Curs Sisteme TransmisiuniM Original

8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original

1/113

- 1 -

Principii le de construi re ale semnalelor de transmisiuni mul tiplex.

Nivele de transmisiune al semnalelor

Sistem de transmisiuni multiplex se numete un ansamblu de mijloace tehnicecare asigur prin intermediul unui circuit fizic s organizm dou i mai multe canale de

comunicaii. Dup metoda de divizare a canalelor se deosebesc sisteme de transmisiuni

cu divizarea canalelor n timp.

Divizarea canalelor n frecven se practic n sistemele de transmisiuni

analogice, iar divizarea canalelor n timp de obicei se practic n sistemele de

transmisiuni digitale.

n sistemele de transmisiuni cu divizarea canalelor n frecven pentru fiecare

canal se repartizeaz o anumit band de frecven canf limitele creia se nfptuiete

transmisiunea semnalelor unui canal de comunicaii. Spre deosebire de sistemele cu

divizarea canalelor n frecven, n sistemele cu divizarea canalelor n timp

transmisiunea semnalelor pentru diferite canale se nfptuiete nu concomitent, ci pe

rnd cu un oarecare decalaj n timp. n linia de transmisiuni se transmite semnalul

numai pentru un canal al sistemei. Transmisiunea semnalelor prin fiecare din canalele

sistemei se nfptuiete discret peste anumite intervale de timp.

Canal de comunicaii sau telecanal se numete un ansamblu de dispozitive

liniare i staionare care asigur transmisiunea unui anumit tip de informaie de la

operator la client, astfel de tip de informaii pot servi: comunicrile telefonice sau

telegrafice, transmisiunea datelor, programelor de radiodifuziune i televiziune. Daccanalul de comunicaie este destinat pentru transmisiunea curenilor de frecven tonal

sau vocal de la 300 pn la 3400Hz i posed caracteristicile care corespund anumitor

cerine, atunci el se numete canal standard de frecven tonal sau vocal.

Circuit fizic de comunicaie se numete conductoarele liniei aeriene sau ale

cablului prin care se transmit sau se recepioneaz semnalele formate de sistema de

transmisiune. n dependen de materialul conductoarelor circuitele pot fi din:


2/113

- 2 -

- cupru;- oel;- aluminiu;- combinate.Dup numrul conductoarelor se deosebesc circuite formate prin intermediul unui

singur conductor, dou conductoare i patru conductoare. Circuitele la rndul lor pot fi:

simetrice i nesimetrice. n circuitele simetrice conductoarele posed aceeai construcie

i aceiai parametri electrici. Ca exemplu de circuit nesimetric servete linia monofilar

n care n calitate de al doilea conductor se utilizeaz solul.

Linia de transmisiune se numete construcia care const dintr-un anumit numr

de circuite. Linia de transmisiune se divizeaz n: linie aerian i linie prin intermediul

cablului. n componena utilajului sistemului de transmisiuni intr utilajul staiilor

intermediare i traficul liniar, care const din utilajul staiilor intermediare i linia de

transmisiune. Staiile intermediare pot fi sub form de puncte de amplificare sau

regenerare, care se divizeaz n deservite i nedeservite.

n staiile intermediare se nfptuiete compensarea atenurii i nlturarea

distorsiunilor semnalelor ce se transmit, care apar la propagarea lor prin linia de

transmisiune, iar staiile terminale pe lng aceasta se mai folosesc suplimentar pentru

convertarea semnalelor.

n fig.1este reprezentat schema de structur a sistemului de transmisiune pentru

organizarea comunicaiilor telefonice a nabonai.

F ig. 1

C

T

A

AT

LA. . .

ST SI1LT

SI2LT

SINLT STLT

C

T

A

. . .LA

ATTC

SR (SA) SR (SA)


3/113

- 3 -

ATaparat telefonic

LAlinia de abonat

CTAcentrala telefonic automat

STstaia terminal

TLtraficul lineic

LTlinia de transmisiuni

SI1,2...Nstaiile intermediare

SAsector de amplificare

SRsector de regenerare

Sectorul de linie ce se afl ntre dou staii intermediare vecine sau ntre STi SI

vecin se numete sector de amplificare (SA)sau sector de regenerare(SR).

La transmisiunea convorbirilor n aparatul telefonic oscilaiile sonore se

converteaz n oscilaii electrice, iar la recepie invers. Prin intermediul CTA se

stabilete conectarea abonatului cu linia necesar iar dispozitivele sistemului de

transmisiune converteaz semnalele electrice n aa mod pentru ca convorbirile tuturor

abonailor s se nfptuiasc prin diferite canale organizate sau transmise prin

intermediul unei linii de transmisiuni. Distana de funcionare a sistemului de

transmisiune i numrul de canale de frecven tonal formate n cadrul sistemelor sunt

determinate de destinaie sistemului de transmisiuni, dup acest indice STse divizeaz:

locale, zonale, interurbane, care pn la urm formeaz o reea de comunicaii unic de

prestare a diferitor servicii.

Nivelele de transmisiune ale semnalelor.n tehnica de comunicaii puterea, tensiunea i curentul semnalului sunt primite

de a fi apreciate nu n watt, volt i amper, ci n nite mrimi relative logaritmice care se

numesc nivele de transmisiune, ce ne ofer o serie de avantaje: n primul rnd se

simplific calculul circuitelor electrice, deoarece nmulirea i mprirea numerelor se

nlocuiete cu adunarea i scderea logaritmilor de la nmulirea i mprirea acestor


4/113

- 4 -

cifre, iar n al doilea rnd nivelele de transmisiune corespund sensibilitii urechii la

semnalele sonore care la fel se descriu de legea logaritmic. Nivelele de transmisie

conform puterii, tensiunii i curentului se msoar n decibeli (dB) i se determin

conform relaiei:

0

xp

P

Plg10P ;

0

xu

U

Ulg20P ;

0

xI

I

Il g20P , (1)

unde: xxx I,U,P - valorile puterii, tensiunii i curentului n punctul x ce se

analizeaz al circuitului sau canalului.

000 I,U,P - valorile iniiale ale puterii, tensiunii i curentului pentrudeterminarea nivelelor de transmisiuni.

Ca de obicei amplificarea intensitii sunetului se msoar n Belli (B). Bell-ul

reprezint sporirea intensitii sau a altei mrimi energetice de zece ori, deoarece

mrimile energetice sunt proporionale mrimilor de for la ptrat Bellul la fel

reprezint sporirea mrimii de for de 162,310 ori.Unitatea de zece ori mai mic se numete dB (decibell) i reprezint sporirea

mrimii energetice de 259,11010 ori sau a mrimii de for de 121,12010 ori. n practic la fel se utilizeaz neperul (Np)i reprezint sporirea mrimii energetice

de 389,7e2 ori sau a mrimii de for 718,2e ori. ntre Np i dB exist

urmtoarele relaii:

.Np115,0dB1

;dB686,8N1p

(2)

n caz general nivelul de transmisiune conform puterii nu este egal cu cel al

tensiunii sau a curentului. ns ntre ele pot fi stabilite relaii reciproce dac sunt

cunoscute rezistenele xR i 0R pe care se elimin corespunztor puterile xP i 0P ,

adic:


5/113

- 5 -

,R

UI;IUP;

P

Plg10P

0

xp (3)

,RRlg10P

RRlg10

U

Ulg10RR

U

Ulg10P0

xU

x

020

2x

x

020

2x

p (4)

.R

Rlg10P

R

Rlg10

I

Il g10

R

R

I

Il g10

P

Plg10P

0

xI

0

x

20

2x

20

2x

20

2x

0

xp (5)

n cazul cnd .PPPRR IUP0x Nivelele se numesc absolute

dac n calitate de valori iniiale

sunt luate mrimile:

Alegerea acestor valori sunt condiionate de faptul c microfonul etalon de

calitate nalt care funcioneaz n calitate de generator de curent variabil dezvolt o

putere mW1 la conectarea lui la sarcina acordat cu valoarea de 600 , atunci pe

sarcin vom obine tensiune sau diferen de potenial:

,V775,060010RPU

3

000

(6)

i prin ea va circula curentul: .mA29,1600

10

R

PI

3

0

00

n baza acestor date este introdus noiunea de generator normal. Normal se

numete generatorul fora electromotoare a cruia este egal cu 1,55Vi cu rezistena

interioar activ de 600 care emite oscilaii cu frecvena 800Hz pe sarcina de

600 , astfel de generator ne va da valorile etalon ale curentului i tensiunii.

.mA29,1I

,V775,0W

,mW1P

0

0

0


6/113

- 6 -

Nivelele absolute conform puterii, tensiunii i curentului sunt legate ntre ele dac se

msoar n punctul circuitului sau canalului cu rezistena de intrare 600 . Pentru alte

valori a rezisteneix

R pentru calcul sunt utilizate urmtoarele relaii:

600Rlg10PP xup sau

600Rlg10PP xIp . (7)

Nivelele se numesc relative dac ele se determin n comparaie cu puterea, tensiunea i

curentul care se refer ca de obicei la nceputul traficului lineic, unde se comunic cu

semnalul de intrare, cu nivelul de la generatorul normal.

n practic deseori se utilizeaz nivelele de msurare. Nivel de msurare se

numete nivelul absolut ntr-un oarecare punct care se msoar cnd la intrare se

comunic semnal cu nivelul nul de la generatorul normal. Cel mai des n calitate de

nivel nul se alege puterea egal cu mW1 ce se elimin pe rezistena de 600 .

Decibellii care se determin fa de acest nivel se numesc dBm, astfel obinem c

nivelul puterii este:

]dBm[]),mW[Plg(10mW1

Plg10P xxp (8)

Nivelul absolut conform tensiunii este egal:

)771,0

lg(20P xu . (9)

Nivelul absolut conform tensiunii se msoar cu ajutorul voltmetrelor care sunt

gradate de dBfa de V775,0U0 . Valorile standarde a rezistenei sarcinii n diferitepuncte ale canalului sunt standardizate i pot fi egale cu 600 , 150 i 75 .

Nivelele relative pot fi determinate ca diferena dintre nivelele absolute n punctele ce

se msoar i n punctul iniial adic:

0xr PPP

. (10)


7/113

- 7 -

Nivelul relativ ne caracterizeaz schimbarea puterii de amplificarea dac 0Pr sau atenuare dac 0Pr ntre punctele de msurare i cel iniial. Cunoscnd nivelulabsolut al semnalului n punctul iniial poate fi determinat nivelul absolut n punctul cu

orice nivel relativ adic: r0x PPP .Presupunem c:

;mW1P0 01lg10P0 (dBm);W1Px 3010lg10P 3x (dBm) (11)

30030Pr (dBm)

Caracteristica semnalelor primare de comunicaie

2.1. Semnalele reelei telefoniceStudierea spectrului energetic al vorbirii ne indic c vorbirea reprezint un

proces, spectrul de frecven a cruia se afl n limitele de 50...100Hz pn la

8000...10000Hz.

Este stabilit c calitatea vorbirii se pstreaz satisfctoare la limitarea spectrului

cu frecvena de la 300... 3400Hz. Aceste frecvene au fost aprobate de Uniunea

Internaional de Telecomunicaii n calitate de frontierele spectrului efectiv a vorbirii

pentru banda de frecven indicat se pstreaz o claritate bun a vorbirii i o sonoritate

natural satisfctoare. Puterea medie a semnalului telefonic alctuiete mW88 ,

puterea Wm puterea maximal a semnalului telefonic, probabilitatea de depire acreia este foarte mic i este egal cu W2220 .

Puterea minimal a semnalului care se aude pe fondul zgomotului este egal cu

nW220 . Diapazonul dinamic al semnalului n procesul de vorbire:

dB40P

Plg10D

min

max (12)Influena zgomotului asupra calitii comunicaiilor telefonice se caracterizeaz

prin urmtoarele date:


8/113

- 8 -

- pentru puterea zgomotului egal cu nV8,17 zgomotul practic nu influeneazasupra calitii comunicaiilor telefonice;

- pentru puterea zgomotului egal cu nV178 claritatea este destul de bun.- pentru puterea zgomotului egal cu nV1780 claritatea vorbirii se reduce i

calitatea comunicaiilor este nesatisfctoare.

Capacitatea informaional care se conine n semnalul vocal ce se transmite prin

canalele de organizare a comunicaiilor telefonice alctuiete:

)1

10178

1088(log3100)1

P

P(l ogFB

9

6

2zg

med2

kbps9,27bps2790093100 . (13)

2.2 Semnalele de radiodifuziuneCa surse a sunetului la transmisiunea programelor de radiodifuziune ca de obicei

servesc instrumentele muzicale i vocea omului. Spectrul semnalului sonor se limiteaz

n banda de frecven de la 20...20000Hz. ns n dependen de calitatea de

reproducere limea spectrului semnalului poate fi limitat. Pentru canalele de

radiodifuziune de clasa I banda de frecven alctuiete de la 50...10000Hz, iar pentru

canalele de clas superioar de la 30...15000Hz.

Puterea medie a semnalului de radiodifuziune depinde de interval, parcursulcruia se determin valoarea medie i este egal cu 923W parcursul la o or, 2230W

parcursul la un minut, 4500W parcursul la o secund.

Puterea maximal a semnalului de radiodifuziune este 8000W, iar diapazonul

dinamic al semnalului de radiodifuziune alctuiete pentru comentator 23 25dB,

pentru ansamblul instrumental 4050dB i orchestra simfonic pn la 65dB.

n corespundere cu reglementrile Unitii Internaionale de Telecomunicaii

puterea zgomotului admisibil nu trebuie s depeasc 4nW.


9/113

- 9 -

Lund n considerare banda de frecvene F=10000Hz, W923Pmed inw4Pzgomot capacitatea informaional a semnalului de radiodifuziune alctuiete

180kbps adic capacitatea informaional a semnalului de radiodifuziune este mai mare

fa de capacitatea semnalului telefonic.

2.3. Semnalele fax, e-mail.

Comunicaiile fax, e-mail transmisiunea imaginilor imobile dup cum sunt:

figurile, fotografiile, textele, paginile de ziar etc.

La emisie dispozitivul fax-email converteaz fluxul de lumin ce se reflect de la

imagine ntr-un semnal electric, iar la recepie are loc convertarea invers, adic a

semnalului electric n imagine.

Limea spectrului fax-email primar depinde de imaginea ce se transmite, de

viteza de desfurare a imaginii i dimensiunile spotului de lumin. Limea spectrului

va fi de valoare maximal n cazul dac imaginea const dintr-o alternan a liniilor alb-

negru egale dup lime cu dimensiunea spotului de lumin. La transmisia imaginilorreale se obine un semnal de form complicat, spectrul energetic al cruia conine toate

frecvenele ncepnd de la 0 pn la . Uniunea Internaional de Telecomunicaiirecomand de a produce aparate fax-email cu diametrul tamburului 70mm, dimensiunea

spotului de lumin de 0,15mm i viteza de rotire a tamburului de 60 90 i 120 rot/min.

Pentru astfel de parametri ai aparatului lrgimea spectrului semnalului fax-email va

alctui pentru vitezele indicate corespunztor de la 0 pn la 730Hz, de la 0 pn la1100Hz i de la 0 pn la 1460Hz. Imaginile se divizeaz n imagini haurate care

conin dou gradaii de luminozitate i imagini n semitonuri care conin 16 gradaii de

luminozitate. Diapazonul dinamic a spectrului fax-email alctuiete 25dB, iar

capacitatea informaional pentru viteza de 120 rot/min alctuiete 2930bps pentru

imagini haurate i 11700bps pentru cele n semitonuri.


10/113

- 10 -

2.4. Semnale TV.n televiziune ca i n telecomunicaiile fax-email semnalul primar se formeaz

prin metoda desfurrii imaginilor mobile ce se transmit sub form de cadre care seschimb unul cu altul, i pentru a crea efectul micrii lente se transmit 25 cadre pe

secund, fiecare cadru se divizeaz n linii numrul crora este determinat de

standardele n vigoare i poate s alctuiasc 625 linii. n tubul de emisie imaginea

optic se converteaz n copia ei electric n care distribuirea luminozitii se nlocuiete

cu distribuirea potenial, raza electric deplasndu-se pe ecranul tubului scaneaz

imaginea linie dup linie i le ieirea tubului tensiunea constant se modific n

corespundere cu schimbarea luminozitii imaginii optice, astfel se formeaz video-

semnalul TV. La recepie acest semnal schimb intensitatea razei electrice care se

deplaseaz pe ecranul ce este acoperit cu un material ce lumineaz, intensitatea de

luminiscen a creia se schimb n corespundere cu schimbarea luminozitii imaginii

ce se transmite. Fiecare cadru se transmite n dou etape:

- iniial raza scaneaz liniile impare i apoi pe cele pare. Datorit frecvenei relativ

sporite de schimbare a semicadrelor(50 ori pe secund) pe ecranul tubului de recepie se

formeaz o imagine stabil. Lrgimea spectrului semnalului TV se determin n modul

urmtor: frecvena maxim a spectrului corespunde transmisiunii alternanei

elementelor ptratice ale imaginii. Dimensiunea vertical a elementelor ptratice este

determinat de dimensiunea liniei. timpul de transmisiune a unei linii este egal:

62525

1

Tl (14)

Lund n considerare c limea cadrului se refer la nlimea lui ca 4/3 numrul de

elemente ce se conine ntr-o linie este :

6253

4Nl , (15)

prin urmare timpul de transmisie a unui element va fi:


11/113

- 11 -

)s(08,0)625(254

3

N

T

2l

l , (16)

i atunci frecvena maxim este egal:

)Mhz(65,0

Fmax , (17)

astfel presupunnd c frecvena inferioar a spectrului este egal cu 50Hz (frecvena de

schimb a semicadrului), limea sumar a video-spectrului semnalului TV va alctui de

la 50Hz pn la 6MHz. Diapazonul dinamic al semnalului TV alctuiete 40dB iar

capacitatea informaional a semnalului TV este de 80Mbps.

2.5. Semnale telegrafice i transmisiuni de date

Toate tipurile de semnale analizate mai sus se refer la semnalele analogice sau

continui. Comunicrile sau semnalele telegrafice i de transmisiuni de date se refer lasemnalele discrete. Dispozitivele de convertare a comunicrilor telegrafice i al datelor

n semnal electric reprezint fiecare semnal al comunicrii sub form de o anumit

combinaie de impulsuri i pauze de aceeai durat. dispozitivele de convertare a

semnalelor de telegrafie i transmisiune a datelor n comunicare conform combinaiei de

impulsuri i pauze recepionate se restabilesc n conformitate cu algoritmul de formare a

codului i se fixeaz prin intermediul imprimantei sau se vizualizeaz pe monitor.

Mrimea invers proporional duratei impulsului se numete viteza de telegrafie sau

transmisiune a datelor.

i

1B . (18)

i -durata impulsului n secunde


12/113

- 12 -

n cinstea inginerului francez George Bod ca unitate a vitezei de telegrafiere se

utilizeaz Bodul [Bod]. Pentru ;s1i B=1Bod.n telegrafie se utilizeaz impulsurile cu s02,0i , ce corespunde vitezei standardede telegrafiere 50Bozi. La fel se utilizeaz i alte viteze de telegrafiere ca 75Bozi.

Viteza de transmisie a datelor este cu mult mai sporit i poate s alctuiasc

200,600,1200Bodi i mai mult. Semnalele de telegrafie i transmisie a datelor reprezint

o consecutivitate de impulsuri dreptunghiulare, spectrul de frecvene a creia conine un

numr infinit de armoni.

De aceea pentru a asigura transmisia impulsurilor fr distorsiuni este necesar o

band de frecven infinit de mare. ns n cazul transmisiunii semnalelor binare, cereprezint o consecutivitate de impulsuri de uniti i zerouri logice la recepie nu este

necesar de a restabili impulsurile fr distorsiuni, ns este necesar de a fixa semnul

impulsului n cazul semnalelor bipolare sau existena/lipsa impulsului n cazul

semnalelor unipolare.

A fost stabilit c impulsurile pot fi fixate cu o stabilitate nalt dac pentru

transmiterea lor se utilizeaz banda de frecven numeric egal cu viteza detransmisiune n Bodi, astfel pentru viteza standard de telegrafiere de 50Bozi lrgimea

spectrului telegrafic alctuiete 50Hz, dar dac ne referim la viteza medie de transmisie

a datelor de 2400Bozi lrgimea spectrului semnalului va fi egal cu 2400Hz.


13/113

- 13 -

3.Ierarhia sistemelor de transmisiuni analogice cu divizarea n

frecven a canalelor. Convertarea frecvenei semnalelor n

STA. Formarea grupelor primare, secundare, teriare, cuaternare

a canalelor analogice de comunicaii.

3.1.I erarhia sistemelor de transmisiuni cu DCFNivelul deformare a

grupelor

Num. decanale a

frecvenei

tonale

Formarea

grupelor

Spectrude

frecven

(KHz)

Intervalulde

protecie

(KHz)

Frecvenapurttoare

Lungimeasectorului

de

amplificare

DistanaPAD-

PAD

CFT 1 - 0,3-3,4 - - - -

Grupa

primar12 12CFT 60-108 -

Fpn=108-4(n-1)

n=1...12

54 143(2)

Grupa

secundar60 5GP 312-552 -

Fpn=420+4

8(n-1)n=1...5

19240

(11)

Grupateriar

300 5GS 812-2044

8 1364,2108,1612,2356, 1860

6 240(39)

Grupa

cuaternar900 3GT

8516-12388

881056011880

13200

3240(79)

Ierarhia sistemelor de transmisiuni cu DCFeste reprezentat n tab.1:

CFTcanale de frecven tonal;

GPgrupa primar;

GSgrupa secundar;

GTgrupa teriar;

Conform direciei de transmisie a semnalelor canalele de comunicaii se

divizeaz:

- simplex,- semiduplex


14/113

- 14 -

- duplexSimplexe se numesc canale de comunicaii care permit transmisia semnalelor numai

ntr-o singur direcie.

Duplexe - n dou direcii (direct i invers).

Semiduplexela fel asigur transmisiunea semnalelor n dou direcii, numai c n

fiecare moment de timp transmisiunea se efectueaz numai ntr-o direcie.

3.2. Convertarea frecvenei semnalelor n sistemele de

transmisiuni analogice (STA) cu divizarea canalelor n

frecven(DCF).n STA cu DCF curenii semnalelor iniiale se converteaz conform frecvenei n

diferii cureni cu frecven nalt. Procesul de convertare al curentului de frecven

iniial n diferii cureni de frecven nalt se numete modulaie, iar convertarea

invers se numete demodulaie.

Dispozitivele cu ajutorul crora se nfptuiete modulaia i demodulaia se numesc

modulatoare i demodulatoare. Deoarece schemele i principiul de funcionare al

acestor dispozitive sunt aceleai, ele se mai numesc convertoare de frecven. Elementul

de baz la orice convertor de frecven este elementul neliniar dup cum sunt: dioda

semiconductoare sau tranzistorul. n continuare este necesar de a determina cum se

comport elementele neliniare i liniare n circuitele electrice.

Circuitele electrice se numesc liniare dac rezistena circuitelor nu depinde de

valoarea tensiunii aplicate, adic caracteristica tensiune-curent va fi liniar (fig.1) i se

va descrie conform legii lui Ohm.

i

R

Ui

u


15/113

- 15 -

Notnd uaiaR

1 Dac la intrarea circuitului electric liniar de comunicat tensiunea care se schimb

conform legii cosinusului:

tcosUU , (19)atunci n circuit va circula curentul:

tcosUai . (20)Dac la intrarea circuitului liniar de comunicat dou tensiuni care se schimb

dup legea cosinusului:

tcosUU

tcosUU

2

1 . (21)

Atunci n circuit va circula curentul:

tcosaUtcosUa)UU(ai 21 (22)Din (22) observm c pe rezistena circuitului apar dou tensiuni de frecven i ,amplitudinea crora se va determina de valoarea rezistenei circuitului.

Circuitele electrice se numesc neliniare dac rezistena circuitelor depinde de

valoarea tensiunii aplicate, adic caracteristica tensiune-curent va fi neliniar (fig.2)

Curentul n circuitul electric neliniar se schimb neproporional cu tensiunea aplicat i

se exprim prin relaia:

i

nn

33

2210 Ua...UaUaUaai

u

Fig.2


16/113

- 16 -

unde: n1,0 a,aa coeficienii valoarea i semnul crora depinde de specificul

caracteristicii tensiunii curent al elementului neliniar.

Dac ntr-un circuit de conectat n serie un generator G de tensiune cosinusoidal

tcosUU un element neliniar de exemplu dioda semiconductoare D irezistorul R(fig.3)atunci pentru semiperioada pozitiv a tensiunii dioda se va polariza

direct, rezistena ei devine foarte mic, iar curentul ce circul prin circuit va fi de

valoare mare.

F ig. 3

Pentru semiperioada negativ a tensiunii dioda se va polariza invers, rezistena ei

sporete i curentul ce circul prin circuit se micoreaz (fig.4).

GR

D

-+


17/113

- 17 -

F ig. 4

Astfel valoarea curentului ce circul prin dioda semiconductoare va depinde att

de valoare ct i de polaritatea tensiunii aplicate i forma curentului se va distorsiona.

ditorsionarea formei curentului duce la apariia componentelor suplimentare ale

frecvenelo care nu au fost comunicate la intrarea circuitului. Matematic aceasta se

obine n felul urmtor: substituind n expresia (22)valoarea tensiunii cu expresia (18)

i limitndu-ne cu primii trei termeni obinem:

t2cos2

Ua

2

UatcosUaa

tcosUatcosUaai

22

22

10

2210

(23)

+

-

t

i

u

u

i

t


18/113

- 18 -

Din expresia (23) observm c la ieirea circuitului neliniarpe lng curentul

frecvenei a mai aprut curentul cu frecvena dubl 2 adic a aprut a douaarmonic. Dac n expresia (22)ne vom limita cu primii trei termeni atunci vom obine

curenii cu frecvenele m...3,2, adic vom obine I armonic, a II-aarmonic, a III-a armonic...

Dac la intrarea circuitului neliniar de comunicat dou tensiuni de cosinusoidale

ce se determin dup expresia (20)i de limitat cu primii trei termeni ai expresiei (22)

obinem:

t2cos2

Ua

2

Ua

)ttcos(Ua

)ttcos(UUat2cos2

a

2

UatcosUatcosUaatcosUa

tcosUtcosUa2tcosatcosUa

tcosUaa)UU(a)UU(aai

22

22

2

2

22

22

11022

2

22221

102

2122110

(23)

Din expresia (23)observm c la ieirea circuitului neliniar pe lng curenii cu

frecvena i au aprut cureni cu frecvene duble 2 i 2 i la fel curenii cufrecvena )( i )( dac n expresia (21)nu ne vom limita cu primii treitermeni atunci la ieirea circuitului neliniar vom obine armonicile i componentele de

un ordin mai superior nm,n,m i nm , m=1,2,3... i n=1, 2,3...suma coeficienilor m i n determin ordinul armonicii sau a componentelor

suplimentare. Astfel componentele , , i armonicile 2 i 2 suntde ordinul II, iar componentele 2,2 i armonicele 3 i 3 sunt deordinul III etc. n aa mod elementele neliniare aduc la apariia la ieirea convertoarelor

a componentelor i armonicelor care lipsesc n semnalul de la intrare ca de obicei laintrarea convertorului concomitent se comunic semnalul informaional cu frecvena


19/113

- 19 -

i semnalul cu frecvena purttoare i din toate armonicele i componentelesuplimentare care se obin la ieirea convertorului utile sunt componentele i

, iar toate celelalte componente i armonici sunt parazitare.Componentele utile i conin informaii despre semnalul

informaional cu frecvena i sunt numite frecvene laterale i anume componenta

se numete frecven lateralsuperioar deoarece n spectrul de frecvene este

mai mare dect , iar componenta se numete frecven lateral inferioar,deoarece n spectrul de frecvene este mai mic dect frecvena .

n condiiile reale semnalele informaionale conin componente cu diferite

frecvene, de la n1... de aceea la ieirea convertoarelor de frecven vom obine nufrecvene laterale ci benzile de frecvene laterale i anume cea superioar

)...( n1 i cea inferioar )...( n1 . Amplitudinea tensiunii,frecvenei purttoare U care se comunic la intrarea elementelor neliniare nconvertoarele reale este cu mult mai mare dect cea a tensiunii semnalului informaional

U , de aceea rezistena diodei semiconductoare va depinde numai de polaritatea

tensiunii frecvenei purttoare i cu ct raportul U/U este mai mare cu att este

mai mic amplitudinea componentelor parazitare la ieirea convertorului de frecvene.

3.3. Formarea grupelor primar, secundar, teriar i cuaternar

al canalelor de frecven tonal n STA cu DCF

Schema de structur a utilajului pentru formarea semnalului grupei primare ce

const din 12 canale de frecven tonal este reprezentat n fig.5.


20/113

- 20 -

F ig. 5

SDsistem diferenial

LA limitator de amplitudineeCF convertor de frecvene la emisie

FTBfiltru trece band

rCF convertor de frecvene la recepie

FTJfiltru trece jos

AFT amplificator de frecven tonal.

Fiecare canal al grupei primare posed cte un trafic separat de emisie i derecepie adic fiecare canal se organizeaz prin intermediul a patru conductoare. La

emisia semnalelor telefonice canalul cu patru conductoare se conecteaz cu sectorul

circuitului cu dou conductoare prin intermediul sistemului diferenial. Dac se transmit

i alte semnale care necesit dou canale unilaterale sistemul diferenial SD se

deconecteaz. Fiecare canal conine urmtoarele dispozitive:

- n direcia de emisie limitatorul de amplitudine LA , convertorul de frecveneeCF i FTB

12

11

1

11

1

SD

LA

AFT

CFe FTB

FTBCFrFTJ

64 kHz

60108 kHz

60108 kHz


21/113

- 21 -

- n direcia de recepie conine FTB, rCF , FTJ, AFT La convertorul de frecvene a fiecrui canal se comunic frecvena purttoare care se

determin conform formulei:

)1n(4108fpn , (24)n=1,2,3...12

Filtrele FTBvor permite s treac numai curenilor ce corespund benzii laterale

inferioare i vor reine toi ceilali cureni de la ieirea convertoarelor de frecven astfel

n direcia de emisie vom obine:

1 canal 108(0,3...3,4)=104,6...107,7kHz

2 canal 104(0,3...3,4)=100,6...103,7kHz3 canal 100(0,3...3,4)=96,6...99,7kHz

. . .

12 canal 64(0,3...3,4)=60,6...63,7kHz.

n aa mod la ieirea traficului de emisie semnalele celor 12 canale vor ocupa

banda de frecven a grupei primare de la 60,6 pn la 107,7kHz sau aproximativ de la

60 pn la 108kHz. n traficul de recepie semnalele grupei primare cu banda defrecven de la 60 pn la 108kHz se comunic la filtrele trece band corespunztoare a

fiecrui canal. La convertoarele de frecven a fiecrui canal se comunic frecvena

purttoare care se determin conform formulei (24) i cu ajutorul FTJ de la ieirea

convertoarelor de frecven se separ curenii benzii laterale inferioare, adic FTJ

permit s treac numai curenilor de frecven tonal 0,3...3,4kHz i rein toate celelalte

componente ale curenilor. Curenii de frecven tonal dup amplificare se transmit la

ieirea canalului prin intermediul sistemului diferenial (dac sistemul diferenial este

conectat) astfel n direcia de recepie obinem:

1 canal 108(104,6...107,7)=0,3...3,4kHz

2 canal 104(100,6...103,7)=0,3...3,4kHz

3 canal 100(96,6...99,7)=0,3...3,4kHz

. . .

12 canal 64(60,6...63,7)=0,3...3,4kHz.


22/113

- 22 -

Schema de formare a benzii de frecven pentru grupa primar este reprezentat

n fig.6:

F ig. 6

n fig.7 este reprezentat schema de structur a utilajului pentru formarea grupei

secundare ce const din 60 de canale de frecven tonal ce se obin prin combinarea a

cinci grupe primare. Frecvena purttoare care se comunic la convertoarele de

frecven a grupelor primare se determin conform formulei:

)1n(48420fpn , (25)n=1,2,3,4,5.

astfel vom obine urmtoarele frecvene purttoare:

420,468,516,564,612kHz.

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 104

108

0.3 3.4

60.6 107.7


23/113

- 23 -

F ig. 7

Pentru a reduce diafonia la funcionarea a dou sisteme prin dou perechi a unui

cablu simetric cu patru conductoare n aparatura K 60 sunt prevzute dou variante de

organizare a spectrului liniar direct i invers cel direct se obine prin comunicarea la

convertoarele 2,3,4 i al frecvenei purttoare 468,516,564,612kHz i transmisiuneabenzilor laterale inferioare, iar pentru a obine spectrul inversat la convertoarele 2,3,4,5

se comunic frecvene purttoare cu valorile 300,348,396,444kHz i transmisiunea

benzilor laterale superioare frecvenele purttoare pentru prima grup de 420kHz n

ambele cazuri este aceeai i banda grupei nu se modific.

