22031

Системы передачи с временным разделением каналов

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Напомним что для преобразования аналогового сигнала в цифровой используются операции ДИСКРЕТИЗАЦИЯ КВАНТОВАНИЕ КОДИРОВАНИЕ. Значение шума квантования зависит от количества уровней квантования скорости изменения сигнала и от спосрба выбора шага квантования. не зависит от а } = где вероятность попадания сигнала в iю зону квантования. зависит лишь от шага квантования и не зависит от уровня сигнала.

Русский

2013-08-04

139 KB

49 чел.

Лекция №7

Системы передачи

с временным разделением каналов

                                 I. Принципы построения систем с ВРК.

  1.  Дискретизация и квантование.

          

          В системах передачи с ВРК используются цифровые сигналы, представляющие собой ту или иную импульсную кодовую последовательность, т.е. это система для передачи цифровых данных.

Напомним, что для преобразования аналогового сигнала в цифровой используются операции ДИСКРЕТИЗАЦИЯ, КВАНТОВАНИЕ, КОДИРОВАНИЕ.

Дискретизация осуществляется на основе теоремы Котельникова. Для сигналов ТЧ  с  полосой  0,3 – 3,4 кГц + 0,9 кГц (защитный интервал), т.е. fв = 4 кГц. Тактовая частота дискретизации fт = 2fв = 8 кГц. Каждый отсчёт передаётся 8 битами, значит сигнал ТЧ можно передавать со скоростью fт × 8 бит = 8×103 ×8 = 64 кбит/с.

Это и есть скорость передачи одного канала ТЧ.

Отсчёты передаются в виде восьмиразрядных двоичных чисел, получаемых при квантовании отсчётов. Т.к. квантование имеет конечное число уровней, да ещё ограничения по max и min, то очевидно, что квантованный сигнал не является точным. Разница между истинным значением отсчёта и его квантованным значением – это шум квантования. Значение шума квантования зависит от количества уровней квантования, скорости изменения сигнала и от спосрба выбора шага квантования.

2. Мощность шума квантования

Мощность шума квантования можно определить следующим образом.

Пусть плотность распределения мгновенных значений отсчётов (а). При достаточно большом числе уровней квантования М (малый шаг квантования), можно считать, что в пределах i – го

шага (а) равномерна (постоянна), т.е. имеет вид  с шириной и высотой i). Тогда для i – го участка дисперсия шума квантования:

= { т.к. i) в пределах шага постоянна, т.е. не зависит от а } =  , где  - вероятность попадания сигнала в i-ю зону квантования.

Суммарная дисперсия для всех М зон:

;

В простейшем случае при РАВНОМЕРНОМ шаге квантования, когда все шаги i одинаковы, а полная вероятность , получим  - т.е. зависит лишь от шага квантования и не зависит от уровня сигнала.

При заданном динамическом диапазоне сигнала величина шага однозначно определяет необходимое число уровней квантования М

.

  1.  Средняя мощность шумов ограничения.

Любое квантующее устройство имеет ограничения по амплитуде входного сигнала. При превышении сигналом этого порога значение квантованного сигнала не будет соответствовать реальному сигналу, т.е. будут ошибки.

Плотность распределения мгновенных значений квантуемого сигнала – чётная функция от своего аргумента (а). Средняя мощность шума ограничения:

При гауссовом законе распределения мгновенных значений (а) можно получить:

(*)  ,

где - интеграл вероятностей (имеются в справочных таблицах); Uд – действующее значение напряжения сигнала.

Имеет место сильная зависимость РШ ОГР от уровня сигнала, точнее от соотношения х= РОГР / РС. Например, уменьшение мощности сигнала вдвое приводит к уменьшению мощности РШ ОГР более чем в 4000 раз. Значит в многоканальных СП уровень квантуемых сигналов должен быть мал по сравнению с UОГР для всех компонентных каналов. В режиме «молчания» из-за изменения квантующей характеристики (влияние температуры, питания, характеристик элементов) даже небольшие шумы на входе приведут к появлению квантованного сигнала, что тоже будет шумом.

При линейной характеристике квантователя и равномерном шуме динамический диапазон – узкий.

А и  законы квантования

При равномерном шаге квантования помехозащищённость сигнала от помех будет существенно разной для отсчётов сигнала с малой амплитудой и с большой. Дело в том, что при равномерном шаге квантования шумы квантования будут одинаковыми и для малых, и для больших уровней сигнала. А значит отношение РС / РШ для малых сигналов может оказаться “плохим”. Можно было бы увеличить число уровней квантования, например, более 8 бит на выборку, но тогда придётся увеличивать скорость передачи и возрастает вероятность ошибки (с ростом М).

Помехозащищенность в телефонном канале для обеспечения высокого качества связи должна быть Азс / Рш=32,5 дБ. При постоянстве помехозащищенности  шаг квантования определяется мгновенными значениями сигнала i = uвх 12*10-0,05Аз .

Для улучшения ситуации на практике используют методы нелинейного двоичного кодирования (нелинейная кодификация). Эти методы основаны на принципах компандерного расширения динамического диапазона сигнала. Входной сигнал сжимается с помощью компрессора до уровня, приемлего для передачи по данному каналу связи, а на выходе (приёмной стороне) канала сигнал с помощью эспандера вновь восстанавливается. При этом слабые сигналы остаются почти  без изменения, а сигналы большого уровня «поджимаются». Тем самым быстрота нарастания / убывания сигналов малого и большого уровней как бы сравниваются и тогда число уровней становится почти одинаковым. Наиболее хорошо подходят для компандирования / экспандирования законы типа ехр(х) и ln(x) соответственно.

Наиболее широко используются стандартизованные законы (для симметричного двухполярного входного сигнала).

А - закон:

у=sgn (x)[z(x)/(1+lnA)],

где А = 87,6;  х=uвх/Uогр;  z=Ax; для 0 х 1/А

или z=1+lnx, для (1/А) х 1.

Этот закон используется в Европейских системах ИКМ.

Для А – закона минимальный шаг квантования 2 / 4096 = 1 / 2048, точнее .

- закон – используется в Американских системах ИКМ (D1 с = 100 и D2 с = 255).

Для - закона минимальный шаг квантования 2 / 8159.

Иногда эти законы записывают так:

Введение нелинейного квантования позволяет при той же помехозащищённости уменьшить в 1,5 раза число необходимых разрядов (используют по 8 разрядов) по сравнению с линейным законом, а значит в 1,5 раза снижается полоса необходимых частот.

; N число каналов.

Для малых уровней сигнала x < 1/А квантование носит равномерный характер с шагом   и мощность шума постоянна (т.к. шаг равномерный). Для сигналов x > 1/А квантование логарифмическое и Рш пропорциональна Рс .

Отметим, что отношение  для А – закона носит более равномерный характер в пределах динамического диапазона сигнала, чем при -законе.

На практике характеристики А или законов выполнить чисто логарифмически сложно. Поэтому их выполняют в виде линейно – ломаных кривых, составленных из сегментов для положительных и отрицательных значений сигнала. Это существенно упрощает техническую реализацию компандера и экспандера. Вершины сегментов совпадают с логарифмической кривой, а по вертикали все приращения y кривой одинаковы. В - законе используют 15 сегментов (8 для положительного сигнала и 8 для отрицательного сигнала). Если первые (от нуля) сегменты для положительного и отрицательного сигнала имеют одинаковый наклон, то они будут как бы одним «длинным» сегментом и тогда получается 15 сегментов. Для А – закона компандирования по 8 сегментов для положительного и отрицательного сигнала, из которых возле нуля по два сегмента каждой полярности общие. В результате получается 13 сегментов. Если Uмах сигнала принять за 1, то первый сегмент занимает по оси х 1/128, следующий 1/64, затем 1/16, 1/4, 1/2.

Для слабых сигналов выигрыш от компандирования для -закона  ( = 255), для А – закона .


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41176. ПРИЗНАНИЕ И ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ 92 KB
  Порядок признания оценки основных средств начисления их амортизации списания с баланса и раскрытие информации о них в финансовой отчетности определяется МСБУ 16 Основные средства. Согласно МСБУ 16 основные средства Property Plnt nd Equiрment это материальные активы которые предприятие удерживает с целью использования их в процессе производства или поставки товаров и предоставления услуг сдачи в аренду другим лицам или для административных целей и которые как ожидается будут использоваться в...
41177. Электрические цепи периодического синусоидального тока и напряжения 113 KB
  Электрические цепи периодического синусоидального тока и напряжения. Если форма кривой переменного тока и напряжения повторяется через равные промежутки времени то их называют периодическими. Наименьшее время через которое повторяется форма переменного тока и напряжения называют периодом обозначают Т и измеряют в с. Число периодов Т в 1 секунду называют частотой f переменного тока и напряжения и дана размерность герц Гц.
41178. Технологические процессы обслуживания аэродромов 69.5 KB
  Классификация и общая характеристика аэродромных покрытий. Влияние различных факторов на состояние аеродромных покрытий. Оценка эксплуатационной пригодности аэродромных покрытий. Маркировка аэродромных покрытий.
41179. Гидромеханический расчет теплообменных аппаратов 361 KB
  При течении жидкости через теплообменный аппарат возникает гидравлическое сопротивление и давление на входе в аппарат всегда больше чем давление на выходе. Подбор нагнетателя осуществляется по расходу жидкости и гидравлическому сопротивлению теплообменника . Мощность на валу нагнетателя определяется по формуле 1554 где V объемный расход жидкости [м3 с]; ΔР гидродинамическое сопротивление; η к. а Гидравлическое сопротивление трения имеет место только когда реализуется безотрывное течение жидкости в канале.
41180. Маркетинговые решения по коммуникации 3.22 MB
  Оценка экономической эффективности рекламы. Оценка коммуникативной эффективности рекламы. Характерной чертой современной рекламы является приобретение ею новой роли в результате вовлечения в процесс управления производственносбытовой деятельности промышленных и сервисных фирм. Суть новой рекламы в том что она стала неотъемлемой и активной частью комплексной системы маркетинга и эффективность рекламноинформационной деятельности производителя и ее соответствие новым требованиям мирового рынка4.
41181. Электрические цепи периодического синусоидального тока и напряжения 154 KB
  Электрические цепи периодического синусоидального тока и напряжениячасть Как и на индуктивности на емкости активная мощность PС=0 а реактивная QС= UI = I2XС Если токи и напряжения на R L и С изобразить в виде векторов то можно видеть: R = 0 L = 90 С = 90 Наша задача рассчитать электрическую цепь т. определить токи в ветвях и напряжения между узлами и на элементах при действии периодических синусоидальных токов и напряжений. Используя тригонометрию можно видеть: ; где назвали полное сопротивление Если изобразить...
41182. Внутренние характеристики процесса пузырькового кипения 718 KB
  Внутренние характеристики процесса пузырькового кипения Возникающие в центрах парообразования зародыши пара могут быть жизнеспособными и нежизнеспособными. Как установлено на основе опытных данных для процессов пузырькового кипения существенной является величина которая имеет размерность скорости м с и представляет собой среднюю скорость роста паровых пузырьков Данная величина остается постоянной в широком диапазоне изменения тепловых нагрузок. Величины являются внутренними характеристиками процесса...
41183. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАССЕЛЕНИЕ СЛАВЯН 59.05 KB
  Происхождение восточных славян составляет сложную научную проблему, изучение которой затруднено из-за отсутствия достоверных и полных письменных свидетельств об ареале их расселения и хозяйственной жизни быте и нравах.
41184. ПОЛУЧЕНИЕ ВЫГОДЫ В СИСТЕМЕ МАРКЕТИНГА 486.5 KB
  Исключение этих расходов из расчета прибыли позволяет получить более полное представление о работе компании в данном году; 2 полная валовая общая балансовая прибыль это разница между выручкой от продажи и затратами на производство проданных товаров услуг. их права на активы компании4. Это обусловлено тем что обычно основатели создают компании с целью личного обогащения6 которая не всегда особенно в краткосрочной перспективе совпадает с целью создания потребительской ценности которая лучше чем предложения конкурентов...