Кодирование квантованных по амплитуде импульсов каким- либо цифровым кодомНа этом этапе происходит преобразование, которое называется импульсно-кодовой модуляцией, формируется цифровой ИКМ — сигнал. Каждый квантованный по уровню АИМ - сигнал кодируется, т. е. преобразуется в комбинацию прямоугольных импульсов постоянной амплитуды.Квантованные по уровню импульсы передаются с соответствующим цифровым кодом (рис. 32).
- шаг квантования
ξ = Uаим - Uкв
Т д Рис. 48. Квантование дискретного отсчета по уровню
Квантованное значение амплитуды в ЦСП кодируется, как правило, 7- или 8- битным двоичным кодом по формуле: Nкв = М - число уровней квантования. В ряду чисел Такое квантование позволяет передать N = 27 = 128 или N = 28 =256 разрешенных уровней. Преобразование условных значений шагов квантования представляется суммой чисел. Например, + 58 = 32 + 16 +8 + 2.
1 0 х 26 + 1 х 25 + 1 х 24 + 1 х 23 + 0 х 22 + 1 х 21 + 0 х 20 Таким образом, при шаге квантования равным ∆ = 1 и восьмиразрядной кодовой комбинацией m = 8 значение + 58 будет закодировано как 10111010
При кодировании дискретных отсчетов, представленных на рис. 32, необходимо значение амплитуды дискретного отсчета округлить до ближайшего разрешенного уровня и закодировать значение этого уровня. Например, пусть значение первого дискретного отсчета будет равно 89 В, которое округляется до 100 В, что соответствует 4 разрешенному уровню. Если значение кодовой группы m = 8, то в линию будет передана следующая кодовая группа 1 0000100, где 1- знак уровня квантования, а кодовая группа 0000100 соответствует 4-му разрешенному уровню. Упрощенная схема многоканальной цифровой системы с ВРК –АИМ и ИКМ приведена на рис. 49.
Рис. 49. Упрощенная схема многоканальной цифровой системы с ВРК – АИМ и ИКМ
Исходные непрерывные сигналы каждого канала поступают на фильтры нижних частот ФНЧ, ограничиваются по верхней частоте (максимальной) Fв, а затем поступают на электронные ключи ЭК1… ЭКN , осуществляющие дискретизацию этих сигналов. Работой ключей управляет периодическая последовательность импульсов, вырабатываемая генераторным оборудованием ГО пер. Частота следования импульсных последовательностей, управляющих работой электронных ключей различных каналов, равна частоте дискретизации Fд, которая определяется по теореме Котельникова, как Fд = 2, 4 Fв (c учетом защитного интервала между каналами) или Fд = 2 Fmax. По теореме Котельникова любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой, можно передавать не полностью, а лишь отдельные мгновенные значения, взятые через определенный промежуток времени, равный периоду дискретизации Тд ≤ ½ Fв. Следовательно, период следования канальных импульсов будет равен как Тд = 1/ Fд. Для стандартного канала ТЧ, имеющего спектр 0, 3 …3, 4 кГц, максимальная частота с учетом защитного интервала – полосы на расфильтровку равна 4 кГц (ширина канала ТЧ – 3, 1 кГц и 0, 9 кГц выделяется на расфильтровку между каналами, что позволяет использовать простые фильтры на приеме для восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов). Следовательно, частота дискретизации для речевого сигнала равна Fд = 8 кГц, что соответствует максимальному периоду дискретизации Тд = 125 мкс. За каждый период Тд происходит однократное замыкание ключей каждого канала. В момент замыкания ключа в линию передается мгновенное значение амплитуды аналогового сигнала (отсчет). В промежутках между этими импульсами передаются импульсы дискретизированного второго разговорного сигнала, третьего и т. д. Каналы работают поочередно. Последовательности отсчетов канальных сигналов образуют групповой АИМ сигнал. Импульсы разных АИМ сигналов сдвинуты друг относительно друга по времени. Интервал времени Тк между ближайшими импульсами группового сигнала называется канальным интервалом. Промежуток времени между соседними импульсами одного индивидуального сигнала называется циклом передачи Тц. Цикл передачи — это время, за которое передаются импульсы всех каналов, взятых по одному разу. Длительность цикла равна периоду дискретизации: Тц = Тд, т.е. Тц = 125 мкс. Длительность каждого импульса в этих последовательностях составляет примерно 125/2N мкс, что определяет длительность одного отсчета АИМ импульса канала. Временные диаграммы цифрового сигнала для трехканальной системы передачи представлены на рис. 50. Групповой АИМ сигнал поступает на кодирующее устройство – кодер (К), который одновременно осуществляет операции квантования по уровню и кодированию. Сигналы управления и взаимодействия (СУВ), передаются по телефонным каналам для управления приборами АТС, поступают в передатчик (Пер.) СУВ, где они дискретизируются с помощью импульсных последовательностей, формируемых в ГОпер, и объединяются. В результате формируется групповой сигнал (Гр.) СУВ. В устройстве объединения (УО) кодовые группы каналов с выхода кодера, т.