Теорема Котельникова
Теоре́ма Коте́льникова (в англоязычной литературе — теорема Найквиста —
Шеннона или теорема отсчётов) гласит, что, если аналоговый сигнал имеет
ограниченный спектр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим
дискретным отсчётам, взятым с частотой строго большей удвоенной максимальной
частоты спектра :
Таким образом, для безыскаженного восстановления непрерывного сигнала из
дискретного необходимо частоту дискретизации выбирать не ниже удвоенной
ширины его спектра.
Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ, англ. Pulse Code Modulation, PCM) используется
для оцифровки аналоговых сигналов.|Чтобы получить на входе канала связи (передающий конец) ИКМ-сигнал из аналогового мгновенное значение аналогового сигнала измеряется через равные промежутки времени.Количество оцифрованных значений в секунду (или скорость оцифровки, частота дискретизации) должно быть не ниже 2-кратной максимальной частоты в спектре аналогового сигнала (по теореме Котельникова). Мгновенное измеренное значение аналогового сигнала округляется до ближайшего уровня из нескольких заранее определённых значений. Этот процесс называется квантованием, а количество уровней всегда берётся кратным степени двойки, например, 8, 16, 32 или 64. Номер уровня может быть соответственно представлен 3, 4, 5 или 6 битами. Таким образом, на выходе модулятора получается набор битов (0 и 1).|
1001001110101001110
(ИКМ – импульсно кодовая модуляция0
(АИМ -
Параметрическое компандирование речевых сигналов. Вокодерные системы.
Речевой сигнал, как процесс, протекающий во времени, характеризуется рядом параметров, которые также являются функциями времени. Параметры, описывающие речевой сигнал, изменяются значительно медленнее, чем процесс в целом. Если по каналу связи передавать не сам речевой сигнал, а информацию об описывающих его параметрах, то для этого потребуется канал связи с меньшей пропускной способностью.
На базе параметрического компандирования строятся вокодерные системы (voice coder). Обычно к параметрическим (вокодерным) относят системы, требующие скорости передачи меньшие 16 кбит/с. Выделение и кодирование параметров речевых сигналов требует применения сложных алгоритмов цифровой обработки сигналов.
Понятие мультиплексирование. мультиплекси́рование (англ. multiplexing, muxing) — уплотнение канала, т. е. передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу.
FDM
Мультиплексирование с разделением по частоте (Частотное разделение каналов)
(англ. FDM, Frequency Division Multiplexing) предполагает размещение в пределах полосы
пропускания канала нескольких каналов с меньшей шириной. Наглядным примером
может послужить радиовещани. (пример: Если мобильный оператор даёт абоненту частоту 880 МГц, то следующий абонент, может занимать частоту 880+8=888 МГц. Таким образом, если оператор мобильной связи имеет лицензионную частоту 800—900 Мгц, то он способен
обеспечить около 12 каналов, с частотным разделением.)
TDM
Мультиплексирование с разделением по времени (англ. TDM, Time Division
Multiplexing) предполагает кадровую передачу данных.
(Временное мультиплексирование (англ. Time Division Multiplexing, TDM) — технология
аналогового или цифрового мультиплексирования, в котором несколько сигналов или
битовых потоков передаются одновременно как подканалы в одном коммуникационном
канале. Передача данных в таком канале разделена на временные интервалы (таймслоты)
фиксированной длины, отдельные для каждого канала. Например: некоторый блок данных
или подканал 1 передается в течение временного интервала 1, подканал 2 во временной
интервал 2 и т. д. Один фрейм TDM состоит из одного временного интервала,
выделенного одному определенному подканалу. После передачи фрейма последнего из
подканалов происходит передача фрейма первого подканала и т. д. по порядку.)
WDM
Мультиплексирование с разделением по длине волны (англ. WDM, Wavelength Division
Multiplexing) предполагает передачу по одному оптическому волокну каналов на
различных длинах волн. В основе технологии лежит факт того, что волны с разными
длинами распространяются независимо друг от друга.