19. Кодирование сигналов с сп с икм. Симметричный и натуральный код.
При кодировании по уровню определяется номер разрешённого для передачи уровня при десятичной системе счисления.
Кодирование превращает отсчёты в кодовую комбинацию.
При кодировании каждому уровню квантования соответствует свой номер, величину которого отображают в двоичной системе исчисления. Затем в линейный тракт передаются кодовые группы импульсов, соответствующих номеру уровня квантования. Таким образом, формируется двоичный цифровой сигнал или сигнал с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).
Для кодирования в ЦСП применяют специальные устройства: на передающей станции кодеры, а на приемной декодеры.
Для кодирования в системах связи используются натуральный и симметричный двоичные коды.
Рис. 29 – Шкала кодера, использующего натуральный код
Рис. 30 – Пример кодирования с использованием натурального кода
При кодировании натуральным кодом значению минимально возможной амплитуде отсчетов с отрицательным знаком присваивается значение нулевого уровня, возрастающие номера уровней присваиваются следующим через шаг квантования значениям квантованных отсчетов.
Рис. 33 - Шкала кодера, использующего симметричный код
Рис. 34 - Пример кодирования с использованием симметричного кода
При симметричном кодировании отсчет шагов квантования начинается от нулевого значения сигнала в сторону положительных и отрицательных значений его амплитуд.
При использовании симметричного кода 1ый разряд кодирует знак отчета: если отчет положительный, то в 1ом разряде фиксируется «1», если отрицательный, то «0».
При кодировании симметричным кодом, кодовая комбинация для отчетов с одинаковыми амплитудами, но разными знаками отличаются только первым символом.
20. Цифровое компандирование. Нелинейный кодер с цифровым компандированием.
Рис.29 – Шкала квантования для импульсов положительной полярности кодера с цифровым компандированием
Note: Неравномерное квантование реализуется при сжатии динамического диапазона сигнала, которое осуществляется с помощью компрессора, обладающего нелинейной амплитудной характеристикой. Для восстановления исходного динамического диапазона сигнала на приемной стороне необходимо установить экспандер, амплитудная характеристика которого должна быть обратной характеристике компрессора. При этом результирующая амплитудная характеристика пары преобразователей компрессор-экспандер (компандер), должна оставаться линейной.
В современных ЦСП широко применяется цифровое компандирование, при котором динамический диапазон двуполярного сигнала разбивают на 16 сегментов, по 8 сегментов для положительных и отрицательных сигналов.
В кодерах, использующих цифровое компандирование, формирование нелинейной шкалы квантования по уровню осуществляется с помощью схем логики.
Характеристика компрессии формируется как линейно-ломаная аппроксимация характеристики компрессора.
Динамический диапазон двухполярного сигнала разбит на 16 сегментов, по 8 в каждой полярности.
Внутри каждого сегмента с равномерным шагом расположены 16 уровней квантования, разрешенных к передаче, то есть внутри сегмента шаг квантования равномерный.
Всего в кодере 256 уровней, разрешенных к передаче.
Шаг квантования в сегментах 0 и 1 – минимальный, а со 2го сегмента шаг увеличивается в 2 раза (7 сегмент – 64 ∆).
В 0ом сегменте есть 1/128 диапазона амплитуд квантуемого сигнала, а в 7ом сегменте половина диапазона амплитуд.
Кодовая комбинация использует 8ми разрядный код с конкретным значением каждого разряда.
Квантованный отчет формируется путем суммирования эталонных напряжений:
Uкв
= Uнг
+
аi·i·24-к
В данном кодере число разрешенных к передаче уровней = 256.
Для кодирования отчетов внутри сегмента используется 4 эталонных напряжения.
Всего в кодере по 11 эталонных напряжений обоих полярностей (11 – «+», 11 – «-»)
Кодер выполняет след операции:
- квантование по уровню
- кодирование
- ограничение сигнала по амплитуде.
Номер сегмента, в котором находится отчет кодируется за 3 этапа.
При кодировании номер сегмента, на 1ом шаге кодируется символ 2ого разряда, на 2ом шаге кодируется 3ого разряда и на 3ем 4ого разряда.
Причем на 1ом шаге отчет сравнивается с нижней границей 4ого сегмента – 128 ∆
Если отчет больше, то 2ой символ кодовой группы – 1, а отчет находится в сегментах с 4 по 7, если он меньше 128 ∆, то 2ой символ кодовой группы 0, а отчет находится в сегментах с 0 по 3.
Качество кодирования оценивается параметром помехозащищенности от шумов квантования.
При переходе от одного сегмента к другому шаг квантования увеличивается в 2 раза, а угол наклона АХ (амплитудной характеристики) уменьшается в 2 раза, то есть осуществляется компрессия сегмента.
Нелинейный кодер с цифровым компандированием:
Рис.31- Структурная схема кодера с цифровым компандированием
ЗУ – запоминающее устройство – запоминает АИМ отчет на весь период кодирования
К – компаратор – определяет знак разности между амплитудами отчета, поступающего на 1ый вход и сумму эталонных напряжений, поступающих на 2ой вход
ИЭ - источники эталонных напряжений – формирует 11 эталонов разной полярности
БКЭ – блок коммутации и выбора эталонных напряжений – подключает соответствующие эталоны ко 2ому входу компаратора (блок цифровой логики)
ЦР - цифровой регистр – производит формирование кодовой комбинации
Ф – формирующее устройство
Управляет работой кодера генераторное оборудование (ГО)
Кодирование отчетов осуществляется под управлением ГО за 8 тактов.
Каждый из 8 выходов ЦР единичный импульс с помощью БКЭ подключит ко 2 входу компаратора соответствующее эталонное напряжение:
Если UАИМ > ΣUэт → на выходе К → «0».
Если UАИМ < ΣUэт → на выходе К → «1».
Кодер осуществляет две операции: квантование по уровню и кодирование.
ЦР запоминает на своих выходах кодовую комбинацию, соответствующую номеру разрешённого к передаче уровня внутри выбранного сегмента, который пересек АИМ отчет, то есть кодер делает округление кодируемого отчета всегда в меньшую сторону.
И ошибка квантования на выходе кодера может быть больше половины шага квантования в сегменте.
Уменьшение ошибки квантования производится при декодировании
Формирующее устройство преобразует сформированную кодовую комбинацию на 8 выходах цифрового регистра, из параллельного кодера в последовательный.
21. Декодер ИКМ.
22. Системы синхронизации цифровых систем передачи (ЦСП).
23. Цикл передачи ЦСП-ИКМ с ВРК. Тактовая частота группового ИКМ сигнала.
24. Обобщенная структурная схема цифровой системы передачи на основе импульсно кодовой модуляции с временным разделением каналов (ЦСП-ИКМ с ВРК).
25. Иерархия цифровых систем передачи с ИКМ.
26. Способы объединения цифровых потоков.
Составила доцент кафедры ССС Марыкова Л.А.