Модуляцилаш ва демодуляциялаш муаммоси сифатида маълум бўлган энг мураккаб масала ҳисобланади

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
Мобил алоқа
Технологиялар
каfеdrаsi

Mоbil аlоqа tizimlаridа signаllаrni qаbul qilish qurilmаlаri

fanidan


Mustaqil ish

Tоshкеnt – 2023

Симсиз алоқа тизимларида аналог модуляциялаш
Исталган алоқа тизимини қуришдаги мараказий муаммо узатиш нуқтасида физик ташувчига узатиладиган маълумотларни киритилиши ва қабуллаш нуқтасида бу маълумотларни ажратилиши усулларини танлаш ва техник амалга ошириш ҳисобланади. Бу модуляцилаш ва демодуляциялаш муаммоси сифатида маълум бўлган энг мураккаб масала ҳисобланади.
Модуляциялаш бу маълумотлар манбаидан олинадиган маълумотларни алоқа канали бўйича узатиш учун энг қулай шаклга кодлаш жараёни ҳисобланади. Умумий ҳолда бу жараён сигнални модуляциялайдиган ΔF асосий частоталар полосасини юқори частоталар полосасига ўтказилишини кўзда тутади. Модуляциялаш натижасида пайдо бўлган s[t,u(t)] радиосигнал 2ΔF кенгликдаги полосани эгаллайди, унинг f₀ марказий частотаси модуляциялайдиган сигнал спектри f_ю юқори чегаравий частотасидан анча юқори бўлади. Маълумотларни ташувчи сифатида s(t) = A∙cos(2nf₀t + φ) гармоник тебраниш ишлатилади. Унинг модуляциялаш учун ишлатиладиган асосий параметрлари А амплитуда, f₀ частота ва φ фаза ҳисобланади.
Деярли барча замонавий алоқа тизимларида рақамли модуляциялаш усуллари ва демодуляциялашда сигналларга рақамли ишлов бериш ишлатилади. Бундай тизимларни аналог модуляциялаш ва аналог демодуляциялаш ишлатиладиган аналог тизимлардан фарқли равишда рақамли узатиш тизимлари деб қабул қилинган. Радиоэлектрониканинг замонавий ютуқлари алоқа тизимининг узаткичи ва қабуллагичида электр сигналларга рақамли ишлов беришининг етарлича мураккаб алгоритмларини ишлатилиши имкониятини таъминлайди. Натижада рақамли тизимлардаги исталган хабарларнинг узатилиши сифати бу хабарларни аналог алоқа тизимларида ёрдамида узатилиши сифатига қараганда юқори бўлади.
Рақамли узатиш тизимлари (РУТ) қуйидаги энг муҳим ўзига хос хусусиятларга эга:
- исталган хабар рақамли шаклда, биталар кетма кетликлари a_i, i = …,–1, 0, +1,…} кўринишида тақдим этилади, i индекснинг ҳар қандай қийматида а_i символ 0, 1} алифбодан қийматларни қабул қилади;
- тизимнинг узаткичи канал символари дейиладиган шакл бўйича фарқланадиган сигналларнинг {s_m(t), т = 1, 2, …, М} охирги сонини шакллантиради ва навбат бўйича каналга узатади;
- канал символининг давомийлигини T_кс сифатида белгилаймиз;
-битта канал символи узатилиши керак бўлган битта бит ёки ундан ортиқ битлар сонини “ташийди”;
- агар М = 2 бўлса, у ҳолда узатиш тизими иккилик тизим дейилади;
- агар М > 2бўлса, у ҳолда узатиш тизими М-лик тизим дейилади.
Шундай қилиб, рақамли тизимлар орқали хабарлар кетма-кетликларини узатиш уларни канал символлари кетма-кетликларига ўзгартириладиган битлар кетма-кетликларига ўзгартириш йўли билан амалга оширилади.
Турли ТУТлардаги ишлатиладиган М канал символлари сони ва уларнинг шакли турли хил, лекин улар қабул қилиш жойида маълум бўлади. Шунинг учун қабуллагичнинг, аниқроғи демодуляторнинг асосий функцияси T_кс давомийликдаги навбатдаги вақт интервалида узаткич орқали қайси символлар (сигналлар) узатилиши мумкинлигини баҳолашдан иборат.
Символларни (сигналларни) баҳолаш муаммоси шунинг учун келиб чиқадики, узатиш тизими узаткич канал символларини нурлантирадиган, қабуллагич эса уларни минимал бўлиши мумкин энергияли тўғри қабул қиладиган лойиҳалаштирилиши керак. Узатиш тизимида канал символларининг энергияси энг кам бўладиган чегаравий жой қабуллагичнинг кириши ҳисобланади. Қабул қилинадиган символнинг Е_с энергияси бунда қандайдир бўсағавий қийматдан кам бўлиши керак, у бериладиган сигнал-шовқин нисбати (СШН) q_бўс бўсағавий қиймати орқали ниқланади.
Узатилиши керак бўлган канал символлари шакллантирилгунча битлар дастлаб тўғри бурчакли шаклдаги давомийликдаги T_с манфий ва мусбат электр импульслар кетма-кетлигига ўзгартирилади, улар учун v(t) белгилаш қабул қилинади, бундай усулда олинган импульслар модуляцияловчи сигнал дейилади. Битлар кетма-кетликларини электр импульслар кетма-кетлигига ўзгартириш 0 ≥ bv(t), 1 ≥ – bv(t) қоида бўйича малга оширилади, бу ерда b > 0 – импульс амплитудаси. Бунда модуляцияловчи сигнал

(6.1)

(6.1) формулада қўшиб чиқиш i индекснинг барча бўлиши мумкин қийматлари бўйича амалга оширилади, b_i кўпҳад эса + b ёки – b қийматларни қабул қилиши мумкин.

