voltaj referansı, bir dizi anahtar ve bir işlemsel amplifikatör içerir. Bununla birlikte, bir dizi ikili ağırlıklı direnç yerine, bunlar şunları içerir:

Diğer DAC türleri
DAC'ler çoğunlukla sabit bir dahili (veya harici) veya harici değişken voltaj referansıyla (çarpan dönüştürücüler) gelir. Sabit kaynak DAC

Analog dönüştürücüler
Temelde analogdan dijitale dönüştürücüler, bir analog giriş sinyalini (voltaj veya akım), süresi ölçülen bir frekansa veya darbe dizisine dönüştürür.

analogdan dijitale dönüştürme
Şekil 6.5, dönüştürme sisteminde basit bir blok olarak bir DAC ile basit bir analogdan dijitale dönüştürme modelini göstermektedir. Başlatma dürtüsü ayarlandı

Push-Pull Entegre ADC'ler
Şekil 6.6'da gösterildiği gibi bir push-pull entegre ADC, bir entegratör, bazı kontrol mantığı, bir saat üreteci, bir karşılaştırıcı ve bir çıkış sayacı içerir.

ardışık yaklaşım ADC
Ardışık yaklaşım yönteminin bilgi dönüştürmeli bilgi işlem sistemlerinde neredeyse evrensel olarak kullanılmasının ana nedenleri, bu yöntemin güvenilirliğidir.

Gerilim dönüştürücüler
Şekil 6.9 tipik bir voltajdan frekansa dönüştürücüyü gösterir. İçinde, giriş analog sinyali entegre edilir ve karşılaştırıcıya beslenir. Karşılaştırıcı durumunu değiştirdiğinde,

Paralel ADC'ler
Seriden paralele ve basitçe paralel dönüştürücüler, esas olarak mümkün olan en yüksek hızın gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Sıralı dönüştürme

DAC Özellikleri
Tablo verilerini analiz ederken, her bir parametrenin belirlendiği koşulları bulmak için büyük özen gösterilmelidir ve parametreler muhtemelen farklı şekilde belirlenir.

ADC Özellikleri
Bir ADC'nin özellikleri bir DAC'ninkine benzer. Ayrıca, DAC'nin özellikleri hakkında söylenen hemen hemen her şey, ADC'nin özellikleri için doğrudur. Ayrıca mi'den daha tipiktirler.

Sistem Uyumluluğu
Üreticiler tarafından verilen özellikler listesi, uygun bir ADC veya DAC seçiminde yalnızca bir başlangıç ​​noktasıdır. Bazı sistem gereksinimleri seni etkileyen

Dönüştürücü uyumluluğu (değiştirilebilirlik)
Çoğu ADC ve DAC fiziksel olarak evrensel olarak uyumlu değildir ve bazıları elektriksel olarak uyumlu değildir. Fiziksel olarak, vakaların boyutları farklıdır, en yaygın olanı

Konumsal sayı sistemleri
Sayı sistemi, dijital işaretlerde sayıların yazılması için bir dizi teknik ve kuraldır. h yazmak için en iyi bilinen ondalık sayı sistemi

Sayı çeviri yöntemleri
İçindeki sayılar farklı sistemler hesaplamalar aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

Sayıların yeni sisteme göre bölünerek çevrilmesi
Tam sayıların çevirisi, yeni sayı sisteminin q2 tabanına bölünerek, normal kesirler q2 tabanıyla çarpılarak gerçekleştirilir. Bölme ve çarpma işlemleri şu şekilde yapılır:

Tablo çeviri yöntemi
Tablo yöntemi en basit haliyle şu şekildedir: bir sistemdeki tüm sayıların başka bir sistemden karşılık gelen eşdeğerleriyle birlikte bir tablosu vardır; çevirinin görevi karşılık gelen metni bulmaktır.

Reel sayıların bilgisayarda gösterimi
Modern bilgisayarlarda gerçek sayıları temsil etmek için kayan noktalı gösterim yöntemi benimsenmiştir. Bu temsil, normalleştirilmiş (üstel) bir gösterime dayanır.

Kayan noktalı sayıların gösterimi
Kayan noktalı sayıları temsil ederken, hücrenin basamaklarının bir kısmı sayının sırasını kaydetmek için tahsis edilir, geri kalan basamaklar mantisi kaydetmek için kullanılır. Her gruptaki bir rakam görüntü için ayrılmıştır.

Kayan nokta sayısını temsil etmek için algoritma
bir sayıyı P-ary sayı sisteminden ikili sayıya dönüştürmek; normalleştirilmiş bir üstel formda bir ikili sayıyı temsil eder; sayının kaydırılmış sırasını hesaplamak; ra

Algoritmanın kavramı ve özellikleri
Algoritma teorisi büyük pratik öneme sahiptir. Algoritmik faaliyet türü, yalnızca güçlü bir insan faaliyeti türü olarak değil, insan emeğinin etkili biçimlerinden biri olarak da önemlidir.

Algoritma tanımı
"Algoritma" kelimesinin kendisi, Al-Khwarizmi adının Latince biçimi olan Algoritma'dan gelir;

Algoritma Özellikleri
Bir algoritmanın yukarıdaki tanımı kesin olarak kabul edilemez - "kesin bir reçete" veya "istenen sonucun elde edilmesini sağlayan bir dizi eylem" in ne olduğu tam olarak açık değildir. algoritma

Algoritma oluşturmak için kurallar ve gereksinimler
İlk kural, bir algoritma oluştururken, her şeyden önce, algoritmanın çalışacağı bir dizi nesneyi belirtmek gerektiğidir. resmileştirilmiş

algoritmik süreç türleri
Algoritmik süreç türleri. Bir bilgisayara uygulanan bir algoritma kesin bir reçetedir, yani belirli bir noktadan başlayarak, değişimleri için bir dizi işlem ve kural

John von Neumann'ın İlkeleri
Bilgisayarların büyük çoğunluğunun yapısı, 1945'te Amerikalı bilim adamı John von Neumann tarafından formüle edilen aşağıdaki genel ilkelere dayanmaktadır (Şekil 8.5). Birinci

Bilgisayarın işlevsel ve yapısal organizasyonu
En yaygın örneği kullanarak bir bilgisayar cihazını düşünün. bilgisayar sistemi- kişisel bilgisayar. Kişisel bilgisayar (PC) nispeten ucuz bir bilgisayardır

Sabit ve kayan noktalı sayılarda aritmetik işlemler yapma
9.6.1 Kodlar: direkt, ters, ek, makine gösterimi için negatif sayılar doğrudan, ek, ters kodları kullanın.

Toplama işlemi
Doğrudan, ters ve sayı ekleme işlemi ek kodlar karşılık gelen kodun ikili toplayıcılarında gerçekleştirilir. İkili doğrudan kod toplayıcı (DS

çarpma işlemi
Sabit nokta biçiminde sunulan sayıların çarpılması, doğrudan, ters ve ek kodların ikili toplayıcılarında gerçekleştirilir. birkaç ben var

bölme işlemi
Sabit nokta biçiminde temsil edilen ikili sayıların bölünmesi, bölenin ve bölenin cebirsel toplamasının ve ardından kalanın ve kaydırmanın ardışık işlemlerini temsil eder. bölüm

Veri dosyaları
Bilgisayar bilimi ve bilgisayar teknolojisi ile ilgili farklı kaynaklarda, "dosya" teriminin yanı sıra "işletim sistemi" teriminin tanımları değişebilir. En

Dosya yapıları
Yazılım bölümü amacına göre belirlenen dosya sistemi aşağıdaki bileşenleri içermelidir: Ø kullanıcı süreçleriyle etkileşim araçları

Veri depolama için bilgi taşıyıcıları ve teknik araçlar
Bilgi depolama aygıtlarına sürücüler denir. Onların çalışmaları dayanmaktadır farklı ilkeler(çoğunlukla manyetik veya optik cihazlar), ancak biri için kullanılırlar

Doğrudan ve sıralı erişime sahip cihazlarda verilerin organizasyonu
Veri organizasyonu, dosya kayıtlarının harici bellekte (bir kayıt ortamında) düzenlenme biçimini ifade eder. Aşağıdaki iki tür dosya organizasyonu en yaygın şekilde kullanılmaktadır.

Bilgisayar Mühendisliği
Hesaplamalı süreçlerin mekanizasyonu ve otomasyonu için kullanılan bir dizi teknik ve matematiksel araç (bilgisayarlar, cihazlar, cihazlar, programlar vb.) ve

Antik sayma aletleri
Doğanın insanın hizmetine sunduğu en eski hesap aleti kendi eliydi. F. Engels, "Sayı ve şekil kavramı hiçbir yerden alınmamıştır" diye yazmıştı.

abaküsün gelişimi
Düğümlü etiketler ve halatlar, ticaretin gelişmesiyle bağlantılı olarak bilgisayar araçlarına yönelik artan ihtiyacı karşılayamıyordu. Yazılı hesabın gelişimi iki koşul tarafından engellendi.

logaritmalar
"Logaritma" terimi, Yunanca logos - oran, oran ve aritmos - sayı kelimelerinin bir kombinasyonundan ortaya çıkmıştır. Logaritmanın temel özellikleri, çarpma, bölme gibi işlemleri değiştirmenize izin verir.

Blaise Pascal'ın hesap makinesi
1640 yılında Blaise Pascal (1623-1662) mekanik bir bilgisayar yaratma girişiminde bulundu. “Blaise Pascal'ın hesap makinesi fikrinden ilham aldığı,

Charles Babbage ve icadı
1812'de Charles Babbage, tabloları makineye göre hesaplamanın olası yollarını düşünmeye başlar. Babbage Charles (26 Aralık 1791, Londra - 18 Ekim 1871, age.)

Hollerith cetveli
Kalem ve kağıtla silahlanmış veya en iyi senaryo 19. yüzyılın Amerikalı istatistikçileri, uzun, meşakkatli ve

Makine C3
Yaratılış çalışmaları bilgisayarlar savaşın arifesinde tüm ülkelerin askeri birimleri ilgilendi. Alman Havacılık Araştırma Enstitüsü Zuse'nin mali desteği ile

Genel amaçlı elektronik bilgisayar BESM-6
1. Kapsam: bilim ve teknolojideki geniş bir problem sınıfını çözmek için ana çerçeve (Şekil 11.18 ve Şekil 11.19). 2. Makinenin tanımı: BESM-6'nın yapısında ilk kez

IBM 360
1964'te IBM, üçüncü neslin ilk bilgisayarları olan IBM 360 (System 360) ailesinin altı modelinin oluşturulduğunu duyurdu. Modellerin tek bir komut sistemi vardı

Altair 8800
Ocak 1975'te, kapağı Şekil 11.22 Altair 8800 olan ve kalbi en son mikroişlemci olan "Popular Electronics" dergisinin son sayısı çıktı.

Apple bilgisayarlar
1976'da ortaya çıktı Kişisel bilgisayar Elma-1 (Şekil 11.23). 70'lerin ortalarında Steve Wozniak tarafından geliştirilmiştir. O sırada Hewlett-Packard için çalışıyordu.

IBM 5150
12 Ağustos 1981'de IBM, IBM 5150 kişisel bilgisayarını piyasaya sürdü (Şekil 11.25). Bilgisayar çok paraya mal oldu - 1565 dolar ve yalnızca 16 KB RAM'e sahipti ve

Proje yapısının açıklaması
Delphi'deki herhangi bir program bir proje dosyasından (dpr uzantılı bir dosya) ve bir veya daha fazla modülden (pas uzantılı dosyalar) oluşur. Bu dosyaların her biri yazılımı açıklar

Modül yapısının açıklaması
Modül yapısı Modüller, program parçalarının yerleştirilmesi için tasarlanmış program birimleridir. yardımı ile program kodu uygulanan güneş

Program öğelerinin açıklaması
Program öğeleri Program öğeleri, derleyici için hala belirli bir anlam taşıyan, onun minimum bölünemez parçalarıdır. Öğeler şunları içerir:

Programlama dilinin unsurları - alfabe
Alfabe Nesne Pascal alfabesi harfleri, sayıları, onaltılık basamak, Özel semboller, boşluklar ve ayrılmış sözcükler. Harfler harftir

Programlama dili öğeleri - tanımlayıcılar, sabitler, ifadeler
Tanımlayıcılar Object Pascal'daki tanımlayıcılar, sabitlerin, değişkenlerin, etiketlerin, türlerin, nesnelerin, sınıfların, özelliklerin, prosedürlerin, işlevlerin, modüllerin, programların ve alanların adlarıdır.

