Основная идея ИКМ. Какие параметры квантования по амплитуде и по времени приняты в качестве стандартных в телефонии и почему.

Суть оцифровки заключается в том, что исходный аналого­вый электрический сигнал может быть воспроизведен из соответ­ствующей последовательности дискретных значений его амплиту­ды (отсчетов). Число отсчетов в секунду называется частотой дис­кретизации и зависит от самого высокочастотного компонента, присутствующего в аналоговом сигнале. Известная теорема Котельникова гласит, что аналоговый сигнал можно правильно вос­становить, если частота дискретизации вдвое превышает частоту сигнала. Именно на ней и на теореме Найквиста основывается импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).

Строже говоря, устройство дискретизации «вырезает» из перво­начального аналогового сигнала x(t) короткие выборочные импуль­сы, образуя последовательность мгновенных значений ам­плитуды - дискретизированный во времени сигнал y(t) с частотой следования импульсов f_s. Этот процесс известен как амплитудно-импульсная модуляция (АИМ).

Рис. ИКМ-кодирование аналогового сигнала речи и его восстановление

Полученный таким образом сигнал y(t) представляет хотя и дис­кретные во времени, но, тем не менее, аналоговые значения ампли­туды первоначального сигнала x(t). Для того, чтобы передавать эти выборочные значения в цифровой форме, требуется их кванотование: значение каждой амплитуды округляется до ближайшего числа из некоторого конечного набора заранее фиксированных чисел (уровней квантования), и в результате получается сигнал z(t), дискретизированный по амплитуде. На рис. представлены исходный сигнал, дискретный во времени сигнал, полученный из исходного, и сигнал, полученный после квантования и представляющий собой дискретную во времени последовательность дискретных амплитуд. Заметим, что при квантовании значения амплитуды исходного сиг­нала утрачиваются вследствие округления, так что этот сигнал уже не может быть восстановлен точно.

И, наконец, последнее преобразование сигнала, также показан­ное на рис. Поскольку количество уровней квантования являет­ся конечным, все их можно пронумеровать (например, в порядке воз­растания) и представить каждый номер в виде двоичного кодового слова. В результате сигнал z(t) превращается в последовательность n-битовых слов, т.е. становится цифровым. Все это вместе и есть импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).

Очевидно, что чем больше уровней квантования, тем лучшую ха­рактеристику будет иметь восстановленный сигнал. Аналоговый речевой сигнал в телефонии занимает диапазон час­тот шириной до 4000 Гц и требует производить отсчеты амплитуды 8000 раз в секунду, т.е. частота дискретизации составляет 8 кГц. При квантовании отсчетов используется 256 стандартных ампли­туд, которые потом кодируются 8-разрядными двоичными слова­ми

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: