17. Цифровая обработка сигналов в ткс с врк. Импульсно-кодовая модуляция (икм) и ее этапы: дискретизация по времени, квантование по уровню и кодирование.

Возникающие в линейном тракте шумы и искажения прежде всего изменяют амплитуды импульсов АИМ сигналов, вызывая паразитную модуляцию.

Отличить паразитную модуляцию от полезной невозможно, т. к. все амплитуды разрешены.

АИМ модуляция – аналоговый вид модуляции и обладает низкой помехозащищенностью.

Для повышения помехозащищенности применяют цифровую обработку сигналов (ЦОС). Цифровой сигнал имеет высокую помехозащищенность, так как сигнал в линии прост и имеет только 2 позиции (2 амплитуды – 0 и 1).

ЦОС выполняется тремя методами:

- импульсно кодовая (ИКМ)

- дифференциальная ИКМ (ДИКМ)

- дельта модуляция (ДМ)

В стандартных ЦСП используется ИКМ преобразование.

В цифровых системах передачи (ЦСП) преобразование аналогового сигнала в цифровой код производится периодически (дискретизация по времени).

ИКМ преобразование выполняется в 3 этапа:

1. Дискретизация непрерывного сигнала по времени (по т. Котельникова)

2. Квантование АИМ отчетов по уровню

3. Кодирование квантованных отчетов.

Дискретизация по времени:

Дискретизация применяется для реализации принципа временного разделения каналов (ВРК). Она заключается в замене непрерывного сообщения последовательностью его отсчётов, то есть последовательностью импульсов.

Осуществляется с помощью ключей амплитудно импульсных модуляторов, которые формируют АИМ канальные сигналы.

Исходный сигнал поступающий на вход канала обладает избыточностью, поэтому нет необходимости передавать его полностью, а можно передать отчеты первичного сигнала, взятые через определенный промежуток времени, который определяется теоремой Котельникова.

Так как передаваемые сигналы непрерывные и аналоговые и существуют одновременно, то необходимо представить их дискретными отсчетами в определенные моменты времени.

При дискретизации по времени передается ни весь непрерывный сигнал, а только его амплитудные значения (дискретные отсчеты), взятые через определенный промежуток времени (период дискретизации).

Для преобразования АИМ сигнала в цифровой код необходимо провести его квантование по уровню и кодирование с использованием определенного кода. Операцию квантования и кодирования проводит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) или, по-другому, кодер.

Квантование по уровню служит для определения разрядности кода. Оно предполагает деление всего диапазона амплитуд сигнала на отрезки. Отрезки между уровнями квантования называют шагом квантования.

Внутри таких шагов выбирают разрешенные для передачи уровни. При квантовании по уровню амплитуда каждого АИМ-отсчёт округляется до ближайшего разрешенного к передаче уровня.

Квантованное значение отчета отличается от истинного, что приводит к ошибке квантования, а на приеме к шуму квантования.

Обычная стандартная разрядность кода в ЦСП с ИКМ равна 8. Кодовая комбинация определяет номер разрешенного для передачи уровня, которого достиг квантуемый отсчет.

При квантовании по уровню диапазон всех возможных значений исходного сигнала делится на разрешенные значения, называемые уровнями квантования.

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.

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.

При симметричном кодировании отсчет шагов квантования начинается от нулевого значения сигнала в сторону положительных и отрицательных значений его амплитуд.