в каком блоке происходит кодирование аим сигнала

В зав-ти от того осущ-ся ли передача целиком всего спектра АМК или только его части различают 2 разновидности амплитудной модуляции: АМ с 2 боковыми полосами и балансная АМ.

Полная инф-ция содержится в боковых полосах АМ системы. Благодаря этому появляется возможность вести передачу сообщений только на частотах одной из боковых полос (ОБП). Передача на ОБП имеет след. преимущества: полоса частот, необходимая для передачи инф-и сокращается вдвое, что позволяет увеличить число передаваемых сообщений по используемому каналу связи.

Балансная модуляция (ДБП и ОБП). Вариант АМ при котором в спектре АМ сигнала отсутствует частота несущей (w₀) называется БМ. Спектр БМ колебаний содержит только боковые составляющие. Поскольку при передачи обычных АМ колебаний величина мощ-сти приходящейся на несущую w₀ значительно превосходит мощ-сть боковых составляющих, которые несут полезную информацию, то в энергетическом отношении передача полного спектра АМ колебаний нерациональна, поэтому используя метод БМ позволяет избавится от передачи несущей и сконцентрировать мощность передатчика в информационных боковых составляющих. Разновидности АМ:

1.АМ с двумя боковыми полосами (режим ДБП), при котором АМ сиг-л содержит несущую и две боковые полосы.

2.Режим одной боковой полосы (ОБП). Т.к. полезная инф-ия содержится

именно в боковых полосах, то передача сообщ-ий возможно как в

режиме ДБП так и ОБП.

Частотный спектр при ПМ аналогичен спектру обычных амплитудных колебаний.

Двухкратные непрерывные модуляции. Для повышения помехоустойчивости АМ сигнал можно дополнительно промодулировать еще и по частоте. В этом случае возникает двойная АМ-ЧМ, при кот. сначала модулируется по амплитуде на частоте первого переносчика, наз. поднесущей. Полученный в рез-те этого АМ сигнал исп-ся для модуляции по частоте второго переносчика, наз. несущей. В нек. случаях оказывается целесообразным исп-ть двойную модуляцию в обратной послед-ти: ЧМ-АМ. ЧМ обеспечивает помехоуст-ть, а АМ уменьшает полосу частот. Иногда исп-ют вариант двойной тип модуляции ЧМ-ЧМ.

Импульсные методы модуляции, их виды. К переносчикам информации 3-го типа относятся импульсные последовательности, обладающие наиболее широким ассортиментом информационных параметров. В кач-ве инф. параметров в этом случае могут быть использованы след. хар-ки:

1. Амплитуда импульсов

3. Ширина импульсов

4. Частота следования

5. Период повторения

6. Фаза (временное соотношение импульсов последовательности по сравнению с некоторыми тактовыми импульсами)

Модуляция параметров импульсных сигналов наз. импульсной модуляцией (ИМ). В зависимости от вида используемого информационного параметра различают следующие виды импульсной модуляции: АИМ, ШИМ, ФИМ, ЧИМ, КИМ

Спектр АИМ сигналов будет отличаться от спектра исх. импульсов тем, что к спектральным составляющим переносчика добавляются боковые составляющие, а полоса частот будет определяться величиной импульсов: DF_АИМ » 1/t_И

Недостатком АИМ явл. плохая помехоустойчивость и влияние на амплитуду сигналов с флуктуацией канала связи. В силу чего АИМ используются преимущественно при телеизмерениях как промежуточный вид модуляции.

В этом случае информационным параметром служит длительность («ширина»), т.е. при ШИМ осуществляется модуляция длительности импульсов в соответствии с мгновенными значениями первичного сигнала. Частота и амплитуда импульсов при этом не меняются

ФИМ. При ФИМ под воздействием первичного сигнала происходит изменение положения импульсов модулируемой последовательности относительно тактовых позиций, при этом частота, длительность и амплитуда остаются постоянными.

ШИМ и ФИМ обьединяются в один класс время-импульсной модуляции (ВИМ).Полоса частот для ФИМ сигналов определяется длительностью используемых импульсов

ЧИМ. При ЧИМ изменяется частота следования импульсов под воздействием первичного сообщения, при этом длительность и амплитуда импульсов не меняется. DF_ЧИМ »1/t_u

В случае КИМ следует учитывать, что чем меньше шаг квантования, тем точнее будет передано исходное сообщение. КИМ отличается наибольшей помехоустойчивостью по сравнению с другими видами импульсной модуляции; поэтому она находит наиболее широкое применение в телеметрии.

