Последовательного (напряжение возрастает

кода в параллельный пропорционально 2ⁿ)

		∑

а₉ 1

ИКМ сигнал а₈ 1

1100010101 а₇ 0

вход декодера а₆ 0 КАИМ сигнал

а₅ 0 (пропорц. числу)

а₄ 1 а ₃ а₃ 0

а ₂ 1

а ₁ 0

а ₀ 1

На выходе преобразователя каждая единица (токовый импульс) поступает на вход сумматора, в котором все значения токовых импульсов суммируются, т.е. увеличиваются в 2ⁿ paз.

На выходе сумматора появляется импульс, амплитуда которого определяется кодовой комбинацией на входе ИКМ - декодера.

В приведенном примере единицы кодовой комбинации 1100010101 поступают на нулевой, второй, четвертый, восьмой и девятый входы сумматора, где напряжение увеличивается пропорционально 2^л раз.

В итоге на выходе сумматора возникает напряжение, пропорциональное сумме вышеназванным числам, значение которых в десятичной системе равно 789 т.о.,

на выходе сумматора имеется квантованный АИМ-сигнал (КАИМ сигнал), который

преобразуется в непрерывный сигнал с помощью специального устройства

(в простейшем виде это - конденсатор небольшой емкости, который, получая импульсы тока, т.е. отсчетного значения, мгновенно заряжается, удерживает заряд до поступления следующего токового импульса). При этом кривая непрерывного тока, полученная с помощью специального устройства, незначительно отличается от исходного речевого сигнала и имеет плоские ступеньки между отсчетными значениями, т.е. имеют место незначительные искажения.

.

Аналогово-цифровое преобразование - довольно дорогое, но необходимое действие, имеет место до тех пор, пока существует аналоговое окружение, но в процентном отношении к общим сетевым затратам затраты на аналого-цифровое преобразование будут постоянно снижаться.

Функциональная схема канального вокодера (кодер + декодер)

Полосовые Выпрямители Блок объединения Блок разъединения

фильтры потоков потоков

ПФ

АМ

ЦАП ₁

В

Измерение основного тона

Генератор Генератор

импульсов шума

Линия

связи

Кодер Декодер

Данный кодер с низкой скоростью передачи информации (2,4кбит/с) и "синтетическим" характером речи. Есть кодеры со скоростью 6,0-16,0кбит/с.

Вокодеры - Voice codinq - кодеры речевого сигнала, или спектральные канальные вокодеры (иногда их называют вокодеры с возбуждением основного тона), более сложное, чем просто кодер устройство, состоит из: кодера - на передающем конце и декодера - на приемном.

Вокодеры кодируют только речевую информацию, они не могут применяться на телефонной сети общего пользования (ТфОП).

Вокодеры применяются в ограниченной полосе частот, например в автоинформаторах, в т.ч. "Службы времени", для передачи

засекреченного речевого сигнала по аналоговым каналам тональной частоты, формирования речевого сигнала на выходе компьютера, в компьютерных играх и т.д.

Вокодер включает в себя следующие устройства:

-Полосовые фильтры, разделяющие речевой сигнал на узкие полосы;

-Выпрямители, осуществляющие двухполупериодное выпрямление и фильтрацию узких полос сигнала;

-Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП), кодирующие каждую полосу сигнала;

-Устройство определения характера возбуждения речи, определяющее гласный или звонкий согласный звук в отличие от глухого, а также частоту основного тона для гласных и звонких согласных звуков.

Возбуждение гласных звуков и звонких согласных звуков имитируется для синтеза речевого сигнала на приемном конце в декодере генератором импульсов. Возбуждение глухих звуков имитируется генератором шума. Определить основной тон гласных и звонких согласных звуков процесс наиболее сложный, но речь на приеме разборчива, но имеет синтетическое звучание, даже на малых скоростях.

Эффект фазового сдвига одной из компонент основного сигнала, осуществляемый вокодерами, ухом не воспринимается.

Замена непрерывного (аналогового) сигнала кодированной комбинацией импульсов называется импульсно-кодовой модуляцией - ИКМ -

PCM - Pulse Code Modulation (стандарт G.711).

В системах ИКМ-30 используются общие АЦП (АЦО – аналого-цифровое оборудование) и ЦАП (ЦАО – цифро-аналоговое оборудование) на 30 информационных каналов и два служебных канала - всего32 канала.

При этом запоминающее устройство ЗУ не используются.

Один АЦП (аналого-цифровой преобразователь) обслуживает по очереди все каналы системы ИКМ-30, а на приемном конце используется общий ЦАП, который восстанавливает отсчеты и распределяет их по своим каналам.

Таким образом, системы ИКМ-30 не только простые, но и не дорогие.

АЦП и ЦАП должны работать синхронно!

Другие методы кодирования сигнала:

DM - дельта-модуляция:

Метод дельта-модуляция (фазовая модуляция) основан на том, что идет сравнение двух соседних амплитуд аналогового сигнала.

В этом случае нужен не один байт, как в ИКМ, а один бит (0 или 1):

-если в сегменте амплитуда аналогового сигнала возрастает, дискрете дается значение "1";

-если амплитуда аналогового сигнала убывает, дискрете дается значение "0".

При этом шаг дискретизации должен быть очень малым - 32,0кГц (31,25мс).

Математическое прогнозирование

Этот метод требует для оценки тенденции изменения амплитудных значений дискрет частоту дискретизации (измерений в секунду) 16,0кГц или 32,0кГц, при этом для кодирования сигнала требуется не 8 бит (1 байт), как в ИКМ, и не 1 бит, как в устройствах с дельта-модуляцией, а 3 (или 4) бита.

Технология CELP

CELP - Code Excited Linear Prediction - линейное предсказание с мультикодовым управлением ( англ. ) представляет собой алгоритм кодирования речи, первоначально предложенный М. Р. Шредером и Б. С. Аталом в 1985 г.

CELP - наиболее широко используемый алгоритм кодирования (3 - 4 бита) речи в цифровых сетях беспроводной связи поколения 3G - 4G.

Цифровые многоканальные системы передачи

Многоканальные системы с временным разделением каналов (ВРК)

Пример:

В качестве переносчика первичного сигнала s(t) использована периодическая последовательность узких импульсов. В результате модуляции этой последовательности первичным сигналом по амплитуде, на выходе модулятора получается АИМ сигнал - канальный сигнал v(t).

Канальные импульсы второго и т.д. каналов должны быть сдвинуты во времени относительно импульсов первого канала и остальных каналов. Это правило распространяется на канальные импульсы любого из образованных каналов.

АИМ сигналы получить очень просто: в качестве АИМ модуляторов можно использовать обыкновенные электронные ключи - ЭК, через которые передаются первичные сигналы и которые управляются импульсными переносчиками (периодическими последовательностями импульсов) из генераторов тактовых импульсов - ГТИ.

Функциональная схема многоканальной системы передачи с ВРК

s_n(t) 4,0кГц АИМ-сигнал мультиплексированный сигнал

s₁(t) v₁ (t) Σ v(t) Σ v(t) v'₁(t) s'₁(t)

М

ФНЧ

ЭК

ЭК

ФНЧ

s₂(t) v₂(t) v'₂(t) s'₂(t)

Линия связи

s_n(t) v_n(t) v'_n(t) s'_n(t)

где:

ГТИ - генератор тактовых импульсов

РИК – распределитель импульсов по каналам

СС - схема синхронизации

ФНЧ - фильтр нижних частот

М - мультиплексор - устройство объединения канальных сигналов

в групповой сигнал - v(t)

АИМ модулятор работает следующим образом:

импульсы переносчиков (ГТИ, РИК) поочередно открывают ключи, на выходах которых появляются канальные сигналы. РИК обеспечивают сдвиг во времени последовательностей импульсов, подаваемые на ЭК ₁ - ЭК _n друг относительно друга.

Таким образом, АИМ сигналы (импульсы каждого канала, несущие в своей амплитуде информацию о первичном сигнале) передаются в линию только в определенные отрезки времени.

На приеме канальные сигналы разделяются с помощью ЭК, выполняющих роль канальных селекторов, которые работают синхронно и синфазно с ЭК на передаче, что обеспечивается с помощью схемы синхронизации (СС).

Демодуляция канальных сигналов (т.е. восстановление из них первичных сигналов s'(t)) на приеме осуществляется по дискретным (импульсным) значениям v'(t).

S(t) Первичный сигнал S (ω) Спектр первичного сигнала

t Ω_мах ω

V(t) Импульсный переносчик V(ω) Спектр импульсного переносчика

V₀ V₁ V₂

t ω_д 2ω_д

V_АИМ (t) Канальный АИМ-сигнал V(ω) Спектр канального АИМ-сигнала

t Ω_mах ω_д 2ω_д

Первичный сигнал легко выделить с помощью ФНЧ.

Такие фильтры включают в каждый канал, они практически являются демодуляторами.

При этом необходимо выполнять условие:

частота следования импульсных последовательностей (переносчиков), как это утверждается в теореме Котельникова (Найквиста), должна быть не ниже удвоенной максимальной частоты спектра первичного сигнала (2Fmax), в противном случае первичный сигнал выделить с помощью фильтра будет невозможно.

Таким образом:

Системами передачи с временным разделением каналов (ВРК) называются системы передачи, в которых канальные сигналы передаются по линиям связи в не перекрывающиеся промежутки времени.

Современные электронные системы регистрации могут "ловить" чрезвычайно короткие (узкие) импульсы, что говорит о высокоскоростной передаче сигнала: сотни мегабит в секунду (мбит/с), т.е. передача должна быть широкополосной.

Объединение цифровых потоков (сигналов) по принципу "чередования битов" заключается в следующем:

-сначала передается бит одного потока,

-затем - бит второго потока,

-затем – бит следующего и т.д., до тех пор, пока не будут пропущены в линию по одному, первому биту каждого потока. Затем все повторяется сначала, но для второго бита и т. д.

Дата добавления: 2014-01-11