Telekommunikatsiya texnologiyalari va kasbiy ta’lim

     



   

sin _m t  

^Sчик ^t
 _ S_д 

 д t 
d 
_ S kt

   kt 
_m t  

Mobil aloqa, raqamli televideniye va sun’iy yoldosh aloqa tizimlarida raqamli modulyatsiya turlari.

Har qanday aloqa tizimida, shu jumladan raqamli aloqa tizimlarida modulyatsiya turini tanlashda quyidagi ikki bir-biriga qarama-qarshi bo‘lgan talabni e’tiborga olish kerak. Birinchisi, ajratilgan chastotalar diapazonidan samarali foydalanish va ikkinchisi talab darajasidagi xalaqitbardoshlikni ta’minlashdir. Ma’lumki, bir xil sharoitda signal uzatish sifati uning spektrining kengligiga bog‘liq, ammo ajratilgan chastotalar diapazonida abonentlar sonini oshirish elektromagnit moslashuvchanlikni va polosa birligiga to‘g‘ri keluvchi signal uzatish tezligini oshirish ajratilgan chastotalar diapazonidan samarali foydalanishni taqazo qiladi.

BPSK SIGNALNING VAQT DIAGRAMMASI

BPSK (Binary Phase Sift Keying) – diskret Ikkilik faza modulyatsiyasi

Ushbu faza sakrashlari (180º) radiokanalda BPSK signalning quvvat spektr zichligi juda keng chastotalar polosasini egallaydi va shakli bo‘yicha to‘g‘ri to‘rtburchakli impulslar ketma-ketligining spektriga mos keladi.
Shunday qilib BPSK signalning chastotalar resursidan foydalanish samaradorligi juda past hisoblanadi. Shu sababli BPSK signal raqamli mobil aloqa tizimlarida qo‘llanilmaydi.
Raqamli (masalan CDMA 2000) mobil aloqa tizimlarida BPSK signal o‘rniga QPSK (Quadrature Phase Sift Keying - kvadraturali faza modulyasiyasi)
signaldan foydalaniladi. Uning chastotalar resursidan foydalanish samaradorligi BPSK signalga nisbatan 2 marta katta (spektr kengligi 2 marta tor).

Analog eshittirish ancha vaqtdan beri amplituda (AM) va chastota (СhM) modulyatsiyalarini qo'llab ishlamoqda. Foydalanuvchiga signalni u yoki bu parametrini o'zgartirib uzatish jarayoni modulyatsiya deyiladi. Raqamli ma'lumotlarni uzatishda ma'lumotlar vaqt yoki amplituda bo'yicha surilish texnologiyasi qo'llanilib kelingan. Masalan 10Mbit/s tezlikdagi oqimni amplituda monipulyatsiyasi orqali jo'natishda (ASK) texnologiyasi yordamida amalga oshirilgan. Kotel'nikov teoremasiga asosan o'tkazish polosasining yarmi NRZ asosiy polosa chatotasi uchun zarur bo'ladi.

Bizga modulyatsiyaning quyidagi turlari ma'lum:

• 
  Amplituda modulyatsiyasi
  
• 
  Сhastota modulyatsiyasi
  
• 
  Faza modulyatsiyasi
  
• 
  Amplitudali manipulyatsiyasi (ASK)
  
• 
  Сhastotali manipulyatsiya (FSK)
  
• 
  Faza surilishi manipulyatsiyasi (PSK)
  
• 
  Amplituda va faza manipulyatsiyasi (QAM)
  

2-rasm. So‘ndirilgan tashuvchili “normal” amplitudali modulyatsiya

Biz oldimizga qo'ygan maqsad-o'tkazish polosasi kengligini qisqartirib ma'lumot o'tkazish qobiliyatini oshirish. Bu maqsadga faqatgina zamonaviy modulyatsiya turlarini qo'llash orqaligina erishish mumkin.

3-rasm. Sinusoidal signalning vektor ko‘rinishi

Albatta texnologiya tashqi xalaqitlar va shovqinlar ta'sirida ba'zi bir xatoliklarga yo'l qo'yadi. Lekin bizning maqsad texnologiyada sinusoidal
kattaliklar joriy qilinishiga erishishdir. Zamonaviy raqamli televidenieda raqamli signallarning xalaqitbardoshligini ta'minlash uchun tashuvchi modulyatsiyasini xalaqitbardoshli kodlash bilan birga amalga oshirish mumkin. Bunda modulyatsiyadan so'ng mumkin bo'lgan tashuvchining holati uzatiladigan simvollar sonidan ortiq bo'ladi, ya'ni xalaqitbardoshlikni oshirishga xizmat qiladigan qo'shimcha ortiqchalik kiritiladi. Bunday kodlash bilan birlashgan modulyatsiya kodlangan modulyatsiya deyiladi. (Coded Modulation). Xalaqitbardosh kodlanishni OFDM bilan birlashtirilishi esa COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) deb ataladi.

3-rasm. Himoya intervallarining shakllantirilishi

Shunday qilib, raqamli televidenie signallarini aloqa kanallari radiochastotalari orqali uzatilganda ikki pog'onali xalaqitbardoshli kodlash ishlatiladi. Tashqi deb nom olgan birinchi pog'onada Rid – Solomon kodlash usuli orqali raqamli ma'lumot kodlanadi va ichki deb nom olgan ikkinchi pog'onada esa modulyatsiya bilan birlashtirilgan kanalli kodlash qo'llaniladi. Natijada talab qilingan xalaqitbardoshlikka erishiladi. Uzatilayotgan kodlash kombinatsiyasini joylashtirish uchun Grey manipulyatsiyasidan foydalaniladi, bunda qo'shni pozitsiyalar bitta bitga farq qilishi belgilangan. Shu sabab, xalaqitlar ta'sirida fazaning to'g'ri qiymati o'zgarib, o'rniga qo'shnisi aniqlansa, demodulyatsiya chiqishidagi ikkilik simvollari ketma ketligida faqat bitta xatolik mavjud bo'ladi, bu o'z navbatida dekoderdagi korrektorda to'g'rilanadi.