Разновидностью КИМ явл. D-модуляция, при которой производится передача не самих текущих значений первичного сигнала, а только знака его приращения относительно предыдущих значений.

В отличии от КИМ, где каждый отсчет передается с помощью много разрядного кода, в D-модуляции используется передача только 2-х дискретных сигналов, что существенно упрощает передачу, ускоряет ее и позволяет уменьшить эту полосу частот.

Главный недостаток D-модуляции это возможность накопления ошибок.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Кодирование квантованных по амплитуде импульсов каким- либо цифровым кодом

— шаг квантования

Рис. 48. Квантование дискретного отсчета по уровню

Квантованное значение амплитуды в ЦСП кодируется, как правило, 7- или 8- битным двоичным кодом по формуле:

В ряду чисел единицы ставятся там, где есть числа, а нули— там, где их нет.

Такое квантование позволяет передать N = 2 7 = 128 или N = 2 8 =256 разрешенных уровней. Преобразование условных значений шагов квантования представляется суммой чисел. Например, + 58 = 32 + 16 +8 + 2.

Р 1	Р 2	Р 3	Р 4	Р 5	Р 6	Р 7	Р 8
Знак отсчета	2 6	2 5	2 4	2 3	2 2	2 1	2 0
1 (+) 0 (-)	64∆	32∆	16∆	8∆	4∆	2∆	1∆

10 х 2 6 + 1 х 2 5 + 1 х 2 4 + 1 х 2 3 + 0х 2 2 + 1 х 2 1 + 0 х 2 0

Таким образом, при шаге квантования равным ∆ = 1 и восьмиразрядной кодовой комбинацией m = 8 значение + 58 будет закодировано как 10111010

При кодировании дискретных отсчетов, представленных на рис. 32, необходимо значение амплитуды дискретного отсчета округлить до ближайшего разрешенного уровня и закодировать значение этого уровня. Например, пусть значение первого дискретного отсчета будет равно 89 В, которое округляется до 100 В, что соответствует 4 разрешенному уровню. Если значение кодовой группы m = 8, то в линию будет передана следующая кодовая группа 10000100, где 1- знак уровня квантования, а кодовая группа 0000100 соответствует 4-му разрешенному уровню.

Рис. 49. Упрощенная схема многоканальной цифровой системы с ВРК – АИМ и ИКМ

Исходные непрерывные сигналы каждого канала поступают на фильтры нижних частот ФНЧ, ограничиваются по верхней частоте (максимальной) Fв, а затем поступают на электронные ключи ЭК₁… ЭК_N, осуществляющие дискретизацию этих сигналов. Работой ключей управляет периодическая последовательность импульсов, вырабатываемая генераторным оборудованием ГО пер. Частота следования импульсных последовательностей, управляющих работой электронных ключей различных каналов, равна частоте дискретизации Fд, которая определяется по теореме Котельникова, как

Fд = 2, 4 Fв (c учетом защитного интервала между каналами) или Fд = 2 Fmax.

По теореме Котельникова любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой, можно передавать не полностью, а лишь отдельные мгновенные значения, взятые через определенный промежуток времени, равный периоду дискретизации Тд ≤ ½ Fв. Следовательно, период следования канальных импульсов будет равен как Тд = 1/ Fд.

Для стандартного канала ТЧ, имеющего спектр 0,3 …3,4 кГц, максимальная частота с учетом защитного интервала – полосы на расфильтровку равна 4 кГц (ширина канала ТЧ – 3,1 кГц и 0,9 кГц выделяется на расфильтровку между каналами, что позволяет использовать простые фильтры на приеме для восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов).

Следовательно, частота дискретизации для речевого сигнала равна Fд = 8 кГц, что соответствует максимальному периоду дискретизации Тд = 125 мкс.

За каждый период Тд происходит однократное замыкание ключей каждого канала. В момент замыкания ключа в линию передается мгновенное значение амплитуды аналогового сигнала (отсчет). В промежутках между этими импульсами передаются импульсы дискретизированного второго разговорного сигнала, третьего и т. д. Каналы работают поочередно.

Последовательности отсчетов канальных сигналов образуют групповой АИМ сигнал. Импульсы разных АИМ сигналов сдвинуты друг относительно друга по времени.

