3. 1,2,3 Дәрежелі mpeg алгоритмін сығу.

Халықаралық стандарттау ұйымы және қозғалмалы бейне сұрақтары бойынша эксперттер группасы MPEG деген атпен белгілі синхронды сығылған видеосигналды аудиосығу стандартын ойлап тапқан.Бұл сұлбада құрамы және ASPEC құрамы біріктірілген.Сұлбада субъективті өнімділікті жақсылвтвтын және қиындықтарды жоғарылататын 3 деңгей қолданылған.Дискретизацияның кіріс жиілігі 32, 44, 1 және 48 кГц ке тең,ал шығысқа берілетін биттер 32ден 192 Кбит\с немесе 64 тен 38Кбит\с жылдамдықпен беріледі. 13.3 суретте MPEG стандартындағы бірінші және екінші дәрежелі аудиокодер және декодердің блоктық диаграммасы келтірілген. Өте үлкен жиілікте MPEG/ISO (MP 3) стандартының III дәрежесінде, адамның критикалық рұқсатетілетін қабілеті нақты сәйкес келеді. 13.3 сурет – бірінші және екінші дәрежелі аудиокодердің және декодердің блоктық диаграммасы.

Емтихан билеті №7

1Мәнді қалып, мәнді мезет, мәнді аралық, бірлік аралық, бірлік элемент түсініктерінің анықтамалары.

Ережеге сай, түрлендіргіштің шығысында дискреттік хабарды сигналға қальштастырушы сигналдар ақиараттық параметрі бойынша дискретті болып табылады, яғни дискретті уақыт функциясымен және мүмкін болатын мәндердің соңғы көпмүшелігімен сипатталады. Мәліметтерді таратудың техникасында мұндай сигналдарды мәліметтердің цифрлық сигналдары (МЦС) деп атайды. Өзгерісі хабардың өзгеруін кескіндеи беретін мәліметтер сигналының параметрін ұсынушы (ақпараттық) деп аталады.

3.1 - суретте МЦС кескінделген, амплитуда оның ұсынушы параметрі болып табылады, ал ұсынушы параметрдің мүмкін болатын мәндерінің көпмүшелігі екіге тең (V = {]] жэне \] = 0).

3.1 - сурет. Мәлімеггердің цифрлык сигналы

Өзінің ұсынушы параметрінің біреуінің қалған беліктердсн айырмашылыгы болатын мэліметтердің цифрлык сигналының бөлігін МЦС

элементі деп атайды.

Сигналдын ұсынушы параметрінің күйінің бекітілген мэнін мәндік позиция деп атайды. Сигналдың мәндік позициясының ауысуы болатын мезетті МЦС мәндік мезет (ММ) деп атайды. Сигналдың екі көршілес мәндік мезеттері арасындағы уақыт аралығын мәндік аралық (МА) деп атайды.

Сигналдың мэндік уақыттық аралықтарына тең болып келетш минималды т₀ уақыт аралығын бірлік деп атайды. Бірлік уақыт аралығына твц ұзындығы бар сигналдың элементін бірлік элемент (б.э.) деп атайды.

Бірлік элемент термині мәліметтерді тарату техникасында негізгілердің бірі болып табылады. Телеграфияда оған элементарлық немесе қарапайым жолдама термині сәйкес келеді.

2. Анизохронды сигналдарды синхронды дискретті арнамен беттестіру әдісі және жылжымалы индексті растау әдісімен келістіру ерекшеліктері

