Сети и системы передачи информации

модуляция»
Краснодар 2019
к-т Рассолов И.Т.
131 уч.группа

по уровню
Кодирования

Дискретизации по времени

Под дискретизацией сигналов понимают преобразование функций непрерывных

переменных в функции дискретных переменных, по которым исходные непрерывные функции могут быть восстановлены с заданной точностью. Некоторое приближённое представление о функции x(t)можно составить по её отображению в виде дискретной последовательности импульсов, имеющих на интервалах ∆t значения x(i∆t), называемых отсчётами

процессы с бесконечно широким спектром, причем основная энергия сосредоточена в

относительно узкой полосе частот, перед дискретизацией необходимо с помощью фильтра нижних частот ограничить спектр сигнала некоторой частотой Fв.
Шаг дискретизации может быть переменным на тех участках, где происходит наиболее частое изменение сигналов.

конечное число уровней и округление этих значений до одного из

двух ближайших к ним уровней. Не следует путать квантование с дискретизацией (и, соответственно, шаг квантования с частотой дискретизации).
При дискретизации изменяющаяся во времени величина (сигнал) замеряется с заданной частотой (частотой дискретизации), таким образом, дискретизация разбивает сигнал по временной составляющей (на графике — по горизонтали).

сигнал до ближайших к нему уровней (на графике — по

вертикали). В АЦП округление может производится до ближайшего меньшего уровня. Сигнал, к которому применены дискретизация и квантование, называется цифровым.
При оцифровке сигнала количество битов, кодирующих один уровень квантования, называют глубиной квантования или разрядностью. Чем больше глубина квантования и чем больше частота дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому

на отрезки равной длины и замена этих значений на ближайший

уровень квантования.
Неравномерное квантование — квантование, при котором разбиение диапазона значений сигнала производится на отрезки неравной длины.
Применяется с целью повышения точности квантования в случае, когда распределение значений сигнала неравномерное, например при квантовании звука.
При этом уровни квантования должны располагаются чаще в тех областях, где значения сигнала более вероятны.
При квантовании речевых сигналов чаще используется компрессор, увеличивающий малые значения сигнала и уменьшающий большие значения, и последующее равномерное квантование. Для квантования в двоичном коде диапазон напряжения сигнала от Umin до Umax делится на 2n интервалов. Величина получившегося интервала (шага квантования)

передачи данных, представленных в цифровом виде, на расстояние по физическому

каналу связи.
Основными задачами кодирования являются:
повышение помехоустойчивости передаваемых сообщений,
удаление избыточности из закодированных сообщений
защита информации от несанкционированного доступа (постороннего прослушивания).

форму посредством трёх операций описанных выше: дискретизации по времени, квантования

по уровню и кодирования

АЦП через равные промежутки времени измеряет амплитуду аналогового сигнала —

получает мгновенные значения или отсчёты сигнала, затем преобразует отcчёты в двоичные слова
Мгновенное измеренное значение (отcчёт) аналогового сигнала квантуется по уровням (округляется от ближайшего целого). Число уровней квантования, обычно, равно или кратно целой степени числа 2, например, 23 = 8, 24 = 16, 25 = 32 и т. д. Номер уровня кодируется двоичными словами длиной 3, 4, 5 и т. д. бит.

помощи передачи на регистр сдвига. На выходе регистра сдвига формируются

комбинации кодированных импульсов в последовательном коде. Затем эти комбинации импульсов передаются в канал связи.

Частота отсчётов сигнала (или скорость оцифровки, она же частота дискретизации) для исключения потерь информации в соответствии с теоремой Котельникова должна быть не меньше удвоенной максимальной частоты в спектре аналогового сигнала. Существуют специализированные интегральные микросхемы, совмещающие АЦП, регистр сдвига, тактовые генераторы и другие устройства.


В ИКМ применяется частота квантования амплитуды звуковых колебаний в 8000 Гц

тем, что в аналоговой телефонии для передачи голоса был выбран

диапазон от 300 до 3400 Гц (соответствует КТЧ), который достаточно качественно передает все основные гармоники собеседников.
В соответствии с теоремой Котельникова для качественной передачи голоса достаточно выбрать частоту дискретизации, в два раза превышающую самую высокую гармонику непрерывного сигнала, то есть 2 х 3400 = 6800 Гц. Выбранная в действительности частота дискретизации 8000 Гц(ее принял Международный Союз Электросвязи) обеспечивает некоторый запас качества.
В ИКМ обычно используется 7 или 8 бит кода для представления амплитуды одного замера. Соответственно это дает 128 или 256 градаций звукового сигнала, что оказывается вполне достаточно для качественной передачи голоса.

способность 56 или 64 Кбит/с в зависимости от того, каким

количеством битов представляется каждый замер. Если для этих целей применяется 7 бит, то при частоте передачи замеров в 8000 Гц получаем:
8000 х 7 = 56 000 бит/с или 56 Кбит/с,
а для случая 8 бит:
8000 х 8 = 64 000 бит/с или 64 Кбит/с.

Как вы знаете, стандартным является цифровой канал 64 Кбит/с, который также называется элементарным каналом цифровых телефонных сетей; канал 56 Кбит/с применялся на ранних этапах существования цифровой телефонии, когда один бит из байта, отведенного для передачи данных, изымался для передачи номера вызываемого абонента