Интервал времени Тк между ближайшими импульсами группового сигнала называется канальным интервалом. Промежуток времени между соседними импульсами одного индивидуального сигнала называется циклом передачи Тц.

Цикл передачи — это время, за которое передаются импульсы всех каналов, взятых по одному разу. Длительность цикла равна периоду дискретизации: Тц = Тд, т.е. Тц = 125 мкс.

Длительность каждого импульса в этих последовательностях составляет примерно 125/2N мкс, что определяет длительность одного отсчета АИМ импульса канала. Временные диаграммы цифрового сигнала для трехканальной системы передачи представлены на рис. 50.

Групповой АИМ сигнал поступает на кодирующее устройство – кодер (К), который одновременно осуществляет операции квантования по уровню и кодированию.

Сигналы управления и взаимодействия (СУВ), передаются по телефонным каналам для управления приборами АТС, поступают в передатчик (Пер.) СУВ, где они дискретизируются с помощью импульсных последовательностей, формируемых в ГО_пер, и объединяются. В результате формируется групповой сигнал (Гр.) СУВ.

В устройстве объединения (УО) кодовые группы каналов с выхода кодера, т.е. групповой ИКМ сигнал, кодированные сигнала СУВ и кодовая группа синхросигнала от передатчика синхросигнала (Пер. СС) объединяются, образуя циклы и сверхциклы. Соответствующими управляющими импульсами от ГО_пер в УО обеспечивается правильный порядок следования циклов в сверхцикле и кодовых групп в цикле передачи. Принципы построения временной диаграммы цикла и сверхцикла показаны на рис. 50.

Циклы Ц₁,Ц₂,…,Ц_s, каждый длительностью 125 мкс, объединяются в сверхциклы, следующие друг за другом. Каждый цикл состоит из информационных канальных интервалов КИ₁, КИ₂,…КИ_Nи дополнительных канальных интервалов, необходимых для передачи синхросигнала (СС) цикловой синхронизации, СУВ и других вспомогательных сигналов. На рис. 50 дополнительные КИ выделены соответствующими обозначениями.

Преобразоваель кода передачи (ПК пер) преобразует двоичную кодовую последовательность группового ИКМ – сигнала в линейный код, который передается затем в линию.

НРП – необслуживаемые регенерационные пункты – восстанавливают цифровой сигнал по следующим параметрам: амплитуде, форме, длительности, временным интервалам. Этапы восстановления цифрового сигнала:

1) усилитель усиливает сигнал на величину затухания прилегающего участка,

2) решающее устройство сравнивает амплитуду цифрового сигнала с эталонным значением U _пор = 1.5 В и если U_с > 1,5 В, на выходе решающего устройства будет 1 (3 В), если U_с

Источник

Лекция 8

Тема 7. Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и основные узлы оборудования

Раздел 7.1 Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и основные узлы оборудования (продолжение)

Амплитудно-импульсные модуляторы. Амплитудно-импульсные модуляторы осуществляют дискретизацию аналоговых сигналов в тракте передачи. Временные селекторы распределяют на приеме импульсы группового АИМ сигнала по входам низкочастотных окончаний каналов. В качестве таких устройств применяются быстродействующие электронные ключи, управляемые импульсным напряжением, называемым импульсной несущей. Параметры амплитудно-импульсных модуляторов и временных селекторов определяют параметры цифрового канала ТЧ и влияют на уровень шумов в них.

Присутствие импульсов управляющего тока на выходе амплитудно-импульсного модулятора приводит к смещению произвольным образом амплитуды отсчетов, что увеличивает погрешность при квантовании и кодировании и уровень шумов на выходе канала. Мощность остатков управляющих импульсов не должна превышать 0,001 пикового значения мощности сигнала.

Это достигается применением балансных схем модуляторов и временных селекторов. Причем, требования к балансировке могут быть снижены, так как затухание ФНЧ-3,4 в тракте приема на частоте 8 кГц достаточно велико.

К амплитудно-импульсным модуляторам и временным селекторам предъявляют высокие требования по быстродействию и линейности амплитудной характеристики. От их быстродействия зависит уровень переходных помех между каналами, а от линейности амплитудной характеристики – нелинейные искажения.

