Guruh talabasi Polvonov Dostonbekning

1.4. Сигналларга рақамли ишлов бериш умумлашган схемаси

Бирламчи кириш аналог сигнали ни бошқа чиқиш аналог сигнали га берилган алгоритм асосида рақамли ҳисоблаш техникаси ёрдамида ўзгартириш жараёни кетма-кетлиги 1.11-расмда келтирилган.


1.11-расм. Сигналларга рақамли ишлов бериш умумлашган схемаси.
Сигналларга рақамли ишлов беришда қуйидаги уч босқични алоҳида ажратиш мумкин:

• 
  бирламчи сигнал дан рақамли x_р(nT_д) ни шакллантириш;
  
• 
  рақамли сигнал x_р(nT_д) асосида рақамли y_р(nT_д) сигналини шакллантириш;
  
• 
  натижавий чиқиш аналог сигнал y_ч(t) ни рақамли y_р(nT_д) асосида шакллантириш.
  

СРИБ умумлашган схемасида бу уч босқичга уч функционал қурилма мос келади:

• 
  кодер;
  
• 
  СРИБ процессори;
  
• 
  Декодер.
  

Биринчи босқичда кодер бирламчи кириш аналог сигнал ни x_р(nT_д) рақамли шаклга келтиради, чунки бу шакллантиришни амалга оширмасдан сигналларга рақамли ишлов бериш умуман мумкин эмас. Кодер таркибига аналог паст частоталар фильтри (ПЧФ-1) ва аналог-рақам ўзгартиргич (АРЎ) киради. Паст частоталар аналог фильтри бирламчи сигнал спектри ни чегаралашга хизмат қилади.

Бирламчи сигнал спектрини чегаралаш Котельников теоремаси талабидан келиб чиқади, чунки бу теоремага асосан дискретлаш частотаси қуйидаги шарт асосида танланади: , бунда – сигнал спектри энг юқори частотаси.

Сигнал спектрини чегаралаш имконияти унинг энергиясининг ўзига хос хусусиятиига боғлиқ: сигнал энергиясининг асосий қисми да тўпланган, яъни сигнал спектрал ташкил этувчилари амплитудаси қандайдир дан бошлаб кескин кичиклашади. Сигнал юқори частотаси ни чегаралаш сигнал турига ва ечиладиган масалага боғлиқ. Аудио ва видеосигналларга ишлов беришда ушбу сигналларни қабуллаш псимпульс характеристикасиофизиологик хусусиятларига боғлиқ. Мисол учун, стандарт телефон сигнали учун кГц ва минимал дискретлаш частотаси кГц.

ПЧФ чиқишида частотаси спектри чегараланган (финит) спектри бўлган аналог сигнал шакллантирилади (1.12-расм). Аналог-рақам ўзгартиргич сигнални дискретлаш ва квантлаш натижасида ўз чиқишида рақамли сигнални шакллантиради.


1.12-расм. Сигналлар ва уларнинг ПЧФ кириши (а) ва чиқишидаги (б) амплитуда спектрлари.
Вақт бўйича дискретизациялаш (оддий дискретизациялаш) жараёни аналог сигналдан дискретлаш одими даври га тенг оралиқларда унинг оний қиймат (ҳисоб)ларини аниқлашдан иборат. Рақамли сигнал ўлчови сигналнинг вақтдаги оний қийматларига тенг (мос) келади:

Сатҳ бўйича квантлаш (квантлаш) рақамли сигнал нинг аниқ ўлчовлари ларини чекланган разрядли иккилик сонлар – квантланган ўлчов лар орқали ифодалаш мақсадида амалга оширилади. Бунинг учун дискрет сигнал нинг динамик диапазони сони чекланган дискрет сатҳларига – квантлаш сатҳларига бўлинади ва ҳар бир ўлчовга маълум қоида асосида унга энг яқин бўлган сатҳлардан бири бириктирилади. Квантлаш сатҳлари умумий сатҳлар сони га боғлиқ равишда разрядлари сони га тенг бўлган иккилик код билан кодланади:
,
бундан , – олинган натижа юқори томондаги бутун сонни олиш амалини бажаришини англатади.

Квантланган ўлчов ни () кодлаш натижасида олинган иккилик сигнал рақамли сигнал деб аталади.

Аналог сигнални рақамлига ўзгартириш натижасидаги квантлаш хатолиги аввалдан маълум ва тасодифий қисмини баҳолаш қуйидагича ифодаланди:
.
Иккинчи босқичда СРИБ процессори рақамли сигнал ни рақамли сигнал га берилган алгоритм асосида ўзгартиради. СРИБ процессори (СРИБП) ўрнига сигналларга рақамли ишлов бериш махсус дастур асосида амалга оширилиши мумкин.

Умуман олганда СРИБ қурилмалари (СРИБП ёки дастурий амалга оширилиши) реал вақт ёки нореал вақтларда ишлаши мумкин. Сигналларга реал вақтда ишлов бериш кириш сигнали нинг ўлчовлари () нинг унинг кириши тезлигига қараб шу онда амалга оширилиши керак ва қуйидаги талабларни қондириши лозим.

- нинг ўлчовларини ҳисоблаш цикли вақти нинг икки қўшни ўлчовлари орасидаги вақтдан катта бўлмаслиги, яъни дискретлаш вақти дан кичик бўлиши керак:

- процессор такт частотаси сигнал дискретлаш частотаси дан анча катта бўлиши керак,
.
Охирги талаб битта ўлчамини ҳисоблашга керакли СРИБ алгоритмларидаги бажариши керак бўладиган амаллар сони жуда кўплигидан келиб чиқади.

Мисол учун, дискретлаш частотаси 8 кГц бўлган стандарт телефон сигнали учун такт частотаси 6 МГц дан кичик бўлмаслиги керак. Бирламчи аналог сигнал ни рақамли алоқа каналари, шу жумладан Internet орқали узатиш уларга реал вақтда ишлов беришни талаб қилади. СРИБлар реал вақтда ишлов беришини талаб қиладиган вазифаларга қуйидагилар киради: сигналларни қидириб топиш, фильтрлаш, сиқиш, танлаш ва ҳ.к.

Сигналларни тадқиқот қилиш билан боғлиқ бўлган СРИБ нореал вақтда бажарилиши мумкин. Нореал вақтда СРИБ вазифаларига қуйидагилар киради: аудио ва видео сигналларга студияда ишлов бериш, турли физик табиий катталикларни электр сигналига ўзгартириб берувчи (датчик) қурилмалардан олинган маълумотларга ишлов бериш ва бошқалар.

Учинчи босқичда рақамли сигнал асосида декодер натижавий чиқиш сигнали ни шакллантиради. Декодер таркибига рақам-аналог ўзгартиргич (РАЎ) ва силлиқловчи паст частоталар фильтри (ПЧФ-2) киради. Рақам-аналог ўзгартиргич рақамли сигнал ни зинасимон аналог сигнал га айлантиради. Силлиқловчи фильтр РАЎ чиқишидаги даги зинасимон ўзгаришларни текислайди.