Дәріс 3. Топтық ИКМ сигнал. ИКМ-АУБ цифрлық беру жүйесінің соңғы станциясының жалпы құрылымдық сұлбасы

Импульсты – кодалы модуляцияланғ ан арналары уақ ыт бойынша бө лінетін цифрлық беру жү йелерінде (ИКМ-АУБ ЦБЖ) кванттайтын жә не кодалайтын (кодерлер жә не аналогты - цифрлық тү рлендіргіштер АЦТ) қ ұ рылғ ылар ә детте топтық болады. АЦТ шығ ысындағ ы цифрлық элементарлы тоқ ты (импульс - 1) жә не тоқ сыз (пробел - 0) жіберулерден тұ ратын, кездейсоқ кодалық топтардың кезектілігін ұ сынады жә не топтық ИКМ сигнал (сурет 3.1) деп аталады. Ә детте бір қ алыпты кодалар қ олданылады, оларда ә р кодалық топтағ ы жіберулердің (кода разрядтығ ы) саны бірдей болады.

Уақ ыттық интервал ұ зақ тығ ын цикл ұ зақ тығ ы деп атайды. Топтық ИКМ сигналғ а қ атысты дискретизация периодына тең уақ ыттық интервал ұ зақ тығ ында арналар немесе арналық интервалдар – АИ. Ә р АИ m- разрядты кодалық комбинациядан тұ рады. Бұ л кодалық комбинация элементарлы тоқ ты (импульс - 1) жә не тоқ сыз (пробел - 0) жіберулерден тұ рады. Элементарлы жіберудің ұ зақ тығ ы импульс ұ зақ тығ ына тең. Дискретизация периоды мынағ ан тең:

(3.1)

Ұ зақ тығ ы тең импульсты беру ү шін ө ткізу жолағ ының кең дігі бар тракт болса жеткілікті. (3.1) ө рнегіне жә не қ ойып жә не қ арапайым тү рлендірулерді іске асырып, топтық ИКМ сигналды беруге қ ажетті ө ткізу жолағ ының кең дігі алынады:

(3.2)

Сурет 3.1 - Топтық ИКМ сигнал

Дискретизация периодының ұ зақ тығ ына тең уақ ытта екілік символдары берілуі тиіс, бұ л цифрлық ағ ынның жылдамдығ ына сә йкес:

(3.3)

Цифрлық ағ ынның бір цифрлық арнасының жылдамдығ ы тең. Негізгі цифрлық арна ү шін жә не , бұ л жылдамдығ ына сә йкес келеді.

АЦТ шығ ысындағ ы кө п арналы топтық ИКМ сигнал біріншілік цифрлық ағ ын болып табылады. Біріншілік цифрлық ағ ынды қ ұ рушы қ ұ рылғ ылардың кешенін аналоты-цифрлық жабдық (АЦЖ) деп атайды. Жоғ ары қ уатты цифрлық ағ ындар бірнеше кіші қ уатты ағ ындардың бірігуі арқ ылы қ ұ рылады. Цифрлық ағ ындарды біріктіретін қ ұ рылғ ылардың кешенін уақ ыттық топ қ ұ рушы жабдық (УТЖ) немесе уақ ыттық мультиплексорлау (УМ) деп атайды.

АЦЖ немесе УТЖ (УМ) шығ ысында топтық импульсты – модуляцияланғ ан сигнал қ ұ рылады. Бұ л сигнал - параметрлері кездейсоқ шама болатын, импульстардың кезектілігі болып табылады. Ә детте ИКМ сигнал бір полярлы екі дең гейлі кезектілік болып табылады. Бір импульсты жіберуді (импульсты немесе пробелды) беруге арналғ ан, уақ ыт интервалы , тактылы интервал деп аталады (сурет 3.2). Импульс ұ зақ тығ ы (пробел) тактылы интервалдан кіші (сурет 3.2, а) немесе оғ ан тең болуы мү мкін, яғ ни (сурет 3.2, б). шамасы тактылы жиілік деп аталады.