6.1-расмда рақамли модуляциялашдаги сигналларни ишлатилишига мисоллар келтирилиган: {а_i} узатилган битлар кетма-кетлиги, модулятор {b_i} тўғри бурчакли шаклдаги ва турли қутблардаги электр импульслари кетма-кетлиги, қабуллагичда қайта тикланган демодулятор { } электр импульслари кетма-кетлиги ва қабул қилинган {â_i}битлар кетма-кетлиги. Бу ерда канал символлари берилмаган. Символлар устидаги ˆ белгиси билан уларнинг баҳолаш белгиланган.
Қуйидаги иккита муҳим ҳолатни таъкидлаш керак:
- сигнал шаклининг бузилиши;
- узатиш канали орқали ўтишда вақтни бўйича кечикиш.
Сигналнинг бузилган шаклининг қуйидаги иккита омиллар келтириб чиқаради:

• 
  қабуллагич ва узаткичда электр сигналларни шакллантириш ва уларга ишлов бериш махсус қурилмаларининг мавжудлиги;
  
• 
  узатиш каналида ҳалақитларнинг мавжудлиги.
  

6.1-расм. РУТ қурилмаларидаги сигналларнинг вақт диаграммалари

Узаткичда одатда модуляцияловчи сигнал импульсларининг керакли шаклини олиш учун махсус қурилмалар кўзда тутилади. Бунда канал символлари оқими ташқи полосали нурланишлар йўл қўйиладиган қийматга эга бўлади.
Қабуллагичнинг асосий элементи демодулятор бўлиб, у ҳар бир қабул қилинадиган сигнални энг яхши тарзда баҳолайди. Бунинг учун қабуллаш жойида маълумм бўлган канал символининг шакли эмас, балки унинг т номери муҳим. Узатилган сигналга нисбатан қайта тикланган сигналнинг кечикиши ҳам радиотўлқинларнинг ўзини тарқалиши, ҳам бу сигналарни шакллантириш ва уларни ишлов берилишини таъминлайдиган узатиш тизими элементларида электр сигналларни қўшимча кечикишлари билан шартланади.
Узатиш каналидаги ҳалақитларни қабуллагич элементларининг иссиқлик шовқинлари ва табий ва сунъий келиб чиқишдаги ташқи нурланишлар манбалари келтириб чиқаради. Айниқса, ташқи полосали нурланишлари узатиш тизимининг частоталар полосасига тушадиган қўшни частоталар каналларида ишлайдиган узаткичларнинг нурланишларини таъкидлаш зарур. Бу ҳалақитларни қўшни канал ҳалақитлари деб аташ қабул қилинган.
Замонавий РУТларда ташқи полосали нурланишлар даражасига (сатҳига) етарлича қатъий талаблар қўйилган, уларни рақамли қурилмалар ёрдамида махсус кўринишдаги канал символларини мураккаб генерациялаш усулларини қўллаш билан бажаришга эришилади. Ўша частотада ишлайдиган, лекин бошқа канал символларини ишлатадиган узаткичлардан ҳам ҳалақитлар бўлиши мумкин. Бундай ҳалақитлар ички тизим ҳалақитлари дейилади.
Шовқинлар ва ҳалақитларнинг бўлиши навбатдаги вақт интервалида М канал символларидан қайси бири узатилиганини ҳақида қабуллагичга тўғри ечимларни қабул қилишни қийинлаштиради. Ҳалақитларнинг паст сатҳида ва катта сигнал-шовқин нисбатида қабуллагичнинг демодулятори жуда кам хато қилади, яъни битта символни қабул қилишдаги хатолик эҳтимоллиги 10 ^{– 3} ва ундан камни ташкил этади. Натижада РУТ катта сигнал-шовқин нисбатларда қабуллаш жойида узатилган битларнинг деярли аниқ қайта тикланишини таъминлайди. Бу дастлабки сигналнинг деярли аниқ қайта тикланишини билдиради, бу аналог узатиш тизимларидан фойдаланишда мумкин эмас.
Агар СШН унча катта бўлмаса, у ҳолда қабуллагичнинг демодулятори тез-тез хато қилади, нотўғри қабул қилинган символлар пайдо бўлади. Рақамли узатиш тизимининг сифат характеристикаси учун кўп ишлатиладиган фойдали параметр битта символни қабул қилишдаги хатолик эҳтимоллиги ҳисобланади: