рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Цифровой сигнал

Цифровой сигнал - Лабораторная Работа, раздел Философия, Телекоммуникационные системы. Сигналы и каналы электрической связи. Системы связи с частотным разделением каналов. Цифровые системы передачи Прежде Чем Рассмотреть Процедуру Его Формирования Сформулируем Основные Принц...

Прежде чем рассмотреть процедуру его формирования сформулируем основные принципиальные отличия аналоговых и цифровых сигналов. Аналоговый сигнал представляет из себя бесконечную последовательность значений во времени. Действительно, рядом с каждой точкой на временной оси всегда можно выбрать соседнюю, сколь угодно близко расположенную к ней. Далее, каждое из этих значений может принимать любую величину в каком то интервале, причем число этих возможных значений тоже бесконечно. Например, значение вблизи 1 может быть 0,9 ;0,99; 0,999 и т.д. Поскольку число значений аналогового сигнала бесконечно во времени и по амплитуде, то его можно назвать бессчетным. Теперь ясно, какие требования нужно предъявить к цифровому сигналу. Число его возможных значений, как во времени, так и по амплитуде должно быть конечным, т. е ограничено каким-то числом. Цифровой сигнал должен быть счетным.

 

Рассмотрим процесс формирования цифрового сигнала (рисунок 4.1.2), который можно разбить на три этапа:

 

 

 

 

Рисунок 4.2 – Формирование цифрового сигнала

а) дискретизация во времени;

б) квантование по уровню;

в) кодирование (импульсно-кодовая модуляция).

На первом этапе вместо непрерывной функции времени SС(t) формируется совокупность дискретных отсчетов SС(t–кtд), взятых в равноотстоящих друг от друга моментах времени с интервалом tд.

В соответствии с теоремой Котельникова этот интервал определяется верхней частотой в спектре сигнала ¦в

tд£ . (4.1)

Обосновать это неравенство можно следующим образом. Спектр дискретизируемого сигнала (рисунок 4.1.3) является периодической функцией частоты ¦ с периодом 1/tд. Для того чтобы лепестки этой функции не перекрывались необходимо, чтобы:

1/tд³2¦в.

 

 

 


Рисунок 4.3 – Спектр дискретного сигнала

Если это неравенство не выполняется, спектр сигнала искажается в области высоких частот. Во временной области это приводит к тому, что наиболее быстрые изменения сигнала при дискретизации будут пропущены.

Теорему Котельникова можно объяснить более простым образом. Возьмем гармоническую составляющую с частотой ¦в. Для ее описания с помощью дискретных отсчетов необходимо задать 2 отсчета на период. Полученный дискретный сигнал или сигнал с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) может принимать в своих отсчетах любые непрерывные значения. Таким образом дискретный сигнал еще не стал цифровым. В качестве примера найдем время дискретизации для канала тональной частоты. При ¦в= 3.4 кГц выберем частоту дискретизации 4 кГц. Тогда tд =125 мкс. Чтобы число амплитудных значений было конечно, на втором этапе (рисунок 4.1.2, б) проводят операцию квантования. Она заключается в том, что значение отсчета сравнивается с некоторым уровнем, близким к нему, и приравнивается либо к величине этого уровня, либо к другой величине, связанной с ним. Такой величиной, например, может быть среднее значение между соседними уровнями.

При равномерном квантовании расстояние между соседними уровнями (шаг квантования) D одинаков. Процесс квантования сопровождается искажениями сигнала, которые тем больше, чем больше D. Эти искажения можно охарактеризовать мощностью шумов квантования, которая пропорциональна величине (D/2)2. Поскольку отсчеты дискретного сигнала Sk являются случайной величиной, статистическое усреднение для равномерного квантования приводит к результату:

Рш кв=. (4.2)

В свою очередь шаг квантования D зависит от максимального значения сигнала Smax и числа уровней n.

