48. В чем заключается смысл и необходимость применения процесса квантования сигнала по уровню?

АИМ сигнал является дискретным по времени, но непрерывным по уровню, так как амплитуда отсчетов может принимать бесконечное множество значений. Это потребует при кодировании использования кодов с числом разрядов, стремящимся к бесконечности. В связи с этим возникает задача ограничения числа возможных значений амплитуд АИМ отсчетов конечным множеством, содержащим определенное число «разрешенных» амплитудных значений (уровней) N_КВ. Эта задача решается в процессе квантования сигнала по уровню, при котором истинное значение каждого АИМ отсчета заменяется ближайшим разрешенным значением.

49. Поясните необходимость введения следующих переменных nкв , δ, ξКв , uогр, как они связаны между собой?

N_КВ – общее количество «разрешенных уровней квантования». Шагом квантования  называют разность между двумя соседними разрешенными уровнями. U_ОГР определяет максимальное значение амплитуды отсчета, подвергаемого квантованию(U_ОГР должно быть выбрано таким образом, чтобы вероятность появления отсчета с амплитудой выше U_ОГР была пренебрежимо мала). Ошибкой квантования называется разность между истинным значением отсчета и его квантованным значением: _КВ(t)= U (t)U_КВ(t).  = U_ОГР/N_КВ

50. Основной недостаток равномерного квантования.

Если шаг квантования во всем диапазоне изменений амплитуды сигналов остается постоянным, т.е.  = const, то квантование называется р а в н о м е р н ы м. Основной недостаток равномерного квантования заключается в следующем. Поскольку мощность шумов квантования не зависит от величины сигнала, защищенность от шумов квантования, определяемая как А_З.КВ= 10×1gP_C/P_Ш.КВ = р_С — р_Ш.КВ, оказывается небольшой для сигналов с малыми уровнями (слабых сигналов) и возрастает при увеличении уровня сигнала. Для того чтобы выполнить требования к защищенности А_З.КВ.ТР, необходимо уменьшить шаг квантования, т.е. увеличить число разрешенных уровней. Число уровней квантования N_КВ однозначно связано с разрядностью кода m, необходимой для кодирования квантованных АИМ отсчетов. Большое число разрядов в коде при равномерном квантовании приводит к усложнению аппаратуры и неоправданному увеличению тактовой частоты.

51. Сущность неравномерного квантования.

Для слабых сигналов шаг квантования выбирается минимальным и постепенно увеличивается, достигая максимальных значений для сильных сигналив. При этом для слабых сигналов Р_Ш.КВ уменьшается, а для сильных — возрастает, что приводит к увеличению А_З.КВ для слабых сигналов и снижению А_З.КВ — для сильных, которые имели чрезмерно большой запас по помехозащищенности при равномерном квантовании. В результате удается снизить разрядность кода до m = 8 (N_КВ = 256), обеспечив при этом выполнение требований к защищенности от шумов квантования в широком динамическом диапазоне сигнала (D_С) Таким образом происходит выравнивание А_З.КВ в широком диапазоне изменения уровней сигнала.

52. Каким образом может быть получен эффект неравномерного квантования?

Эффект неравномерного квантования может быть получен с помощью сжатия динамического диапазона сигнала с последующим равномерным квантованием. Сжатие динамического диапазона сигнала осуществляется с помощью компрессора, обладающего нелинейной амплитудной характеристикой. Чем большей нелинейностью обладает компрессор, тем больший выигрыш может быть получен для слабых сигналов, т.е. δ₁< δ₂. Для восстановления исходного динамического диапазона сигнала на приеме необходимо установить экспандер (расширитель), амплитудная характеристика которого должна быть обратной амплитудной характеристике компрессора (штриховые кривые на рис.15). Таким образом, результирующая (суммарная) амплитудная характеристика цепи компрессор-экспандер (компандер) должна быть линейной во избежание нелинейных искажений передаваемых сигналов.