La emisie pentru spectrul direct obinem urmtoarele grupe:

1grup(12) 420 (60...108)=312...360kHz2grup(12) 468 (60...108)=360...408kHz

1260108

1

420 kHz

1260108

2

468 kHz

1260108

3

516 kHz

12 601084

564 kHz

1260108

5

612 kHz

312552


24/113

- 24 -

3grup(12) 516 (60...108)=408...456kHz

4grup(12) 564 (60...108)=456...504kHz

5grup(12) 612 (60...108)=504...552kHz.

Iar pentru spectrul inversat obinem:

1grup(12)+(60...108)=312...360kHz

2grup(12)+(60...108)=360...408kHz

3grup(12)+(60...108)=408...456kHz

4grup(12)+(60...108)=456...504kHz

5grup(12)+(60...108)=504...552kHz .

Astfel grupa secundar ocup banda de frecven 312...552kHz.

La recepie semnalul grupei secundare cu banda de frecven 312...552kHz se

comunic la filtrele trece band corespunztoare a grupelor primare. La convertoarele

de frecven fiecrei grupe i se comunic frecven purttoare care se determin

conform formulei (25)i cu ajutorul FTB de la ieirea convertoarelor de frecven se

separ numai curenii benzii laterale inferioare adic FTB permit s treac numai

curenii de la 60...108kHz i rein toi ceilali cureni n aa mod n direcia de recepie

att pentru spectrul direct ct i pentru cel inversat obinem:

1grup(12) 420 (312...360)=60...108kHz

2grup(12) 408 (360...408)=60...108kHz

3grup(12) 516 (408...456)=60...108kHz

4grup(12) 564 (456...504)=60...108kHz

5grup(12) 612 (504...552)=60...108kHz

Schema de formare a benzilor de frecven direct i invers pentru grupasecundar este reprezentat n fig.8:


25/113

- 25 -

F ig. 8

n fig.9 este reprezentat schema de structur a utilajului pentru formarea

semnalului grupei teriare ce const 300 canale cu frecvena tonal care se obin prin

combinarea a cinci grupe secundare. La convertoarele de frecvene a grupei secundare

se comunic frecvene purttoare cu valorile: 1364, 1612, 1860, 2108, 2356kHz.

1 2 3 4 5

60 108

312 552

420

468

300 516 348 564 612396

444


26/113

- 26 -

F ig. 9

FTBvor permite s treac curenilor cu frecvena benzii laterale inferioare i vor

reine toi ceilali cureni de la ieirile convertoarelor de frecvene i atunci n direcia de

emisie obinem:

1grup(60) 1363 (312...552)=812...1052kHz2grup(60) 1612 (312...552)=1060...1300kHz

3grup(60) 1860 (312...552)=1308...1548kHz

4grup(60) 2108 (312...552)=1556...1796kHz

5grup(60) 2356 (312...552)=1804...2044kHz.

Astfel grupa teriar ocup banda de frecven de la 812...2044kHz totodat ntre

benzile de frecvene n care sunt amplasate grupele secundare sunt promovate niteintervale de protecie cu valoarea 8kHz. La recepie semnalul grupei teriare cu banda

60312552

1

1364 kHz

60312552

2

1612 kHz

60312552

3

1860 kHz

60 3125524

2108 kHz

60312552

5

2356 kHz

8122044 kHz


27/113

- 27 -

de la 812...2044kHz se comunic la FTB corespunztoare grupei secundare, iar la

convertoarele de frecvene se comunic ace frecven purttoare ca i la emisie i cu

ajutorul FTB de la ieirea convertorului de frecvene se separ curenii ce corespund

benzii laterale inferioare adic FTB permit s treac curenilor cu frecvene de la

312...552kHz i rein toi ceilali cureni adic n direcia n direcia recepiei vom

obine:

1grup(60) 1364 (812...1052)=312...552kHz

2grup(60) 1612 (1060...1300)=312...552kHz

3grup(60) 1860 (1308...1548)=312...552kHz

4grup(60) 2108 (1556...1796)=312..552kHz

5grup(60) 2356 (1804...2044)=312...552kHz.

Pentru formarea semnalului grupei cuaternare se utilizeaz trei grupe teriare ce

ne permit s obinem 900 de canale de frecven tonal. La convertoarele de frecvene a

grupei teriare se comunic frecvene purttoare cu valorile 10560, 11880, 13200kHz

i atunci n direcia de emisie obinem:

1grup(300) 10560 (812...2044)=8516...9748kHz

2grup(300) 11880 (812...2044)=9836...11068kHz

3grup(300) 13200 (812...2044)=11156...12388kHz.

Astfel grupa cuaternar va ocupa banda de frecvene 8516...12388kHz totodat

ntre benzile de frecvene ntre care sunt amplasate grupele teriare sunt promovate nite

intervale de protecie egale cu 88kHz i n direcia de recepie pentru grupa cuaternar

obinem:

1grup(300) 10560 (8516...9748)=812...2044kHz

2grup(300) 11880 (9836...11068)=812...2044kHz

3grup(300) 13200 (11156...12388)=812...2044kHz.

4.Condiiile de transmisiune a semnaluluiOrice semnal electric propagndu-se prin canalele fizice ale sistemului de

transmisiuni se distorsioneaz modificndu-i forma iniial. Se deosebesc dou tipuri

de distorsiuni a semnalelor liniare i neliniare.


28/113

- 28 -

4.1. Distorsiuni le l iniare.Distorsiunile liniare se divizeaz n distorsiuni amplitudine frecven(DAF) i

distorsiuni faz frecven (DFF). Constanta de propagare gpentru orice cuadripol sedetermin:

biag

unde:

aatenuarea semnalului le propagarea lui prin cuadripol.

bdefazajul creat la propagarea semnalului prin cuadripol.Dac la intrarea cuadripolului (linia de transmisiune, filtre, canale de

telecomunicaii) se comunic un canal electric compus din mai multe armonici de

exemplu: const din dou componente:

21int UUU

atunci la propagarea lui prin cuadripol fiecare armonic se va atenua n mod diferit

aconstce va duce la apariia distorsiunilor amplitudine frecven (A-F)a semnalului.

Concomitent cu atenuarea diferit timpul de propagare prin cuadripol al armonic ilor la

fel este diferit adic cuadripolul creaz defazaje neproporionale n dependen de

frecvena armonicilor bconstce favorizeaz apariia distorsiunilor faz frecven

(F-F)a semnalului n rezultatul aciunii concomitente al distorsiunilor faz-frecven i

amplitudine-frecven forma semnalului la ieirea cuadripolului nu va coincide cu

forma semnalului ce se comunic la intrarea cuadripolului. Pentru canalele fizice ale

sistemului de transmisiuni multiplex distorsiunile A-Fi F-Finflueneaz asupra

semnalului informaional ce se propag prin canalele date n modul urmtor:

distorsiunea A-Fmodific timbrul sunetului, micoreaz calitatea, reduce certitudinea

tcos2UUtcosUU

22

11


29/113


30/113

- 30 -

Dac caracteristica AFmsurat depete limitele devierii admisibile atunci

se nfptuiete corectarea ei. Experimental a fost stabilit i normat de ctre Uniunea

Internaional de Telecomunicaii c calitatea comunicaiei se consider satisfctoare

la sporireareza la frecvena de frontier 0,3...3,4kHz nu mai mult de 8,7dB, banda de

frecven a canalului reza al cruia la frecvenade frontier nu este mai mare dect

atenuarea rezidual la frecvena efectiv de transmisiune. Micorarea atenurii reziduale

la orice frecven n banda de la 0,3...3,4kHz se admite pn la linia haurat de jos

pentru care diferena reza :

dB8,1arez Distorsiunea F Fn canalele de faz tonal se estimeaz prin intermediul

diferenei timpului de propagare a componentelor semnalului n banda 0,3...3,4kHz i

componentele cu frecvena 1,9kHz pentru asigurarea certitudinii necesare la

transmisiunea prin canale a diferitor semnale sub form de impulsuri (transmisiuni de

date, mesaje telegrafice). Aceast diferen nu trebuie s depeasc durata celui mai

scurt impuls, de exemplu: 1,5ms. Aceasta se obine prin corectarea caracteristicii de

baz a canalelor, n mod analogic se estimeaz i se normeaz caracteristicile AFi

F Fpentru alte tipuri de canale i la fel pentru traficurile de grup i liniare organizate

n STM.

4.2. Distorsiuni neliniareDeoarece n componena canalelor se utilizeaz att distorsiuni liniare ct i

neliniare caracteristica de amplitudine a canalului:

)U(fU intie va fi o dependen neliniar (fig.2)


31/113

- 31 -

F ig. 2

Dac tensiunea semnalului la intrarea canalului se schimb n limitele Uintr2pn

la Uintr1 atunci caracteristica de amplitudine a canalului poate fi considerat liniar.

Dac la intrarea canalului se comunic un semnal armonic cu frecvena 1f i tensiunea

intU ce se afl n limitele sectorului liniar al caracteristicilor, atunci la ieirea canalului

la fel vom obine un semnal armonic cu frecvena 1f . Dac tensiunea semnalului de

intrare depete valoarea critic 2, n cazul dat se va utiliza sectorul neliniar al

caracteristicii, ceea ce va duce la suprancrcarea dispozitivelor neliniare conectate n

traficurile primare, secundare i teriare ale STMi la ieirea canalului de rnd cu

componenta iniial 1f se vor obine componente suplimentare parazitare cu

frecvenele ...f3,f211

care vor aduce la distorsiunea semnalului ce se transmite prin

canalele i traficurile de telecomunicaii. Astfel de distorsiuni se numesc distorsiuni

neliniare.

Dac la intrarea canalului se comunic un semnal compus din mai multe

componente atunci pentru un nivel mare a semnalului, prin urmare suprancrcarea

dispozitivelor neliniare la ieirea lui se vor obine att armonicile acestor componente

ct i suma/diferena dintre aceste armonici, care la fel vor cauza distorsiuni neliniare

ale semnalului. Produsele neliniare frecvenele crora sunt n afara benzii de frecven a

Uies

Uintr1 Uintr2Uintr


32/113

- 32 -

canalului sunt suprimate de FTBi prin urmare ele nu influeneaz asupra canalelor

vecine ale STM. Aceste produse care se obin n dispozitivele neliniare ale grupelor

superioare nu pot fi suprimate cu FTBi de aceea influeneaz att asupra semnalului

ce se transmite prin canalul dat ct i asupra semnalelor din canalele vecine. Prin

urmare ctre distorsiunile neliniare ale dispozitivelor neliniare din componena grupelor

superioare se nainteaz nite cerine mai sporite. Pentru prentmpinarea supranclzirii

dispozitivelor neliniare la intrarea fiecrui canal se conecteaz cte un limitator de

amplitudine. Pentru a limita amplitudinea semnalului de intrare valorile distorsiunilor

neliniare n canale pot fi apreciate cu ajutorul caracteristicii de amplitudine care se

determin prin msurarea dependenei nivelului semnalului cu frecvena 0,8kHz la

ieirea canalului de nivelul lui la intrarea canalului.

