Kodlash. 4 - 1-qism (o'quv qo'llanma) Toshkent-2007

Kodlash. 4.3-rasmda biz oddiy natural ikkilik kodlar yordamida kodlash jarayonini qarab chiqqan edik. Bunday kodlar bir qutubli AIM signallarni kodlashda qo'llaniladi (domiy tashkil topuvchilarga ega bo'lgan, masalan televizion va ma'lumot- larni uzatish signallari).
Telefon signallari, ovozli eshittirish signallari, diskretizatsiyalashda turli qutubli impulslar ketma-ketligi olinganligi sababli ikki qutubli hisoblanadi. Turli qutubli impulslarni kodlaganda acosan ikkilik simmetrik kodlar qo'llaniladi.
Simmetrik ikkilik kodlarda katta (bosh) razryaddagi 1 va 0, kodlanayotgan impulsning qutbini aniqlaydi (1-musbat, 0-manfiy, signalning vaqt bo'yicha
ajratilgan bir bo'lagining qutbi).
rasm. Simmetrik ikkilik kodda impuls kodli modulyatsiya
Katta razryaddan keyingi kodli gurux musbat yoki manfiy soiadagi signalning kvantlash qadamini sonini aniqlaydi.
Masalan: 1101101 kodli gurux 5-kvantlash qadamidagi musbat impuls qiymatini, 0101101 kodli gurux esa xuddi shu qiymatning manfiy impulsini aniqlaydi.
Natural va simmetrik ikkilik kodlarning afzalligi, ulardan foydalanishda oddiy koderlarni qo'llash imkoni, etishmovchiligi esa shovqindan himoyalanganligining kichikligi- dir. Chunki har xil salmoq (ojirlik)dagi razryadlarni qo'llaganda, katta salmoqdagi birorta impulsning yo'qolishi signallarni kattagina buzilishiga olib keladi. Masalan, qabul qilinayotgan 1101101 kodli aralashmaning oltinchi razryadida xatolik ro'y bersa va 1001101 ko'rinishdagi aralashma qabul qilinsa, xatolik 25=32 shartli kvantlash qadamiga teng.
Notekis kvantlash shkalasiga ega
bo'lgan koder va dekoderlar
Kanallari vaqt bo'yicha ajratilgan IKMli tizimlarda A-87,6/13 turdagi
kompanderlash qonuniga ega bo'lgan segmentli xarakteristikalar keng tarqalgan,
ya'ni logarifmik xarakteris- tikalarni apraksimatsiyalash, A qonuni bo'yicha
amalga oshadi.
Bu yerda: A, 87,6ga teng bo'lgan kompressiyalash koeffitsienti,
xarakteristikaning o'zi esa 13 segmentdan iborat. Bunday xarakteristika quyidagi
rasmda ko'rsatilgan.
rasm. A-87,6/13 turdagi kompretsiyalash xarakteristikasi
U, 0-1, 1-2, 3-4, . . . 7-8, nuqtalar (tugunlar) orasidagi S1, S2, S3. . . . S8 musbat segment sohalaridan iborat. Kirish signalining manfiy soiasi uchun ham xuddi shunday xarakteristika tuziladi. Markazdagi to'rtta segment (ikkita musbat va ikkita manfiy) kvantlash qadamlari juda kichik bo'lganligi sababli bitta markaziy segmentga birlashtiriladi. Shuning uchun ham ikki qutubli xarakteristikadagi segmentlar soni 13 ga teng. Xarakteristikaning 16 segmentining har biri 16 kvantlash qadami (sathi)ga ega. Umumiy satxlar soni 256 ga teng. Shundan 128 tasi musbat, 128 tasi esa manfiydir. Har bir segment acosiy deb ataluvchi etalon bo'yicha aniqlanadi. Bu etalonlar har bir segmentning boshida beriladi, segment ichidagi kvantlash qadami tekis (bir xil), bitta segmentdan ikkinchisiga o'tishda esa markaziy segmentdan boshlab 2 marta o'zgaradi (S1 va S2lar kiradi), acosiy va qo'shimcha etalon qiymatlar, 4.2-jadvalda ko'rsatilgan. Jadvaldagi barcha etalon qiymatlar minimal kvantlash qadamining qiymatiga nisbatan shartli birlikda berilgan segmentning har qanday 16 kvantlash satxini olish imkonini beradi. Endi kvantlashning notekis xarakteristikasi uchun signallarni kodlash va dekoderlash bosqichlarining xususiyatlarini qarab chiqamiz. Signalning vaqt bo'yicha ajratilgan bir bo'lagini kodlash uchun, A=87,6/13 turdagi kompressiyaning segmentli xarakteristikasi holatida 2021,22,23. . .210 (yoki
. . . 1024) shartli belgi, shartli salmoqqa ega bo'lgan 11 etalon lozim.