ж ағындағы келістіруші құрылғы бастапқы анизохронды сигналдың изохронды сигналға түрленуін қамтамасыз етеді, ал кабылдауда кері түрлену іске асады. Осылай ДХТ-дьщ асинхронды қүрылымды арнасы пайда болады. Анизохронды қүрылымды сигналды синхронды дискретті арнамен беру мүмкін болуы үшін, синхровды арнаны пайдалану коэффициентін азайтамыз немесе көпарналы жүйелерде - бастапқы синхронды арналар мәнімен салыстырғанда дискретгі асинхронды арналар санын азайтамыз. ДХТ техникасында анизохронды күрылымды хабарды синхронды арнамен келістірудің екі тәсілі қолданыс тапты: беттестіру тәсілі және растаумен жылжитын индекс (метод скользящего индекса с подтверждением) тәсілі.Беттестіру төсілі - анизохронды күрылымды хабарды синхронды арнамен келістіру тәсілдерінің бірі. Келістірудің бүл тәсілінде берілетін сигналмен модуляцияланатын импульсты тасушы колданылады, яғни амплитудалы -импульсті модуляция іске асады. Әрбір бума (6.2,6 -сурет) импульсті тасушыға (6.2,а -сурет) беттескендей болады. Нәтежесінде арнаға тасушы импульстер қорабы келіп түседі (6.2, в - сурет), егер оған ток бумасы (посылка) беттестірілсе немесе тасушы ипульстер арнасы етпесе, онда модулятор ретінде сигнал көзінен келіп түсетін, анизохронды сигналдармен басқарылатын кілтті колдануға болады.Қабылдау жағында тасушы импульстердің әрбір қорабы ұзақтықкд сәйкес ток элементеріне (посылка) түрленеді (6.2, г - сурет). Қабылдау жағында элементтерді қабылдауда шеткі бұрмаланулар пайда болады, бұл хабар көзі мен қабылдаудагы тасушы импульстер генераторының синхрондалмағанымен байланысты. Бұл бүрмаланулар тасушы импульстердің еруші жиілігі (Частота следования) үлкен болған сайын, яғни т_іпіп уақыт интервалында тасушы импульстер көп орналасқанына байланысты аз болады.Тасушы импульстердің еру жиілігінің бір мәнінде, бүрмалану мәні телеграфтау жылдамдығына В_и тәуелді болады. Бүрмалану мәнініц % мына өрнекпен анықталады

Мүнда М- импульсті тізбегішң беру жылдамдығын В_с анықтайтын, екі қатар түрған тасушы импульстар арасьшдағы уакыт интервалы, осыдан В_с = /„, мүнда /„ -импульсті тізбек жиілігі.

а-тактілік тізбектілік; б-беруші сигнал; в-арнадағы тактілік тізбектілік; г-берілген сигнал қабылдағышындағы өндірістілік

6.1-сурет. Беттестіру төсілі

С инхронды арнаны пайдалану коэффициенті: η=0,01 Көп арналы жүйелерде циклды синхронизация (фазирование) қажет. Әдетте цикдды синхронизация жүргізілетін арнайы сигналдарды беруге арнайы арна бөлінеді.Синхронды арнадағы телеграфтау жылдамдығы

С инхронды арнаның өткізу кабілеттілігін колданып, берілген мәннен аспайтын бүрмалануда, мөлдір арналар (код тәуелсіз) қүру үшін, келесі түйіндерге негізделген тәсілді қолдануға болады. Қабылдау жағына жолдама белгісін және ММ - тің орналасуы туралы ақпаратты беру қажет. ММ - ның орналасқан орнын өте дәлдікпен беру керек, бүл рүқсат етілген жеке шеткі бүрмаланулармен анықталатын болады. Егер тасушы импульстер арасындағы кашықтык Аі болса, онда беттестіру тәсілінде шеткі бүрмаланулар (6.1) формуласымен аныкталады, яғни тек қана А( мен г_тіп -дан тәуелді.Егер Аі интервалын і зоналарға бөлсек және ММ-нің осы әрбір зонаға түсуін тіркесек (фиксировать), онда арнамен зона нөмері жайлы ақпаратты бере отырып, бұрмалануды і есе азайтуға болады, яғни

Егер зона нөмері туралы ақпаратты екілік кодпен берсек, онда к = Іо§₂ і бірлік элементер қажет болады. Сондыктан да I мәні екіге тең деп алынады. Осылай, 1-2 болғанда, зона номері туралы ақпаратты бергенде, бір элемент (тасушы импульс), ал е - 4 болғанда - екі элемент қажет болады.Егер мәнді момент түскен зона нөмері және л<олдама таңбасы туралы ақпаратты бергеннен кейін, берілген жолдама таңбасы өзгермесе, онда одан кейін бірінші (стартовой) элементпен сәйкес келетін бір немесе бірнеше растаушы элемент беріледі. Жоғарыда келтірілген осы тәсіл растаумен жылжитын индекс тәсілі (СИП) деп аталады. СИП тәсілінде бүрмалану мәні