F ig. 3

Dac devierea caracteristicii de amplitudine a canalului de frecven tonal de la

linia dreapt nu va depi 0,3dB atunci distorsiunile neliniare n canal nu vor depi

valoarea admisibil, neliniaritatea n canale se apreciaz cu ajutorul coeficientului de

armonici sau coeficientului de neliniaritate, care se determin conform:

2n

23

22

21

2n2322ar

U...UUU

U...UUK

Pi

PintPint2

Pint1


33/113

- 33 -

1U amplitudinea tensiunii frecvenei de baz la ieirea canalului;

n32 U...U,U amplitudinea tensiunii armonicilor la ieirea canalului.

Coeficientul armonicilor se normeaz n procente i pentru canalul tonal de

lungime maximal nu trebuie s depeasc 3...3,5%.

4.3. Zgomotele n canalele de telecomunicaiiSub zgomote se neleg curenii strini spectrul de frecvene al crora coincid cu

banda de frecvene a semnalelor ce se transmit prin canalul dat. Zgomotele n canale

exist att cnd prin ele se propag semnalele informaionale ct i n lipsa lor i sedivizeaz n: zgomote proprii, interne i externe.

La zgomotele proprii se refer zgomotele termice i de alice. Zgomotele termice

apar n rezultatul micrii termice haotice a electronilor, puterea zgomotelor termice se

distribuie uniform pe toat scara frecvenelor i se determin conform expresiei:

fKTP t.zg unde: k constanta Botzman;

T temperatura absolut;

fbanda de frecven a canalului sau traficului.

Zgomotele de alice n dispozitivele semiconductoare se manifest datorit fluxurilor

neuniforme de electroni ce se deplaseaz prin reeaua cristalin i jonciunile

dispozitivelor semiconductoare. Puterea zgomotului de alice la fel este distribuit

uniform n toat gama de frecven.

La zgomotele interioare se refer zgomotele de sursele de alimentare i zgomotele

de la dispozitivele neliniare de formare a grupelor superioare. Cele de la sursele de

alimentare sunt cauzate de pulsaia tensiunii redresate, adic de componentele armonice

obinute n rezultatul redresrii tensiunii. Spectrul produselor neliniare parazitare care se

obin la formarea semnalului informaional pentru sistemul de transmisiune dat depinde

de nsi spectrul semnalului multiplexat, de aceea puterea zgomotelor neliniare este


34/113

- 34 -

distribuit neuniform i n diferite canale depinde de amplasarea canalului n spectru

liniar de frecven a sistemului.

La zgomotele exterioare se refer:

1) diferite fenomene atmosferice (furtuni magnetice, fulgere etc.);

2) cmpurile electromagnetice create de sistemul de transmisiuni care funcioneaz prin

circuite paralele (diafonie liniar), la fel de radioemitoare i linii de transmisiune a

energiei electrice;

3) zgomote acustice n ncperea din care se efectueaz convorbirea telefonic sau

transmisiunea muzicii;

Influena zgomotelor asupra transmisiunii diferitor tipuri de informaii este

diferit. pentru comunicaiile telefonice sensibilitatea auzului este maximal pentru

componentele cu frecvena de la 0,8...1kHz prin urmare estimarea zgomotelor n cazul

acesta se efectueaz nu dup puterea sumar a zgomotelor n toat banda de frecvene a

canalului, ns dup puterea componentelor care sunt recepionate de auzul omului.

Astfel de zgomot se numete psofometric.

n cazul cnd sistemul de transmisiuni funcioneaz prin intermediul liniilor

aeriene

sauprin eter, asupra semnalului ce se transmite acioneaz att zgomote interioare ct i

cele exterioare i de regul predomin zgomotele exterioare. n cazul cnd sistemele de

transmisiune funcioneaz prin cabluri metalice sau optice, asupra semnalelor de regul

acioneaz numai zgomote interioare.

Aciunea zgomotelor asupra semnalelor ce conin diferit informaie este diferit

n cazul comunicaiilor telefonice zgomotele camufleaz semnalul care posed valorimici ale puterii. n cazul comunicaiilor zgomotul poate s distorsioneze combinaiile de

impulsuri ce se transmit, adic s aduc la nclcarea certitudinii de transmisiune n

cazul transmisiunii fax-email sau semnale TV zgomotul distorsioneaz imaginea

obinut. Pentru toate tipurile de semnale ce se transmit este important nu valoarea

absolut a puterii zgomotului ci valoarea semnal/zgomot. De aceea ca de obicei se

normeaz valoarea de protecie a semnalului informaional de zgomot prA , adic


35/113

- 35 -

diferena nivelelor semnalului informaional i zgomotul de la sfritul canalului sau

traficului liniar:

zgspr PPA

Ca de obicei se normeaz puterea zgomotului sumar n puterea nivelului relativ mediu a

semnalului.

Premisele de dezvoltare i avantajele sistemelor de

transmisiuni digitale. Ierarhia plesiosincron digital

(PDH).Dezvoltarea progresului tehnico-tiinific este posibil numai datorit

modernizrii tehnicii de calcul, mijloacelor de comunicaii i sistemelor de pstrare,

transmisiune i prelucrare a informaiilor, care n fine sunt legate cu dezvoltarea i

perfecionarea sistemelor i reelelor de telecomunicaii digitale. Premisele de

dezvoltare ale sistemelor de transmisiuni digitale (STD) sunt urmtoarele:

1) Anul 1936 savantul Kotelinicov a eleborat teorema conform creia semnalul

continuu sau analogic poate fi transmisprin intermediul anumitor porii ale semnalelor

analogice i la recepie din aceste porii s fie restabilit semnalul iniial.

2) anul 1939 inginerul francez Reevs a elaborat metoda modulaiei impulsurilor

n cod (PCM)

3) 19481949 a fost elaborat i produs tranzistorul semiconductor care a servit

ca un dispozitiv de realizare practic a metodei de modulaie a impulsurilor n cod.

4) 19601962 au fost elaborate i produse primele sisteme de transmisiuni

digitale ale ierarhiei PDH.

Sistemele de transmisiuni digitale posed urmtoarele avantaje:

1) posed stabilitate nalt la zgomot, ceea ce permite reducerea cerinelor ctre

diafonia liniar i zgomot propriu al traficului liniar, adic s asigurm funcionarea

sistemelor pentru valori mici ale raportului semnal/zgomot.


36/113

- 36 -

2) metoda numeric sau digital permite s nlocuim amplificarea semnalelor n

staiile intermediare cu regenerarea semnalelor ce asigur simplificarea condiiilor de

transmisiune din cauza reducerii cerinelor ctre zgomotul admisibil.

3) posed o sensibilitate redus la schimbarea parametrilor liniilor de

transmisiune.

4) utilizarea metodei de divizare n timp a canalelor DCT n STD la fel se

utilizeaz i n centralele telefonice automate ceea ce permite s standardizm i s

unificm echipamentul de transmisiune i comutaie. Totodat aceasta permite s

elaborm reele telefonice digitale cu integrarea serviciilor n care transmisiunea

informaiei i comutaia ei se bazeaz pe nite principii unice.

5) calitatea transmisiunii semnalelor nu depinde de lungimea liniilor de

transmisiuni digitale deoarece zgomotele nu se acumuleaz de-a lungul liniei, ca de

obicei sursa de baz a zgomotului servete echipamentul terminal n care semnalul

analogic se converteaz n digital i ca rezultat se manifest zgomot de cuantificare.

6) STD posed o capacitate sporit de transfer a informaiei la transmisiunea

diferitor semnale n form digital deoarece ghidurile de und i cablurile optice posed

un nivel relativ sporit al zgomotului.

7) STD asigur posibilitatea controlului caracteristicilor de funcionare fr

ntreruperea comunicaiilor.

8) STD permite s asigurm un nivel nalt de securitate a informaiei.

STD la fel posed o serie de dezavantaje:

a) lrgirea benzii de frecven al traficului liniar.

b) necesitatea convertrilor analogic-digitale la emisie i invers la recepie.

c) necesitatea sincronizrii n timp.

d) limitarea topologiilor de formare a grupelor.

e) echipamentul digital nu este compatibil cu cel analogic.

Ierarhia digital PDH a fost elaborat la nceputul anilor 80 i prevede trei

versiuni:

a) America de Nord i Canadab) Japonia


37/113

- 37 -

c) Europa i America de Sud.

Nivel

ierarhic

Sist. TAN i C Sist. Japonia Sist. E Europa i AS

NNIVit.,

kbps

Nr.

CanaleNNI

Vit.,

kbps

Nr.

canaleNNI

Vit.,

kbps

Nr.

canale

0 DS0 64 1 DS0 64 1 S0 64 1

1 DS1 1544 24 DS1 1544 24 E1 2048 30

2 DS2 6312 96 DS2 6312 96 E2 8448 120

3 DS3 44736 672 DSJ3 32664 480 E3 34368 480

4 DS4 274176 4032 DSJ4 97728 1440 E4 139264 190

Funcionarea paralel a trei ierarhii digitale diferite creeaz o serie de dificulti

la dezvoltarea telecomunicaiilor mondiale, de aceea CSUITa elaborat un standard de

unificare al ierarhiilor date conform cruia:

1) Au fost standardizate primele trei nivele ale ierarhiei Americii de Nord

321 D,DS,DS , patru nivele ale ierarhiei japoneze

4321 DSJ,DSJ,DS,DS i patru nivele ale ierarhiei europene 4321 E,E,E,E .

n calitate de baz sunt indicate schemele de ncruciare a multiplexrii celor trei

ierarhii i anume de la 1E la 2DS coeficientul 3, de la 3DSJ la 4E coeficientul 4 i

de la 3DS la 4E coeficientul 3.

2) Nivelul IV a ierarhiei digitale ANi nivelul Val ierarhiei digitale En-au fost

standardizate.

3) Au fost pstrate nivelele III i IV ale ierarhiei digitale japoneze adic 3DSJ

care este paralel cu 3DS i 4DSJ paralel cu 4E , totodat 3DSJ corespunde cu 3E

ce semnific multiplexarea ncruciat ntre ierarhiile digitale.

Standardizarea ierarhiilor digitale att n Europa ct i n America a dus la dou

evenimente foarte importante:

1) elaborarea schemei ierarhiei digitale plesiosincrone (PDH)


38/113

- 38 -

2) elaborarea schemei ierarhiei digitale sincrone (SDH).

6.Modulaia impulsurilor n cod (PCM)Modulaia impulsurilor n cod prevede trei operaii:

1) eantionarea semnalelor analogice n timp;

2) cuantificarea semnalelor conform nivelelor (cuantizarea);

3) codificarea (codarea).