4.2-jadval
Segment
|
raqami
|
Segment raqamini kodli aralash- masi
|
Etalon signallar
|
Kvantlash qadami
|
Sozlovchi etalon
|
Acosiy
|
Qo'shimcha
|
|
|
1
|
|
000
|
-
|
8
|
4
|
2
|
1
|
1
|
0,5
|
2
|
|
001
|
16
|
8
|
4
|
2
|
1
|
1
|
0,5
|
3
|
|
010
|
32
|
16
|
8
|
4
|
2
|
2
|
1
|
4
|
|
011
|
64
|
32
|
16
|
8
|
4
|
4
|
2
|
5
|
|
100
|
128
|
64
|
32
|
16
|
8
|
8
|
4
|
6
|
|
101
|
256
|
128
|
64
|
32
|
16
|
16
|
8
|
7
|
|
110
|
512
|
256
|
128
|
64
|
32
|
32
|
16
|
8
|
|
111
|
1024
|
312
|
256
|
128
|
64
|
64
|
32
|
Notekis kodlashda Akv> 25 db himoyalanganlikni ta'minlash uchun 128 musbat va 128 manfiy satxni, kodli gurux esa 8 razryadni talab qiladi. Kodlash 8 taktda va 3 acosiy bosqichda amalga oshadi:
kirish signalini aniqlash va kodlash;
tugun segmentining raqamini aniqlash va kodlash;
kodlanadigan impuls amplitudasi yotgan soiadagi segmentning kvantlash satxini raqamini aniqlash va kodlash.
Birinchi bosqichdagi kodlash 1-taktda, ikkinchi bosqich-2. . . 4 taktda, uchinchi bosqich-5. . . 8 taktda amalga oshadi.
Signalning vaqt bo'yicha ajratilgan bir bo'lagining qutbini aniqlash va kodlash uchun, kodlashning birinchi bosqichida koderning ishi chiziqli koderning ishidan farq qilmaydi. Ikkinchi bosqichda, kodlanadigan impuls amplitudasi yotgan segment tugunining raqami aniqlanadi va kodlanadi. Buning uchun kodlashning uchta taktidagi xarakteristika tugunlarini aniqlashni ta'minlovchi ish algoritmi tanlanadi. Kodlashning birinchi taktida signal impulsining amplitudasi Is, Iet4 etalon tok bilan solishtiriladi. Solishtirish natijasida Is>Iet 4 bo'lsa, unda Is ni xaraktiristikaning 5 8 segmentidan topish mumkin va I et 4 o'rniga Iet 6 ulanadi.
Solishtirish natijasida Is< Iet 4 bo'lsa, unda Is ni xarakteristikaning 1 . .4 segmentidan topish mumkin va Iet 4 o'rniga Iet 2 ulanadi. Keyinchalik kodlashning ikkinchi bosqichidagi solishtirish natijalarida agar Is>Iet 6 dan bo'lsa, Iet 7 tok ulanadi yoki agar Is< Iet 6 bo'lsa, Iet 5 toki ulanadi. Kodlashning uchinchi taktidagi solishtirish natijalarida, segmentning boshini aniqlash uchun xarakteristika tugunining oxirgi raqamini tanlash amalga oshiriladi. Natijalar kodli guruxdagi 2. . 4 razryadlarni egallovchi ikkilik kodli aralashmalar ko'rinishida tasvirlanadi. Segmentning kodli aralashmalarini raqami 4.2-jadvalda berilgan. Uchinchi bosqichda, kodlanadigan impuls (signalning vaqt bo'yicha bir bo'lagi, otchet) yotgan zonada tanlangan segmentning ichidagi kvantlash satxlarini raqami aniqlanadi va kodlanadi. Shuni ham eslatib o'tish joizki, segment ichidagi kvantlash qadamining soni 16 ga teng, kvantlash qadami tekis, As ga teng va xar bir segmentning o'zini kvantlash qadami mavjud. Uchinchi bosqich, chiziqli kodlash usulida to'rtta taktda amalga oshiriladi. Kodlashda, segmentning boshini aniqlovchi acosiy etalonga qo'shimcha 8s, 4s, 2s, s salmoqqa ega bo'lgan etalonlar qo'shiladi. Solishtirish natijasida impuls amplitudasi joylashgan zonadagi kvantlash satxining raqami aniqlanadi.