Берілген в„ және В_с мәнінде (6.2) және (6.5) салыстыра отырып,байкайтынымыз: СИП тәсілі қолданғанда, бұрмалануды 2 есе азайтуға болады немесе бүрмаланудың берілген мәнінде беттестіру тәсілімен салыстырғанда синхронды арнаны пайдалану коэффициентін 2^к есе көбейтуге болады. Бүрмаланудың берілген мәнінде В_и/В_с қатынасын есептеуге болады. Осыдан г> =8,33% болғанда, бүл катынас ? = 4 үшін V, -ті күрайды. Осыдан, егер3 = 8,33% болса, бір асинхронды арна алу үшін, үш синхронды арнаны біріктіру қажет деген соз.

а-беруші сигнал; б- тактілік тізбектілік; в-арнадағы кодталған тізбектілік; г- беруші сигнал қабылдағышындағы ендірістілік

6.2 - сурет. Растаумен жылжитын индекс тәсіліСИП төсілінін кемшілігі, қатенің көбеюі болып табылады. Синхронды күре жолдағы бір қате, қабылдауда бірнеше кате тудыруы мүмкін. СИП тәсілі ДАТА, ДУМКА, ДАТА-2-7, ТВР аппаратураларында қолданылады. Қазіргі кездегі аппаратураларда (ДАТА, ТВР) зона нөмерін кодерлеу, МККТТ рекамендациясына сәйкес (6.1- кесте) жүргізіледі.6.2- суретте, 6.]- кестесіне сәйкес, СИП тәсілін қолданып, жолдамаларды беру мен қабылдау және кодалау процестері көрсетілген. Берілген тізбек токты және токсыз жолдамалардан тұрады (6.2,а - сурет).Тактілі тізбек импульстері (6.2,6 - сурет) бір-бірінен Дг қашықтықта орналаскан және бұл уақыт аралығы нөмерлері 1...4 төрт зонаға бөлінген. Бірінші ММ, 2 - ші зонаға түседі, екінші ММ, үшінші зонаға түседі. Бұл зоналар 6.2,6- суретінде штрихталған. Синхронды арнаға 110 кодалық комбинациясы жіберіледі, мұнда бірінші элемент стартты болып, ал қалған екеуі ММ-ның орналасқан орнын дәлдейді. ММ₂ үшін синхронды каналға 010 комбинациясы жіберіледі (6.2,6 - сурет) және одан кейін старттымен таңбасы бойынша сәйкес келетін, растау импульстері беріледі. Қабылдау жағында (6.2,г - сурет) арнадан келетін ақпаратқа сәйкес жолдама тіркеледі.

Мәліметтердің изохронды және анизохронды сигналдары болады. Изохронды сигнал үшін уақыттық аралықтың кез-келген мәндік аралығы бірлік аралыққа немесе оның бүтін санына тең. _0min мәнінен аз емес кез-келген ұзақтылықта болуы мүмкін элементтері бар сигналдарды анизохронды сигналдар деп атайды. Анизохронды сигналдардың келесі ерекшелігі, олар бір-бірлерінен уакыт бойьшша айнымалы аралыктарда едәуір қалып отырады.

3сұрақ- Рид-Соломонкодының кодалау және декодалау құрылғыларын...Рид-Соломон кодтары (Reed-Solomoncode, R-Scode) –бұлсимволдары m-биттік тізбектер болып келетін екілік емес циклдік кодтар, мұндағы m–2-ден үлкен оң бүтін сан. (n,к) коды nмен k-ныңбарлықмәндеріндеm-биттік символдардаанықталған, олар үшін

(7.30)

мұндағы k – кодалануы тиіс ақпараттық биттер саны, ал n – кодаланатын блоктағы кодтық символдар саны. Көпшілік үйірткілі Рид-Соломон кодтары үшін (n, к)

(7.31)

мұндағы t – символдағы код түзей алатын қате биттер саны, ал n-k=2t – бақылау символдарының саны. Кеңейтілген Рид-Соломон кодын n=2^mнемесе n=2^m+1 болғанда алуға болады, бірақ бұдан артық болмауы керек.