Object Pascal'daki ifadeler
Programın yürütülebilir kısmının oluşturulduğu ana öğeler sabitler, değişkenler ve işlev çağrılarıdır. Bu unsurların her biri kendi özelliği ile karakterize edilir.

tamsayı ve gerçek aritmetik
Bir ifade işlenenlerden ve işleçlerden oluşur. İşleçler, işlenenler arasındadır ve işlenenler üzerinde gerçekleştirilen eylemleri belirtir. Bir ifadenin işlenenleri olarak şunları kullanabilirsiniz:

Operasyon Önceliği
İfade değerlerini değerlendirirken işleçlerin farklı önceliğe sahip olduğunu unutmayın. Pascal nesnesi aşağıdaki işlemleri tanımlar: Ø unary not, @ ;

Yerleşik işlevler. Karmaşık ifadeler oluşturma
Object Pascal'da temel program birimi bir alt programdır. İki tür alt program vardır: prosedürler ve işlevler. Hem prosedür hem de fonksiyon

Veri tipleri
Matematikte, değişkenler bazılarına göre sınıflandırılır. önemli özellikler. Gerçek, karmaşık ve mantıksal değişkenler arasında kesin bir ayrım yapılır.

Yerleşik veri türleri
Herhangi bir gerçek hayattaki veri türü, ilk bakışta ne kadar karmaşık görünürse görünsün, kural olarak programlama dilinde her zaman bulunan basit bir bileşendir (temel türler).

tamsayı türleri
Tamsayı türleri için olası değer aralığı, bir, iki, dört veya sekiz bayt olabilen dahili temsillerine bağlıdır. Tablo 15.1, t tamsayısının özelliklerini gösterir

Sayı işareti gösterimi
Abone numarası, hafıza adresi gibi birçok sayısal alan işaretsizdir. Ödeme oranı, haftanın günü, PI değeri gibi bazı sayısal alanlar her zaman pozitiftir. arkadaş

aritmetik taşma
Aritmetik taşma - bir ifadenin değeri hesaplanırken önemli basamakların kaybı. Bir değişkende sadece negatif olmayan değerler saklanabiliyorsa (BYTE ve WORD türleri)

Gerçek tipler. yardımcı işlemci
Değerleri her zaman bir dizi tamsayıya eşlenen ve bu nedenle tam olarak PC'de temsil edilen sıralı türlerin aksine, gerçek türlerin değerleri

Metin türleri
Metin (karakter) türleri, tek bir karakterden oluşan veri türleridir. Windows, ANSI kodunu kullanır (bu kodu geliştiren enstitünün adından sonra - American National Standa

Boole türü
Adını 19. yüzyıl İngiliz matematikçisi J. Boole'den alan mantıksal veri türü çok basit görünüyor. Ancak bununla ilgili birçok ilginç şey var. Öncelikle bu verilere

Çıktı cihazları
Çıktı aygıtları öncelikle monitörleri ve yazıcıları içerir. Monitör - bilgilerin görsel olarak görüntülenmesi için bir cihaz (metin, tablolar, şekiller, çizimler vb. şeklinde). &

Metinsel bilgilerin girilmesi ve görüntülenmesi için bileşenlerin listesi
görsel kitaplıkta Delphi bileşenleri metin bilgilerini görüntülemenizi, girmenizi ve düzenlemenizi sağlayan birçok bileşen vardır. Tablo 16.1 bunları listeler.

Etiket, Statik Metin ve Panel Bileşenlerinin Etiketlerindeki Metni Görüntüleme
Form üzerinde çeşitli etiketleri görüntülemek için çoğunlukla Label, StaticText (yalnızca Delphi 3'te görünür) ve Panel bileşenleri kullanılır.

Düzenle ve MaskEdit pencereleri
Metin bilgilerini görüntülemek için ve hatta ek fırsat uzun metinleri kaydırarak, Düzenle ve Ma düzenleme pencerelerini de kullanabilirsiniz

Çok Satırlı Not ve RichEdit Düzenleme Pencereleri
Memo ve RichEdit bileşenleri, çok satırlı metin düzenleme pencereleridir. Düzenle penceresi gibi, birçok işlevle donatılmışlardır.

Tamsayı Girme ve Görüntüleme - UpDown ve SpinEdit Bileşenleri
Delphi, tam sayıların girişini sağlayan özel bileşenlere sahiptir - UpDown ve SpinEdit. UpDown bileşeni döner

Liste Seçme Bileşenleri - ListBox, CheckBox, CheckListBox ve ComboBox
ListBox ve ComboBox bileşenleri, dize listelerini görüntüler. Liste Kutusunun yalnızca görüntülenmesi bakımından birbirlerinden farklıdırlar.

Giriş Kutusu İşlevi
Bir giriş kutusu, Giriş Kutusu işlevinin çağrılmasının bir sonucu olarak ekranda görünen standart bir iletişim kutusudur. InputBox işlevinin değeri bir dizedir

Mesajı Göster Prosedürü
ShowMessage prosedürünü veya MessageDlg işlevini kullanarak bir mesaj kutusu görüntüleyebilirsiniz. Mesajı Göster prosedürü

Dosya bildirimi
Bir dosya, aynı türdeki veri öğelerinin bir dizisi olan adlandırılmış bir veri yapısıdır ve dizinin öğelerinin sayısı pratik olarak sınırsızdır.

Dosya Amacı
Bir dosya değişkeni bildirimi, yalnızca dosya bileşenlerinin türünü belirtir. Programın bir dosyaya veri çıkarması veya bir dosyadan veri okuması için belirli

Dosyaya çıktı
Bir metin dosyasına doğrudan çıktı, write veya writeln komutu kullanılarak gerçekleştirilir. İÇİNDE Genel görünüm bu talimatlar aşağıdaki gibi yazılmıştır:

Çıktı için bir dosya açma
Bir dosyaya çıktı vermeden önce açılmalıdır. Çıktı dosyasını oluşturan program zaten kullanılmışsa, programın çalışmasının sonuçlarını içeren dosya zaten diskte olabilir.

Dosya açma hataları
Dosyayı açma girişimi başarısız olabilir ve program çalışma zamanı hatasına neden olabilir. Dosyaların açılamamasının birkaç nedeni olabilir. Örneğin, program deneyecek

Giriş cihazları
Giriş aygıtları şunları içerir: klavye, tarayıcı, tablet. Bilgisayar klavyesi - bir bilgisayara bilgi girmek ve kontrol sinyalleri sağlamak için bir cihaz.

dosya açma
Bir dosyanın girdi (okuma) için açılması, bir parametresi olan bir dosya değişkeni olan Sıfırlama prosedürü çağrılarak gerçekleştirilir. ile Sıfırlama prosedürünü çağırmadan önce

sayıları okumak
Metin dosyasının sayıları değil, resimlerini içerdiği anlaşılmalıdır. read veya readln komutları tarafından gerçekleştirilen eylem aslında

Okuma satırları
Bir programda, bir dizi değişkeni uzunluklu veya uzunluksuz olarak bildirilebilir. Örneğin: string1:string; stroka2

Dosyanın sonu
Diskte bir metin dosyası olsun. Bu dosyanın içeriğini bir iletişim kutusunda görüntülemeniz gerekir. Sorunun çözümü oldukça açık: dosyayı açmanız, ilk satırı okumanız,

Programda döngü fonksiyonları. Ön ve son koşullara sahip döngüler
Birçok sorunu çözmek için kullanılan algoritmalar döngüseldir, yani bir sonuca ulaşmak için belirli bir eylem dizisinin birkaç kez gerçekleştirilmesi gerekir. Örneğin, program

Döngü için
For operatörü, belirli bir işlem dizisinin birkaç kez gerçekleştirilmesi gerekiyorsa ve tekrar sayısı önceden biliniyorsa kullanılır.Örneğin, bir işlevin değerlerini hesaplamak için

BREAK ve CONTINUE Komutları
Geçerli döngü deyimini hemen sonlandırmak için, Break alt programını parametreler olmadan kullanabilirsiniz (bu, operatör rolünü oynayan bir alt programdır). Örneğin, r değeri bilinen bir dizideyken

İç içe geçmiş döngüler
Bir döngü bir veya daha fazla döngü içeriyorsa, diğer döngüleri içeren döngü dış, başka bir döngüde yer alan döngü ise dış döngü olarak adlandırılır.

dizi bildirimi
Herhangi bir program değişkeni gibi bir dizi, kullanılmadan önce değişken bildirimi bölümünde bildirilmelidir. Genel olarak, bir dizi bildirim ifadesi şöyle görünür:

Dizi Çıkışı
Bir dizinin çıktısı, dizi öğelerinin değerlerinin monitör ekranına (iletişim kutusuna) çıktısı olarak anlaşılır. Programın bir dizinin tüm elemanlarının değerlerini göstermesi gerekiyorsa,

Dizi Girişi
Dizi girişi, programın çalışması sırasında dizi öğelerinin değerlerini kullanıcıdan (veya bir dosyadan) alma işlemidir. Giriş sorununun "ön" çözümü

StringGrid Bileşenini Kullanma
Bir dizi girmek için StringGrid bileşenini kullanmak uygundur. StringGrid bileşeninin simgesi Ek sekmesindedir (Şekil 19.1).

Kısa Not Bileşenini Kullanma
Bazı durumlarda, bir dizi girmek için Not bileşenini kullanabilirsiniz. Not bileşeni, yeterli sayıda metin girmenize olanak tanır. Büyük bir sayıçizgiler, bu yüzden uygun

Bir dizinin minimum (maksimum) elemanını bulma
Bir tamsayı dizisi örneğini kullanarak bir dizinin minimum elemanını bulma problemini ele alalım. Bir dizinin minimum (maksimum) elemanını bulma algoritması oldukça açıktır: birincisi

Belirli bir öğe için bir dizi aranıyor
Birçok problemi çözerken, bir dizinin belirli bilgileri içerip içermediğini belirlemek gerekli hale gelir. Örneğin, Petrov soyadının öğrenci listesinde olup olmadığını kontrol edin. zada

Dizileri kullanırken hatalar
Dizileri kullanırken en sık yapılan hata, dizin ifadesinin değerinin dizi bildirilirken belirtilen izin verilen sınırların ötesine geçmesidir. ka içinde ise

bibliyografik liste
1. Bilgisayar biliminin temelleri: Proc. üniversiteler için ödenek / A.N. Morozevich, N.N. Govyadinova, V.G. Levashenko ve diğerleri; Ed. BİR. Morozeviç. - Minsk: Yeni bilgi, 2001. - 544 s., hasta.

konu dizini
"abacus", 167 dizi, 276 Ara, 272 CD-ROM, 161 sabit, 298 Devam, 273

Dijital TV yolunun genelleştirilmiş blok diyagramı.

MPEG sıkıştırma biçimlerinin genel özellikleri

Temel konseptler.

İletim, koruma, işleme ve alım için analog bir sinyalin kullanıldığı TV sistemlerine analog denir. Bu sistemlerin, TV'nin gelişimini ciddi şekilde sınırlayan bir takım eksiklikleri vardır. Ana olanlardan biri, sinyal dönüştürme ve iletim cihazları zincirinin uzunluğunun her bir bağlantısında gürültüye ve parazite maruz kalan analog sinyalin düşük gürültü bağışıklığıdır; TELEVİZYON. Bir analog iletim sisteminde, her bağlantının paraziti toplanır. Şimdi, çeşitli özel efektler için iletimi çeşitlendiren ancak ek sinyal dönüştürmeleri gerektiren çok sayıda ekipman kullanılıyor. Bu nedenle, artan gürültü bağışıklığı giderek daha önemli hale gelmektedir. Parazitten kaynaklanan bozulmayı önemli ölçüde azaltın ve dijital yöntemlere izin veren bir dizi başka sorunu çözün.

