Передача аналоговых сигналов методом ИКМ

Прямое аналого-цифровое преобразование является высококачественным методом кодирования. Еще в 60-х годах был принят алгоритм оцифровки голоса под названием импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Оцифровка голосового сигнала включает измерение уровня аналогового сигнала через равные промежутки времени. В соответствии со стандартом принимается, что для узнаваемости голоса необходимо обеспечить передачу его частотных составляющих в диапазоне от 300 до 3400 Гц.

Для преобразования непрерывных сообщений в дискретную форму (сигналы импульсно-кодовой модуляции) используются операции дискретизации и квантования. Полученная таким образом последовательность квантовых отсчётов кодируется и передаётся по дискретному каналу, как всякое дискретное сообщение. На приёмной стороне после декодирования восстанавливается (с той или иной точностью) непрерывное сообщение.

Для передачи непрерывных сообщений методом ИКМ можно воспользоваться дискретным каналом. Для этого необходимо преобразовать непрерывное сообщение в дискретный сигнал, то есть в последовательность символов, сохранив содержащуюся в сообщении существенную часть информации. Типичными примерами цифровых систем передачи непрерывных сообщений являются системы с кодово-импульсной модуляцией и дельта-модуляцией (ДМ).

Кодово-импульсная модуляция складывается из трех операций: дискретизация по времени в соответствии с теоремой Котельникова , квантование отсчетов и кодирование квантованных отсчетов блочным равновесным двоичным кодом. При этом каждый отсчет кодируется в одну комбинацию представлением отображающей его m-ичной цифры в двоичной (m=2) системе счисления. Для полного использования кода, число квантованных значений m=N, обычно выбирают m=2n. Для речевых сообщений чаще всего m=32, 64, 128 и 256, что соответствует n= 5, 6, 7 и 8.

Цифровые методы передачи обладает рядом преимуществ перед аналоговыми. Из основных можно указать следующие:

· малое влияние аппаратурных погрешностей на точность передачи сообщения;

· высокая помехоустойчивость;

· возможность регенерации сигналов (восстановление их формы) при ретрансляции;

· высокие технико-экономические показатели - широкое использование элементов цифровой техники, низкие требования к линейности общего тракта и т.д.

При цифровой системе передачи непрерывных сообщений можно повысить верность применением помехоустойчивого кодирования. Высокая помехоустойчивость цифровых систем позволяет осуществить практически неограниченную по дальности связи при использовании каналов сравнительно на высокого качества.

Другим существенным преимуществом цифровых систем передачи информации является широкое использование в аппаратуре преобразования сигналов современной элементарной базы цифровой вычислительной техники и микроэлектроники. Более того, на цифровой основе могут быть объединены в единой системе сигналы передачи данных с сигналами передачи речи и телевидения.

Рассмотрим структурную схему цифрового канала связи. В отличие от аналогового канала передачи, в составе цифрового канала предусмотрены устройства для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму - АЦП на передающей стороне и устройства преобразования цифрового сигнала в непрерывный - АЦП на приемной стороне.

Полученный с выхода АЦП сигнал ИКМ поступает или непосредственно в линию связи или на вход передатчика (модулятора), где последовательность двоичных импульсов преобразуется в радиоимпульсы.

На приемной стороне лини связи последовательность импульсов после демодуляции и регенерации в приемнике поступает на ЦАП, назначение которого состоит обратном преобразовании (восстановлении) непрерывного сообщения по принятой последовательности кодовых комбинаций. В состав ЦАП входят декодирующее устройство, предназначенное для преобразования кодовых комбинаций в квантованную последовательность отсчетов, и сглаживающий фильтр, восстанавливающий непрерывные сообщения по квантованным значениям.

Преобразование непрерывных сообщений в цифровую форму в системах ИКМ округлением мгновенных значений до ближайших разрешенных уровней квантования. Возникающая при этом погрешность представления является неустранимой, но контролируемой (так как не превышает половины уровня квантования). Выбрав достаточно малый шаг квантования, можно обеспечить эквивалентность по заданному Е-критерию исходного и квантованного сообщений. Погрешность (ошибку) квантования, представляют собой разность между исходным сообщением и сообщением восстановленным по квантованным отчетам, называют «шумом квантования».

Другие стьтьи в тему

Расчет и исследование динамики непрерывных и цифровых систем регулирования
Управление - это процесс формирования и реализации управляющих воздействий, направленных на достижение некоторой цели. Такой целью может быть поддержание некоторой физической величины на заданном уровне, изменение некоторого параметра по определенному алгоритму, получение желаемого в ...

Расчет радиолинии связи
...