Рид-Соломон коды ұзындығы кодердің кіріс және шығыс блоктарының ұзындығымен бірдей сызықтық код үшін мүмкіндігінше минимальді арақашықтықтың ең үлкеніне ие. Екілік емес кодтар үшін екі кодтық сөз арасындағы арақашықтық (Хэммингтің арақашықтығына ұқсас) символдар саны ретінде анықталады, тізбектер осылармен өзгешеленеді. Рид-Соломон кодтары үшін минимальді арақашықтық былайша анықталады.

(7.32)

t-да немесе биттің аз санындақатесі бар бұрмаланған символдардың барлығын жөндейтін кодты былайша өрнектеуге болады.

(7.33)

Мұндағы │x│ х-тен аспайтын ең үлкен бүтін санды білдіреді. t символдық қателерді жөндейтін Рид-Соломон кодтары2t-дан артық бақылау символдарын қажет етпейтіні (7.34) теңдеуінен көрініп тұр. (7.34) теңдеуіне қарап, декодердің жөнделетін қателер санынан екі есе асатын n-к “қолданылатын” артық символдары бар деп түйіндеуге болады. Әрбір қате үшін бір артық символ қатені табу үшін және біреуі – дұрыс мәнін анықтау үшін қолданылады. Кодтың өшірулерді түзету қабілеті былайша өрнектеледі.

(7.34)

Қателер мен өшірулерді бір мезгілде түзету мүмкіндігін талап ретінде өрнектеуге болады.

(7.34)

Мұндағы α – жөндеуге болатын символдық қате комбинациялар саны, ал γ – жөнделуі мүмкін символдық өшірулер комбинацияларының саны. Рид-Соломон кодтары тәрізді екілік емес кодтардың артықшылықтарын келесі салыстыруда көруге болады. (n,к)=(7,3) екілік кодын қарастырайық. n-кортеждердің толық кеңістігінде 2ⁿ=2⁷=128 n-кортеж бар, оның ішіндегі 2^k=2³=8 (немесе барлық n-кортеждердің 1/16 бөлігі) кодтық сөздер болып табылады. Енді әрбір символы m=3 биттен тұратын (n,k)=(7,3) екілік емес кодын қарастырайық. n-кортеждер кеңісігінде 2^nm=2²¹=2 097 152 n-кортеж бар, оның ішінде 2^km=2⁹=512 (немесе барлық n-кортеждердің 1/4096 бөлігі) кодтық сөздер болып табылады. Егер амалдар әрбіреуі m-биттермен құрылған екілік емес символдармен жүргізілетін болса, онда мүмкін болатын n-кортеждердің тек болмашы бөлігі ғана (яғни, үлкен 2^nm санының ішінен 2^km) кодтық сөздер болып табылады. Бұл бөлік m өскен сайын кеми береді. Бұл жерде кодтық сөздер ретінде n-кортеждер кеңістігінің болмашы бөлігі қолданылса,d_min-ның үлкен мәніне қол жеткізуге болатындығы маңызды болып табылады.

Егер барлық n-к өшірілген символдары бақылау символдарына келетін болса, кез-келген сызықтық код символдық өшірулердің n-к комбинацияларын жөндеуге мүмкіндік береді. Алайда Рид-Соломон кодтарының блоктағы өшірулердің n-к символдарының кез-келген жиынтығын жөндей алатын тамаша қасиеті бар. Кез-келген артылулы кодтар құрастыруға болады. Дегенмен, артылу үлкейген сайын оны жоғарыжылдамдықты жүзеге асыру күрделілігі де өседі. Сол себепті ең қызықтыратын Рид-Соломон кодтары кодалаудың жоғары дәрежесіне (төмен артылуға)ие.

Емтихан билет №8

1суракСинхронды және асинхронды ДА түсінікетемелер.Таратудың синхронды әдісі кезінде таратқыш бірліктік аралыққа тең τ₀ ұзақтықты сигнал элементтерін қалыптастырады, элементтер Т_к ұзақтықты комбинацияда бірігеді. t₀ таратқышының қосылуының бастау сәтін біле отырып, бірліктік элементтің келу уақытын анықтауға болады, ал кодтық комбинацияның бірліктік элементтерінің санын біле отырып, бір кодтық комбинацияны басқа біреуінен жеңіл бөліп алуға болады. 6.4,б суретіне сәйкес бір элементті екіншісінен және бір элементтер тобын басқа бір топтан бөлетін импульстер көрсетілген. Элементтер пайда болатын уақыт аралықтарын анықтап алып, сигнал элементтерінің ең тұрақты бөлігінің келу уақытын алдын-ала болжауға болады. Осы бөліктегі сигналды тіркей отырып, элементтің қате қабылдау ықтималдығын азайтуға болады.

Таратқыш пен қабылдағыштың үлестіргішінің синхронды жұмысы әдетте автоматты түрде сүйемелденеді. Бұл үшін қабылдағышта қажет болған жағдайда қабылдаудың беруші генераторының (БГ) жиілігін туралау сигналдары өндіріледі. Бұл генератордың жиілігі мүмкіндігінше тарату генераторының жиілігімен сәйкес келуі тиіс. Таратудағы БГ жиілігі f_БГ номиналдыға f_н тең делік.Қабылдаудағы БГ жиілігі құбылмалылық салдарынан номиналды мәннен f_нΔf шамасына дейін ауытқуы мүмкін (құбылмалылық коэффциенті k= Δf/ f_н).Қабылдаудағы БГ жиілігінің кетуі тактілік тізбегінің оның мүлтіксіз қалпынан ауытқуына алып келуі мүмкін, және де уақыт өте келе фаза бойынша алшақтықтар жинала береді. t₀=0 сәтінде тактілік тізбек мүлтіксіз тізбекпен сәйкеседі дейік. Өрістердегі фаза бойынша бірліктік элемент ұзақтығынан кету ε шамасына тең болатын уақытты анықтайық. Бұл үшін таратудағы және қабылдаудағы сәйкес БГ-да өндірілетін f₁ және f₂ жиілікті екі гармоникалық сигналды қарастырайық.(6.3 сурет). Бұл тербелістерден тактілік тізбек қалыптасады (синхроимпульстер тізбегі).

Т= τ₀, f₂=1/(Т+ΔТ) болғанда f₁=1/(Т-ΔТ) болсын. τ₀/ ΔТ=n бірліктік аралықтарда фаза бойынша алшақтық ε=1 жетеді, бұл мына уақытта болады

(6.7)

мұндағы κ= ΔТ/ τ₀ немесе таратқыш және қабылдағыштың генераторының салыстырмалы құбылмалылығын есепке алғанда t_ε=1/2κВ.

Егер рұқсат етілетін фаза бойынша алшақтықты ε_рұқ арқылы белгілесек, онда фаза бойынша кету рұқсат етілетін мәннен асып түсетін уақыт (бұл кезде синхронсыздану болады)

t_εрұқ=ε_рұқ/(2κВ). (6.8)

Егер ε_рұқ бірліктік элементтен алынған проценттер түрінде өрнектесек, онда (6.8) формуласы мына түрге келеді:

t_εрұқ/(200κВ).

Алынған өрнекті қолдана отырып, берілген t_εрұқ жәнеВ үшін де қажетті κ шамасын анықтауға болады.

6.3 сурет – Таратқыш және қабылдағыштың беруші генераторларының

гармоникалық сигналдары

2-сұрақ

Тасушы ретінде жиі қолданылатын гармоникалық тербеліс түріне тоқталайық

Мұндағы U_н, ω_н, φ_н маплитуда,жиілік,фаза тасушыныкі.Тасушының параметрлеріне U_н, ω_н, φ_н әсер ете отырып, біз амплитудалық, жиіліктік, және фазадық модуляцияны аламыз. Бұл әдістердің барлығындағы алғашқы сигнал жиілігінің түрленуі сигналды арна бойынша жолақтық фильтр типтерінің сипаттамасын таратуды қамтамасыз етеді. Модуляция кезіндегі спектр ауысымы көпарналы жүйенің ЧРК мен тұрғызу есебін шешеуді қамтамасыз етеді.

Амплитуда бойынша модульденген сигнал өзінің құрамында жиіліктермен спектралды құраушыны ω_н,( ω_н-Ω_к), ( ω_н+Ω_к) қамтиды.Жиіліктермен құралған ( ω_н-Ω_к), ( ω_н+Ω_к) бұл өрнек сәйкесінше АМ сигналдың жоғарғв және төменгі жолағы деп аталады.