Dijital televizyon- bir TV sinyalini işleme, koruma ve iletme işlemlerinin dijital forma dönüştürülmesiyle ilişkilendirildiği TV teknolojisi alanı.

2 tip dijital TV sistemi vardır:

1. Analogdan dijitale ve dijitalden analoğa görüntü dönüştürmenin ışıktan sinyale ve sinyalden ışığa dönüştürücülerde doğrudan gerçekleştirildiği ve sinyalin dijital olarak iletildiği yolun tüm bağlantılarında tamamen dijital biçim. Ancak, teknolojinin gelişiminin bu aşamasında, bu tür sistemler henüz mevcut değildir.

2. Sensörlerden alınan analog sinyalin dijital forma dönüştürüldüğü, gerekli tüm işleme, iletim veya korumaya tabi tutulduğu ve ardından tekrar bir analog form aldığı birleşik.

Bu tür sistemlerde, kodlandığı dijital TV yolunun girişinde bir analog sinyal alınır, yani. dijital forma dönüştürülür. Bu dönüşüm, ana işlemleri olan bir dizi işlemdir: örnekleme, niceleme ve doğrudan kodlama.

Örnekleme– sürekli bir analog sinyalin, zamana göre ayrılmış bir dizi sinyal seviyesi değeri ile değiştirilmesi (sayar), hangisi tekdüze ayrıklaştırma, göre seçilir Kotelnikov teoremi. Bu teoreme göre, sınırlı bir frekans spektrumuna sahip herhangi bir sürekli sinyali iletmek(Şekil 14.1,a) , değerlerini örnekleme frekansı ³2Fmax ile iletmeniz yeterlidir.(Şekil 14.1, b) , Nerede Fmaks– maksimum frekans Orijinal sinyalin spektrumu. Orijinal analog sinyali geri yüklemek için numuneler, kesme değeri olan ideal bir düşük geçiş filtresinden geçirilmelidir. Fmaks.

TV'de en yaygın kullanım, tarama frekanslarıyla ilişkili olabilen veya olmayabilen sabit oranlı örneklemedir. Sert bir bağlantı ile, görüntünün aynı öğelerine karşılık gelen satır başına sabit sayıda örnek elde edilir ve görüntüde ortaya çıkar sabit ortogonal örnekleme yapısı, burada okumalar dikdörtgen bir kafesin düğümlerinde bulunur. Bu yöntem artık en çok dijital TV yayın cihazlarında kullanılıyor.

Sonrasında ayrıştırma süreç takip eder kuantizasyon– anlık okuma değerlerinin bir dizi bireysel sabit seviyeden en yakın olanlarla değiştirilmesi (kuantizasyon seviyeleri). Bu aynı zamanda ayrıklaştırmadır, ancak zamana göre değil, seviyeye göre(Şekil 14.1, c) . Bu durumda niceleme seviyeleri arasındaki farka denir. kuantizasyon adımı, A okumaların yuvarlanmasıüst veya alt seviye belirlenir niceleme eşiği. Anlamında, niceleme işlemi, sinyalin gerçek değeri ile onun nicelenmiş yaklaşımı arasında bir hatanın ortaya çıkmasını ifade eder - niceleme hataları veya gürültü. Analog sistemin içsel gürültüsü ise

Şekil 14.1. Bir analog sinyali dijital forma dönüştürme

niceleme adımına kıyasla küçüktür, o zaman niceleme gürültüsü, seviyelerin sayısı yetersiz olduğunda özellikle "kaba" nicelemede fark edilen yanlış konturlar olarak görünür. Analog sistemin gürültüsü büyükse, niceleme gürültüsü, görüntünün gürültüsünü görsel olarak artıran eşit dağılmış gürültü olarak görünür. Bu, renkli görüntüyü renk desenleri biçiminde etkiler. Görüntü kalitesini iyileştirmek için niceleme seviyelerinin sayısını artırmak gerekir ve dijital akışın boyutunu azaltmak için Weber-Fechner yasasına dayalı doğrusal olmayan bir niceleme ölçeği kullanılır ( parlaklıkta bir artış hissi, son parlaklığın ilk parlaklığa oranının logaritmasıyla orantılıdır). Bu tür niceleme ile adımları aralığın üst kısmına doğru artar. 2 7 seviye ile 2 8'e karşılık gelen bir görüntü kalitesi elde ettiğimiz deneysel olarak kanıtlanmıştır. Nicemlenmiş yaklaşımından sinyal kurtarma olasılığı, insan görsel sisteminin sınırlı kontrast ve renk duyarlılığından kaynaklanır.

Analog sinyali dijital forma dönüştürmenin son işlemi, kodlama- referansın kuantize edilmiş değerinin, sembollerin bir kod kombinasyonu ile karşılık gelen ikili sayı ile değiştirilmesi (Şekil 14.1, d). Örnek değerlerin doğal ikili kodda temsil edildiği kodlama yöntemine denir. darbe kodu modülasyonu (PCM).

Ayrıklaştırma, niceleme ve kodlama genellikle bir cihaz tarafından gerçekleştirilir - analogdan dijitale dönüştürücü (ADC), ve ters dönüşüm yapılır dijitalden analoğa dönüştürücü (DAC).

Dijital iletim yönteminin TV ile ilgili çalışmaları 1930'larda başlamış, ancak TV yayınlarında kullanımı ancak yakın zamanda başlamıştır. Bunun nedeni, bir dijital sinyali dönüştürmek ve iletmek için cihazların performansına yönelik katı gerekliliklerdir, çünkü spektrumun üst frekansına sahip bir TV sinyali yayınına yöneliktir. 6 Mhzörnekleme oranı gerekli saat=12 MHz. sistemlerde DTVçeşitli ülkelerin standartlarının dijital TV sinyalini birleştirmek için şuna eşit olarak ayarlanmıştır: 13,5 MHz. 100 ila 200 arasında değişen, gözle ayırt edilebilen maksimum parlaklık derecelendirme sayısını sağlamak için, 128 veya 256 yarım ton sağlayan 7 veya 8 bitlik bir kod kullanmak gerekir. Bu durumda transfer hızı C=Nfclock= 8*13.5=108 Mbps, burada N kod uzunluğudur. Hem TV sinyal işleme cihazları hem de iletimi için iletişim kanalları, teknik olarak uygulanması zor olan yüksek hıza sahip olmalıdır.

Gerekli iletim hızını azaltmak için, geleneksel olarak ikiye ayrılan bilgi fazlalığını ortadan kaldırarak TV sinyallerini sıkıştırmak için özel yöntemler kullanılır. istatistiksel ve fizyolojik.

İstatistiksel fazlalık genel durumda kaotik bir parlaklık dağılımı olmayan, ancak tek tek öğelerin parlaklığı arasında belirli ilişkiler (korelasyon) kuran yasalarla açıklanan görüntülerin özellikleri tarafından belirlenir. Uzay ve zamandaki komşu görüntü öğeleri arasındaki korelasyon özellikle yüksektir, bu da aynı bilginin tekrar tekrar iletilmemesini mümkün kılar ve böylece dijital akışı azaltır.

Fizyolojik fazlalıkİnsan görme aparatının sınırlı yeteneklerinden kaynaklanır, yani görüşümüz tarafından algılanmayacak olan sinyaldeki bilgileri iletmemek mümkündür.

Deneysel olarak, insan görsel analiz cihazında alıcı setlerinin bulunduğu tespit edilmiştir - alıcı alanlar- aynı anda işlenenler büyük gruplaröğeler ve parlaklığa şekil kadar tepki vermemek, en bilgilendirici kısımları - konturlar, parlaklık farklılıkları - vurgulamak. Bu, girişim nedeniyle kırılsalar bile konturların bütünlüğünü geri yüklemenizi sağlar. Onlar. ve TV'de kendinizi belirli yapılandırmaların iletimiyle sınırlayabilir ve aynı zamanda iletilen öğelerin sayısını azaltabilirsiniz. Örneğin, ortogonal bir örnekleme yapısında, çapraz yönlerde aşırı fazlalık vardır. Bunu aşmak için daha gelişmiş satranç yapısı.

Dijital sinyalin verimliliği üzerinde büyük önem taşıyan kodlama yöntemidir. Dolayısıyla PCM'nin gürültüye, girişime ve bozulmaya karşı duyarlılığı düşüktür, kurtarma kolaylığı vardır, ancak komşu öğelerdeki gereksiz bilgileri ortadan kaldırmadığından çok yüksek iletim hızları gerektirir. Bu nedenle, şartlı olarak üç gruba ayrılabilen daha verimli kodlama yöntemleri kullanılmaktadır: tahmine dayalı kodlama, dönüşüm grubu kodlaması ve uyarlamalı grup kodlaması.

Tahmine dayalı kodlama sinyalin gerçek değeri yerine gerçek ve tahmin edilen değerler arasındaki kodlanmış farkı iletmekten oluşur, bu nedenle bunlara sahip sistemler denir. diferansiyel PCM - DPCM.

Grup kodlama yöntemleri belirli örneklerin ayrık örneklerinin her biri yerine iletime dayalıdır. lineer kombinasyonlar bu puanların bir koleksiyonundan. Grup kodlama yöntemleri, DPCM'den daha yüksek kalite göstergeleri sağlar. Performansları, görüntülerin istatistiksel özelliklerine daha az bağlıdır ve kanal hatalarına daha az eğilimlidir. En gelişmiş sistemlerde, görüntü öğesi başına yalnızca 0,5 - 1 bit gereklidir. Dezavantajları, uygulamanın karmaşıklığıdır.

5. Dijital iletim sistemleri

5.1. Dijital sinyaller: örnekleme, niceleme, kodlama

Şu anda, tüm dünyada dijital bir sinyal iletimi biçimi gelişmektedir: dijital telefon, dijital kablolu televizyon, dijital anahtarlama sistemleri ve iletim sistemleri, dijital iletişim ağları. Kalite dijital iletişim analogdan çok daha yüksektir, çünkü dijital sinyaller gürültüye çok daha dayanıklıdır: gürültü birikimi olmaz, kolayca işlenirler, dijital sinyaller "sıkıştırılabilir", bu da bir frekansta yüksek iletim hızı ve mükemmel kalite ile daha fazla kanalın düzenlenmesine olanak tanır bant.

dijital sinyal bir dürtüler dizisidir. Darbe dizisini iki karakterin bir değişimi olarak temsil etmek genellikle kabul edilir: 0 ve 1. "İkili Hane" - "ikili hane". Bit kavramının geldiği yer burasıdır, yani dijital sinyaldeki bir konum 1 bittir; 0 veya 1 olabilir. Bir dijital sinyaldeki sekiz konum, konsept tarafından tanımlanır. bayt .

Dijital sinyalleri iletirken, aktarım hızı kavramı tanıtılır - bu, birim zamanda (saniyede) iletilen bit sayısıdır.

Sürekli mesajları dijital yöntemlerle iletmek için, bu mesajları ayrık mesajlara dönüştürmek gerekir; bu, sürekli sinyallerin zaman içinde örneklenmesi ve seviye cinsinden nicelendirilmesi ve nicelenmiş okumaların dijital bir sinyale dönüştürülmesiyle gerçekleştirilir.

Sinyal örnekleme u ila (t) arasındaki sürekli mesajın bir numune dizisiyle, yani genlikte modüle edilmiş bir darbeler dizisiyle değiştirilmesinden oluşur (bkz. Şekil 5.1, a). Örnekleme frekansı F d, (4.4.1) koşulundan seçilir. Elde edilen analog AIM sinyali u AIM (iT d), burada i = 1, 2, 3 ..., Şekil 5.1, a'da gösterilmiştir, daha sonra anlık değerlerin okumalarının değiştirilmesinden oluşan bir niceleme işlemine tabi tutulur ​​u 0 , u 1 , u 2 … u 7 ayrık değerlerle u AIM (iT d) sinyalinin izin verilen seviyeleri u kare (iT d). Niceleme sürecinde, u AIM (iT d) sinyal seviyelerinin anlık AIM değerleri, izin verilen en yakın sinyal seviyeleri u kv (iT d) ile değiştirilir (bkz. Şekil 5.1, a).

