Аналоговые и цифровые системы передачи сигналов
Р
ечевые
сигналы - это сигналы звуковой частоты
от 300…3400 Гц. Проведенные иссле-
Рис. 5 |
дования (Теорема Котельникова) показали, что их можно передавать дискретными отсчетами, если частота дискретизации fд более, чем в 2 раза превышает fв - самую высокую частоту передаваемого сигнала fд >2fв. В телефонных сетях самая высокая частота передаваемого сигнала равна 3,4 кГц и частоту дискретизации выбрали равной 8 кГц, соответственно, период дискретизации Тд равен Тд=1/fд=125мкс. Схема многоканальной системы передачи информации с временным разделением каналов показана на рис. 5. на ней слева показаны 25 источников сигнала (микрофоны), которые подключаются к линии (в середине) через левый переключатель. Правый переключатель подключает линию к 25 наушникам. Оба переключателя переключаются одновременно так,, что, когда |
левый переключатель подключает микрофон 1, правый переключатель подключает
наушник 1, что когда левый переключатель подключает микрофон 2, правый переключатель подключает наушник 2 и т.д. Переключение осуществляется быстро - с частотой 8 кГц, т.е. каждый наушник постоянно на короткое время подключается к своему микрофону. Таким образом, вместо непрерывного речевого сигнала передаются дискретные отсчеты этого сигнала.
В результате эта схема позволяет через одну пару проводов можно передать сразу несколько (25) разговоров (последовательно через эту пару передаются дискретные отсчеты всех сигналов по очереди, с частотой повторения 8кГц). В такой системе на передачу одного отсчета одного сигнала отводится 125/25 = 5 мкс. Это время называют длительностью канального интервала. Каждому передаваемому сигналу отводится свой канальный интервал, поэтому такую линию передачи называют многоканальной системой передачи с временным разделением каналов передачи. Напряжение каждого отсчета сигнала равно мгновенному значению напряжения сигнала в момент отсчета. В каждом канале системы передается импульс, напряжение которого равно напряжению отсчета сигнала, поэтому рассматриваемую систему передачи называют многоканальной системой передачи с временным разделением каналов (ВРК) передачи и амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ).
Если перед передачей сигнала измерить высоту (напряжение) импульса и передавать по многоканальной системе передачи с временным разделением каналов (ВРК) не сам импульс, а цифру-результат измерения, то получится цифровая система передачи информации. Цифры передаются в двоичном коде. Представление сигнала двоичной цифрой называют кодом сигнала. Передача кода последовательностью электрических импульсов называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).
десятичный код двоичный код
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
10 1010
Структура сигнала ИКМ 30/32
Наиболее распространенной цифровой многоканальной системой передачи информации является система ИКМ 30. Сигналы в этой системе передаются циклами длительностью 125 микросекунд. Частота следования циклов равна 1/125 мкс = 8 кГц.
Рис. 6
В каждом цикле последовательно передается информация 32 каналов (каналы КО-К31). Для передачи информации одного канала выделен временной интервал длительностью tк = 3,9 мкс. Каналы К0 и К16 выделены для передачи служебной информации, в остальных каналах передаются речевые отсчеты разговорных сигналов 30 абонентов или другая информация. В каждом канальном интервале передается 8 разрядов (1 байт) информации. Длительность одного разрядного интервала tр=tк/8=0,48мкс. Структура сигнала в системе ИКМ 30 показана на рис. 6. Скорость передачи информации в одном канале ИКМ 30 равна произведению частоты (8кГц) на объем информации (8 бит), передаваемой в канале, и равна 8 кГц *8 бит=64 кбит/сек.Скорость передачи информации в линии (32 канала) в 32 раза больше и равна 64*32=2048кбит/с или 2мбит/с. Передача информации в линии ИКМ 30 называется потоком Е1 или двухмегабитным потоком.