Ам спектрі модульденетін сигналдың бастапқы спектрінен екі есе үлкен.

Жиіліктік модуляция дегеніміз берілген диапазонда алғашқы сигнал спектрінің ауысуы, бірақ оның АМ Сигналдан айырмашылығы әдістің суперпозициясы ретінде көрсетілуі мүмкін.Оның бірінші f₁ тасушы ал екіншісі f₂ тасушы.Осыған байланысты ЖМ –ның сигналының спектр ұзындығы АМ сигналынан үлкен, яғни бұл тасушылардың f₁ және f₂ ара қашықтығымен анықталады.Δf=( f₁- f₂)/2 өрнегі таратылуы кезіндегі оның орташа мәніне байланысты жиіліктің өзгеруін сипаттайды және ол жиілік девиациясы деп аталады.

Фазалық манипуляция

Тү.рак?ы жанамасы бар сигналдарының бұрыштық модуляция здістерінің екінші категориясын фазалыц манипуляцш деп атайды (ФМ). Екі деңгейлік фазалық манипуляцияны (2-ФМ) көрсеткенде біз ФМ-ң формаларының біреуін карастырдык. Екілік цифрлық сигналды түрлендіру үшін 2-ФМ кезінде эрбір тактілік интервалда, 180°-қа ерекпіеленетін екі фазаньщ біреуі колданылады. Сонымен бірге көпдеңгейлі фазалық манипуляция да мүмкін. Көпдеңгейлі фазалық манипуляцияның белгілі мысалдары 4-ФМ және 8-ФМ болып табылыды.

Хабар берудің сапасына қойылатын талаптары жоғары болғанда және ақпаратты берудің аралық тығыздықтарда қолдау үшін фазалық манипуляция көбінесе қолданылады. Алғашында фазалық манипуляцияны деңгейдің өзгеруіне тәуелсіз тұрақты жанамасы болғандықтан және қателіктердің жақсы сипаттамасы үшін колданатын. 2-ФМ және 4-ФМ-де сигнал-шу (ЕоЛМо) қатынасы көзқарасында қателердің оптималды сипаттамасын береді.

11.10- сурет. Фазалық манипуляция: а - 2-ФМ; б - 4-ФМ

3-сұрақ Үйірткілі кодтар.Оларды құру қателерді табу және түзету принциптері.Сызықтық блоктық кодтың екі бүтін сан n жәнеk-мен және полиномдынемесе матрицалық генераторменсипаталатын ерекшелігі бұл кодтық сөздердің n-кортеждерінің әрқайсысы кіріс хабардың k-кортeжімен анықталатындығы болып табылады. k бүтін саны блоктық кодердің кірісін құратын мәліметтер битінің санына көрсетеді.n бүтін саны – бұл кодердің шығысындағы сәйкес кодтық сөздегі разрядтардың жиынтық саны. Кодтың кодалау дәрежесі (code rate) деп аталатын k/n қатынасы қосылған артылудың шамасы болып табылады. Үйірткілі код n, k и K үш бүтін санымен сипатталады, мұндағыk/n қатынасының кодалау дәрежесінің мәні (кодаланған битке келетін ақпарат) блоктық кодтағыдай болады; алайдаn блоктық кодтағы тәрізді блоктың немесе кодтық сөздің ұзындығын анықтамайды. K бүтін саны кодтық шектеу ұзындығы (constrain! length) деп аталатын пареметр болып табылады; ол кодалаушы ығыстыру регистріндегі k-кортеждің разрядтарының санын көрсетеді. Үйірткілі кодтардың блоктық кодтармен салыстырғандағы маңызды ерекшелігі кодерде жады болатындағында – үйірткілі кодалау кезінде алынатын n-кортеждер тек бір кіріс k-кортежінің ғана емес, осының алдындағы К-1 кіріс k-кортеждерінің де функциясы болып табылады. Тәжірибе кезінде n мен к - бұлшағын бүтін сандар, алK кодтың қуаты мен күрделілігін бақылау мақсатында өзгеріп отырады

7.4 сурет–Байланыс арнасындағы кодалау/декодалау және модуляция/демодуляция