Імпулсно-кодова модуляція

Будь-яка апаратура обробки повідомлень і систем передачі має кінцеву обмежену здатність. Це пов’язано як з помилками, виникаючими при обробці сигналів, так і з наявністю шумів в апаратурі і каналах зв’язку. Так, для найбільш високоякісного відтворення музичних програм достатньо передавати сигнали з динамічним діапазоном приблизно 60 дБ. Для високоякісної передачі телевізійних зображень достатній динамічний діапазон близько 40…46 дБ. При передачі телефонних повідомлень обмежуються динамічним діапазоном 40 дБ. Подальше збільшення розв’язувальної здібності пристроїв обробки і передачі сигналів пов’язано із значним ускладненням апаратури.

В зв’язку з цим немає необхідності всю нескінчену безліч амплітудних відліків передавати в канал, її можна обмежити кінцевою безліччю, яка має визначену, заздалегідь встановлену для того чи іншого виду сигналу, кількість “дозволених” амплітудних відліків. Ці “дозволені” для передачі сигналу амплітудні значення називаються рівнями квантування, вибір їх кількості визначає якість передачі електричних сигналів. При обмеженні кількості “дозволених” рівнів їх можна прономерувати і передавати вже не самі значення рівнів, а їх номера, наприклад в двійковій системі зчислення, тобто здійснювати цифрову передачу сигналів.

Найбільше розповсюдження одержали в даний час багатоканальні ЦСП, в яких використовується метод імпульсно-кодової модуляції (ІКМ). При ІКМ відліки аналогового сигналу перетворюються в послідовність кодових груп, які складаються із двійкових символів. Для здійснення ІКМ необхідно провести три операції:

- дискретизацію сигналів в часі (одержання сигналу АІМ);

- квантування одержаних імпульсів по амплітуді;

- кодування квантованих по амплітуді імпульсів.

Процес квантування групового АІМ сигналу аналогічний процедурі заокруглення чисел. Різниця між сусідніми дозволеними для передачі рівнями називається кроком квантування ∆; якщо амплітуда відліку сигналу в межах двох сусідніх дозволених значень перевищує половину кроку квантування ∆/2, її значення збільшується в більший бік; якщо менше половини кроку квантування – в менший бік. Таке округлення супроводжується похибкою. Різниця між дійсним значенням відліку сигналу і його квантованим значенням називається помилкою квантування, яка визначається як:

ξ_КВ = U_АІМ(t) – U_КВ(t). (4.1)

Виконав номерацію рівнів квантування можна передавати не самі рівні, а їх значення по шкалі рівнів в двійкового коді. При кодуванні перетворюються десяткові значення номерів рівня квантування в двійкове число. Одержана в результаті цього перетворена імпульсна послідовність є груповим ІКМ сигналом. Перетворення десяткового числа в двійкове легко виконується за таким правилом:

1. десяткове число умовних кроків квантування представляється сумою чисел, наприклад: 105 = 64 + 32 + 8 + 1.

2. в ряду чисел ∑^m_M=0 2^м одиниці ставляться там, де є числа, а нулі там, де їх немає:

	+ 32		+8		+1	=105
2^6	2^5	2^4	2^3	2^2	2^1	2^0

Сукупність одиниць та нулів між двома квантованими відліками сигналу називається кодовою групою, а кількість одиниць та нулів в кодовій групі визначає її розрядність. Наприклад: 011 – трьохрозрядна кодова група, 1101001 – семирозрядна кодова група. Якщо кодова група складається із m розрядів, то за допомогою m – розрядного коду можна закодувати M = 2^m рівнів. Так при m = 5; М = 32, при m = 7; М = 128 і т.д. При відомому числі рівнів квантування розрядність кодової групи визначається співвідношенням m = log₂M.

Пристрої, які перетворюють амплітудні відліки сигналу в кодову групу, називаються кодерами, а пристрої, які здійснюють зворотнє перетворення, - декодерами. Сумісно кодуючі і декодуючі пристрої називаються кодеками.

Дата добавления: 2015-11-14