6.1. Eantionarea semnalelor analogice n timp

Posibilitatea de transmisiune a semnalelor analogice cu ajutorul eantioanelor

discrete obinute din semnale analogice a fost demonstrat n anul 1933 de ctre

savantul Kotelnikov. n corespundere cu teorema lui orice semnal analogic, spectrul

cruia este limitat de frecvena inferioar iF i frecvena superioar sF pe deplin se

determin de consecutivitatea valorilor momentane ale amplitudinilor luate peste

intervalul de timp eT , care se determin conform relaiei:

se

F2

1T

astfel dac este necesar de a transmite un semnal analogic U(t)cu spectrul limitat de

frecvena iF i sF este de ajuns de a transmite numai valorile lui momentane luate

peste intervalul de timp eT (fig.1).


39/113

- 39 -

F ig. 1

Din astfel de eantioane ale valorilor momentane a amplitudinilor poate fi

restabilit pe deplin semnalul analogic iniial dac frecvena de eantionare se F2f ,transformarea semnalului analogic n semnal discret se numete eantionare. n

rezultatul eantionrii se obine un semnal cu modulaia impulsurilor n amplitudine

(MIA).

n continuare vom analiza o consecutivitate de impulsuri dreptunghiulare

unipolare (fig.2)spectrul de frecvene a creia este reprezentat n (fig.3).

F ig. 2

Te Tet

U(t)

Semnal analogic Semnal cu MIA

U(t)

U

i

Te Te Tet


40/113

- 40 -

F ig. 3

Consecutivitatea de impulsuri dreptunghiulare unipolare se caracterizeaz cu

ajutorul urmtorilor parametri:

1) amplitudinea U ;

2) durata impulsului i ;

3) perioada de repetare eT ;

4) frecvena de repetaree

eT

1f , sau frecvena ciclic de repetare

eee

T

2f2

5) sponziogitatea

i

eTQ

;

Spectrul de frecvene al consecutivitii impulsurilor dreptunghiulare este discret adic

const din mai multe frecvene care sunt multiple frecvenei de repetare a impulsurilor

(fig.3)i la fel conine componenta constant valoarea creia depinde de Qi

amplitudinea impulsurilor Ui este egal cu:

e

i0

T

U

Q

UU

U()

U0

2/T=e 4/Te=2e 2/i=0


41/113

- 41 -

Lrgimea spectrului de frecvene a consecutivitii impulsurilor dreptunghiulare

pentru distorsiuni admisibile a formei lor poate fi limitat cu frecvena care depinde de

durata impulsului:

i0

2

, sau

i0

Uf

Astfel cu ct impulsul este de o durat mai mic cu att este mai larg spectrul de

frecvene i prin urmare cu att mai multe armonici a frecveneide repetare se conin n

spectrul de frecvene. De exemplu:

S2i i S1i

F ig. 4

Amplitudinea frecvenei de repetare i armonicilor pot fi determinate din formula:

e

0a

T

insin

n

U2U

Cu schimbarea amplitudinii duratei frecvenei de repetare sau poziiei fiecrui impuls n

timp fa de momentele de eantionare se obine o anumit modulaie a impulsurilor. n

cazul modulaiei impulsurilor n amplitudine conform legii semnalului modulat se

schimb amplitudinea impulsului, iar durata i frecvena de repetare se pstreaz

constant. Se deosebete modulaia frecvenei n amplitudine de genul I MIA1i de

genul II MIA2. n cazul MIA1amplitudinea impulsurilor se modific n limitele duratei

U(f)

f, MHz0,25 0,5 10,75

i=2si=1s


42/113

- 42 -

impulsului n corespundere cu nfurarea semnalului analogic(fig.5a), iar n cazul

MIA2amplitudinea n limitele duratei impulsului este constant i corespunde valorii

semnalului modulator n momentul iniial de eantionare(fig.5b).

F ig. 5

Spectrul de frecvene al semnalului cu MIA1care reprezint o consecutivitate de

impulsuri cu durata i modulate de un semnal sinusoidal cu frecvena este

reprezentat n fig.6:

t

U(t)

MIA - 1

U(t)

MIA - 2

t

a)

b)


43/113

- 43 -

F ig. 6

Dup cum observm din fig.6spre deosebire de consecutivitatea impulsurilor

nemodulate din fig.3n spectrul consecutiviti de impulsuri modulate suplimentar apar

frecvene laterale pe lng frecvenele de eantionare i armonicile ei, la fel apare

spectrul semnalului modulator astfel sarcina de restabilire a semnalului armonic din

consecutivitatea lui de eantioane discrete const n filtrarea spectrului semnalului

modulator de frecvena cu ajutorul filtrelor trece jos cu frecvena de tiere max.La eantionareasemnalului compus cu spectrul continuu, spectrul de frecvene a

semnalelor cu MIA1i MIA2vor conine toate componentele semnalului modulator i

benzile laterale lng frecvena de eantionare i armonicile ei. Pentru semnalul cu MIA

schimbarea componentelor spectrale ale semnalului modulat i benzilor laterale depind

de durata impulsului i ca de obicei duce la distorsiuni amplitudine frecven a

semnalului ce se demoduleaz din semnalul cu MIA2cnd durata impulsului

ei T2,0 .

n sistemele de transmisiuni digitale reale ei T1,0 i spectrele practic coincid

pe deplin, iar distorsiunile amplitudinefrecven la demodularea semnalului cu MIA2sunt neeseniale. La eantionarea semnalelor telefonice de radio difuziune i TV

U()

U0

max e- e e+ 2e- 2e 2e+ 0=2/i


44/113

- 44 -

eantionarea reprezint o consecutivitate de impulsuri bipolare cu amplitudine variabil,

iar n spectrele de frecven ale acestor impulsuri bipolare vor lipsi componentele

frecvenei de eantionare i armonicile ei.

Conform teoriei Kotelnicov Fs2fe . Dac se alege Fs2f

e atunci

frecvenele laterale inferioare ce se determin din condiia sssse FFF2Ff va coincide cu frecvenele superioare ale semnalului modulat i pentru restabilirea

semnalului analogic iniial din consecutivitatea eantioanelor discrete este necesar de a

utiliza un filtru trece jos ideal cu frecvena de tiere st ff . n sistemele detransmisiuni reale frecvena de eantionare se alege din condiia se 2Ff i ca deobicei se F4,2...3,2f .

Astfel la eantionarea semnalului telefonic spectrul de frecvene al cruia este

0,3...3,4kHz frecvena de eantionare, lund n consideraie c valoarea spectrului de

frecvene a canalului de frecven tonal alctuiete 3,1kHz i pentru el este prevzut un

interval de protecie egal cu 0,9kHz, frecvena de eantionare este egal cu 8kHz, adic

perioada de eantionare va alctui 125s.

n cazul cnd pentru semnalele telefonice frecvena de eantionare este egal cu

8kHz se simplific cerinele ctre parametrii de producere a filtrelor trece jos deoarece

se formeaz un interval de protecie care ne permite s utilizm la recepie filtre trece

jos reale pentru a restabili semnalul analogic iniial din consecutivitatea eantioanelor

discrete (fig.7a,b)care corespunztor reprezint spectrul semnalului analogic iniial i

cel al semnalului eantionat:


45/113

- 45 -

F ig. 7

6.2. Cuantizarea uniform i neuniform a eantioanelor

conform nivelulu i.

Valoarea constant a amplitudinii impulsurilor cu MIA2n limitele duratei lui

este important pentru reducerea erorii la prelucrarea digital de mai departe a

semnalului. Prin urmarepentru ndeplinirea operaiunii de minimizare este necesar de a

transforma semnalele cu MIA1n semnale cu MIA2. pentru aceasta durata impulsului

trebuie s fie destul de mare pentru a ndeplini operaiunile de cuantizare i codare. n

fig.8este reprezentat principiul de construire al schemei d transformare al semnalului cu

MIA1n semnal cu MIA2.

0,3 3,4

0,3 3,4 4,6 7,7 8 8,3 11,4 12,6 15,7 16 16,3 19,4

fp2

f, kHz

f, kHz


46/113

- 46 -

F ig. 8

Principiul de funcionare al schemei se explic prin diagramele n timp din fig.8,

unde este reprezentat semnalul de grup cu MIA1la intrarea schemei, semnalul de grup

cu MIA2la ieirea schemei i consecutivitatea de impulsuri pentru dirijarea cu cheile

electronice.

Cheile Ch1la intrarea schemei servesc ca ieire pentru semnalele cu MIA1din

canalele respective i se conecteaz consecutiv.

Cheia Ch2conecteaz pe un interval scurt condensatorul. C, care se ncarc pn

la nivelul amplitudinii semnalului cu MIA1. Intrarea amplificatorului A2posed o

impedan foarte mare ce asigur o valoare practic constant a tensiunii la ncrcarea

condensatorului pe toat perioada de cuantizare i codare a eantionului.

Cheia Ch3se conecteaz pe perioada de timp de descrcare i asigur descrcarea

condensatorului i pregtete schema pentru prelucrarea urmtorului eantion.

Cuantizarea eantioanelor conform nivelului se utilizeaz pentru obinerea unuinumr finit de valori a amplitudinii pentru eantioanele discrete n locul unui numr

tnc tdesct

t

t

t

Semnal de grup

cu MIA-1

Semnal de grup

cu MIA-2

Ch1, Ch2

Ch3

A2A1

Ch1

Ch2

Ch3C

U


47/113

- 47 -

infinit de mare de amplitudini caracteristici pentru semnalul analogic, adic procesul de

cuantizare este analogic procedurii de aproximare a numerelor pn la cea mai apropiat

valoare admisibil. Astfel de aproximare totdeauna este urmat de anumite erori. n

fig.9este reprezentat procesul de cuantizare.

F ig. 9

Diferena dintre dou nivele vecine de transmisiune se numete pas de cuantizare

. Dac pasul este constant n limitele valorilor permise ale semnalului, atunci

astfel de cuantizare se numete uniform.

Dac amplitudinea eantionului n limitele a dou valori vecine ale nivelelordepete jumtate din pasul de cuantizare, atunci valoarea amplitudinii eantionului se

mrete pn la cea mai apropiat valoare permis a nivelului, iar dac ea e mai mic

dect jumtate din pas amplitudinea eantionului se micoreaz pn la cea mai

apropiat valoare permis a nivelului.