е. групповой ИКМ сигнал, кодированные сигнала СУВ и кодовая группа синхросигнала от передатчика синхросигнала (Пер. СС) объединяются, образуя циклы и сверхциклы. Соответствующими управляющими импульсами от ГОпер в УО обеспечивается правильный порядок следования циклов в сверхцикле и кодовых групп в цикле передачи. Принципы построения временной диаграммы цикла и сверхцикла показаны на рис. 50. Циклы Ц1, Ц2, …, Цs, каждый длительностью 125 мкс, объединяются в сверхциклы, следующие друг за другом. Каждый цикл состоит из информационных канальных интервалов КИ1, КИ2, …КИNи дополнительных канальных интервалов, необходимых для передачи синхросигнала (СС) цикловой синхронизации, СУВ и других вспомогательных сигналов. На рис. 50 дополнительные КИ выделены соответствующими обозначениями. Преобразоваель кода передачи (ПК пер) преобразует двоичную кодовую последовательность группового ИКМ – сигнала в линейный код, который передается затем в линию. НРП – необслуживаемые регенерационные пункты – восстанавливают цифровой сигнал по следующим параметрам: амплитуде, форме, длительности, временным интервалам. Этапы восстановления цифрового сигнала: 1) усилитель усиливает сигнал на величину затухания прилегающего участка, 2) решающее устройство сравнивает амплитуду цифрового сигнала с эталонным значением U пор = 1.5 В и если Uс > 1, 5 В, на выходе решающего устройства будет 1 (3 В), если Uс < 1, 5 В – на выходе – 0 (0, 3 В). На приемной оконечной станции преобразователь кода приема (ПК пр) преобразует линейный код ИКМ – сигнала в двоичную кодовую последовательность, которая в декодере ДК преобразуется в групповой АИМ – сигнал. Разделение канальных сигналов осуществляется ключами К1 ... КN. Работой ключей управляют импульсные последовательности, поступающие с ГО пр. Для того, чтобы ключи передающей и приемной станции работали синхронно и синфазно, с передатчика синхросигналов Пер. СС передающей станции на приемную передается специальный сигнал синхронизации, обеспечивающий согласованную во времени работу генераторного оборудования ГО пер и ГО пр (рис.50, г). Фильтры нижних частот ФНЧ осуществляют восстановление исходного (непрерывного) сигнала из последовательности амплитудно-модулированных импульсов. На рис. 50 показаны временные диаграммы формирования канальных сигналов и группового ИКМ — сигнала цифровой системы передачи с ВРК -АИМ. Скорость передачи цифрового сигнала определяется числом передаваемых двоичных символов в единицу времени. Единичный элементом цифрового сигнала служит кодовый символ — бит информации. Скорость передачи сообщений v определяется как v = F дх m х N, где Fд — частота дискретизации сигнала в канале, m – разрядность кодовой группы, N – число каналов. Скорость основного цифрового канала определяется, как v = 8 кГц х 8 бит = 64 кбит/с
В современных сетях связи используются аналоговые и цифровые системы передачи (СП) с тенденцией постепенного перехода к применению только цифровых систем, так как они обладают существенным преимуществом по сравнению с аналоговыми СП. Основные преимущества заключаются в следующем: - более высокая помехоустойчивость, что позволяет значительно снизить требования к переходным влияниям собственному шуму линии связи; - малая чувствительность к изменению параметров линий связи; - качество передачи сигналов практически не зависит от длины линии, так как помехи не накапливаются вдоль линии благодаря использованию регенераторов, восстанавливающих форму сигнала по всем параметрам; - существует возможность использования линии передачи с большой пропускной способностью — волноводные, световодные; - тракты могут использоваться для передачи данных, другой информации, что позволяет расширить количество предоставляемых услуг абонентам; - единая цифровая форма сигналов всех видов информации позволяет использовать одни и те же технические средства, что повышает их эффективность, позволяет стать неотъемленной частью интегральных сетей и др.
|
Uc, B ξ - ошибка квантования
, где 2 - основание кода, m - разрядность кодовой группы,
единицы ставятся там, где есть числа, а нули - там, где их нет.
64∆
16∆
8∆
4∆
2∆
1∆
