lec 05 transmission of digital signal

Тоон дамжуулал

Лекц 5

Мэдээлэл Холбооны Технологийн СургуульМэдээллийн Технологийн баг

Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургууль

Оюутан юу эзэмших вэ:• Тоон өгөгдлийг тоон дохионд хувиргах• Шугаман кодлолын характеристикийг тайлбарлах• Шугаман кодлолын аргуудыг тайлбарлах:

– Unipolar– Polar– Bipolar

• Өгөгдлийн хурд, модуляцын хурдны ялгааг тайлбарлах• Блок кодлолыг тайлбарлах• Аналог өгөгдлийг тоон дохионд хувиргах

Тоон дохио дамжуулал

Өгөгдөл Дохио Арга

Тоон Тоон Кодлол

Аналог Тоон Кодлол

Тоон Аналог Модуляц

Аналог Аналог Модуляц

Өгөгдлийг дохионд хувиргах

Өгөгдөл Дохио Арга

Тоон Тоон Кодлол

Аналог Тоон Кодлол

Тоон Аналог Модуляц

Аналог Аналог Модуляц

Өгөгдлийг тоон дохионд хувиргах

• Тоон өгөгдөл тоон дохионд хувирна. • Шугаман кодлол

Тоон өгөгдөл – Тоон дохио

Шугаман кодлолын хэмжигдэхүүн :

• Дохионы түвшин ба Өгөгдлийн түвшин

• Бит хурд ба Бод хурд

• DC хэмжигдэхүүн

• Дохионы спектр

• Алдаа илрүүлэлт

• Синхрончлол

Тоон өгөгдөл – Тоон дохио

Дохионы түвшин, Өгөгдлийн түвшин

Хоёр түвшинт өгөгдөл, хоёр түвшинт дохио

Хоёр түвшинт өгөгдөл, гурван түвшинт дохио

• Дохионы түвшин – Дохиог дүрслэх тоон утга• Өгөгдлийн түвшин – Өгөгдлийг дүрслэх тоон утга

Өгөгдлийн хурд ба Модуляцын хурд• Өгөгдлийн хурд – Нэг секундэд дамжих битээр хэмжигдэнэ.• Модуляцын хурд – Нэг секундэд дамжих дохионы элементээр

хэмжигдэнэ.• Өгөгдлийн элемент – Өгөгдлийн жижиг нэгж• Дохионы элемент – Дохионы хамгийн богино нэгж буюу

Өгөгдлийн элементийн дохионы дүрслэл

C = S*b = S*Log2LC – Өгөгдлийн хурд (бит/сек)S – Модуляцын хурд (бод/сек)b – Нэг дохионы элементэд харгалзах битийн тооL – Ялгаатай дохионы элементийн тоо

Дохионы түвшин, Өгөгдлийн түвшин

Жишээ Дохионы элемент нь 4 байх өгөгдлийн хурд 2Kбит/сек бол дохионы элементийн үргэлжлэх хугацааг тооцоол.

Бит хурд = 2000 бит/сек

Бит хурд = Модуляцын хурд x log2 L = 2000 бит/сек

Модуляцын хурд = 2000bps / 2 = 1000 бод/сек

Бод интервал = 1/1000=1мсек

Синхрончлол

Тоон дамжууллын хүлээн авагчийн цаг илгээгчийнхээс 0.1% хурдан.Өгөгдлийн хурд 1kbps байх үед хэдэн илүү бит хүлээн авах вэ?

Өгөгдөл дамжигдах хурд 1 Kbps:1000 бит илгээгдэнэ 1001 бит хүлээн авагдана 1 нэмэлт бит/сек

Жишээ

Шугаман кодлолын ангилал

Unipolar кодлол нь хүчдэлийн хоёр түвшинг хэрэглэнэ. хүчдэлийн эерэг утганд “1”

хүчдэлийн тэг утганд “0”

Unipolar шугаман кодлол

Unipolar шугаман кодлолын шинж чанар :• Зөвхөн хүчдэлийн нэг утга хэрэглэнэ.• Бит хурд = Бод хурд.• DC хэмжигдэхүүн байна.• Дараалсан ‘1’, ‘0’-үүдэд синхрончлол алдагдана.• Энгийн, нийтлэг бус.

Polar кодлол нь хүчдэлийн хоёр түвшинг хэрэглэдэг (эерэг ба сөрөг).

Polar шугаман кодлол

NRZ-Level

NRZ-Invert

• NRZ (Non Return to Zero) кодлол нь хүчдэлийн 2 түвшинг ашиглана. Өөрөөр хэлбэл дохионы утга эерэг эсвэл сөрөг утга авна.

• Бит интервалын үед хүчдэлийн утга тогтмол байна.

1. NRZ-L (Non Return to Zero Level)

2. NRZ-I (Non Return to Zero Invert)

Polar шугаман кодлол

NRZ-L ба NRZ-I кодлол

NRZ-I кодлол нь битийн 1 үед хүчдэлийн түвшин өөрчлөгдөнө. бит = ‘0’ үед өөрчлөлтгүйбит = ‘1’ үед хүчдэлийн утга шилжинэ

NRZ-L кодлол нь битийн дүрслэлээс хамаарч хүчдэлийн түвшин өөрчлөгдөнө.

бит = ‘0’ үед эерэг хүчдэлбит = ‘1’ үед сөрөг хүчдэл

Polar кодлол

NRZ кодлолын шинж чанар :

• ‘0’, ‘1’ бит бүрт хүчдэлийн хоёр утга хэрэглэнэ.• Битийн үргэлжлэх хугацаанд хүчдэлийн утга тогтмол

байна.• Дараалсан ‘1’, ‘0’-ууд синхрончлол алдагдана.• Бит хурд = Бод хурд• Bmin = Save= C/2

RZ (Return to Zero) кодлол нь хүчдэлийн 3 түвшин хэрэглэнэ. (эерэг, сөрөг, тэг)

Битийн үргэлжлэл бүрт дохио өөрчлөгдөнө. бит = ‘0’ үед сөрөгөөс тэгбит = ‘1’ үед эерэгээс тэг

RZ кодлол

Polar кодлол

RZ кодлолын шинж чанар :

• ‘0’, ‘1’ бит бүрт хүчдэлийн гурван утга хэрэглэнэ.• Битийн үргэлжлэх хугацаанд дохио шилжилт хийнэ.• Синхрончлол илүү баталгаатай болно.• Дараалсан ‘1’, ‘0’-үүдэд синхрончлол алдагдахгүй.• DC хэмжигдэхүүн байхгүй.• Бит хурд нь Бод хурдаас

2 дахин бага, дутагдал.• Bmin = Save= C * 2

Manchester кодлол нь бит интервалын дунд хүчдэлийн утга өөрчлөгдөнө.

бит = ‘0’ үед эерэгээс сөрөгбит = ‘1’ үед сөрөгөөс эерэг

Manchester (Biphase) кодлол

Differential Manchester кодлол нь бит интервалын дунд хүчдэлийн утга өөрчлөгдөнө. Бит интервалын эхлэлд битийн

дүрслэлээс хамаарч нэмэлт шилжилт хийгдэнэ.бит = ‘0’ үед шилжилт хийгдэнэ

бит = ‘1’ үед шилжилт хийгдэхгүй

Differential Manchester кодлол

Polar кодлол

Манчестер, Дифференциал Манчестер кодлолын шинж чанар :

• Хүчдэлийн хоёр утга хэрэглэнэ.• Бит интервалын дунд шилжилт хийнэ.• RZ, NRZ кодлолуудын нэгтгэсэн.• Маш сайн синхрончлолтой.• Дараалсан ‘1’, ‘0’-үүдэд синхрончлол алдагдахгүй.• DC хэмжигдэхүүн байхгүй.• Bmin = Save= C

Bipolar AMI, Pseudoternary кодлол

Bipolar AMI кодлол нь хүчдэлийн 3 түвшин хэрэглэнэ. (эерэг, сөрөг, тэг)

бит = ‘0’ үед хүчдэлийн тэг утгабит = ‘1’ үед хүчдэл эерэгээс сөрөг, сөргөөс эерэг рүү шилжинэ.

Bipolar Pseudoternary кодлол нь мөн хүчдэлийн 3 түвшин хэрэглэнэ.

(эерэг, сөрөг, тэг)бит = ‘1’ үед хүчдэлийн тэг утга

бит = ‘0’ үед хүчдэл эерэгээс сөрөг, сөргөөс эерэг рүү шилжинэ.

Bipolar кодлол

Bipolar кодлолын шинж чанар :

• Хүчдэлийн гурван утга хэрэглэнэ.• Синхрончлол дунд зэрэг.• Дараалсан ‘1’-үүдэд синхрончлол алдагдахгүй, харин

‘0’-үүдэд синхрончлол алдагдана.• DC хэмжигдэхүүн байхгүй.• Bmin = Save= C/2

Блок кодлол• Блок кодлол нь шугаман кодлолыг илүү үр дүнтэй

болгож сайжруулна.- Синхрончлол- Зурвасын өргөн- Алдаа илрүүлэлт

• Синхрончлолын болон алдааны нэмэлт битүүдийг багтаасан байна.

Блок кодлол Блок кодлолын үндсэн алхам:1. Division – Хуваалт2. Substitution – Орлуулалт3. Line coding – Шугаман кодлол

• 5 бит код нь нэгээс олон ‘0’-ээр эхлэхгүй, хоёроос олон ‘0’-ээр төгсөхгүй.

• Гурван ‘0’ дараалж кодлогдохгүй.• NRZ-I шугаман кодлол хийгдэн дамжигдана.

4B/5B блок кодлол

Хүснэгт 4B/5B кодлол

Data Code Data Code

0000 11110 1000 10010

0001 01001 1001 10011

0010 10100 1010 10110

0011 10101 1011 10111

0100 01010 1100 11010

0101 01011 1101 11011

0110 01110 1110 11100

0111 01111 1111 11101

Data Code

Q (Quiet) 00000

I (Idle) 11111

H (Halt) 00100

J (start delimiter) 11000

K (start delimiter) 10001

T (end delimiter) 01101

S (Set) 11001

R (Reset) 00111

Аналог өгөгдөл – Тоон дохио

• Аналог өгөгдөл(дуу, дүрс)-ийг тоон дохиогоор дамжуулахын тулд тоон өгөгдөлд хувиргана.

• Үндсэн хоёр аргаар хувиргалт хийнэ: - Импульс кодын модуляц (PCM)- Делта модуляц (DM)

Импульс кодын модуляцИмпульс кодын модуляцын үндсэн 3 алхам:

• Тасалдуулга – Sampling (PAM)• Квантчилал – Quantization• Шугаман кодлол – Line Coding

Импульс агууригийн модуляц (PAM): Энэ нь дохиог тодорхой хугацааны интервалаар агууригийг нь тасалдуулна.

Импульс кодын модуляц (PCM): PAM-аар үүсгэгдсэн имтульсүүдээс тоон дохиог үүсгэж авна.

PAM

Квантчилагдсан PAM сигнал

Квантчлагдсан утгыг кодлох

PCM, Шугаман кодлол

Аналог дохиог PCM ашиглан тоон дохионд хувиргах

Найквистийн тооцоолол

Нэг секунд дэх тасалдуулгыг Найквистийн томъёогоор аналог дохионы өндөр давтамжийг 2 дахин авч тооцоолно.

Tsample = 1/2fh

Бит хурд = Тасалдуулга хурд * Нэг тасалдуулга дахь битийн тоо

Жишээ Дохионы зурвасын өргөн 10,000 Гц (1000 – 11,000 Гц) бол нэг секунд дэх тасалдуулга ямар байх вэ?

Тасалдууга хурд = 2 x 11,000 = 22,000 samples/s

Аналог дохиог тасалдуулахад тасалдуулга бүрт багадаа 12 хүчдэлийн түвшин шаардагдана. Нэг тасалдуулгаар хэдэн бит дамжих вэ?

4 битээр дүрслэгдэнэ; 1 бит нь тэмдгийн бит (sign bit), 3 бит нь утга.

Жишээ

Тоон дамжууллын горим

Параллель дамжууллын горим

Сериал дамжууллын горим

Сериал дамжууллын горим: Aсинхрон дамжуулал

Асинхрон дамжуулал гэдэг нь эхлэлийн (start) 1 бит (0), төгсгөлийн (stop) битүүд (1-үүд) фрейм бүрт

илгээгдэнэ.

Синхрон дамжуулал гэдэг нь start/stop бит болон завсаргүйгээр өгөгдлийг дамжуулна.

Сериал дамжууллын горим: Синхрон дамжуулал