Astfel de aproximare e nsoit de erori. Diferena dintre valoarea adevrat a

eantionului i cea cuantizat se numete eroare de cuantizare (fig.9c)i se determin

conform relaiei:

/2

t

t

(t)

8

7

6

5

4

3

2

10

-U0U0

-lim

limUies

Uint

a) b)

c)


48/113

- 48 -

)t(U)t(U)t( .cuantzMIA n fig.9beste reprezentat caracteristica de amplitudine a dispozitivului de

cuantizare )U(fU intie cu scara uniform de cuantizare. Caracteristica deamplitudine posed dou sectoare caracteristice:

1) zona de cuantizare

2) zona de limitare

Pentru zona de cuantizare valoarea semnalului de intrare se determin conform

relaie:

0int0 UUU Ca de obicei nivelul semnalului la intrarea canalelor sistemelor de transmisiuni cu

PCMse alege astfel c lund n considerare caracteristicile statice ale semnalului

probabilitatea depirii:

0max.int UU este foarte mic adic predomin zgomotul de cuantizare. Puterea medie a acestui

zgomot n cazul cuantizrii uniformese determin conform formulei:

12P

2

.cuan.zg

Numrul maxim de nivele convenionale de cuantizare n cazul cuantizrii

uniforme se determin conform expresiei:

1U2

1U2

M l immax

n cazul cnd se cunoate numrul nivelelor de cuantizare ordinul grupei se

determin conform expresiei:

Mlogm 2

La cuantizarea semnalelor bipolare zona de cuantizare se divizeaz n dou

sectoare:1)sector de cuantizare al eantioanelor cu polaritate pozitiv


49/113

- 49 -

2)sector de cuantizare al eantioanelor cu polaritate negativ

Atunci numerotarea pailor de cuantizare se ncepe de la nivelul nul al semnalului

n direcia valorilor pozitive i n direcia valorilor negative. Exemplu de construire a

astfel de scar de cuantizare e reprezentat n fig.9adepartea dreapt a axei ordonatelor.

Numrul maximal al nivelelor convenionale de cuantizare 'M n cazul cuantizrii

semnalelor bipolare se determin conform formulei:

1U

M max' , unde

'M - numrul de nivele n zona pozitiv i n zona negativ de cuantizare al

nivelului semnalului. Dup cum observm din fig.9adezavantajul crei uniforme de

cuantizare const c raportul semnal/zgomot adic:

)t(

)t(UMIA

Pentru eantioanele de amplitudine mare i raportul este de valoare mare, iar

pentru eantioanele de amplitudine redus raportul semnal/zgomot este mic, adic

eantioanele de amplitudine mic sunt redus protejate la zgomot. La transmisiuneasemnalului de frecven vocal cele mai probabile sunt semnalele cu valori instantanee

mici. De aceea pentru transmisiunea a astfel de semnale cu erori de cuantizare ct mai

mici este necesar ca la cuantizarea eantioanelor de amplitudine redus s micorm

pasul de cuantizare. Ca de obicei n sistemele de transmisiuni digitale protecia

semnalului prA de zgomotul de cuantizare pe percursul unui sector de transmisiune

recepie trebuie s fi nu mai mic de 30dB, adic:

dB30P12

lg10P

Plg10A

2

s

.cuant.zg

.semnpr

Pentru valoarea dat de protecie al semnalului de zgomotul de cuantizare

numrul de ordine al codului m=11...12, adic observm c n cazul cuantizrii

uniforme pentru a obine protecia necesar de zgomotul de cuantizare la transmisiunea


50/113

- 50 -

semnalului de frecven vocalcodarea trebuie s se nfptuiasc cu utilizarea unui

numr mai mare de ordine al codului ceea ce n practic nu se admite

Cu sporirea numrului de ordine al codului se reduce durata impulsului i ca

urmare se lrgete spectrul semnalului cu PCM. La fel se complic dispozitivul de

codare/decodare i sporesc cerinele ctre rapiditatea de funcionare a lor. Astfel prin

urmare un dezavantaj esenial al cuantizrii uniforme cost c protecia semnalului de

zgomotul de cuantizare este de valoare minim pentru eantioanele de amplitudine mic

i valoarea raportului semnal/zgomot sporete pentru eantioanele de amplitudini mari.

Pentru a egala valoarea proteciei semnalului de zgomotul de cuantizare la

modificarea n limite mari a amplitudinii eantioanelor i corespunztor pentru a

micora numrul nivelului de cuantizare i a micora ordinul codului binar n practic se

utilizeaz cuantizarea neuniform, pentru care pasul de cuantizare posed valoare

minim pentru eantioanele de amlitudini mici i treptat pasul sporete cu sporirea

amplitudinii eantioanelor(fig.10).

F ig. 10

n cazul cuantizrii neuniforme scara de cuantizare este neliniar, pe cnd lacuantizarea uniform scara este liniar.

t

Uies

Uint

a) b)

10

2

0


51/113

- 51 -

Scara neliniar de cuantizare n sistemele de tansmisiuni digitale cu PCMpoate fi

realizat prin urmtoarele metode:

1) Comprimarea diapazonului dinamic al semnalului (eantionului) pn la

codarea cu utilizarea compresorului i decomprimarea lui dup decodarea cu ajutorul

expanderului;

2) Codarea i decodarea neliniar;

3) Comprimarea i decomprimarea digital;

Utiliznd cuantizarea neuniform asigurm protecia necesar a semnalului de

zgomotul de cuantizare pentru semnalele de frecven vocal cu cele mai mici

amplitudini, prin utilizarea codului de ordinul 8 fa de codul de ordinul 12 ce se obine

la utilizarea cuantizrii uniforme.

6.3. Codarea i decodarea liniar

Cea mai simpl codare liniar se nfptuiete n codoarele de tip balan.

Principiul de funcionare a acestor codoare constn echilibrarea eantioanelor ce se

codeaz cu eantioanele etalon de o anumit valoare. Codarea n cazul dat poate fi

reprezentat ca o procedur de cntrire pe etape utiliznd balana cu talere care este

nzestrat cu un indicator: mai mult sau mai puin. Pe un taler al balanei se amplaseaz

eantionul ce se codeaz, iar pe cellalt consecutiv se amplaseaz eantioanele etalon

ncepnd cu eantionul de valoare maxim. La fiecare etap de cntrire conform

indicaiilor indicatorului se primete decizia i anume: dac eantionul este mai greu

dect cel etalon se pstreaz pe talerul cntarului i se adaog urmtorul eantion etalon

de o greutate mai mic. n caz contrar primul eantion se nltur i se promoveaz

urmtorul eantion cu o greutate mai mic. E evident c la sfritul procedurii de

cntrire, eantioanele semnalului informaional vor fi echilibrate de cele etalon, suma

crora va fi egal cu valoarea eantioanelor semnalului cu precizie eantionuluietalon

de valoarea cea mai mic. Dac rezultatul fiecrei din etape de cntrire de nregistrare

i anume notnd prin 1 pstrarea eantionului cu valoarea etalon pe talerul balanei, iar

prin 0 sustragerea lui, atunci la sfritul procedurii de cntrire vom obine nregistrarea

greutii eantioanelor printr-un cod binar. Procesul de decodare poate fi reprezentat ca


52/113


53/113

- 53 -

Dac n momentul de codare aceast diferen este mai mare ca 0, atunci la ieirea 3 a

comparatorului se formeaz 0.

n caz contrar, adic ets II se formeaz unitatea 1. Dispozitivul logic DL servete pentru nregistrarea comparatorului dup fiecare tact de codare, formareastructurii grupei de cod n codul binar paralel i dirijeaz cu cheile generatorului de

cureni etalon. n dependen de soluiile comparatorului dispozitivul logic alege

polaritatea sursei curenilor etalon i dirijeaz cu funcionarea cheilor 82 CC sau'8

'2 CC . Convenional de cod CCconverteaz codul paralel n cod serie formnd

semnalul cu PCMla ieire. n cazul codrii liniare caracteristica de codare a codorului

are forma dup cum este reprezentat n fig.9b, iar curenii posed valorile

convenionale 1m2...4,2, ; unde m este ordinul combinaiei de cod. Procesulde codare pentru codul binar simetric se nfptuiete n dou etape:

1) determinarea i codarea polaritii eantionului i se nfptuiete n primul tact.

2) determinarea i codarea valorii absolute a eantionului i se nfptuiete n

urmtoarele tacte de codare, reieind din valoarea ordinului combinaiei de cod.

Structura grupei de cod se formeaz la ieirea 1, 2, 3...m a dispozitivului logic. Pn la

nceperea codrii, adic iniial toate ieirile DL se afl n starea 0, n momentele ce

precedeaz tactului de codare, ieirile DL consecutiv, ncepnd cu prima ieire se

transfer n starea unitii. Soluia comparatorului pstreaz starea unitii dac n

momentul tactului de codare la ieirea 3 a comparatorului se formeaz 0 sau se schimb

n 0 dac la ieirea 3 a comparatorului se formeaz unitatea.

Starea ieirilor dispozitivului logic notat prin 1 nseamn conectarea cheii

corespunztoare sau conectarea curentului etalon de anumit valoare i polaritate n

punctul de sumare a curenilor etalon de la intrarea 2 a comparatorului. Astfel dac

prima ieire a dispozitivului logic se afl n starea1, atunci se conecteaz cheia 1C ce

conecteaz sursa de cureni etalon de polaritate pozitiv, iar cheia '1C este deconectat.


54/113

- 54 -

Dac prima ieire a DL se afl n starea 0 atunci se conecteaz cheia '1C care

conecteaz sursa de cureni etalon de polaritate pozitiv, iar1

C este deconectat.

Starea 1 la ieirea 2 a dispozitivului logic conecteaz cheia 2C sau'2C la ieirea

3 a DL conecteaz cheia3

C sau'3C etc. n fine la ieirea 8 a DL conecteaz cheia 8C

sau'8C , alimentnd n punctul de sumare cu valorile i polaritile indicate n fig.11

Pentru claritate funcionarea dispozitivului de codare va fi explicat n baza cnd

valoarea eantionului de intrare 111Is . Pentru codarea eantionului dat n codulbinar simetric este necesar grupa de cod de ordinul 8 i sunt necesari 7 cureni etalon

cu valorile convenionale: 64,32,16,8,4,2, . Eantionul ce se

codeaz se comunic la intrarea 1 a comparatorului i ciclul de codare se nfptuiete n

dou etape cu utilizarea a 8 tacte:

1)n cadrul primei etape care se ndeplinete n primul tact se determin i se

codeaz polaritatea eantionului, pentru aceasta la prima ieire a DL se stabilete 1

(fig.11). Ca rezultat se conecteaz cheia 1C a generatorului de cureni etalon de

polaritate pozitiv, i ca urmare a intrarea 1 a comparatorului se comunic curentul , iar

la intrarea 2 se comunic 0Iet . Deoarece ets II la ieirea 3 se formeaz 0 istarea 1 la prima ieire a DL se pstreaz. n urmtoarele 7 tacte se determin i se

codeaz valoarea absoluta eantionului.

2)La ieirea 2 a DL se obine unitatea ca rezultat se conecteaz2

C i n punctul

de sumare a curenilor etalon intrarea 2 a comparatorului se comunic curent etalon

64 . Deoarece 64111 la ieirea 3 a comparatorului se pstreaz 0 i stareaunitii la ieirea 2 a DL se pstreaz.

3)n tactul 3 ieirea 3 a DL se transfer n unitate, n rezultat se conecteaz 3C i

n punctul de sumare la intrarea 2 a comparatorului se comunic curent etalon 32 ,

deoarece )32(6496111 la ieirea comparatorului 3 se formeaz 0 istarea 1 la ieirea 3 a DL se pstreaz.


55/113

- 55 -

4)n tactul 4 ieirea 4 a DL se transfer n unitate se conecteazcheia 4C i n

punctul de sumare la intrarea 2 a comparatorului se comunic curent etalon 16 .