Şekil 5.1. PCM ilkesi: a – ayrıklaştırma; b – niceleme hatası; c - PCM ile dijital sinyal

Birincil sinyallerin böyle bir dönüşümü çağrılabilir nicelenmiş darbe genlik modülasyonu (KAIM). Böyle bir sinyalin bir özelliği, tüm seviyelerinin numaralandırılabilmesi ve böylece bir KAIM sinyalinin iletimini, bu sinyalin i∙t e anlarında aldığı seviye numaraları dizilerinin iletimine indirgemesidir.

İzin verilen en yakın niceleme seviyeleri arasındaki mesafe (Şekil 5.1'de u 0 ... u 7, a) ∆ olarak adlandırılır kuantizasyon adımı. Tüm niceleme adımları birbirine eşitse niceleme ölçeğine tekdüze denir ∆ j = ∆ 0 .

i'inci numunenin alındığı anda u ila (t i) arasındaki sürekli mesajın anlık değeri koşulu karşılıyorsa

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

daha sonra nicelenmiş darbe u kv'ye (iT d), izin verilen niceleme seviyesinin uj genliği atanır (bkz. Şekil 5.1, a). Bu durumda, iletilen nicelenmiş değer u kv (iT d) ile belirli bir zamanda sürekli sinyalin gerçek değeri u AIM (iT d) arasındaki farkı temsil eden bir niceleme hatası δ kv oluşur (bkz. Şekil 5.1, b) :

δ qv (iT d) \u003d u qv (iT d) - u AIM (iT d). (5.2)

Şekil 5.1, b ve (5.1)'den aşağıdaki gibi, niceleme hatası

–∆ 0 /2 ≤ δ kare ≤ ∆ 0 /2. (5.3)

Tek tip bir niceleme ölçeğine sahip niceleme cihazının genlik karakteristiği Şekil 5.2'de gösterilmektedir, a. Kademeli bir forma sahiptir ve u ila (t) arasındaki sürekli mesaj ve karşılık gelen AIM sinyali u AIM (iT d) bir adımda değiştiğinde, çıkış sinyali sabit kalır ve bu adımın sınırına ulaşıldığında değişir niceleme adımıyla aniden. Bu durumda niceleme hatası u ila (t)'ye bağlıdır ve Şekil 5.2, b'de gösterilen forma sahiptir.

Şekil 5.2. Niceleyicinin genlik özelliği (a) ve niceleme hatasının darbelerin genliğine bağımlılığı (b)

Şekil 5.2, b'den aşağıdaki gibi, kuantizörün genlik karakteristiğinin doğrusal olmaması nedeniyle, kuantizasyon hatası δ kv, Büyük bir sayı tekrarlama oranı orijinal mesaj u ila (t) frekansından önemli ölçüde daha yüksek olan keskin sıçramalar, yani niceleme sırasında sinyal spektrumu genişler. Bu durumda, bitişik yan bantlar birbiriyle örtüşecek ve niceleme distorsiyon spektrumunun bileşenleri, kanal çıkışında düşük geçişli filtrenin geçiş bandına düşecek ve bunların düşük geçişli banttaki dağılımı tekdüze kabul edilecektir. Sürekli bir mesajın hemen hemen tüm ayrık değerleri, –u limitinden +u limitine kadar niceleme bölgesi içinde olduğundan, o zaman tekdüze bir niceleme ölçeği ∆ j = ∆ 0 ve sonra:

Pkv \u003d (1/12) ∆ 2 0. (5.4)

İfade (5.4)'ten, düzgün bir niceleme ölçeği ile niceleme gürültü gücünün nicelenmiş sinyalin seviyesine bağlı olmadığı ve yalnızca niceleme adımı ∆ 0 tarafından belirlendiği görülebilir.

Şimdi sinyallerin kodlanması ve kodunun çözülmesini ele alalım. Sinyal dönüştürmedeki bir sonraki adım nicelenmiş AIM sinyalini dijitale dönüştürmektir. Bu işleme AIM sinyal kodlaması denir. Bir kod, nicelenmiş genlik ile kod grubunun yapısı arasında bir uygunluk oluşturan bir yasadır.

Tek tip ve tek tip olmayan kodları ayırt edin. Tüm kod grupları eşit sayıda karakterden oluşuyorsa, koda tek tip denir. Kod grupları ise farklı numara karakterler, o zaman kod düzgün olmayan olarak adlandırılır. PCM iletim sistemlerinde kural olarak tek tip bir ikili kod kullanılır.

Kodlayıcının çıkışındaki ikili kod kelimesinin yapısını belirlemek için, en basit durumda, niceleme adımlarında ifade edilen AIM örneklerinin genliğini ikili koda yazmak gerekir.

burada a i = (0,1), kombinasyonun karşılık gelen basamağının durumudur; 2 i, niceleme adımlarında karşılık gelen basamağın ağırlığıdır.

Ondalık sistemde bir sayının her konumunun "ağırlığı" bir dereceye kadar on sayısına eşitse, o zaman İkili sistem on numara yerine iki numara kullanılır. Bir ikili sayının ilk on üç pozisyonunun "ağırlıkları" aşağıdaki anlamlara sahiptir:

Tablo - 5.1

Çalışma prensibine göre kodlayıcılar sayma tipi, matris, ağırlıklandırma tipi ve diğer kodlayıcılara ayrılır. En yaygın kullanılan ağırlıklandırma tipi kodlayıcılar, en basiti bitsel ağırlıklandırma kodlayıcıdır (Şekil 5.3), işlevi (5.5) doğal oluşumundan gerçekleştiren ikili kod. Böyle bir kodlayıcının çalışma prensibi, kodlanmış AIM okumalarını referans voltajlarının toplamı ile dengelemektir. Bitsel tartım lineer kodlayıcı devresi, karşılık gelen bitin (5.5) a i katsayısının değerinin oluşumunu sağlayan sekiz hücre (m = 8 için) içerir. Her hücre (en önemsiz basamağa karşılık gelen sonuncusu hariç) bir CC karşılaştırma devresi ve bir CB çıkarma devresi içerir.

Karşılaştırma devresi, gelen AIM sinyalinin genliğinin, karşılık gelen bitlerin ağırlıklarına eşit olan referans sinyallerle karşılaştırılmasını sağlar.

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

SS i girişinde, gelen AIM sinyalinin genliği U eti'ye eşit veya ondan büyükse, karşılaştırma devresinin çıkışında bir "1" oluşur ve SS i U eti'de giriş sinyalinden çıkarılır, bundan sonra bir sonraki hücrenin girişine girer. SS i'nin girişindeki AIM sinyalinin genliği U eti'den küçükse, SS i'nin çıkışı "0" ile oluşturulur ve AIM sinyali CB i'den değişmeden geçer. Mevcut numuneyi kodlama işlemi bittikten sonra kodlayıcının çıkışında sekiz bitlik bir paralel kod elde edilir, kodlayıcı başlangıç ​​durumuna ayarlanır ve bir sonraki örneğin kodlaması başlar.

Şekil 5.3. Bitsel Doğrusal Kodlayıcı

Örneğin, enkoder girişinde genliği U AIM = 185∆ olan bir AIM sayımı alınırsa, SS 8 P 8 = 1 üretir ve U AIM = 185∆ - 128∆ = 57∆ genliği olan bir sinyal şu ​​noktada alınır: yedinci hücrenin girişi. SS 7 çıkışında P 7 = 0 oluşacak ve enkoderin altıncı hücresinin girişine aynı genlikte U AIM = 57∆ sinyal gönderilecektir. SS 6'nın çıkışında P 6 = 1 oluşacak ve bir sonraki hücrenin girişine U AIM = 57∆ - 32∆ = 25∆ genlikli bir sinyal gönderilecek ve bu böyle devam edecek. Sonuç olarak, 10111001 kod kombinasyonu oluşturulacaktır.

Sinyalin kodunu çözme sürecinde, m-bit kod kombinasyonları karşılık gelen genliğin AIM örneklerine dönüştürülür. Kod çözücünün çıkışındaki sinyal, değeri 1'e eşit olan kod kombinasyonunun bu bitlerinin U referans sinyallerinin toplamının bir sonucu olarak elde edilir (Şekil 5.4). Dolayısıyla, kod çözücünün girişinde 10111001 kod kombinasyonu alındıysa, çıkışındaki AIM okumasının genliği şuna eşit olacaktır: U AIM = 128∆ + 32∆ + 16∆ + 8∆ + 1∆ = 185∆ .

Doğrusal kod çözücüde (Şekil 5.4), jeneratör ekipmanından gelen kontrol sinyallerinin etkisi altında, kaydırma yazmacına sekiz bitlik başka bir kod kombinasyonu yazılır. Okuma darbesinin geldiği anda, yalnızca "1" değerine sahip bitlere karşılık gelen CL 1 ... CL 8 tuşları kapatılır. Sonuç olarak, karşılık gelen referans voltajları toplayıcıda birleştirilir ve çıkışında karşılık gelen AIM okuma genliği elde edilir.

Şekil 5.4. Satır ağırlıklı tip kod çözücü

Ele alınan bitsel ağırlıklandırma kodlayıcı devresi (Şekil 5.3), nispeten karmaşık cihazlar olan çok sayıda karşılaştırma devresi içerir. Uygulamada, bir karşılaştırma devresine ve bir devreye sahip bir ağırlıklandırma tipi kodlayıcı daha sık kullanılır. geri bildirim Kod çözücüyü içeren. İfade (5.4)'den aşağıdaki gibi, doğrusal kodlamada niceleme gürültüsünün gücü, nicemlenmiş sinyallerin farklı genlikleri için eşit olacaktır. Sinüzoidal sinyaller için niceleme sinyali-gürültü oranı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

, (5.6)

burada Um nicelenmiş sinyalin genliğidir.

Zayıf giriş sinyalleri için bu oranın büyük genlikli sinyallerden çok daha kötü olduğu formülden görülebilir. Bu eksikliği ortadan kaldırmak için, düzgün olmayan nicelemenin kullanılması, yani niceleme adımını giriş sinyalinin genliğindeki değişiklikle orantılı olarak değiştirmek önerilmiştir.

Tekdüze olmayan niceleme ölçeği ile kodlama için kullanılabilir:

• kodlayıcının bir analogdan dijitale dönüştürme (ADC) ve bir sıkıştırıcı işlevlerini birleştirdiği doğrudan doğrusal olmayan kodlama;
• sinyalin doğrusal kodlayıcıdan önce sıkıştırıldığı ve sinyalin doğrusal kod çözücüden sonra genişletildiği analog sıkıştırma;
• sinyalin çok sayıda bit içeren bir doğrusal kodlayıcıda kodlandığı ve ardından dijital sıkıştırmanın yapıldığı doğrusal kodlamaya dayalı dönüştürme.

Değişken niceleme adımları, doğrusal olmayan bir genlik yanıt cihazı (Şekil 5.5) (giriş sinyalinin dinamik aralığını sıkıştırdığı için sıkıştırıcı olarak adlandırılır) ve tek biçimli bir niceleyici (bkz. Şekil 5.2) kullanılarak elde edilebilir. Alıcı tarafta, dinamik aralık, iletim sisteminin doğrusallığını sağlayan, kompresörün tersi bir özelliğe sahip olan bir genişletici tarafından genişletilir. Dinamik aralığı bir sıkıştırıcı ile sıkıştırmak ve bir genişletici ile genişletmek için yapılan işlemler dizisine sinyal sıkıştırma denir.

Şu anda, PCM TDM sistemleri A tipi sıkıştırma özelliğini kullanmaktadır (Şekil 5.5).

Bu şekilde, pozitif sinyaller için segmentli tip A sıkıştırma özelliği (negatif sinyaller için karakteristik benzer bir forma sahiptir). Karakteristiğin toplam segment sayısı N c = 16'dır, ancak dört merkezi segment (her biri pozitif ve negatif bölgelerde ikişer adet) aynı niceleme adımına sahiptir ve aslında bir segment oluşturur, bunun sonucunda segment sayısı N c = 13'tür. Bu nedenle bu özellik tip A = 87.16/13 olarak adlandırılır. Merkezi segmentte (N c = 1 veya 2), ∆ 0 değeri minimumdur (yani, ∆ 0'a eşittir) ve tek tip on iki basamaklı bir ölçeğe (m = 12) karşılık gelir ve sonraki her segmentte, özelliğin kenarlarına doğru niceleme adımı iki katına çıkar.

Bir PCM sinyalinin sekiz bitlik kod kombinasyonlarıyla temsili, "işaret - mutlak değer" formatını kullanır; burada bir bit, AIM sinyali P'nin polaritesini temsil eder ve geri kalanı mutlak değerini belirler. Mutlak değeri temsil eden yedi basamak, üç basamaklı segment numarası determinantı C'ye ve dört basamaklı niceleme adımı determinantı K'ye bölünmüştür (Şekil 5.6).

Şekil 5.6. 8-bit PCM Kombinasyon Formatı

Böyle bir kodlayıcıyı uygulamak için, her segmentin alt sınırı için ve segment içinde kodlama yaparken referans voltajlarının değerlerini ayarlamak gerekir (Tablo 5.2).

Ağırlık türündeki doğrusal olmayan kodeklerin şemaları ve çalışma prensibi temel olarak doğrusal kodlayıcılarınkilerle aynıdır. Aradaki fark, orijinal sinyalin kodlanması sırasında referans gerilimlerin açılma sırasında yatmaktadır.

Tablo 5.2. Doğrusal olmayan bir codec bileşeni için referans voltajları

Böylece, maksimum niceleme adımı (yedinci bölümde) minimum niceleme adımının 64 katıdır ve nicelemenin sinyal-gürültü oranı (için maksimum değer sinüzoidal sinyal) ifade (5.6) ile belirlenebilir ve şöyle olacaktır: ikinci bölüm için

R s - R w q \u003d 7,78 + 20lg (A / ∆) \u003d 7,78 + 20 günlük (32 ∆ 0 / ∆ 0) \u003d 37,88 dB;

yedinci bölüm için

R s - R w q \u003d 7,78 + 20 lg (2048∆ 0 / 64∆ 0) \u003d 37,88 dB.

A = 87.6/13 yasasına göre kompalama yaparken nicelemenin sinyal-gürültü oranının giriş sinyalinin seviyesine bağımlılığı Şekil 5.7'de gösterilmektedir. Sıfır ve birinci dilimin sınırları içindeki sinyaller için, ∆ 0 adımıyla düzgün niceleme gerçekleştirilir, bu nedenle artan r s ile P s - R w q artar. İkinci bölüme geçerken, niceleme adımı iki katına çıkar, bunun sonucunda P s - P w q keskin bir şekilde 6 dB azalır ve ardından bu bölüm içinde artan p s ile artar, çünkü bölüm içinde tek tip niceleme gerçekleştirilir. Sinyal kısıtlama bölgesine girdikten sonra, kodlayıcının aşırı yüklenmesi nedeniyle sinyal-gürültü oranı keskin bir şekilde düşer.

Şekil 5.7. Bağımlılık P s / R w q \u003d f (rs)

Şekil 5.8 gösterir basitleştirilmiş diyagram AIM sinyalinin doğrudan kodlamasını uygulayan tartım tipi doğrusal olmayan kodlayıcı.

Kodlama, her biri kod kombinasyonunun sembollerinden birinin oluşturulduğu sekiz saat aralığında gerçekleştirilir (Şekil 5.6). Birinci çevrimde enkoder girişinde alınan numunenin işareti belirlenir. Sayı pozitifse, işaret bitinde "1" oluşturulur ve SPSE standartlarının anahtarlama ve toplama devresine pozitif referans gerilimleri PV 1'in bir jeneratörü bağlanır, aksi takdirde bir "0" oluşturulur ve PV 2 bağlanır devreye. Daha sonra sayıları ikiye bölünerek segment numarasının kodu oluşturulur (Şekil 5.9).

İkinci döngüde, kontrol mantık devresi ULS ve SPSE, dördüncü (orta) segmentin alt sınırına karşılık gelen Ufl = 128 ∆ 0 referans sinyalinin karşılaştırma devresine girdi sağlar. Okuma genliği U AIM ≥ U ref = 128 ∆ 0 ise, okuma genliğinin üst üste binen dört parçadan birine düşeceğine karar verilir ve geri besleme devresinden beslenen sonraki X = 1 sembolü oluşturulur. ULS girişi. Aksi takdirde, okuma genliğinin alttaki segmentlerden birine düştüğüne karar verilir ve X = 0 oluşur.

Üçüncü döngüde, önceki X sembolünün değerine bağlı olarak, kodlanmış örneğin genliğinin düştüğü segmentin sayısı belirtilir. X = 1 ise, ULS ve SPSE, SS girişine altıncı bölümün alt sınırına karşılık gelen U et = 512 ∆ 0 referans gerilimini sağlar. Bu durumda U AIM ≥ U ref = 512 ∆ 0 ise okumanın üstteki iki segmentten birine düştüğüne karar verilir ve bir sonraki sembol Y = 1 oluşur Aksi halde U AIM ≤ U ref = 512 ise ∆ 0, okumanın altta yatan iki parçaya düştüğü kararı kabul edilir ve Y = 0 oluşur.

X = 0 ise, SPSE yardımıyla ULS, ikinci segmentin alt sınırına karşılık gelen SS referans gerilimi U et = 32 ∆ 0 girişine besleme sağlar. U AIM ≥ U ref = 32 ∆ 0 ise sayımın 2. ve 3. bölütlere düştüğüne ve Y = 1 oluştuğuna, U AIM ≤ U ref = 32 ∆ 0 ise sayımın devam ettiğine karar verilir. altta yatan iki segmente düşer ve Y = 0 oluşur.

Dördüncü ölçüde Z sembolü benzer şekilde oluşturulur ve son olarak segment numarasının kodu oluşturulur. Sonuç olarak, dört kodlama döngüsünden sonra, sekiz bitlik PXYZ kod kombinasyonunun dört sembolü oluşacaktır (Şekil 5.6) ve kodlanmış örneğin bulunduğu segmentin alt sınırına karşılık gelen sekiz referans voltajından biri bağlanacaktır. CC'ye.

Kalan dört döngüde, kod kombinasyonunun ABCD sembolleri sırayla oluşturulur; bunların değerleri, kodlanmış numunenin genliğine karşılık gelen segment içindeki niceleme adımının sayısına bağlıdır. Herhangi bir segment içinde tekdüze niceleme yapıldığından, kodlama işlemi, lineer ağırlıklı kodlayıcılarda olduğu gibi, bu segmente karşılık gelen referans voltajlarının sırayla açılmasıyla gerçekleştirilir (Tablo 5.2).

A = 87.6/13 yasasına göre karşılaştırmalı doğrusal olmayan bir kodlayıcının kullanımına ilişkin atölye çalışması:

Örneğin, enkoder girişinde genliği U AIM = 889 ∆ 0 olan pozitif bir örnek alınırsa, ilk dört döngüden sonra PXYZ = 1110 sembolü oluşacak ve referans voltajı U ref = 512 ∆ 0 bağlanacaktır. Altıncı bölümün alt sınırına karşılık gelen SS, çünkü kodlanmış sinyal bu bölümdedir. Beşinci döngüde, altıncı bölümün (Tablo 5.2) niceleme adım determinantı K'deki (Şekil 5.6) A sembolüne karşılık gelen bu referans sinyali U et = 256 ∆ 0'a maksimum referans gerilimi eklenir. U AIM > U ref = (512 +256) ∆ 0 olduğu için A = 1 sembolü oluşur ve bu referans gerilimi açık kalır. Altıncı döngüde, niceleme adımı determinantı U et = 128 ∆ 0'daki B sembolüne karşılık gelen referans voltajı bağlanır ve U AIM > U et = (512 +256 + 128) ∆ 0 olduğundan, B sembolü = 1 SS çıkışında oluşur ve bu referans gerilimi üzerinde kalır. Yedinci döngüde, niceleme adımı determinantı U et = 64 ∆ 0'da C sembolüne karşılık gelen referans voltajı bağlanır ve U AIM olduğundan< 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. Dijital Hiyerarşiler

Bir DSP hiyerarşisi seçerken, aşağıdaki gereksinimler dikkate alınmalıdır: dijital ve analog iletim sistemlerini kullanma olasılığı dikkate alınarak standartlaştırılmış bit hızları seçilmelidir ve elektriksel özellikler mevcut ve olası iletişim hatları; dijital akışların ve sinyallerin dijital formda hem senkron hem de asenkron kombinasyonu, ayrılması ve geçişine olanak sağlar. Ek olarak, daha yüksek dereceli bir DSP, bir grup dijital sinyaldeki iletim hızının, iletilen bilgi türlerinden ve bu sinyali üretme yönteminden bağımsız olması gerekliliğini karşılamalıdır.

Bu gereksinimler, 2048 kbps (F t = 2048 kHz) grup dijital sinyal iletim hızına sahip birincil DSP PCM-30'a dayanan Avrupa DSP hiyerarşisi tarafından karşılanır (Şekil 5.10).

Şekil 5.10. Avrupa dijital iletim sistemleri hiyerarşisi

Bir öncekine göre hiyerarşinin sonraki her seviyesinde iletim oranındaki göreli artış, kanal sayısındaki artışla birlikte hizmet bilgisi miktarını artırma ihtiyacıyla ilişkilidir.

DSP'nin PCM ile hiyerarşisi. PCM'li TRC ekipmanının basitleştirilmiş bir blok diyagramı Şekil 5.11'de gösterilmektedir, burada basitlik için bir kanalın ayrı ekipmanı gösterilmektedir.

Şekil 5.11. PCM ile RTV için birleştirme (AO) ve ayırma (AR) için ekipmanın basitleştirilmiş bir blok diyagramı

AIM modülatörünün (M AIM) girişine, sinyal spektrumunu 3,4 kHz frekansla sınırlayan bir diferansiyel sistem (DS) düşük geçiş filtresi (LPF) aracılığıyla u ila (t) arasındaki bir telefon mesajı beslenir. Modülatörde, sürekli bir sinyal örneklenir, yani frekansı F d = 8 kHz olan bir genlik modülasyonlu darbeler dizisine dönüştürülür.

Tüm kanalların AIM'inden gelen sinyaller, kompresöre (Km) beslenen bir grup AIM sinyalinde (bkz. Şekil 5.1, c) birleştirilir. Sıkıştırmadan sonra, grup AIM sinyali nicelenir ve bir kodlayıcıda (Kd) kodlanır. Kd çıkışından, SUV'nin vericisinden (P) ve döngüsel senkronizasyon sinyalinin (PCS) vericisinden darbelerin alındığı birleştiriciye (UO) iki seviyeli bir dijital sinyal beslenir. Böylece döngü yapısı Şekil 5.12'de gösterilen CR'de bir grup dijital sinyali oluşur.

Şekil 5.12. döngü yapısı grup sinyali PCM'li VRK

Bir ikili dijital sinyalin parametreleri, böyle bir sinyalin spektrumunun düşük frekanslı bileşenlerini geçmeyen gerçek iletim hatlarının parametreleri ile pek uyuşmaz. Bu nedenle, ikili sinyal, bir kod dönüştürücüde (PCC), düşük frekanslı bileşenlerin zayıflatıldığı ve sonuç olarak, özelliklerin hat parametreleriyle daha iyi birleştirildiği bir hat koduna yeniden kodlanır. Tüm AO bloklarının çalışması, iletim kanallarının dağıtıcısı (RKp) tarafından üretilen sinyallerle senkronize edilir.