rasm. A-87,6/13 turdagi ekspanderlash xarakteristikasi
Demak, yuqoridagi operatsiyalarni bajarish natijasida, ikkilik simvollarning 8-razryadli kodli aralashmalari olinadi. Bunda 1-razryad kodlanadigan impuls qutbini, 2...4 razryadlar kompressiyalash xarakteristikasining segment tugunining raqamini, 5 8-razryadlar kodlanadigan signal yotgan segment ichidagi kvantlash qadamining raqamini ko'rsatadi. Masalan, 11011010 ikkilik simvollarning kodli aralashmasi kodlangan impuls (otchet)ning musbat ekanligini, amplitudasi 6 segmentdaligini va uning o'zi esa shu segmentning ichida 10-kvantlash qadamida ekanligini bildiradi. Kompressiyalash xarakteristikasida bu 90-kvantlash satxi zonasidagi amplitudaga ega bo'lgan signalga mos kelishini bildiradi. Dekoderlashda, teskari, raqamlidan-analogga o'tish amalga oshiriladi. Dekoderning nozichiqli ekspanderlash xarakteristikasi noziqli dekoderning kompressiyalash xarakteristikasiga teskari bo'lishi lozim. Dekoderning kirishidagi signal, impuls (otchet) qutbini va qiymati (segment raqami va uning kvantlash satxi)ni aniqlovchi 8-razryadli kodli guruxlardan iborat. Qabul qilingan kodli aralashmalarga mos holda, raqamli logik boshqarish, yig'indi toklar acosida dekoderlanadigan AIM signalning qiymatini aniqlash uchun segmentning boshini aniqlovchi acosiy etalonni tanlaydi. Masalan, 11011010 ikkilik simvollarning dekoderlanadigan aralashmalari, musbat qutubli etalon toklar manbaiga va salmoji 6-tugunning acosiy etaloniga (yani 256 shartli birlikka) teng bo'lgan etalon toka, 6- segmentning ikkinchi va to'rtinchi qo'shimcha etalonlariga ulanadi va u quyidagiga teng: 256+128+32+16 shartli birlik. Dekoderning nozichiqli kvantlash xarakteristikasini tuzilish xususiyatlarini hisobga olgan holda, dekoderlashda buzilishlarni kamaytirish uchun yana bitta 12-etalon qo'llaniladi. Bu etalon, har bir segment uchun o'zining qiymatiga ega va shu segmentdagi kvantlash qadamining yarmiga teng (sozlovchi etalonlar 4.2-jadvalda ko'rsatilgan).
IKMli RUTlarda acosan koderlarning 3 turi qo'llaniladi: matritsali, hisoblash va razryadlarni solishtirish turidagi koderlar. Shulardan eng ko'p tarqalgani 3 turdagisi. Etalonlarni raqamli kompressiyalashga ega bo'lgan solishtirish turidagi nochiziqli koderlarning tuzilish printsipini qarab chiqamiz. Uning tuzilish sxemasi 4.11-rasmda ko'rsatilgan.
Koder, komparator (K)dan, etalon toklarni tanlash va kommutatsiyalash bloki (EKB)dan, musbat va manfiy etalon toklar generatori (ETG1 va ETG2)dan, kompressiyalovchi logika (KL) dan, raqamli registr (RR)dan va kod o'zgartirgich (KO')dan iborat. Komparator, kodlanadigan signalning amplitudaviy toki (Is) va etalon tok (Iet) orasidagi farqni aniqlaydi. Etalon generatorlar etalonlarning qutbini va qiymatini shakllantiradi. Raqamli registr, har bir taktdagi kodlashdan keyingi komparator xulosasini yozadi va kodli guruxlarning tuzilishini shakillantiradi. Komparator xulosasiga bog'liq holda, RR, ETG uchun qutubni aniqlaydi va kompressiyalovchi logika ishini boshqaradi. SHakllantirgich, parallel kodlarni ketma-ketga o'zgartirgan holda 1,2....8 RR chiqishlarining holatini hisoblaydi. Koder tugunlarining ishini uzatish tizimining generator qurilmasi boshqaradi.
^GQ
rasm. Nochiziqli koderning tuzilish sxemasi
Endi solishtirish turidagi dekoderning ishini qarab chiqamiz. Uning tuzilish sxemasi quyidagi 4.12-rasmda ko'rsatilgan.
AIM signal chiqishi
rasm nochiziqli dekoderning tuzilish sxemasi
Dekoderda IKM signalining kodli guruxlarini, AIM signalga raqamli- analog o'zgartirish amalga oshiriladi, ya'ni signalning lozim bo'lgan qutbi va amplitudasi olinadi. Etalonlarni raqamli ekspanderlashga ega bo'lgan solishtirish turidagi nochiziqli dekoderlarning tuzilish printsipi yuqoridagi 4.12-rasmda ko'rsatilgan.
Dekoder, raqamli registr (RR)dan, ekspanderlovchi logika bloki (EL)dan, etalon toklarni tanlash va kommutatsiyalash bloki (EKB)dan va etalon toklarning ikkita generatori (musbat qutbli ETG1 va manfiy qutbli ETG2)dan iborat.
Qabul qilingan IKM signalining sakkiz razryadli kodli guruxi RRning 1...8- chiqishida, 8 razryadli parallel ikkilik kodlarni shakllantirgan holda unga (RRga) yoziladi. Shu aralashmaning birinchi razryadi, ulanadigan ETGning kutbini aniqlaydi, 2...8 razryadlar esa segment raqamini va ekspanderlash
xarakteristikasidagi kvantlash satxini aniqlaydi. Qabul qilingan kodli
aralashmalarga mos holda yig'indi toklar, AIM signalning vaqt bo'yicha ajratilgan bo'lagini dekoderlangan qiymatiga mos keluvchi etalonlarga ulanadi.
Oldin ta'kidlab o'tilganidek dekoderlashda, buzilishlarni kamaytirish uchun, kvaktlash qadami 0.5 ga teng bo'lgan segmentning 12-sozlovchi etaloni qo'llaniladi. Berilgan misol uchun sozlovchi etalon tok 8 shartli birlikka teng va etalon toklarning umumiy qiymati 408 shartli birlikka teng.
|