curs sisteme transmisiunim original
TRANSCRIPT
-
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:
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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)
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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:
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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)
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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:
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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:
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-+
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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:
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
29/113
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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)
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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)
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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).
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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)
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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:
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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)
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
52/113
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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:
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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)
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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:
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original
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.
-
8/13/2019 Curs Sisteme TransmisiuniM Original