Pentru c )163264(112111 la ieirea 3 se formeaz unitatea istarea 1 la ieirea 4 a DL se transfer n 0 i cheia 4C se deconecteaz.

5)Ieirea 5 a DL se transfer n unitate ca rezultat se conecteaz cheia 5C i

punctul de sumare la intrarea 2 a comparatorului se comunic 8 , deoarece

1048111 la ieirea 3 se formeaz 0 i starea 1 la ieirea 5 a DL se pstreaz.6)Ieirea 6 a DL se transfer n 1 ca rezultat se conecteaz 6C i n punctul de

sumare la intrarea 2 a comparatorului se comunic curentul etalon 4 . Deoarece

108111 la ieirea 3 a comparatorului se formeaz 0 i starea 1 la ieirea 6 a DL se pstreaz.

7)ieirea 7 a DL se transfer n 1 ca rezultat se conecteaz 7C i n punctul de

sumare la intrarea 2 a comparatorului se comunic 2Iet , deoarece110111 la ieirea 3 a comparatorului se formeaz 0 i starea 1 la ieirea 7 a DL

se pstreaz.8)Ieirea 8 a DL se transfer n 1 ca rezultat se conecteaz cheia 8C i n

punctul de sumare la intrarea 2 a comparatorului se comunic etI . La ieirea 3 a

comparatorului se formeaz 0 i starea 1 la ieirea 8 a DL se pstreaz.

Dup al 8-lea tact de codare la ieirea DL se va forma combinaia de cod

11101111, care reprezint n cod paralel de grad valoarea eantioanelor ce se

codific de 111 . Pe msura formrii combinaiei de cod convertoarele de codconverteaz codul paralel n cod seriece se obine la ieirea dispozitivului de cadare.

Dup terminarea codrii eantionul dat de la utilajul de generare transfer modurile

codorului n stare iniial pregtindu-l pentru codarea urmtorului eantion. Consecutiv

grupa de cod de ordinul 8 de la ieirea codorului formeaz semnal digital PCM.

Principiul de construire a decodoruluiu liniar este reprezentat n fig.12


56/113

- 56 -

F ig. 12

Decodorul din fig.12conine convertorul de cod CCdispozitivul logic DL i

generatorul de cureni etalon GCEcu funcionarea crora dirijeaz utilajul de dirijare

UG. Decodarea se nfptuiete n ordine invers procesului de codare. Iniial grupa de

cod de ordinul 8 al semnalului PCMrecepionat cu ajutorul convertorului de cod se

converteaz ntr-o grup de cod paralel care se formeaz de la 1 la 8 a convertorului de

cod. n corespundere cu combinaia de cod recepionat, DL elaboreaz semnal de

dirijare care conecteaz cheile i curenii etalon ce corespund ordinelor n care sunt

nregistrate unitile. n cazul codului simetric, primul ordin al combinaiei de cod

determin polaritatea sursei curenilor etalon i anume: n cazul unitii se conecteaz

sursa de cureni etalon de polaritate pozitiv prin intermediul cheii 1C , iar n cazul 0 se

conecteaz sursa curenilor etalon de polaritate negativ prin intermediul cheii '1C .

E- E+

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

64

64

CGE

DL

CC

UG

UG

UGSemnal de

intrare cu PCM


57/113

- 57 -

Urmtoarele ordine ale combinaiei de cod determin valorile curenilor etalon

care n sum sunt egale cu valoarea eantionului sau cu MIAce se decodeaz.

n fig.12este reprezentat exemplul de codare al combinaiei de cod 11101111,

adic la decodarea vom obinute eantionul de polaritate pozitiv valoarea cruia este

egal cu 111 .

6.4. Codarea i decodarea neliniar.n cazul codrii liniare caracteristica de amplitudine a dispozitivului de cuantizare

nu nepermite s obinem o calitate nalt de transmisiune a semnalului. Calitatea

necesar de transmisiune a semnalului se obine la utilizarea neuniform, adic

cuantizarea eantioanelor cu amplitudine mic se nfptuiete cu un pas mic de

cuantizare, iar a eantioanelor cu amplitudine mare cuantizarea se efectuiaz cu un pas

mare de cuantizare.

n STDcu PCMcele mai rspndite sunt codoarele decodoarele, printr-un

cuvnt codecorele neliniare care funcioneaz dup principiul balanei cu comprimarea

i decomprimarea digital, ntr-un cuvnt compandarea eantioanelor. n astfel de

modeme caracteristica de compandare nu este continu, ns reprezint o linie frnt ce

const din mai multe segmente rectilinii care aproximativ red legea dat de

comprimarea i sporirea diapazonului dinamic al semnalului. Forma necesar a

caracteristicii de compandare n modeme se formeaz cu ajutorul DL care dirijeaz cu

comutarea etaloanelor.

n calitate de standard internaional pentru modulaia neliniar este primit

caracteristica de compandare ce const din segmente de tipul A876/13 care este

reprezentat n fig.13:


58/113

- 58 -

F ig. 13

Caracteristica de comprimare pentru eantioanele cu polaritatea pozitiv din

fig.13conine opt segmente 8321 S...S,S,S limitate corespunztor prin punctele 01,

12, 23...78. n mod analogic se construiete caracteristica cu polaritate pentru

eantioanele cu polaritate negativ, care la fel va conine opt segmente

'8

'3

'2

'1 S...S,S,S limitate prin punctele

''''''87...21,10 . Patru segmente de la

centru, dou pentru eantioanele de polarizare pozitiv 1S i 2S i doupentru

eantioanele cu polarizare negativ '1S i'2S se unesc ntr-un segment de centru de

aceea numrul sumar de segmente pentru caracteristica bipolar este egal cu 13.

Fiecare din cele 13 segmente ale caracteristicii conin cte 16 nivele de

cuantizare, iar numrul sumar al nivelului este egal cu 256 dintre care 128 se utilizeaz

pentru eantioanele cu polaritate pozitiv, iar celelalte 128 pentru eantioanele cu

polaritate negativ.

128

112

96

80

64

48

32

16

0

0,5 1

Uint/Umax

0,250,125

S8

S7

S6

S5

S4

Uies/Umax

Nr. nivel.

de cuan-

tizare

7 (1024)

6 (512)

5 256

S3

S2

S1

4 128

3 64

2 32

1 (16)


59/113

- 59 -

Fiecare segment se ncepe cu un anumit etalon d baz care este indicat n fig.13i

sistematizate n tabelul 1.

Tabelul 1.

Numrul

segmentului

Semnul etalonului Pasul de

cuantizare

Semn. Etalon.

de coreciede baz suplimentar

S1 0 8, 4, 2, 1 1 0,5

S2 16 8, 4, 2, 1 1 0,5

S3 32 16, 8, 4, 2 2 1

S4 64 32, 16, 8, 4 4 2

S5 128 64, 32, 16, 8 8 4

S6 256 128, 64, 32, 16 16 8

S7 512 256, 128, 64, 32 32 16

S8 1024 512, 256, 128, 64 64 32

Pasul de cuantizare n interiorul fiecrui segment este constant i valoarea lui la

trecerea de la un segment la altul se mrete de dou ori ncepnd cu segmentul central

ce conine segmentele '2'121 S,S,S,S . Valoarea pailor de cuantizare pentru fiecare

segment sunt indicate n tabelul 1.

Fiecare segment conine 16 nivele de cuantizare. Pentru codarea crora sunt

utilizate 4 etaloane suplimentare cu schimbarea pasului de cuantizare, la fel se schimb

panta caracteristicii.

Panta se schimb discret n nodurile caracteristicii. Patru segmente centrale'2

'121 S,S,S,S posed aceeai pant i acelai pas de cuantizare.

Pentru astfel de construire a caracteristicii cel mai mic pas de cuantizare min

posed segmentul '2'121 S,S,S,S , iar cel mai mare pas de cuantizare maxposed

segmentul 8S i'8S i raportul lor:


60/113

- 60 -

64Amin

max Acaracterizeaz gradul de compandare a caracteristicii ce const din segmente i

valoarea precis a parametrului A se determin din expresia:

ns

2

Aln1

A 1ns ; 6,87A8n8

n cazul caracteristicii de comprimare de tipul13

6,87A codarea valorilor

absolute ale eantionului se nfptuiete cu utilizarea a 11 etaloane cu urmtoareleponderi convenionale:

10245122561286432168421

22222222222 109876543210

n cazul codrii liniare astfel de caracteristic este echivalent cu cea a

dispozitivului de codare cu 2048 de nivele pentru codarea crora este necesar grupa de

cod de ordinul 12, pe cnd n cazul codrii neliniare numrul nivelelor este 128, iar

ordinul grupei de cod este 8.

Codarea neliniar se face n trei etape cu utilizarea a opt tacte:

1)Prima etap, se determin i se codeaz polaritatea eantionului i se

nfptuiete n primul tact.

2)n etapa a doua se determin i se codeaz numrul nodului de la nceputul

segmentului n limitele crora se va coda eantionul i se nfptuiete n tactele

2,3 i 4.

3)se determin i se codeaz nivelul de cuantizare a segmentelor n limitele

cruia se conine amplitudinea eantioanelor ce se codeaz i se nfptuiete ntactele 5,6,7 i 8.


61/113

- 61 -

Funcionarea codorului n prima etap ce se refer la determinarea i codarea

polaritii eantioanelor este asemntoare cu funcionarea codorului liniar.

Particularitile etapei a doua constau n determinarea i codarea nodurilor caracteristice

de comprimare care determin nceputul segmentului n limitele creia se codeaz

eantionul. Determinarea nodului caracteristicii se face n trei tacte i se ncepe cu

conectarea curentului etalon 4etI 4i anume: tactul 2 de codare amplitudinea

eantionului sI se compar cu valoarea curentului 4etI .

Dac:

4ets

4ets

II

II,

atunci n tactul 3 de codare pentru primul caz sI se compar cu 6etI i pentru al

doilea caz sI se compar cu 2etI i n tactul 4 de codare din nodul 6 se conecteaz n

nodul 5 sau 7; i al doilea caz din nodul 2 se conecteaz n nodul 1 sau 3, n dependen

de segmentul n care se afl sau ce se codeaz.

Combinaia simbolurilor binare pentru nodul fiecrui segment este indicat n

fig.13. n etapa a treia se determin i se codeaz nivelul de cuantizare a segmentelor n

limitele crora se afl amplitudinea eantioanelor ce se codeaz. Aceast etap se

nfptuiete n tactul 5,6,7 i 8 prin metoda codrii liniare. Astfel n rezultatul

ndeplinirii tactelor indicate se obin combinaii de cod de ordinul 8, la care primul

ordin ne indic polaritatea i anume: unitatea se noteaz pentru eantioanele cu

polaritate pozitiv, iar 0 pentru eantioanele cu polaritate negativ.

Ordinele 2,3 i 4 ne indic numrul nodului caracteristicii exprimate printr-un

numr binar, iar ordinele 5,6,7 i 8 ne indic numrul nivelului de cuantizare n limitele

segmentului ce se codeaz eantionul.

Curs Sisteme TransmisiuniM Original

Documents

Transcript of Curs Sisteme TransmisiuniM Original