Министерство цифрового развития, связи И массовых коммуникаций российской федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра многоканальных телекоммуникационных систем
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине
Многоканальные телекоммуникационные системы
Выполнил:
студент группы БТС2251
(Фамилия И.О.)
Студенческий билет №
Вариант: 00
Проверил:
ст. преподаватель Зуйкова Т.Н.
Москва 2025
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
Задание 1 4
Задание 2 11
Задание 3 15
Список использованных источников 17
Введение
Для выполнения операции кодирования/декодирования в первом задании изучен теоретический материал [Четкин С.В., ч. 1, пп. 6, 11, 12, 13, 14 и 15]. Процедура кодирования пояснена с помощью таблицы, аналогичной таблице 3 [Четкин С.В., ч. 1 п. 11]. Одну таблицу из 12 строк (по числу тактов) составляют для линейного кодера, другую из 8 строк – для нелинейного. Преобразование цифрового компандирования пояснить, используя таблицы 4а и 4б [Четкин С.В., ч. 1, п. 15].
Защищенность от помехи квантования рассчитывают на основе материалов [Четкин С.В., ч. 1, п. 5]. График строят аккуратно, по линейке, соблюдая масштаб, с указанием конкретных значений величин (в децибелах).
Временная диаграмма электрического сигнала в формате кода БВН приведена в [Четкин С.В., ч. 1, рис. 68, п. 41].
Второе задание выполняют после изучения [Четкин С.В., ч. 1, пп. 26, 27, 29]. Результат оформляют в виде таблиц, подобных таблице 8 [Четкин С.В., ч. 1, п. 29]. Их совмещают с изображениями цикла потока Е2 с положительным выравниванием и цикла потока Е2 с двусторонним выравниванием (как дополнительную строку в нижней части таблицы 9 и таблицы 7 [Четкин С.В., ч. 1, п. 29]. Требуется дать письменное обоснование полученному результату.
Основной теоретический материал по третьему заданию приведен в [Четкин С.В., ч. 1, п. 39]. Однако, чтобы выполнить все необходимые расчеты, требуется дополнительно изучить пп. 35, 36, 37, 38 и 41. Только после этого можно приступать к решению. Будьте особенно внимательны и осмотрительны при вычислении тактовой частоты линейного сигнала. Тактовая частота зависит от вида линейного кода и не всегда равна битовой скорости, а может быть как больше, так и меньше ее. Вид кода нужно учитывать и при расчете требуемой помехозащищенности. Не забудьте проверить, можно ли использовать двухкабельную схему на заданной скорости, выполнив расчет ожидаемой защищенности от помехи из-за ПВДК.
Все расчеты в третьем задании следует выполнять для средних значений параметров влияния.
Задание 1
1. Изобразите упрощенные структурные схемы кодера и декодера взвешивания.
2. Выполните операции кодирования/декодирования постоянного напряжения U для каждого из двух случаев:
1) кодек линейный 12-разрядный с цифровым компандированием 8-разрядным;
2) кодек нелинейный 8-разрядный с характеристикой квантования типа А.
Рассчитайте абсолютную и относительную ошибки квантования.
Представьте результаты кодирования в виде электрических сигналов (в формате кода БВН).
Величину напряжения U и шаг квантования находят по формулам:
,
U =111 мВ
= 1 мВ
Замечание: для нелинейного кодека - минимальный шаг квантования.
3. Рассчитайте и постройте зависимость защищенности речевого сигнала от помехи равномерного квантования на выходе m-разрядного кодека при изменении относительного уровня сигнала в динамическом диапазоне от -20 дБ до 0 дБ относительно порога перегрузки.
Разрядность кодека вычисляют по формуле: m=6+В.
m =6
Решение:
1. Упрощенные структурные схемы кодера и декодера взвешивания представлены на рисунках 1, 2 и 3.
Рисунок 1 — Упрощенная структурная схема линейного и нелинейного кодера взвешивания (ИЭН — источник эталонных напряжений)
Рисунок 2 — Упрощенная структурная схема линейного декодера взвешивания
Рисунок 3 — Упрощенная структурная схема нелинейного декодера взвешивания
2. Операцию кодирования/декодирования постоянного напряжения U= 111 мВ =111δ для 12-разрядного линейного кодека с 8-разрядным цифровым компандированием поясняют таблицы 1 и 2.
Таблица 1 — Операция кодирования линейным 12-разрядным кодеком
№ такта |
Напряжение на выходе ИЭН |
Знак разности |
Символ кода |
Примечание |
1 |
0 |
111δ-0>0 |
1 |
Подключаются положительные эталоны |
2 |
1024δ |
111δ-1024δ<0 |
0 |
Эталон 1024δ отключается |
3 |
512δ |
111δ-512δ<0 |
0 |
Эталон 512δ отключается |
4 |
256δ |
111δ-256δ<0 |
0 |
Эталон 256δ отключается |
5 |
128δ |
111δ-128δ<0 |
0 |
Эталон 128δ отключается |
6 |
64δ |
111δ-64δ>0 |
1 |
Эталон 64δ сохраняется |
7 |
64+32=96δ |
111δ-96δ>0 |
1 |
Эталон 32δ сохраняется |
8 |
96+16=112δ |
111δ-112δ<0 |
0 |
Эталон 16δ отключается |
9 |
96+8=104δ |
111δ-104δ>0 |
1 |
Эталон 8δ сохраняется |
10 |
104+4=108δ |
111δ-108δ>0 |
1 |
Эталон 4δ сохраняется |
11 |
108+2=110δ |
111δ-110δ>0 |
1 |
Эталон 2δ сохраняется |
12 |
110+1=111δ |
111δ-111δ=0 |
1 |
Конец |
Результат 8-разрядного цифрового компандирования:
12-разрядная кодовая комбинация 100001101110;
8-разрядная комбинация после компрессии 10111011.
