Групповой ИКМ сигнал

В цифровых системах передачи с импульсно-кодовой модуляцией и временным разделением каналов (ЦСП ИКМ-ВРК) квантующие и кодирующие (кодеры или цифро-аналоговые преобразователи - АЦП) устройства являются, как правило, групповыми. Цифровой сигнал на выходе АЦП представляет случайную последовательность кодовых групп, состоящих из элементарных посылок токовых (импульс - 1) и бестоковых (пробел - 0), и называется групповым ИКМ сигналом (рис. 1.31). Обычно применяют равномерные коды, т.е. число посылок т (разрядность кода) в каждой кодовой группе одинаково.

На временном интервале длительностью, равной периоду дискретизации T_Д, применительно к групповому ИКМ сигналу, называемому длительностью цикла Tц, размещается N_K каналов или канальных интервалов - КИ. Каждый КИ содержит m -разрядную кодовую комбинацию, представляющую случайную последовательность элементарных посылок токовых (импульс - 1) и бестоковых (пробел - 0). Длительность элементарной посылки равна длительности импульса τ_И. Период дискретизации равен

(1.65)

Для передачи импульса длительностью τ_И достаточно тракта с шириной полосы пропускания Δf = 1/τ_И. Подставив в (1.65) τ_И =l/ Δf и T_Д = 1/ f_Д и выполнив несложные преобразования, получим ширину полосы пропускания, необходимую для передачи группового ИКМ сигнала

(1.66)

За время, равное длительности периода дискретизации T _Д, должно быть передано m*N _K двоичных символов, что соответствует скорости цифрового потока

(1.67)

Скорость цифрового потока одного цифрового канала равна C_K = f_Д * m. Для основного цифрового канала m = 8 и f_Д = 8000 Гц, что соответствует скорости С_оцк = f_Д * m = 8000 • 8 = 64 кбит/с.

Групповой многоканальный ИКМ сигнал на выходе АЦП представляет первичный цифровой поток. Совокупность устройств формирования первичного цифрового потока называется аналого-цифровым оборудованием (АЦО). Более мощные цифровые потоки образуются путем объединения нескольких менее мощных. Совокупность устройств объединения цифровых потоков называется оборудованием временного группообразования (ОВГ) или временного мультиплексирования (ВМ).

На выходе АЦО или ОВГ (ВМ) формируется групповой импульсно-кодовый сигнал, представляющий последовательность импульсов, параметры которых являются случайными величинами. Обычно ИКМ сигнал представляет собой однополярную двухуровневую последовательность. Интервал времени T, отводимый для передачи одной импульсной посылки (импульса или пробела), называется тактовым интервалом (рис. 1.32). Длительность импульса (пробела) τ_И может быть меньше тактового интервала (рис. 1.32,а) или равна ему, т.е. τ_И = T (рис. 1.32,6). Величина 1/ T называется тактовой частотой.

В основном находят применение ИКМ, для которых Т/τ_И = 2 (рис. 1.32,а). Энергетический спектр такого сигнала при одинаковой вероятности появления единиц и нулей р ₁ = р ₀ = р = 0,5 в любом разряде кодовой комбинации и независимости отдельных символов друг от друга

может быть представлен формулой

(1.68)

где функция S (ω τ_И) - модуль спектральной плотности единичного импульса - определяет форму непрерывной части энергетического спектра и огибающей его дискретной части; σ₀ - дисперсия амплитуд последовательности; а₀ -среднее значение импульсной последовательности; δ - дельта-функция. Энергетический спектр G (ω) последовательности прямоугольных импульсов (именно это имеет место на выходе АЦО или ОВГ) представлен на рис. 1.33.

Нули непрерывной части энергетического спектра ИКМ сигнала G _н (ω) (кривая 1 на рис. 1.33,б) и огибающей дискретной части G _д (ω) расположены в точках (ω_k = 2πk/ τ_и, где k = 1, 2,... при Т/τ _и = 2 и ω_k = 4πk/ T.

Таким образом, дискретная часть спектра содержит постоянную составляющую и нечетные гармоники тактовой частоты. Первая гармоника может быть выделена узкополосным фильтром и использована для синхронизации.

Недостатки такого сигнала:

относительно большая мощность высокочастотных составляющих дискретной и непрерывной частей спектра. Это приводит к заметным переходным влияниям между отдельными цепями и межсимвольным искажениям (переходные помехи первого рода);

большой удельный вес низкочастотных составляющих непрерывной части спектра, что приводит к значительным межсимвольным искажениям и переходным влияниям второго рода.

Эти недостатки усугубляются тем фактом, что реальные направляющие среды (линии связи) обладают свойствами полосового фильтра, т.е.не передают низкие частоты от 0 до какой-то нижней граничной частоты f _н и не передают частоты от какой-то верхней граничной частоты f _в и до бесконечности. Ограничение спектра частот сигналов при их прохождении по линии связи усиливает межсимвольные искажения и может привести к ошибкам при приеме ИКМ сигнала и его декодировании. Для устранения этих искажений ИКМ сигнал преобразуется в линейный цифровой сигнал, энергетический спектр которого наилучшим образом согласован с параметрами передачи линии связи (рис. 1.33, б, кривая 2). Процесс формирования линейного цифрового сигнала называется линейным кодированием, а форма представления цифрового сигнала - линейным кодом. Устройства, преобразующие код ИКМ сигнала в линейный код и обратно, называются преобразователями кода тракта передачи (ПК _пер) и тракта приема (ПК _пР).

Дата добавления: 2015-08-26