Число уровней квантования можно найти, задавая отношение сигнал-шум, если в качестве основного источника шума взять шумы квантования.

(4.3)

Если сигнал гармонический:

 

S = Sm cos w0t, то

 

(4.4)

 

В (4.3)и (4.4) -=среднее значение, а Sm – амплитуда сигнала.

В соответствии с требованиями стандартов минимум качества обеспечивается при =26 дБ. Подставляя это значение в (4.4),найдем n=8.

Но это соотношение должно выполняться для самого минимального входного сигнала. Если учесть динамический диапазон сигнала на входе и взять случай более высокого качества передачи, то число уровней n будет много больше 8. Так если D=40 дБ, то n=800, а разрядность кодера r=10.

Приведенный пример указывает на избыточность, возникающую при формировании цифрового сигнала, поскольку нет необходимости большие значения входного сигнала передавать с такой же точностью, что и малые. Поэтому при квантовании применяют процедуру неравномерного квантования (рисунок 4.4), когда шаг квантования входного сигнала увеличивается с ростом сигнала. Эта процедура называется компрессией или сжатием динамического диапазона. На практике компрессию совмещают с кодированием, применяя кусочно-линейную характеристику вместо логарифмической (рисунок 4.5). При этом угол наклона отрезков прямых в каждом сегменте уменьшается в два раза. Применение неравномерного квантования позволяет ограничить число разрядов r=8.

 

Можно сделать вывод, что после операции квантования сигнал стал «счетным» как во времени, так и по амплитуде, т.е. он стал цифровым. Если значения уровней представлены в десятичной системе исчисления, то и цифровой сигнал будет представлен в десятичном коде. Такие сигналы широко применяются в ЦСП (многоуровневое кодирование).

На третьем этапе сигнал Sкв(t), дискретный во времени и по амплитуде, с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) преобразуется в цифровой код. Наиболее распространенным является двоичный цифровой код (рисунок 4.2, в). Особенностью этого кода, представленного набором электрических импульсов, является то, что длительность каждого импульса в кодовой комбинации ИКМ tик = в r раз меньше длительности исходного импульса. Это приводит к соответствующему расширению спектра.

 


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Телекоммуникационные системы. Сигналы и каналы электрической связи. Системы связи с частотным разделением каналов. Цифровые системы передачи

Лабораторные работы часа.. практические занятия часа.. всего аудиторных занятий часов..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Цифровой сигнал

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Каналы, тракты, системы и сети передачи информации
ТС предназначены для передачи информации. Для начала сформулируем некоторые определения: Информация – совокупность сведений, данных, знаний о каких-либо процессах, явл

Функциональные признаки
а) Сеть передачи (транспортная сеть, первичная сеть) – основа для оказания и распределения услуг. В сеть передачи входят: - системы передачи; - сетевые узлы –

Иерархические признаки (территориальные)
  По степени охвата пользователей телекоммуникационные системы разделяются следующим образом: 1.2.2.1 Глобальные - охватывают весь мир или значительную его ч

Стандартизация телекоммуникационных сетей и систем
Телекоммуникационные сети и системы являются сложными аппаратно-программными комплексами, распределенными на больших территориях и, как правило, состоящие из разнородных составляющих, т.е. включающ

Энергетические характеристики сигналов
К энергетическим характеристикам сигналов относятся абсолютные характеристики: мощность Р, напряжение U, ток I и их уровни передачи (логарифмические характеристики) pм, pu, p

Временные и спектральные характеристики первичных сигналов электросвязи
Временные и спектральные характеристики первичных сигналов электросвязи связаны с его формой. Для основных типов сигналов электросвязи они приведены в таблице 2.1   Таблица 2

Параметры сигнала с точки зрения его передачи по каналу связи
Основными параметрами аналогового сигнала с точки зрения его передачи по каналу связи являются: - длительность сигнала Тс; - ширина спектра DFс; - д

Сравнительная характеристика сигналов электросвязи
  Сигнал Полоса, Гц Динамический диапазон, дБ Количество информации, бит Телеграф  

Двусторонняя передача с 2-х проводным окончанием
Такой вид передачи является самым простым и дешевым. Он в массовом порядке используется в абонентских телефонных линиях. Передача сигнала осуществляется по паре проводов, которые протянуты от абоне

Каналы связи
Каналом передачи называется последовательное включение каналообразующего оборудования и линии связи. К каналообразующему оборудованию относятся модемы, передатчики и приемники, мультиплексоры и дру

Аналоговые типовые каналы
1. Канал тональной частоты (ТЧ) является основным в аналоговой телефонии. Он сосредоточен в частотном диапазоне 0.3 – 3.4 кГц. Входное и выходное сопротивления равны 600 Ом. Из

Формирование канальных и групповых сигналов
Главное требование, применимое к системам ЧРК, заключается в минимизации ширины спектра при преобразовании сигнала. Для экономного использования частотного ресурса используют модуляцию с одной боко

Накопление собственных помех в линейном тракте
Одним из существенных недостатков аналоговых систем передачи является накопление собственных помех в линейном тракте по мере прохождения сигнала. Рассмотрим участок линейного тракта, состоящий из и

Переходные помехи
  Эти помехи в АСП на электрических кабелях возникают в основном за счет электромагнитной связи между параллельными парами проводников в многопарных кабелях. Эта паразитная связь (нав

Линейное кодирование
Цифровойсигнал после процедуры группообразования и АЦП имеет вид, представленный на рисунке 4.7, а. Он является однополярным и в нем нетрудно выделить три типичных ситуации: 1) чередование

Оконечная станция цсп
С учетом всего изложенного структурная схема ЦСП приобретает более развернутый, но далеко не окончательный вид (рисунок 4.10). Здесь сигнал от абонента поступает по двухпроводной линии на

Достоинства и недостатки цсп
К достоинствам цифровых методов передачи относятся: - высокая помехоустойчивость обеспечивается наличием в двоичном цифровом сигнале всего двух состояний. В связи с этим воздействие импуль

Компандирование в ЦСП
Принципы компандирования кратко были рассмотрены в подразделе 4.1.2. Здесь этот вопрос рассмотрим более подробно. При равномерном квантовании шаг квантования D одинаков как для малых, так и для бол

Линейные коды
  Преобразование цифрового сигнала к виду, позволяющему передавать его с наименьшими энергетическими затратами, малым уровнем, называется преобразованием к коду передачи, а сами коды

Синхронизация в ЦСП
  В системах с ВРК принципиальным является четкое соблюдение временных соотношений импульсных последовательностей как на передающем, так и на приемном концах группового тракта. Под эт

Тактовая синхронизация
  Основное назначение тактовой синхронизации – обеспечение темпа передачи и согласование скоростей передачи и приема информации. Нарушение тактовой синхронизации приводит к увеличению

Цикловая синхронизация
Цикловая синхронизация отвечает за распределение канальных интервалов, определяя их начало и последовательность. При нарушении ЦС начало цикла в приемнике смещается относительно истинного положения

Самостоятельная работа
Процесс объединения цифровых сигналов различных каналов, как уже отмечалось в разделе 4.1, заключается в размещении импульсов последовательно во времени друг за другом (рисунок 4.42). Идеальная пос

Первичный цифровой сигнал (икм-30)
В ЦСП групповой сигнал формируется в виде цикла. Длительность цикла τц равна времени дискретизации tд, которое равно 125мкс. В пределах цикла передается информация от N к

Шумы и помехи в цифровых системах передачи
В ЦСП на передачу информации влияют те же виды шумов и помех, что и в аналоговых системах (см. раздел3): тепловые и дробовые шумы, переходные помехи в многопарных электрических кабелях, атмосферные

Шумы дискретизации
  Если при дискретизации и передаче расстояния между отсчетами становятся не одинаковыми, то будут появляться шумы дискретизации, т.е. шумы неравномерности временных отсчетов:

Шумы квантования Самостоятельная работа
Природа шумов квантования связана с округлением отсчета сигнала до значения ближайшего уровня (рисунок 4.50). Последовательные ошибки квантования в ИКМ-кодере в общем случае предполагаются

Шумы незагруженного канала
Анализ выражения (4.3) показывает, что при заданном D отношение сигнал-шум мало для малых значений сигналов. Как показано на рисунке 4.54, шумы равны значениям сигнала, если значения его дискретных

Шумы ограничения Самостоятельная работа
При кодировании обычно искусственно ограничивают уровень выходного сигнала. Характеристика квантователя с ограниченным Sвых приведена на рисунке 4.56.  

Объединение цифровых потоков
Первичные цифровые потоки (ИКМ-30) могут объединяться для увеличения скорости передачи информации по одному групповому тракту. При этом за одно и то же время, например длительность цикла, нужно пер

Плезиохронная цифровая иерархия
Описанные выше принципы организации первичных цифровых потоков (ИКМ-30) и их объединение позволили предложить плезиохронную цифровую иерархию ЦСП (рисунок 4.62). Здесь на каждой ступени об

Синхронная цифровая иерархия (SDH)
Новая цифровая иерархия была задумана как скоростная информационная среда передачи для транспортирования цифровых потоков с разными скоростями. В этой иерархии объединяются и разъединяются потоки с

Линии связи.
5.1 Кабельные линии связи.   Основой телефонных сетей, сетей передачи данных, кабельного телевидения являются кабельные линии передачи. В настоящее время

Линии связи на симметричном кабеле.
Электрический кабель – это электротехническое изделие, содержащее изолированные друг от друга проводники, объединенные в одну конструкцию. В качестве изоляции используются бумага, полистирол, полиэ

Волоконнооптические кабели
  Оптический кабель представляет из себя скрученные оптические волокна ( 4 – 32 штуки ) из кварцевого стекла. В них используется явление полного внутреннего отражения. Работают волокн

Радиоканалы
В зоновых сетях и сетях доступа широко используется передача информации с помощью беспроводных технологий (радиоканалы и оптическая связь). Рассмотрим здесь основные принципы, достоинства и недоста

Коммутация каналов и коммутация пакетов
  При распределении цифровых потоков преимущественно используются две технологии коммутации: 1. Коммутация каналов (КК). Здесь (рис. 6.1) между

Пространственная коммутация
  Основной функцией коммутатора является установление и разрыв соединения между двумя каналами передачи. Каналы передачи могут идти от коммутатора либо к абоненту, либо к другому комм

Временная коммутация
  Как было отмечено в разделе 6.1. временная коммутация имеет место только для цифровых потоков с временным разделением каналов. Здесь в одном цифровом потоке ( рисунок 6.12) информац

Цифровая телекоммуникационная сеть SDH
  Цифровая телекоммуникационная сеть SDH (рисунок 8.1) строилась поэтапно. В начале было построено волоконно-оптическое кольцо в г. Томске на базе 16-ти волоконного оптического кабеля

Сеть передачи данных
  Сеть передачи данных выполнена по комбинированной схеме путем построения выделенной магистральной сети с дополнением ее сегментами, наложенными на цифровую сеть SDH-PDH (рисунок 8.2

Перспективы развития сетей.
  Развитие телекоммуникационных сетей прежде всего связано с развитием услуг и качеством их предоставления. Сейчас на ряду с традиционными услугами (телефония, телевидение, радиовещан

Список использованной и рекомендуемой литературы.
1. Цифровые и аналоговые системы передачи / В.И.Иванов, В.Н. Гордиенко, Т.Н. Попов и др.- М.: «Горячая линия – Телеком», 2003.-232с. 2. Крук Б.И., Попантонопуло В.Н., Шувалов В.П. Телекомм

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги