3. Квантование.

Квантование это следующая операция преобразования сигнала необходимая для его представления в цифровой форме и заключается в том, что сигнал становится дискретным по уровню. Динамический диапазон сигнала разбивается на определенные уровни с шагом S, рис. 20.

S(t)

S₆

S₅

S₄

S₃

S₂

S₁

S – шаг квантования

S₀

t

Рис. 20 Квантование сигнала

Шаг квантования, может быть равномерной или неравномерной. Неравномерный шаг сложнее в реализации.

Шаг квантования определяет погрешность представления сигнала квантами. Если как и ранее усреднить квадрат отклонения истинного сигнала от его квантов, получим величину шума квантования:

. (8)

Его величина зависит от шага и при равномерной сетке равна

(9)

Для качества связи не столь важен шум квантования, как отношение мгновенной мощности сигнала к шуму квантования и оно должно быть достаточно большим:

. (10)

Выдержать его таким при любых уровнях сигнала возможно, если шаг квантования неравномерный. Для сохранения постоянным соотношения эта сетка должна быть такой: в области больших значений сигнала шаг квантования может быть большой, а в области малых значений сигнала шаг должен быть маленьким. Поэтому в аппаратуре связи применяют неравномерный шаг квантования , строящейся по определенному закону.

4. Импульсно – кодовая модуляция (икм).

Для формирования цифрового сигнала проводится дискретизация по времени и квантование по уровню. Число уровней конечно и каждый из них может быть представлен двоичным кодом. Число позиций кода определяет число возможных уровней квантования:

,

где N – число уровней квантования;

m – число позиций кода.

На рис. 21 показана последовательность данных преобразований, которые обычно выполняются одним блоком, получившим название аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

S(t)

Рис.21. Формирование цифрового сигнала

Такое преобразование получило название импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), и пояснено на рис. 22.

Преимущества такой передачи.

1. Хорошая согласованность со средствами связи и вычислительной техники.

2. При передаче на большие расстояния возможна регенерация цифрового сигнала (осуществляется в регенераторах).

3. Мы передаём только 0 и 1,поэтому передатчик работает в пиковом режиме и вероятность ошибки уменьшается.

4. Возможно, защититься от помех помехоустойчивым кодом.

Недостатки.

Для передачи требуется более широкая полоса частот. Например для канала тональной частоты, имеющего полосу 300 ÷ 3400 Гц, требуемая частота дискретизации f_д  2F_c, f_д  8кГц. При кодировании 8-и разрядным кодом основная частота следования кодовых импульсов будет 64кГц.

7

6

5

4

3

2

1

коды отсчетов t

Рис. 22. Формирование ИКМ сигнала