4. 
   rasm. To‘rt pozitsiyali (a) va sakkiz pozitsiyali (b) fazali manipulyatisya Faza manipulyatsiyasi DvB – S standartida, sun'iy yo'ldoshlardan raqamli
   

televidenieni uzatishda qo'llaniladi. Yana bir modulyatsiya, raqamli televizion signallarni uzatishda keng qo'llanuvchi tur - ko'p pozitsiyali kvadraturaviy
amplituda manipulyatsiya (KAMn). Ma'lumki, kvadraturaviy amplituda manipulyatsiyasi bir vaqtda ikki signallar U_i (inphase) va U_q (quadrature) bilan tashuvchi signal chastotasida ω0, ikkita kvadratli tarkibiy tashkil etuvchilar bilan modulyatsiyalash va ularning yig'indisiga teng signalni olishdir.

u(t) = u_i(t) cos ω₀t + u_q(t) sin ω₀t (3.1)

Demodulyatsiyalashda sinxron detektorlash qo'llaniladi, ya'ni Ui(t) signalni cos ω0t va uq ni sin ω₀t ga ko'paytirish hamda yuqori chastotali signallarni past chastotali fil'trda kamaytirish (yo'qotish) natijadasi U_i(t) va U_q(t) signallar ajratiladi. Hozirgi vaqtda raqamli televidenie tizimida 64 yoki 256 pozitsiyali KAMnlar ham qo'llanmoqdalar, ular qo'llanilgan bir vaqtda 6 yoki 8 bitlar uzatiladi.

5-rasm. 4 pozitsiyali, 16 pozitsiyali va 64 pozitsiyali kvadraturaning manipulyatsiya KAMn (QAM)

Amplituda emas, balki ikki kvadraturaviy tashkil etuvchilar fazalari diskret modulyatsiyalanganda kvadraturaviy faza manipulyatsiyasi (KFMn) hosil bo'ladi. Unda olingan signal quyidagi ko'rinishda bo'ladi:

сos (ω₀ t + θ_i) + sin(ω₀ t + θ_Q) = A0cos (ω₀t + θ₀), (3.2) bu yerda θ_I, θq kvadraturaviy tashkil etuvchilarning fazalari.
A₀, θ₀ - natijaviy signal amplitudasi va fazasi.
Ifodalangan operatsiyalar odatda raqamli ko'rinishda bajariladi, shu sabab KAB blokidan so'ng RAO' bo'lishi lozim. Zamonaviy raqamli signallarni radio kanallardan uzatish usuli ortogonal chastotali mul'tipleksirlashdir. Bu ingliz tilidagi texnik adabiyotlarda OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) deyiladi.
Haqiqatda ko'p ortogonal tashuvchilik modulyatsiyadir. OFDM qo'llanilganda uzatish kanali juda ko'p(yuzlab yoki minglab) kanalchalarga (kanal ostilarga) bo'linadi va bu esa asosiy kanalning chastota spektridan to'liq foydalanish imkonini beradi. Bundan tashqari asosiy kanal spektrining ma'lum qismining yo'qotilishi uzatilayotgan ma'lumotni yo'qolishiga xalaqit qilmaydi. OFDM modeli sifatida bir xil qadamli,o'zaro karrali (f, 2f, 3f, 4f va h.k.) generatorlar majmuasi xizmat qilishi mumkin. Bu usulning mohiyati 5.7- rasmda izohlangan.

6-rasm. OFDM usulining mohiyati

7-rasm. OFDM signalini hosil qilish printsipi

8-rasm. COFDM modulyatorining nazariy blok diagrammasi

Bitli simvollar oqimi Xn,k,ketma-ket-parallel o'zgartirgich siljitish registrida, modulyatsiya qilinganda, ular parallel N-razryadli kodga (X₀,X₁, X_N-1)
aylantiriladi hamda ular Fur'ening teskari almashtirish blokiga tushadilar. Fur'ening teskari almashtirish blokida chastotali komponentalardan signalning vaqt bo'yicha sath qiymatlari X₀,X₁....X_N-1 shakllantiriladilar va raqam-analog o'zgartirishdan so'ng kvazianalog signal bo'ladi. So'ngra olingan signal radiouzatish qurilmasi modulyatori yordamida televideniening ishchi diapazoniga ko'tariladi va kuchaytirilib efirga uzatiladi.

9-rasm. OFDM da ko‘pnurli qabul qilish

OFDM signalni demodulyatsiya qilishda qabul qilgichda teskari amal bajariladi. Qabul qilgich qabul qilgan OFDM kvazianalog signal dastlab oraliq chastotaga keltiriladi, so'ngra ARO' yordamida N-razryadli parallel kodga x0,x1....xN-1 aylantiriladi. So'ngra Fur'ening tezkor to'g'ri almashtirish bloki orqali kvazianalog signal sanoqlari qiymatlaridan modulyatsion simvollarning spektrial koeffitsientlari shakllantiriladi hamda ular ketma-ket kodga o'zgartirilgach, dekodlashning kanal traktiga tushadi.