Alıcı tarafta, PCM sinyali ters olarak bir AIM nicemlenmiş sinyale (kod çözülmüş) dönüştürülür. Bunu yapmak için, sürekli bir sembol akışı, her biri nicelenmiş sinyalin bir örneğine karşılık gelen kod gruplarına bölünmelidir. Kodu çözülmüş sinyal, spektrumlarında iletilen mesaj u k (t)'de Ω n ... Ω frekanslarına sahip bileşenlere sahip orijinal u kv (iT d) sinyalinin (bkz. Şekil 5.1, a) nicelenmiş örneklerine benzer. Bu nedenle u* kv (iT d) darbe dizisinden, alınan u* k (t) mesajı alçak geçiren filtre kullanılarak tahsis edilir.

Alıcı tarafta sinyal, hat kodunun ikiliye dönüştürüldüğü ve ayırma cihazına (UR) girdiği alıcı kodu dönüştürücüsüne (PKpr) kablo aracılığıyla beslenir. SD'nin çıkışından, döngüsel senkronizasyon sinyali ve SUV alıcılarına ulaşır ve kod çözücüdeki (Dc) konuşma sinyallerinin kod grupları, genişleticiden (EC) sonra bir grup AIM sinyaline dönüştürülür. sırayla açılan ve bu kanalla ilgili AIM darbelerini geçiren zaman seçicilere (TS) girer. Kanaldaki sinyalin demodüle edilmesi LPF'de gerçekleştirilir.

AR'nin çalışması, senkronizasyonu PKpr çıkışında bulunan dar bantlı bir filtre tarafından grup dijital sinyalinden ayrılan saat frekansı ve çerçeve tarafından gerçekleştirilen alıcı kanalların dağıtıcısı (RKpr) tarafından kontrol edilir. senkronizasyon.

Senkronizasyon yöntemlerini düşünün. AO, AR ve rejeneratörlerin koordineli çalışması için sinyal işleme hızlarının eşitliğini, AIM sinyallerinin ve SUV'nin doğru dağılımını sağlamak gerekir. Bu, AR'nin jeneratör ekipmanı olan rejeneratörlerin saat frekansına ve alınan dijital sinyalin döngülerine göre senkronize edilmesiyle yapılır.

Bilgi kodu gruplarında N gr kanal aralıkları ve m bit ile grup dijital sinyalinin saat frekansı

F t \u003d F d ∙ m ∙ N gr. (5.7)

Bu nedenle, sekiz bitlik bir kod grubu ile N gr = 32 kanal aralığı için tasarlanmış PCM-30 sistemi için, F t = 8∙8∙32 = 2048 kHz. Grup dijital sinyali uPCM(t), ikili darbelerin rastgele bir dizisidir (Şekil 5.1, c). Bu dizi, periyodik ve rasgele dizilerin toplamı olarak temsil edilebilir. Darbelerin periyodik dizisinin ayrı bir spektrumu vardır ve τ'da ve T ve T/2'ye eşit, ayrı bileşenlerin frekansları F=0 olacaktır; F t ve benzeri (bu bileşenlerin noktalarla işaretlendiği Şekil 5.13'e bakın). Rastgele bir iki kutuplu dizi, orijinal ikili dizinin sürekli bir spektrumunu (Şekil 5.13) tanımlar.

Şekil 5.13. Rastgele bir ikili darbe dizisinin (a, b) ve bir PRF sinyalinin (c) enerji spektrumu (ayrık spektrumun bileşenleri noktalarla işaretlenmiştir)

Şekil 5.13'ten, maksimum saat enerjisinin τ ve = T/2 ile rastgele bir ikili diziye sahip olduğu sonucu çıkar. Ft saat frekansına sahip salınımlar, böyle bir diziden dar bantlı bir filtre ile ayrılır ve rejeneratörde karar cihazının çalışmasını senkronize etmek için kullanılır.

Çerçeveleme sistemi, iletim döngüsünün başlangıcını belirler ve alıcı uçta kodu çözülmüş analog sinyallerin örnek değerlerinin AO ile uyumlu olarak kanalları üzerinden dağıtılmasını sağlar. Çerçeve senkronizasyonunun yanlışlığı, hata olasılığında bir artışa yol açar. bilgi kanalları. Gürültü bağışıklığını arttırmak için, döngüsel saat sinyali olarak 4 kHz tekrarlama oranına sahip sabit bir yapıya sahip bir sembol grubu kullanılır (Şekil 5.12), yani DS bir iletim döngüsü yoluyla iletilir.

Dijital sinyallerin eşzamansız girişine dayalı DSP entegrasyonunu düşünün. Dijital akışları birleştirme ihtiyacı, alt düzey sistemlerin dijital akışlarından, dijital biçimde iletilen çeşitli sinyallerden bir grup dijital sinyal oluştururken ve ayrıca çeşitli bilgi kaynaklarından gelen ayrık sinyaller bir grup dijital sinyaline girildiğinde ortaya çıkar (Şekil 5.14). Dijital akışlar, ana osilatörleri birleştirme ekipmanının ana osilatörüyle senkronize olabilen veya senkronize edilemeyen DSP'de üretilir. Buna uygun olarak, dijital akışların senkron veya asenkron kombinasyonu gerçekleştirilir.

Şekil 5.14. Dijital akışların basitleştirilmiş blok şeması (a) karakter karakter (b) ve kanal kanal (c) kombinasyonu

Eşzamansız dijital akışları geçici olarak birleştirmek için önce hızlarını koordine etmeniz, yani onları bir referans frekansına "bağlamanız" gerekir. Alımda, toplam sinyal karşılık gelen çıkışlara dağıtılır. Dört bilgi akışından iletim sisteminin girişine gelen bitler, depolama cihazının bellek hücrelerine (bellek) yazılır ve daha sonra bunlardan okunur ve hatta gönderilir. Bellek hücrelerinin içeriğinin daha hızlı olduğu kabul edilirse, senkronizasyon darbelerinin eklenmesi için "boş" bir zaman aralığı oluşturulmuştur. Bir saat sinyalinin kesin periyodikliği, tanınması için en önemli özelliklerden biridir.

Jeneratörün kararsız olduğu ortaya çıkarsa, "boş" aralıkların zamanında bir kayma olacak ve tekrarlarının katı periyodikliği ihlal edilecektir. Senkronizasyon sistemi ve tüm ekipman bir bütün olarak başarısız olabilir. Bunu önlemek için, hız hizalama prosedürünü veya sıklıkla adlandırıldığı şekliyle hız eşleştirme prosedürünü uygulayın.

Özel bir denetleyici, yazma ve okuma darbelerinin karşılıklı konumunu izler ve okuma darbeleri daha hızlı takip etmeye başlarsa (bu darbelerin bitişik çiftleri arasındaki mesafe azalır), kontrolör "boş" aralığın vaktinden önce göründüğünü bildirir. . Başka bir cihaz, herhangi bir bilgi taşımayan boş aralığa yanlış bir darbe verir. Bu durumda, pozitif hız eşleştirme ile uğraşıyoruz.

Yukarıda açıklanan hız eşleştirme prosedürüne kadrolama denir (İngilizce "personel" - ekten). Yanlış darbeyi ortadan kaldırmak için alıcı istasyona hız eşleşmesinin gerçekleştiğine dair bir komut gönderilir. Güvenilirlik için, oran eşleştirme komutu birçok kez çoğaltılır, örneğin üç kez gönderilir.

Jeneratör okuma darbelerini daha seyrek üretiyorsa ve dijital akışta "boş" bir aralık görünmelidir ve saat darbeleri kendisinden önceki bilgi darbesini henüz bellekten okumadıysa, fazladan bir biti bellekten çıkarmanız gerekir. dijital akış ve bir sonraki senkronizasyon darbesini iletmek için bir zaman aralığı sağlar. Bu anlaşmaya negatif denir.

Bu nedenle, hangi anlaşmanın gerçekleştiğini alıcı istasyona bildirmek gerekir: olumlu veya olumsuz. Bunun için "Anlaşma türü" komutu girilerek diğer servis kanalında pozitif anlaşma için 1, negatif anlaşma için 0 gönderilir. Ayrıca üç kez tekrarlanır. Böylece, bir darbenin çıkarılması veya eklenmesiyle ilgili bilgiler, özel olarak tahsis edilmiş darbe konumlarında iletilir ve bu bilgilere dayanarak, alıcı tarafta, dijital akışları bölerken hızları geri yüklenir (Şekil 5.14). Akışların hızların eşitlenmesiyle birleşimine plesiochronous, yani neredeyse senkronize adı verildi ve dijital akışların ve dolayısıyla PCM tipi iletim sistemlerinin mevcut iletim hızları hiyerarşisine plesiochronous dijital hiyerarşi (İngilizce PDH - Plesiohronous Dijital Hiyerarşi).

BCS şeridinin dijital arayüz bloklarında eşzamansız birleştirme yöntemiyle (Şekil 5.14), birleştirilmiş sistemlerin dijital akışlarının hızları, birleştirilmiş akışın saat frekansına ve sinyallerin gerekli zaman konumlarına olan oranları ile aynı hizaya getirilir. birleşik akışlar ayarlanır (KCP - dijital akış toplayıcı, RDP - dijital akış dağıtıcısı ). Çok noktaya yayın dijital akışı üzerinden iletim ve alım yolunu senkronize etmek için, başında bir senkronizasyon sinyalinin verildiği döngülere bölünür (Şekil 5.14, b ve c). Dijital akışların kanal kanal birleştirilmesiyle, kod grupları için ayrılan aralıklar daraltılır ve zaman içinde dağıtılır (Şekil 5.14, c).

olarak bilinen belirtilen hiyerarşiler yaygın isim PDH veya PDH, Tablo 5.3'te özetlenmiştir.

Tablo 5.3 - Hiyerarşilerin karşılaştırılması

Nerede: AC - Amerikan şeması;

YaS - Japon şeması;

AB, Avrupa planıdır.

Ancak PDH'nin bir dizi dezavantajı vardı, yani:

• dijital akışların zor girişi / çıkışı ara noktalar;
• ağ otomatik kontrol ve yönetim araçlarının eksikliği;
• senkronizasyonun çok aşamalı olarak kurtarılması oldukça uzun bir süre gerektirir;

PDH'nin bu eksikliklerinin yanı sıra bir dizi başka faktör, Avrupa'da benzer bir senkronize SDH dijital hiyerarşisinin gelişmesine yol açtı.

Eşzamanlı Dijital Hiyerarşi.

Yeni SDH dijital hiyerarşisi, farklı dijital verileri çoklamanın bir yoludur. tek blok, isminde senkron taşıma modülü (STM), bu modülü iletişim hattı üzerinden iletmek için. Basitleştirilmiş bir STM yapısı Şekil 5.15'te gösterilmektedir:

Şekil 5.15 - Senkron taşıma modülü STM-1'in yapısı

Modül bir çerçevedir (çerçeve) 9∙270 = 2430 bayt. İletilen bilgilere (literatürde payload adı verilir) ek olarak, 4. satırda payload kaydının başlangıcını belirleyen bir işaretçi (Pointer, PTR) içerir.

Taşıma modülünün yolunu tanımlamak için çerçevenin sol tarafında Baş Üstü Bölüm (SOH) yazılmıştır. Alttaki 5∙9 = 45 bayt (işaretçiden sonra), bilgilerin ağdaki o yere, bu taşıma modülünün yeniden biçimlendirileceği çoklayıcıya iletilmesinden sorumludur. Başlığın bu kısmı çoklayıcı bölüm başlığı (MSOH) olarak adlandırılır. En üstteki 3∙9 = 27 bayt (işaretçiden önce), gürültü nedeniyle bozulan akışın geri yükleneceği ve içindeki hataların düzeltileceği yenileyici bölüm başlığıdır (RSOH).

Bir iletim döngüsü, aşağıdaki gibi satıra okumayı içerir: dikdörtgen masa. Bayt sırası soldan sağa, yukarıdan aşağıyadır (bir sayfadaki metni okurken olduğu gibi). STM-1 iletim döngü süresi 125 µs'dir, yani 8 kHz frekansta tekrar eder. Her hücre, 8 bitlik bir iletim hızına karşılık gelir ∙ 8 kHz = 64 kbps. Bu, her dikdörtgen çerçevenin hattına iletim için 125 μs harcarsak, hatta saniyede 9∙270∙64 Kbps = 155520 Kbps iletileceği anlamına gelir, yani. 155 Mb/sn.

Tablo 5.4 - Eşzamanlı dijital hiyerarşi

SDH sistemlerinde daha güçlü dijital akışlar oluşturmak için aşağıdaki hız hiyerarşisi oluşturulmuştur (Tablo 5.4): 4 STM-1 modülü, 622.080 Mbps hızında iletilen bir STM-4 modülünde bayt çoğullama ile birleştirilir; daha sonra 4 STM-4 modülü, 2488.320 Mbps iletim hızına sahip bir STM-16 modülünde birleştirilir; son olarak 4 STM-16 modülü, yüksek hızlı bir STM-64 modülünde (9953.280 Mbps) birleştirilebilir.

Şekil 5.17, STM-16 modülünün oluşumunu göstermektedir. İlk olarak, her 4 STM-1 modülü, dört girişli çoklayıcılar kullanılarak bir STM-4 modülünde birleştirilir, ardından dört STM-4 modülü, aynı dört girişli çoklayıcı tarafından bir STM-16 modülüne çoklanır. Ancak, 16 STM-1 modülünü aynı anda tek bir STM-16 modülünde birleştirebilen 16 girişli bir çoklayıcı vardır.

Şekil 5.16 - Senkron taşıma modülü STM-16'nın oluşumu

STM-1 modülünün oluşumu. SDH ağında konteyner taşımacılığının ilkeleri uygulanır. Taşınacak sinyaller önceden standart kaplara (Konteyner - C) yerleştirilir. Konteynırlarla yapılan tüm işlemler, içeriklerinden bağımsız olarak gerçekleştirilir, SDH ağının şeffaflığı bu şekilde sağlanır, yani. çeşitli sinyalleri, özellikle PDH sinyallerini taşıma yeteneği.

SDH hiyerarşisinin ilk seviyesine (155.520 Mbps) en yakın hız, IKM-1920 plesiochronous dijital hiyerarşi ekipmanının çıkışında oluşturulan 139.264 Mbps hıza sahip bir dijital akıştır. STM-1 modülüne yerleştirmek en kolay yoldur. Bunu yapmak için, gelen dijital sinyal önce C-4 olarak adlandırılan bir konteynere "paketlenir" (yani, döngüsünde belirli konumlara yerleştirilir).

C-4 konteyner çerçevesi 9 satır ve 260 bir baytlık sütun içerir. Solda başka bir sütun - bir rota veya yol başlığı (Path Over Head - RON) - ekleyerek bu konteyner sanal bir VC-4 konteynerine dönüştürülür.

Son olarak, VC-4 sanal kapsayıcısını STM-1 modülüne yerleştirmek için, bir işaretçi (PTR) sağlanır, böylece bir idari birim AU-4 (İdari Birim) oluşturulur ve ikincisi doğrudan STM-'ye yerleştirilir. SOH bölüm başlığıyla birlikte 1 modül ( şekil 5.17 ve şekil 5.18).

STM-1 senkron taşıma modülü, 2.048 Mbps'de plesiochronous akışlarla da yüklenebilir. Bu tür akışlar, IKM-30 ekipmanı tarafından üretilir ve modern ağlarda yaygın olarak kullanılır. İlk "paketleme" için bir C12 kabı kullanılır. Dijital sinyal bu konteynerin belirli konumlarına yerleştirilir. Bir yönlendirme veya taşıma başlığı (RON) eklenerek sanal bir kapsayıcı VC-12 oluşturulur. Sanal konteynerler, yol sonlandırma noktalarında oluşturulur ve dağıtılır.

Şekil 5.17. Konteynerlerin STM-1 modülüne yerleştirilmesi

STM-1, 63 VC-12 barındırabilir. Bunu yaparken aşağıdaki gibi ilerleyin. Sanal kapsayıcı VC-12, bir işaretçi (PTR) ile sağlanır ve böylece bir taşıma birimi TU-12'yi (Tributary Unit) oluşturur. Artık farklı taşıma bloklarının dijital akışları, 155.520 Mbit/s'lik bir dijital akışta birleştirilebilir (Şekil 5.18). İlk olarak, üç TU-12, bir TUG-2 (Tributary Unit Group) taşıma blok grubuna çoğullanır, ardından yedi TUG-2, TUG-3 taşıma birim gruplarına çoklanır ve üç TUG-3 bir araya getirilerek sanal bir gruba yerleştirilir. konteyner VC-4. Ayrıca, dönüşüm yolu bilinmektedir.

Şekil 5.18 ayrıca, plesiochronous dijital hiyerarşinin ekipmanından STM-N, N=1,4,16 farklı dijital akışları yerleştirme yolunu da göstermektedir. Tüm seviyelerin plesiochronous dijital akışları yerleştirilir
hız eşitleme prosedürünü (pozitif, negatif ve iki yönlü) kullanan C konteynerlerinde.

Çok sayıda işaretçinin (PTR) varlığı, tamamen
herhangi bir dijital cihazın STM-N modülündeki konumunu açıkça tanımlayın.
2.048 hızında akış; 34.368 ve 139.264 Mb/sn. Endüstriyel olarak mevcut G/Ç çoklayıcıları (Çoklayıcı Ekle/Bırak -
ADM), herhangi bir dijital akışı dallandırmanıza ve eklemenize izin verir.

Şekil 5.18. Plesiochronous dijital akışların STM-N senkron taşıma modülüne girişi

SDH ekipmanının önemli bir özelliği, yönlendirme bilgilerine ek olarak, yol ve ağ başlıklarında çok sayıda bilgi oluşturulmasıdır, bu da tüm ağı bir bütün olarak izlemeyi ve kontrol etmeyi, çoklayıcılarda uzaktan anahtarlamayı gerçekleştirmeyi mümkün kılar. müşterilerin talebi üzerine, izlemek ve teşhis etmek, arızaları zamanında tespit etmek ve ortadan kaldırmak, verimli ağ işletimi uygulamak ve sağlanan hizmetlerin yüksek kalitesini sürdürmek.

PDH ve SDH hiyerarşileri, PDH akışlarını SDH sistemlerine çoğullama ve çoğullamayı çözme prosedürleri aracılığıyla etkileşime girer.

SDH sistemi ile PDH sistemi arasındaki temel fark, yeni bir çoğullama ilkesine geçiştir. SDH sisteminde, SDH ağında iletilen PDH kanallarına doğrudan erişime izin veren senkron çoğullama/çoğullamayı çözme gerçekleştirilir. Teknolojideki bu oldukça önemli ve basit yenilik, genel olarak, SDH ağındaki çoklama teknolojisinin, PDH ağındaki teknolojiden çok daha karmaşık olmasına, iletim ortamının ve iletimin senkronizasyon ve kalite parametrelerine ilişkin gereksinimlerin gerekli olmasına yol açmıştır. sistem arttı ve ağ çalışması için gerekli parametrelerin sayısı arttı.

Kontrol soruları:

1. Dijital sinyal nedir?
2. Dijital iletişimin analoğa göre başlıca avantajlarını listeler misiniz?
3. İletim hızı kavramını verir misiniz?
4. Analog sinyal hangi hızda örneklenmelidir?
5. Nicelemenin özünü açıklar mısınız?
6. Sinyal niceleme hatası nasıl belirlenir?
7. 859 sayısını ikili olarak yazınız.
8. Simetrik sekiz bitlik bir kodda 358 mA pozitif okuma kodlayın. Niceleme hatası nedir?
9. Plesiochronous dijital hiyerarşi kavramını verir misiniz?
10. Yüksek hızlı bir akışta birleştirildiğinde farklı akışların aktarım hızlarını eşleştirmek neden gereklidir? Koordinasyon nasıl gerçekleştirilir?
11. Eşzamanlı dijital hiyerarşi ilkesi, plesiochronous dijital hiyerarşi ile karşılaştırıldığında avantajları?
12. İşaretçi (PTR) ne işe yarar?
13. Eşzamanlı taşıma modülünün yapısını tanımlayın.
14. STM-N, PCM-480 plesiochronous dijital hiyerarşi ekipmanından 34.368 Mbps hızında üç akışı nasıl barındırır?

2.2. Sinyallerin örneklenmesi, nicelenmesi ve kodlanması

Büyük miktarda bilgiyi işlemek, iletmek ve depolamak için sınırsız olanaklara sahip olan modern dijital teknolojiler, daha önce analoğun geleneksel olarak egemen olduğu alanlarda bile, insan faaliyetinin çeşitli alanlarına giderek daha fazla dahil edilmektedir. Bununla birlikte, hesaplama problemlerini çözmek için ilk veri kaynağı olarak hizmet eden bilinen tüm fiziksel fenomenler ve süreçler, sürekli analog niceliklerdir. Bu nedenle, herhangi bir hesaplama yapmadan önce, hesaplama işlemlerinin yapıldığı büyüklüklerin sayısal değerlerinin elde edilmesi, yani analog değeri karşılık gelen dijital eşdeğere dönüştürmek gerekir. Ve böyle bir dönüşümün doğruluğu, sonucun istenen doğruluğundan daha kötü olmamalıdır. Ek olarak, genellikle hesaplamanın sonucu, yüksek doğruluk derecesine sahip bir analog değer olarak da gösterilmelidir.

Analog bilginin dijital temsili lehine olan bir başka argüman, ikincisini neredeyse sınırsız bir süre boyunca değişmeden koruma olasılığıdır. Analog işlemlerin çoğu kısacıktır ve tekrar etmez, bunları analog yöntemlerle sabitler - bazı ortamlara kayıt - film veya manyetik bant, yeterince güvenilir değildir ve zamanla bozulma eğilimindedir - tamamen yok olana kadar. Bununla birlikte, dijital yöntemler bu tür eksikliklerden muzdarip değildir, çünkü kayıt yalnızca iki karakterle yapılır - "bir" (bir sinyal var) ve "sıfır" (sinyal yok). Bu formda bilgi, çeşitli bozucu faktörlerin etkisine karşı ölçülemeyecek kadar daha dirençlidir. Nabzın tam şeklini umursamaya gerek yok - bir tane olması yeterli. Ek olarak, dijital bilgiyi hatalardan korumak için bugüne kadar geliştirilen algoritmalar, herhangi bir bozucu etkinin sonucunu pratik olarak geçersiz kılmayı mümkün kılıyor, öyle ki analog bilgi için geri dönüşü olmayan bir kayıpla eşdeğer olacak.

Yukarıdaki nedenlerden dolayı, analog değerleri dijital olanlara dönüştüren cihazların rolü ve bunun tersi - analogdan dijitale ve dijitalden analoğa dönüştürücüler (ADC ve DAC), rolü atandıkları için son derece önemli hale gelir. çevremizdeki dünyanın analog doğası ile hesaplama gücü arasında bir tür "aracılar" " dijital Dünya". Bu rol çok sorumlu. Dönüşümün doğruluğu ne kadarsa sonucun doğruluğu da o kadar olacaktır.

Analogdan dijitale ve dijitalden analoğa dönüştürme prosedürlerinin analizine geçmeden önce, daha sonra bahsedilen dönüştürmelerin nesneleri olarak hizmet edecek olan ana elektrik sinyali türlerini öğrenmelisiniz. En genel durumda, bu tür sinyaller dört sınıfa ayrılabilir:

1. keyfi büyüklük ve sürekli zaman (Şekil 1.1 a);

2. keyfi büyüklükte ve ayrık zamanda (Şekil 1.1 b);

3. büyüklük olarak nicelenmiş ve zaman içinde sürekli (Şekil 1.1 c);

Sinyal S( T), Şek. 1a denir analog,çünkü gerçek fiziksel süreçlerin elektriksel bir temsili olarak yorumlanabilir. Analog sinyaller, zaman ekseni boyunca sayılamayan bir dizi nokta üzerinde verilir ve süreklidir. . Y ekseni boyunca, bu tür sinyaller de belirli bir aralıkta herhangi bir değer alabilir.

Sinyal S( nt), Şek. 1.1 b, analog gibi, ordinat ekseni boyunca herhangi bir değer alabilir, ancak zaman ekseni boyunca yalnızca bazı sabit noktalar için tanımlanır, yani ayrı bir değişkenin bir fonksiyonudur ( NT), Nerede N = 0, 1, 2 ... ve T -örnekleme aralığı Böyle bir sinyal denir ayrık, ayrıca bu durumda "ayrık" terimi, sinyalin kendisini değil, zaman ekseninde belirtilme biçimini karakterize eder.

Şek. 1,1 inç, tüm zaman ekseninde ayarlanır, ancak değeri yalnızca ayrık değerler alabilir. Böyle bir durumda, seviyeye göre nicelenmiş bir sinyalden söz edilir. Sinyalin düzey ayrıklığını zaman ayrıklığından ayırt etmek için, "ayrık" terimi yalnızca zaman örneklemesi için geçerli olurken, seviye ayrıklığı "niceleme" terimi ile karakterize edilecektir.

Nicelemesinyali dijital forma dönüştürmek gerektiğinde kullanılır. Bunu yapmak için, sinyal değerindeki tüm değişiklik aralığı, sayılabilir sayıda seviyeye bölünür ve her seviyeye belirli bir sayı atanır, bu daha sonra sonlu sayıda basamaklı bir ikili kodda kodlanır. Sinyalin büyüklüğü, zaman ekseni üzerinde belirli noktalarda ölçülür. Zaman içinde ayrık ve seviye olarak kuantize edilmiş böyle bir sinyale denir. dijital.Şek. 1.1 G.

Seviye niceleme, sürekli sonsuz sayıda değerleri yerine, ayrık sinyal örneklerinin sonlu sayıda genlik değerlerini elde etmek için kullanılır, yani. kuantizasyon işlemi, bir sayıyı izin verilen en yakın değere yuvarlama prosedürüne benzer. Böyle bir yuvarlama her zaman niceleme hatası adı verilen bir hatayla ilişkilendirilir.

Nicelemenin bir sonucu olarak, spesifik doğrusal olmayan bozulma, iletilen sinyal üzerindeki etkisi koşullu olarak, bozulmamış sinyale bir miktar ilave gürültü - niceleme gürültüsü - eklenmesi olarak temsil edilebilir. Bu çarpıtmalar giderilemez, ancak pratikte yuvarlatılmış (kuantize edilmiş) sinyal değerinin seviye sayısının uygun bir seçimi ile mesajların alıcısı tarafından algılanamaz hale getirilebilir.

Şekil 4.1 - Tekdüze bir ölçeğe sahip bir niceleme cihazının genlik karakteristiği

Şekil 6'dan görülebileceği gibi, tek biçimli bir niceleme ölçeğinin dezavantajı, göreli niceleme hatasının, yani; davranış

güçlü sinyaller için küçük, zayıf sinyaller için ise büyüktür.

Mesajın dinamik aralığının niceleme seviyelerine bölünmesine bağlı olarak, tekdüze (doğrusal) ve tekdüze olmayan (doğrusal olmayan) niceleme ayırt edilir. İlk durumda niceleme adımı, mesajın tüm dinamik aralığı boyunca aynı olacak şekilde seçilir. Konuşma sinyallerini iletirken, küçük anlık değerlere sahip sinyaller büyük olasılıkla, bu nedenle bunları daha küçük bir hatayla iletmek için niceleme adımını azaltmak gerekir. Genel olarak konuşma sinyalinin, minimum ortalama güç seviyesinde en az 20 dB niceleme gürültüsünden korunması gerekir. Güvenlik anlaşıldı

sinyal gücü nerede;

Niceleme gürültü gücü.

Düzgün niceleme ile, konuşma sinyallerinin iletimi sırasında niceleme gürültüsünden gerekli korumayı elde etmek için, kodlamanın yeterince büyük sayıda kod biti ile gerçekleştirilmesi gerekir ki bu istenmeyen bir durumdur. Kod bitlerinin sayısındaki artışla darbelerin süresi azalır ve buna bağlı olarak PCM sinyalinin spektrumu genişler, kodlama ve kod çözme cihazları daha karmaşık hale gelir ve hız gereksinimleri artar.

Bu nedenle, düzgün nicelemenin dezavantajı, niceleme gürültüsüne karşı korumanın en zayıf sinyaller için minimum düzeyde olması ve sinyal seviyesiyle orantılı olarak artmasıdır. Sinyal seviyesi geniş bir aralıkta değiştiğinde değeri eşitlemek ve buna bağlı olarak niceleme seviyelerinin sayısını azaltmak ve ikili kodun bit derinliğini azaltmak için, niceleme adımının minimum bir değere sahip olduğu düzensiz niceleme kullanılır. zayıf sinyaller için ve artan giriş sinyali seviyesiyle artar.

PCM iletim sistemlerinde doğrusal olmayan nicemleme ölçeği birkaç şekilde uygulanabilir: sıkıştırmadan önce sinyalin dinamik aralığını sıkıştırarak, bunun için sıkıştırıcılar kullanılır ve ardından kod çözme sonrasında genişleticiler yardımıyla genişleterek; doğrusal olmayan kodlama ve kod çözme; dijital sıkıştırma

Şekil 4.2 - Doğrusal olmayan (düzensiz) ölçeğe sahip bir niceleme cihazının genlik karakteristiği

Sürekli sinyallerin tekdüze olmayan nicemlenmesi durumunda, görev genellikle belirlenir: oldukça geniş bir giriş sinyali aralığında nicelemenin yaklaşık olarak eşit bir sinyal-gürültü oranını sağlamak için niceleme adımında değişim yasasını seçerek seviyeler. Giriş sinyali arttıkça niceleme adımı da artarsa, o zaman tek tip niceleme ile karşılaştırıldığında, sinyal-gürültü oranı zayıf sinyaller için artacak ve güçlü olanlar için azalacak, ancak yine de oldukça yüksek kalacaktır.

birini düşünün olası yollar düzgün olmayan nicelemenin uygulanması - analog sıkıştırıcılar kullanılarak.

Kompresör, sıkıştırma tepkisi adı verilen doğrusal olmayan bir genlik tepkisine sahip bir cihazdır. Zayıf sinyaller kompresör tarafından desteklenir. Daha dinamik aralığın sıkıştırıldığı () nedeniyle güçlüden daha güçlü.

Eşit nicelemeli kodlayıcının önünde bir sıkıştırıcı kullanılması, eşit olmayan niceleme elde etmeyi mümkün kılar. Alıcı uçta, kod çözücüden sonra, sinyal, genlik karakteristiği kompresöre ters olan genişleticiye girer, toplam genlik karakteristiği ise lineer olmalıdır. Genişletici, sıkıştırıcı tarafından sinyale verilen bozulmayı ortadan kaldırır, böylece sıkıştırıcı-genişletici sinyalinin ortaya çıkan genlik tepkisi doğrusal olur. Seri olarak bağlanmış bir kompresör ve bir genleştiriciden oluşan bir sisteme sıkıştırıcı denir.

Düzgün olmayan nicelemenin kullanılması, en zayıf konuşma sinyalleri için eşit nicelemeli on iki bitlik kodlama yerine sekiz bitlik kodlamayla niceleme gürültüsüne karşı gerekli korumayı sağlamayı mümkün kılar.

Analog sıkıştırmanın dezavantajı, sıkıştırıcı ve genişleticinin karşılıklı genlik özelliklerini yüksek doğrulukla elde etmenin zorluğudur, bunun sonucunda toplam genlik karakteristiğinin doğrusal olmaması iletilen sinyallerin doğrusal olmayan bozulmalarına yol açar.

Gerçek koşullarda gerekli sinyal iletimi kalitesi, doğrudan kodlayıcıda (kod çözücü) düzgün olmayan bir niceleme özelliğinin oluşumu gerçekleştirildiğinde, tek tip olmayan kodlama ve kod çözme cihazları (doğrusal olmayan kodlama yöntemleri) kullanılarak elde edilir. Bu durumda ikincisi doğrusal olmayan olarak adlandırılır.

Eşit olmayan bir niceleme adımına sahip kodlayıcılar için en yaygın olanı, yaklaşık olarak eşdeğer iki sıkıştırma yasasıdır ve bunların yardımıyla yarı logaritmik bir kompresör özelliği elde edilir.

Sürekli mesajların ayrıklaştırılması, Kotelnikov teoremine uygun olarak AIM - modülatörleri tarafından gerçekleştirilir. AIM - modülatörlerinin çıkışında, bir grup AIM - sinyali oluşturulur. AIM modülatörlerinin çalışması, bir dizi kanal darbesi tarafından kontrol edilir. Grup AIM - sinyal, kodlama ile aynı anda seviye niceleme işlemini gerçekleştiren kodlayıcıya beslenir.

Çok kanallı iletim sistemleri esas olarak sürekli olan ses sinyallerinin iletimi için kullanılır. PCM kullanarak sürekli mesaj göndermek için aşağıdaki işlemleri gerçekleştirmelisiniz:

· mesajın zamana göre ayrıklaştırılması (AIM'in alınması - sinyal);

· alınan darbelerin (sayılar, numuneler) genliğe göre nicelenmesi;

· genlik ile nicelenmiş darbelerin kodlanması.

Nicelemenin bir sonucu olarak, iletilen sinyal üzerindeki etkisi koşullu olarak bozulmamış sinyale bir miktar ilave girişimin - niceleme gürültüsünün - eklenmesi olarak temsil edilebilen belirli doğrusal olmayan bozulmalar ortaya çıkar. Bu çarpıtmalar giderilemez, ancak pratikte yuvarlatılmış (kuantize edilmiş) sinyal değerinin seviye sayısının uygun bir seçimi ile mesajların alıcısı tarafından algılanamaz hale getirilebilir.

Mesajın dinamik aralığının niceleme seviyelerine bölünmesine bağlı olarak, tekdüze (doğrusal) ve tekdüze olmayan (doğrusal olmayan) niceleme ayırt edilir.

Düzgün olmayan niceleme adımlarına sahip kodlayıcılar için en yaygın olanı, yaklaşık olarak eşdeğer olan iki kapsamlı yasadır. M Ve A, bunun yardımıyla kompresörün yarı logaritmik özelliği elde edilir.

Kanun sıkıştırma özelliği A? aşağıdaki denklemle tanımlanır:

Nerede işaret(l) - sinyal polaritesi;

ben- giriş sinyalinin genliği;

A- sıkıştırma derecesini belirlemek için kullanılan parametre.

İÇİNDE Türün sıkıştırıcı segment özelliği Bir = 87,6/13.

kuantizasyon yasaları için Bir = 87,6/13 ilk için hesapla N Ben ilk iletim döngüsündeki her giriş sinyalinin örnekleri:

keyfi birimlerde okumaların mutlak değeri;

segment numarası ( İLE) okumalar;

niceleme düzeyi numarası ( İLE) segmentlerdeki okumalar.

7. kanal için 8. kanal için

kanal 9 için kanal 10 için

kanal 11 için kanal 12 için

Segment numarası İLE kuantize okuma, ifadedeki en küçük tamsayı olarak tanımlanır:

farkı bulalım R giriş sinyalinin genliği ile verilen segmentin alt ekstremite noktasına karşılık gelen değer arasında:

Niceleme düzeyi numarası İLE segmentteki sayı, ifadedeki en küçük tamsayı olarak tanımlanır:

Değerleri formülde değiştirerek şunu elde ederiz:

2., 3. ve 4. iletim döngüleri için de benzer hesaplamaları yapacağız. Hesaplama sonuçları Tablo 4.1'de özetlenmiştir.

Tablo 4.1 - Seviyeye göre örnekleme kuantizasyonunun sonuçları ve bunların kodlanması