34. Методы разностного квантования аналоговых сигналов. Дельта-модуляция.

Между соседними отсчетами речевого сигнала имеется значительная корреляция, которая слабо убывает по мере увеличения интервала между отсчетами. Это означает, что речевой сигнал изменяется медленно и разность между соседними отсчетами будет иметь меньшую дисперсию, чем исходный сигнал, что позволяет применять методы разностного квантования речевого сигнала, гдеz - входной сигнал; z’ - оценка предсказанного значения входного сигнала; z - квантованный входной сигнал; d - ошибка предсказания; d - квантованная ошибка предсказания; e - ошибка квантования;

d = z – z’; z = z’ + d. Учитывая, что d = d + eи d = z – z’ получим z = z + e.

Линейная дельта-модуляция использует одноразрядный (двухуровневый) квантователь и предсказатель 1 порядка z’(k) = z(k-1) + d(k).

При этом входной сигнал квантователя имеет вид:

d(k) = z(k) – z’(k-1) = z(k) – z(k-1) – e(k-1)

Восстановление аналогового сигнала из сигнала линейной ДМ осуществляется суммированием шага квантования.

Линейная ДМ технически реализуется относительно просто, но обладает рядом недостатков:

• перегрузка по крутизне;

• шум дробления (шум незанятого канала).

Кроме того, для обеспечения приемлемого качества восстановления речевого сигнала требуется высокая скорость преобразования (передачи) - порядка 200 кбит/с.

Адаптивная ДМ. Шаг квантования меняется в зависимости от крутизны исходного сигнала от минимального до максимального значения. Возможны различные схемы (алгоритмы) адаптивной модуляции. Отслеживается выходной поток квантователя - при чередовании 0 и 1 шаг уменьшается, при последовательных 0 или 1 шаг увеличивается. Данный вид модуляции не получил широкого применения.

Структурная схема кодера разностного квантования

Линейная дельта-модуляция: аналоговый сигнал (кривая 1) и сигнал квантователялинейной ДМ (кривая 2)

Дальнейшим развитием систем разностного квантования является адаптивная дифференциальная ИКМ. Методы адаптации распространяются как на квантователь, так и на предсказатель. Осуществляется передача цифровых представлений адаптивного шага и коэффициентов предсказателя. Удовлетворительные результаты при скорости передачи 32 и 24 кбит/с. МСЭ-Т стандартизировал данный вид модуляции в Рекомендации G.726 для скорости передачи 32 кбит/с

35. Системы многоканальной передачи информации.

Высокая стоимость линий связи обуславливает разработку систем и методов,позволяющих одновременно передавать поодной линии связи большое числонезависимых сообщений, т.е.использовать линию многократно. Такие системы связиназывают многоканальными. Связь, осуществляемую с помощью этихсистем, принятоназывать многоканальной. Практически всесовременные системы связи за редкимисключением являются многоканальными.

В современных сетях связи используются аналоговые и цифровые системы передачи (СП)с тенденцией постепенного перехода к применению только цифровых систем. Однако предстоит длительный период сосуществования на сетях связи аналоговых и цифровыхсистем, когда большое число соединений будет устанавливаться с использованием обеихтехнологий. Для обеспечения в этих условиях заданных характеристик каналов и трактов,гарантирующих высокое качество передачи информации, принципы проектированияцифровых и аналоговых систем передачи должны быть совместимы.

Используемые методы разделения каналов (РК) можно классифицировать как линейные и нелинейные (комбинационные). В большинстве случаев разделения каналов каждомуисточнику сообщения выделяется специальный сигнал, называемый канальным.Модулированные сообщениями канальные сигналы объединяются, в результате чего образуется групповой сигнал. Если операция объединения линейна, то получившийся сигнал называют линейным групповым сигналом.

Для унификации многоканальных систем связи за основной или стандартный канал принимают канал тональной частоты (канал ТЧ), обеспечивающий передачу сообщений с эффективно передаваемой полосой частот 300...3400 Гц, соответствующей

основному спектру телефонного сигнала. Многоканальные системы образуются в результате объединения каналов ТЧ в группы, обычно кратные 12 каналам. В свою очередь, часто используют «вторичное уплотнение» каналов ТЧ телеграфными каналами и каналами передачи данных.

На рис. 5.1 приведена структурная схема наиболеераспространенных систем многоканальной связи. Реализации сообщений каждого источника a₁(t),a₂(t),...,a_N(t) с помощью индивидуальных передатчиков (модуляторов) M₁,M₂,...,M_N преобразуются в

соответствующие канальные сигналы s₁(t),s₂(t),...,s_N(t). Совокупностьканальных сигналов на выходе суммирующего устройства Iобразует групповой сигнал s(t). Наконец, в групповом передатчике М сигнал s(t) преобразуется в линейный сигнал s_n(t), который и

поступает в линию связи ЛС. Допустим, что линия пропускает сигнал практически без искажений и не вносит шумов. Тогда на приемном конце линии связи линейный сигнал s_n(t) с помощью группового приемника П может быть вновь преобразован в групповойсигнал s(t). Канальными или индивидуальными приемниками П₁,П₂,…,П_Nиз группового сигнала s(t) выделяются соответствующие канальные сигналы s₁(t),s₂(t),...,s_N(t) и затем преобразуются впредназначенные получателям сообщения a₁(t),a₂(t),…,a_N(t).

Канальные передатчики вместе с суммирующим устройством образуют аппаратуру объединения. Групповой передатчик М, линия связи ЛС и групповой приемник Псоставляют групповой канал связи (тракт передачи), который вместе с аппаратурой

объединения и индивидуальными приемниками составляет систему многоканальной связи.

Индивидуальные приемники системы многоканальной связи П_k наряду с выполнением обычной операции преобразования сигналов s_k(t) в соответствующие сообщения a_k(t)должны обеспечить выделение сигналов s_k(t) из группового сигнала s(t). Иначе говоря, в составе технических устройств на передающей стороне многоканальной системы должнабыть предусмотрена аппаратура объединения, а на приемной стороне - аппаратура разделения.

В общем случае групповой сигнал может формироваться не только простейшим суммированием канальных сигналов, но также и определенной логической обработкой, в результате которой каждый элемент группового сигнала несет информацию о сообщениях

источников. Это так называемые системы с комбинационным разделением.

Чтобы разделяющие устройства были в состоянии различать сигналы отдельных каналов, должны существовать определенные признаки, присущие только данному сигналу. Такими признаками в общем случае могут быть параметры переносчика, например

амплитуда, частота или фаза в случае непрерывной модуляции гармонического переносчика. При дискретных видах модуляции различающим признаком может служить и форма сигналов.Соответственно различаются и способы разделения сигналов: частотный, временной, фазовый и др.