Сурет 3.2 – Импульс ұ зақ тығ ы тактылы импульстан кіші (а) жә не тактылы интервалғ а тең (б)

Негізінен тең (сурет 3.2, а) ИКМ кең інен қ олданылады. Кодалық комбинацияның кез келген разрядында бірлер мен нольдердің пайда болу ық тималдығ ында жә не символдар бір бірінен тә уелсіз болғ анда, бұ ндай сигналдың энергетикалық спектрі келесі формуламен анық талады:

(3.4)

бұ л жерде функциясы – бірлі импульстың спектральды тығ ыздық модулі – ол энергетикалық спектрдың ү здіксіз бө лігінің жә не оның дискретті бө лігінің айналмасының формасын анық тайды; - кезектіліктің амплитуда дисперсиясы; - импульсты кезектіліктің орташа мағ насы; - дельта - функция. Тік бұ рышты импульстар кезектілігінің энергетикалық спектрі (АЦЖ жә не УТЖ шығ ысында болады) 3.3 суретте кө рсетілген.

ИКМ сигналдың энергетикалық спектрінің ү здіксіз бө лігінің нольдері (3.3, б суретте 1 қ исық сызық) жә не дискретті бө лігінің айналмасы нү ктелерінде орналасқ ан, мұ нда жә не тең болғ анда, .

Осылайша, спектрдың дискретті бө лігі тұ рақ ты қ ұ раушыдан жә не тактылы жиіліктің тақ гармоникаларынан тұ рады. Бірінші гармоника тар жолақ ты фильтрмен бө лінеді жә не синхрондау ү шін қ олданылуы мү мкін.

Бұ ндай сигналдардың кемшіліктері:

1) жоғ ары жиілікті дискретті қ ұ раушылардың жә не спектрдың ү здіксіз бө ліктерінің ү лкен қ атысты қ уаты. Бұ л жекелеген тізбектер арасында байқ алатын ө тімді ә серлерге жә не символ аралық бұ рмалануларғ а (бірінші жақ ты ө тімді бө геуілдер) ә келеді;

2) спектрдің ү здіксіз бө лігіндегі тө менгі жиілікті қ ұ раушыларының меншікті салмағ ының ү лкендігі, бұ л символ аралық бұ рмалануларғ а жә не екінші жақ ты ө тімді ә серлерге ә келеді.

Сурет 3.3 - жә не болғ анда ИКМ сигналдың энергетикалық спектрінің дискретті (а) жә не ү здіксіз бө ліктері (б)

Іс жү зінде жұ мыс істейтін бағ ыттаушы орта (байланыс желісі) жолақ ты фильтрдың қ асиетіне ие болады, яғ ни 0 ден дейін жә не дан шексіздікке дейін тө менгі жиіліктерді бермейді, бұ л факт - аталғ ан кемшіліктерді одан сайын терең дете тү седі. Байланыс желісімен сигналдарды бергенде, олардың жиілігінің спектрлерін шектеу символ аралық бұ рмалануларды кү шейтеді жә не ИКМ сигналды қ абылдағ анда жә не декодалағ анда қ ателіктерге ә келуі мү мкін. Осы бұ рмалануларды жою ү шін ИКМ сигнал желілі цифрлық сигналғ а тү рленеді, бұ л сигналдың энергетикалық спектры байланыс желісінің беру параметрлерімен (сурет 3.3, б, 2 қ исық сызық) ең тиімді тү рде келісілген. Желілі цифрлық сигналдың қ ұ рылу процессі желілі кодалау деп аталады, ал цифрлық сигналдың ұ сынылу формасы - желілі кода. ИКМ сигналдың кодасын желілі кодағ а жә не кері тү рлендіруді іске асыратын қ ұ рылғ ы беру трактысының (КТ_бер) жә не қ абылдау трактысының (КТ_{қ аб}) кода тү рлендіргіші деп аталады.