Краткие итоги

• Импульсно-кодовое преобразование состоит из трех этапов: дискретизации, квантования и кодирования, мультиплексирования.

• Дискретизация применяется для перехода от непрерывного к дискретному сигналу путем периодического опроса через равные промежутки времени аналогового сигнала.

• Для того чтобы сигнал на приемном конце можно было восстановить, частота дискретизации, в соответствии теоремой Найквиста-Котельникова, должна быть в 2 раза больше, чем ширина полосы, занимаемой входным сигналом.

• Процесс квантования заключается в определении значения амплитуды каждого отсчета и присвоении этой величине соответствующего двоичного значения.

• При равномерном квантовании диапазон амплитуды входного сигнала разбивается на поддиапазоны с одинаковой величиной шага.

• Разность между истинной величиной входного сигнала и величиной, полученной в результате квантования, называется ошибкой квантования, которая приводит к искажению речи, называемому шумом квантования сигнала. Искажения при малых амплитудах будут больше, чем при больших.

• Компандирование является неравномерным кодированием. Диапазон значений амплитуды от максимального до минимального разбивается на сегменты. Те из них, которые соответствуют меньшим значениям сигнала, квантуются более мелкими квантами, а для больших значений выбираются большие кванты, величина которых возрастает с номером сегмента.

• При компандировании по закону A весь диапазон амплитуд измеряется с помощью 4096 квантов (в данном случае они выполняют функции единиц измерения амплитуды). Нулевой и первые два сегмента каждого знака имеют один и тот же шаг квантования (2 кванта) и могут рассматриваться как один — сегмент положительного, а другой — отрицательного знака.

• При компандировании по µ-закону весь диапазон амплитуд измеряется 8159 квантами.

• Сигналы, полученные по методу импульсно­кодовой модуляции, позволяют передавать по одному тракту информацию по нескольким каналам (мультиплексирование). Для этого периодически подаваемые сигналы одного канала надо сдвинуть по времени относительно сигналов другого канала. Мультиплексированный канал имеет структуру кадра, содержащую 32 канала. Из них 30 предназначены для обмена информации, 0-й канал — служебный и 16-й канал — сигнализации.

Задачи и упражнения

1. Сигнал содержит три частоты — 0,8 кГц, 1,7 кГц и 12 кГц. Определите, какие частоты будут присутствовать на выходе АИМ-декодера при частоте дискретизации 8 кГц.

Указание:

1. Найти точки пересечения синусоидальных сигналов

2. Предположить, что первый отсчет совпадает с первой точкой

3. Найти точки совпадения по п. 1 с токами отсчета по пункту 2

4. Зная значение и частоту отсчета, аппроксимировать результирующую синусоиду

1. Найдите при равномерном способе квантования максимальную относительную величину ошибки квантования, если величина восстанавливаемого сигнала равна 0,75 кванта.

2. Разработайте таблицу кодирования по A-закону типа таблицы 8.2 для условий:

   1. 4 сегмента

   2. величина шага квантования 2, 4, 8, 16

3. Вычислите код в соответствии с A-законом для сигналов с десятичными значениями 27, 65, 201, 518, 1614, 3900, 4535.

4. Вычислите код в соответствии с µ-законом для сигналов с десятичными значениями, указанными в п. 4.

5. Определите, какое число бит требуется при кодировании сигнала с динамическим диапазоном 30 дБ ( ) и минимальным дБ.

Ответ: 12 бит

7. Определите, какое число бит требуется при кодировании сигнала с динамическиь диапазоном 30 дБ и минимальным дБ.

Ответ: 10 бит

8. Определите, какое число бит требуется при кодировании сигнала с динамическим диапазоном 20 дБ и минимальным дБ.

Ответ: 10 бит

9. Определите допустимый динамический диапазон сигнала при числе бит 12 и дБ.

Ответ: 34 дБ ( ).