В качестве электронного ключа может быть использован диодный мост (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Диодный мост

Управляет работой диодов напряжение импульсной несущей U_у. Для обеспечения баланса необходимо подобрать диоды с одинаковыми параметрами. На практике используют интегральные сборки, в которых диоды выполнены на одном кристалле и обладают практически одинаковыми параметрами.

Схема электронного ключа на транзисторах (рис. 8.2):

Рисунок 8.2. Схема электронного ключа на транзисторах

Управляющее импульсное напряжение U_у поступает на базы транзисторов одновременно, а токи эмиттерных цепей I_у1, I_у2 в нагрузке протекают в противофазе. Таким образом, если параметры транзисторов одинаковы, то суммарный ток импульсной несущей в нагрузке будет равен 0. В типовой аппаратуре в качестве активных элементов в электронных ключах чаще всего используют интегральные транзисторные сборки.

Преобразователь АИМ1 в АИМ2. Сигналы с выходов электронных ключей тракта передачи объединяются в групповой АИМ сигнал. Причем, амплитуды в течении длительности импульса будут изменяться в соответствии с изменением амплитуды исходного сигнала, т.е. на выходе электронного ключа передачи имеется сигнал – АИМ1. Для устойчивой работы кодеров необходимо преобразование группового сигнала в форму АИМ2, т.е. импульсы должны быть с плоской вершиной и значительной длительностью.

Структурная схема преобразования АИМ1 в АИМ2.

Рис. 8.3. Структурная схема преобразования АИМ1 в АИМ2

В состав схемы входят электронный ключ, накопительный конденсатор С и операционные усилители.

КЛ1 – амплитудно– импульсные модуляторы каналов;

КЛ2 – работают одновременно с КЛ1, подключает на короткое время заряда (t_з).

Накопительный конденсатор С заряжается до амплитуды АИМ сигнала, КЛ1 и КЛ2 – размыкаются.

УС2 – имеет высокоомное входное сопротивление, что обеспечивает постоянное напряжение заряда конденсатора на время кодирования сигнала.

Для подготовки накопительного конденсатора и к следующему отсчету сигнала АИМ1 он разряжается на землю КЛ3.

Кодеры с равномерной и неравномерной шкалой квантования.

В ОЦТС с ИКМ используют три основных метода построения аналого-цифровых преобразователей:

Образуется кодовое поле, состоящее из пространственно разнесенных элементов, число которых равно числу разрешенных уровней. Кодовое поле может представлять собой набор пороговых устройств (при m£5), либо кодовую маску в специальной электронно-лучевой кодирующей трубке (m=8, 9).

Недостатком матричных АЦП, построенных на обычных элементах, является низкая точность преобразования (т.к. m мало). Необходимость использования специальных электронно-лучевых приборов для повышения точности ограничивает возможность применения таких кодеров.

Кодер счета (рис. 8.4.).

Рис. 8.4. Схема кодера счета

Таким образом, по своему принципу действия кодеры счета требуют высокого быстродействия – основной недостаток. Достоинство – простота, надежность и высокая точность работы.

В таких кодерах величина отсчета сигнала выражается суммой определенного набора эталонных сигналов

, где

a_i – кодовый символ i-го разряда.

Структурная схема кодера приведена на рисунке, она содержит число ячеек, равное разрядности кода m.

Рис. 8.5. Кодер поразрядного взвешивания

Каждая ячейка содержит решающее устройство РУ с порогами, равным эталонным напряжениям данного разряда и схему вычитания. В РУ амплитуда импульса сравнивается с эталонным пороговым напряжением данного разряда U_этi. Если U_c>U_эт, на выходе РУ формируется «1», а на схему вычитания подается импульс с амплитудой U_эт, т.е. на следующую ячейку подается сигнал U_i-U_этi. Если же U_c m-1 DU_k, 2 m-2 DU_k, …2 0 DU_k.

Рис. 8.7. Кодер взвешивания на одной ячейке

В начале кодирования на всех входах ЦАП кроме старшего (первого) устанавливаются нулевые импульсы. При этом ЦАП формирует эталонные напряжения старшего разряда 2 m-1 DU_k.

С этим импульсом сравнивается кодируемый отсчет в компараторе. Если U_c>2 m-1 DU_k, на выходе компаратора появляется «1». Он же поступает на регистр сдвига по цепи обратной связи и подтверждает правильность подачи импульса на первый выход ЦАП. Если же в начале кодирования окажется U_c m-1 DU_k, на выходе кодера формируется сигнал «0», этот символ появиться и на первом входе ЦАП и будет удерживаться на протяжении всего цикла формирования кодовой группы.

Формирование символов (0 или1) следующего разряда производится аналогичным образом. Импульсы от генераторного оборудования ячейки регистра сдвига переводятся в положении, когда на всех входах ЦАП, кроме 2-го будут нулевые импульсы. На входе ЦАП появится импульс с амплитудой 2 m-21 DU_k. Процесс формирования кодовой группы будет повторяться до тех пор, пока не будут перепробованы импульсы всех разрядов.

Нелинейный кодер. Как уже говорилось ранее квантование в современных ОЦТС происходит нелинейным способом, т.е. используется нелинейное компандирование.

Более современный способ реализации требуемой характеристики компандирования состоит в управлении с помощью цифровых схем алгоритмом выбора эталонных напряжений при кодировании и декодировании.

Рис. 8.8. Характеристика компандирования 16-ти сегментная

Таблица эталонных значений напряжений для определения номера сегмента, номера уровня квантования внутри сегмента.

Таблица 8.1. Значения эталонных напряжений

Из таблицы видно, что для формирования всех уровней квантования достаточно иметь 11 эталонов (D, 2D, 4D, 8D, 16D, 32D, 64D, 128D, 256D, 512D, 1024D). При кодировании в пределах одного сегмента требуется всего 5 эталонов:

— один для определения нижней границы сегмента;

— четыре для определения шага квантования в пределах сегмента.

Малое число эталонных сигналов, используемых при формировании одного квантованного отсчета, упрощает требования к точности источника эталонных сигналов в целом.

Определим первый разряд. Поскольку отсчет имеет положительную полярность, следовательно, 1.

Далее определяем 2-й, 3-й, 4-й разряды т.е. номер сегмента: 352 находится между 256 и 512, поэтому нижняя граница сегмента 256, таким образом отчет находится в 5 сегменте, которому соответствует кодовая комбинация 101.

После чего необходимо закодировать разницу между 512-256=96 (т.е. получит номер уровня внутри сегмента). Это значение кодируется уже с помощью эталонных напряжений для 5 сегмента 16D, 32D, 64D, 128D. 96=32+64. Следовательно, 5-й, 6-й, 7-й, 8-й разряды 0110.

Таким образом, полученная кодовая комбинация:

Схема нелинейного кодера: Назначение элементов схемы (рис. 4.9):

ЗУ – запоминающее устройство. Запоминает мгновенное значение сигнала и поддерживает его в течение всего времени кодирования.

К – компаратор. Определяет полярность отсчета и знак разности между амплитудой кодируемого отсчета и суммой эталонных напряжений. В зависимости от знака этой разности на выходе компаратора формируется «0» (U_c>U_эт), или «1» (U_c 128 ® «1»

Следовательно, 2-й, 3-й, 4-й символы кодовой комбинации 101.

На втором выходе цифрового регистра формируется «1» и на второй вход компаратора подается эталонное напряжение нижней границы четвертого сегмента 128D. Так как 325>128D, то на выходе компаратора «0», а на втором выходе цифрового регистра сохраняется «1». На следующем такте появляется «1» на третьем выходе цифрового регистра и формируется эталонное напряжение нижней границы шестого сегмента 512D. Так как 352 256D, то на четвертом выходе цифрового регистра «1». Таким образом, амплитуда импульса находится в пятом сегменте ( цифре пять соответствует кодовая комбинация 101).

Определение и кодирование номера уровня квантования сегмента производится в четыре такта с помощью эталонных напряжений 128D, 64D, 32D, 16D, которые формируются в источнике эталонов и соответствуют пятому сегменту.

5-й символ – на пятом выходе цифрового регистра «1», в источнике эталонов формируется сигнал 256D+128D, так как 352 320D, то на выходе компаратора – «0» и состояние шестого выхода цифрового регистра сохраняется.

7-й символ – на седьмом выходе цифрового регистра устанавливается «1», источник эталонов на второй вход компаратора подает сигнал 256D+64D+32D. Очевидно, что 352=352D, на выходе компаратора появляется «0» и на выходе цифрового регистра остается «1».

8-й символ – на восьмом выходе цифрового регистра «1», на выходе источника эталонов формируется сигнал 256D+64D+32D+16D. Поскольку 352

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник