Лекция №11

Тема №4: ПЕРЕДАЧА НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ

ИМПУЛЬСНЫМИ И ЦИФРОВЫМИ МЕТОДАМИ (продолжение)

Тема лекции: цифровая передача непрерывных сообщений Введение

Более перспективными по сравнению с импульсными являются цифровые системы связи, в которых непрерывные сообщения передаются с помощью цифровых сигналов. Большим преимуществом таких систем является то, что цифровой канал связи может быть унифицированным и использоваться для передачи различных сообщений: телефонных, телеграфных, факсимильных и т.д. Особенно это важно в условиях создания интегральных цифровых сетей связи.

4.5. Общие сведения о цифровой передаче непрерывных сообщений

Различают системы связи с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией (ДИКМ) идельта-модуляцией (ДМ).

Схема цифровой системы связи, предназначенной для передачи непрерывных сообщений, изображена на рис.1.

Рис. 1

Для передачи непрерывного сообщения в цифровом канале связи необходимо осуществить следующие преобразования.

Во-первых, дискретизация сообщения во времени.

Во-вторых, квантование по уровням полученной в процессе дискретизации импульсной последовательности.

В третьих, сопоставление каждому уровню квантованного сигнала кодовой комбинации, т.е. квантованная последовательность импульсов кодируется.

Квантование по уровням с последующим кодированием осуществляется в кодере.Декодирование кодовых комбинаций и образование дискретных случайных величин производится вдекодере. Соответствующие друг другу кодер и декодер принято называтькодеком.

4.6. Импульсно-кодовая модуляция (икм) Принцип импульсно-кодовой модуляции

При импульсно-кодовой модуляции дискретизации по времени и квантованию по уровням подвергается непосредственно само сообщение.

Схема системы связи с ИКМ изображена на рис. 2. На практике процедуры, как дискретизация, квантование и кодирование осуществляется совместно в одном устройстве, называемом аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Рис. 2

Квантование по уровням заключается в том, что измеряется мгновенное значение непрерывного сообщения (отсчета) и ему присваивается один уровень из общего числа возможных. Число уровней квантования зависит от характера передаваемого сообщения. Так, например, для передачи речевого сообщения, согласно международного стандарта, предусмотрено число уровней N=128, для телевизионного сигнала -N=30, а фототелеграфного -N=12. В общем случаеN=mⁿ, гдеn- число разрядов кода, посредством которого передается данное сообщение, аm - основание кода.

Процесс преобразования непрерывного сообщения в цифровой сигнал иллюстрируется графиками на рис.3.

Рис. 3. Преобразование сигналов при ИКМ

Под шагом квантования _вхна входе системыпонимается разность значений соседних порогов квантованияhⁱ. При равномерном квантовании=сonst. Шаг квантования на выходе системы равен разности соседних уровней оцениваемого сообщения.

При равномерном квантовании шаг квантования на входе и выходе системы одинаков и не зависит от номера области квантования. Равномерное квантование реализуется проще, но при неравномерном квантовании, если шаг выбирать в соответствии с характеристиками сообщения, можно обеспечить более высокую точность передачи.

Причинами, приводящими к отличию принятого сообщения от переданного в системе с ИКМ, являются:

а) шум квантования ;

б) помехи в канале, которые накладываются на передаваемые символы кодовых комбинаций и могут вызвать ошибки. Ошибки в символах (при отсутствии избыточности) приводят к ошибочному декодированию всей кодовой комбинации.

Шум квантования не связан с помехами в канале и целиком определяется выбором числа уровней квантования. Очевидно, чем больше уровней квантования, тем меньше разность между квантованным и истинным значениями сообщения, т.к.

,

причем . Его можно сделать сколь угодно малым, увеличивая число уровней квантования. Однако, при этом увеличивается длина кодовых комбинаций, а, следовательно, пропорционально автоматически сокращается длительность элементарного символа, что приводит к расширению спектра сигнала. Можно увеличить интервал дискретизации, но увеличится и ошибка (при постоянной длительности символа).