Исходя из таблицы 4а [Четкин С.В., ч. 1 п.15], в которой отображены правила преобразования из 12-ти разрядных кодовых комбинаций в 8-ми разрядные, видно, что первый разряд – полярность сигнала, точками обозначены отбрасываемые символы, единица в 6-ом разряде указывает на 3-ий сегмент шкалы типа А. Код до компрессии P00001ABCD••, код после компрессии P011ABCD.
Исходя из таблицы 4б [Четкин С.В., ч. 1 п.15], в которой отображены правила преобразования из 8-ми разрядных кодовых комбинаций в 12-ти разрядные, видно, что первый разряд – полярность сигнала, 2-ой, 3-ий, 4-ый разряд указывает на 3-ой сегмент шкалы типа А. Код до экспандирования P011ABCD, код после экспандирования P00001ABCD10.
Результат расчета абсолютной и относительной ошибки квантования для линейного 12-разрядного кодека:
Абсолютная ошибка квантования:
Корректирующая поправка отсутствует, так как в данном случае символы со 2 по 7 не равны нулю.
Относительная
ошибка квантования:
.
Таблица 2 — Операция декодирования линейным 12-разрядным кодеком
№ такта |
Символ кода |
Напряжение на выходе ИЭН |
Примечание |
1 |
1 |
0 |
Подключаются положительные эталоны |
2 |
0 |
1024δ |
Ключ разомкнут |
3 |
0 |
512δ |
Ключ замкнут |
4 |
0 |
256δ |
Ключ замкнут |
5 |
0 |
128δ |
Ключ замкнут |
6 |
1 |
64δ |
Ключ разомкнут |
7 |
1 |
32δ |
Ключ замкнут |
8 |
0 |
16δ |
Ключ замкнут |
9 |
1 |
8δ |
Ключ разомкнут |
10 |
1 |
4δ |
Ключ разомкнут |
11 |
1 |
2δ |
Ключ разомкнут |
12 |
0 |
δ |
Ключ разомкнут |
|
|
0,5δ |
Корректирующая поправка |
2) кодек нелинейный 8-разрядный с характеристикой квантования типа А.
Операцию кодирования/декодирования постоянного напряжения U = 111 мВ =111δ для 8-разрядного нелинейного кодека с характеристикой типа А поясняют таблицы 3 и 4.
Таблица 3 — Операция кодирования нелинейным 8-разрядным А-кодеком
№ такта |
Напряжение на выходе ИЭН |
Знак разности |
Символ кода |
Примечание |
1 |
0 |
111δ>0 |
1 |
Подключаются положительные эталоны |
2 |
128δ |
111δ<128δ |
0 |
Номер сегмента от 0 до 3 |
3 |
32δ |
111δ>32δ |
1 |
Номер сегмента от 2 до 3 |
4 |
64δ |
111δ>64δ |
1 |
Номер сегмента 3 |
5 |
64+32=96δ |
111δ-96δ>0 |
1 |
Сегмент А |
6 |
96δ+16δ=112δ |
111-112δ<0 |
0 |
Сегмент В |
7 |
96δ+8δ=104δ |
111δ-104δ>0 |
1 |
Сегмент D |
8 |
104δ+4δ=108δ |
111δ-108δ>0 |
1 |
Сегмент C |
Результат расчета абсолютной и относительной ошибки квантования для нелинейного 8-разрядного кодека с характеристикой типа А:
Абсолютная ошибка квантования:
Относительная ошибка квантования: .
Таблица 4 — Операция декодирования нелинейным А-кодеком
№ такта |
Символ кода |
Напряжение на выходе ИЭН |
Примечание |
1 |
1 |
0 |
Активируется источник эталонов соответствующего знака |
2 |
0 |
128δ |
Ключ разомкнут |
3 |
1 |
512δ |
Ключ замкнут |
4 |
1 |
1024δ |
Ключ замкнут |
5 |
1 |
256δ |
Ключ замкнут |
6 |
0 |
128δ |
Ключ разомкнут |
7 |
1 |
64δ |
Ключ замкнут |
8 |
1 |
32δ |
Ключ замкнут |
|
|
2δ |
Корректирующая поправка |
Результаты кодирования в виде электрических сигналов (в формате кода БВН) для 12-разрядного линейного кодека с цифровым компандированием и 8-разрядного нелинейного кодека с характеристикой типа А представлены на рисунке 4.
Рисунок 4 — Электрические сигналы в формате кода БВН
3. Зависимость защищенности речевого сигнала от помехи равномерного квантования на выходе 14 -разрядного кодека.
Пик-фактор речевого сигнала – Q=14дБ
Динамический диапазон сигнала от рс=-20дБ до рс=0дБ
Защищенность сигнала:
Расчет защищённости в заданном диапазоне:
рс, дБ |
Азкв, дБ |
-20 |
7 |
-15 |
12 |
-10 |
17 |
-5 |
22 |
0 |
27 |
Рисунок 5 — Зависимость защищенности речевого сигнала от помехи равномерного квантования.
