рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Компандирование в ЦСП

Компандирование в ЦСП - Лабораторная Работа, раздел Философия, Телекоммуникационные системы. Сигналы и каналы электрической связи. Системы связи с частотным разделением каналов. Цифровые системы передачи Принципы Компандирования Кратко Были Рассмотрены В Подразделе 4.1.2. Здесь Эт...

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 больших значений входных сигналов. Это приводит к появлению избыточности при передаче, которая проявляется следующим образом:

- число отсчетов n в заданном динамическом диапазоне равномерно распределено и при заданных критериях качества будет составлять n = 2000–4000;

- защищенность системы передачи по отношению к шумам квантования

,

при постоянном D будет увеличиваться с ростом амплитуды и, соответственно, мощности входного сигнала Рc, т.е. будет не постоянной. Таким образом, сильные сигналы передаются с лучшей помехоустойчивостью;

- значения входного сигнала Uc являются случайной величиной. Вероятность их появления характеризуется плотностью р(Uc) (рисунок 4.13), причем вероятность появления больших значений невысока. Это объясняется тем, что мы произносим громкие звуки гораздо реже, чем тихие. Поэтому шумы квантования для больших значений Uc не так существенны, как для малых.

Все эти факторы обосновывают применение нелинейного кодирования или неравномерного квантования.

Основные требования, предъявляемые к таким кодерам:

- восьмиразрядная кодовая комбинация;

- возможность регистрации полярности сигнала;

- минимизация шумов квантования;

- слабая зависимость защищенности от шумов квантования в заданном динамическом диапазоне;

- компрессия должна быть совмещена с кодированием.

 

 
 

 


 

В практике нелинейного кодирования можно использовать следующие методы:

1.Аналоговое компандирование (рисунок 4.14).

Здесь вначале с помощью аналогового компрессора сжимается динамический диапазон входного сигнала, затем производится равномерное квантование с числом уровней квантования n = 28 = 256 и кодирование. Если сигнал биполярный, то применяют симметричный двоичный код, когда первый разряд используется для передач знака сигнала, а остальные семь для передачи его значения. На приемном конце используется обратная операция экспандирования. Поэтому весь процесс сжатия и расширения динамического диапазона называют компандированием.

 

 

В современных ЦСП находят применение две логарифмические характеристики (рисунок 4.15) компандирования y=f(x), где

x=,

1) А – типа

,

где А = 87,6;

А и m – параметры компрессии, характеризующие степень сжатия;

Uогр – уровень ограничения входного сигнала.

 

2) m – типа

,

где m=255.

Характеристика компандирования типа А используется в ЦСП европейской иерархии, а типа m – североамериканской. В связи с глобализацией телекоммуникационных систем современные ЦСП поддерживают как m, так и А кодирование.

 
 

2.Нелинейное компандирование.

Этот способ сжатия заключается в том, что плавную характеристику компрессора заменяют кусочно-ломаной кривой и процесс сжатия динамического диапазона совмещают с кодированием так, что на выходе устройства появляется восьмиразрядный двоичный код. Такие компандеры наиболее широко применяются в современных цифровых системах передачи и выполняются с использованием как m, так и А-характеристик.

Характеристика А-компрессии для положительных значений входного сигнала приведена на рисунке 4.16.

Здесь ломаная кривая содержит 8 сегментов для положительных значений входного сигнала и столько же отрицательных. Нумеруются сегменты так: 0,1,2..7. Каждый сегмент с номером Nc содержит 16 позиций с одинаковым шагом квантования DN. Для удобства цифрового кодирования при переходе от сегмента к сегменту шаг квантования увеличивается в два раза. Поскольку в выходном сигнале шаг квантования одинаков во всех сегментах, угол наклона отрезков прямых в соседних сегментах должен отличаться в два раза. Для А-характеристики компрессии это условие ближе всего для значения параметра А=87,6. На практике сегменты с номерами 0 и 1 имеют одинаковый наклон и одинаковый шаг квантования D0. Поэтому реально А-характеристика имеет не 16, а 13 сегментов и часто ее обозначают А=87,6/13.

Каждый сегмент характеристики А=87,6/13 начинается со значения эталонного напряжения UэтN. Значения UэтN и другие характеристики приведены в таблице 4.2.1, где они даны относительно минимального шага квантования D0.

Таблица 4.1 Характеристики компрессии

№ сегмента Кодовая комбинация N сегмента XYZ Шаг квантования DN Сигнал коррекции
0.5 0,5

 

Максимальное значение входного сигнала 2048 D0, а выходной сигнал имеет 128 положительных и 128 отрицательных отсчетов (всего 256).

Структура кодовой комбинации А=87,6/13 имеет вид

 

P X Y Z A B C D

 

где Р – знаковый разряд (1 – для положительных значений; 0 – для отрицательных),

XYZ – кодовая комбинация N сегмента,

АВС D – код номера позиции входного сигнала внутри сегмента.

Так, например, код 00110101 обозначает сигнал с отрицательным значением в сегменте с Nc=3 и позицией внутри сегмента N=5. Значение входного сигнала в соответствии с рисунком и таблицей будет

.

Поскольку шаг квантования D3 = 4, то код 00110101 будут давать также значения 85D0, 86D0 и 87D0. Ошибка квантования будет меняться от 0 до 3D0. Для ее компенсации при декодировании вводится сигнал коррекции, равный половине шага квантования . В данном примере сигнал коррекции равен 2D0.

Операции нелинейного компандирования и экспандирования реализуются в нелинейных кодеках взвешивающего типа. Суть кодирования состоит в последовательном сравнении входного отсчета с набором эталонных напряжений.

Процесс кодирования включает три этапа:

1) формирование знакового символа (такт 1);

2) формирование кода номера сегмента XYZ (такты 2–4), путем сопоставления входного сигнала с эталонными напряжениями сегментов UэтN;

3) формирование кода номера позиции внутри сегмента АВСВ (такты 5–8), когда к эталонному напряжению UэтN добавляются эталонные напряжения, соответствующие позициям внутри сегмента, и происходит их сравнение с входным отсчетом.

3. Нелинейное кодирование.

Здесь входной сигнал подвергается равномерному квантованию с большим числом разрядов n=12. Кодер преобразует дискретные амплитудные отсчеты во временной 12-позиционный двоичный код. В цифровом компрессоре этот код преобразуется в 8-разрядный нелинейный код по законам А или m. Способ преобразования для закона А показан в таблице 4.2.

 

Таблица 4.2 - Нелинейное кодирование

N сегмента Код
12-разрядный 8-разрядный
  XYZ  
Р 0 0 0 0 0 0 0 A B C D P 0 0 0 0 0 0 1 A B C D P 0 0 0 0 0 1 A B C D x P 0 0 0 0 1 A B C D x x P 0 0 0 1 A B C D x x x P 0 0 1 A B C D x x x x P 0 1 A B C D x x x x x P 1 A B C D x x x x x x P P P P P P P P 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D

 

Основная процедура нелинейного кодирования сводится к следующему:

1) разряд «Р», определяющий знак, остается неизменным;

2) все нули после разряда «P», как незначащие, отбрасываются;

3) вместо них вставляется комбинация XYZ, определяющая номер сегмента в двоичном коде;

4) все старшие значащие разряды ABCD переписываются без изменений вслед за символами XYZ;

5) все остальные младшие разряды, помеченные знаком «х», отбрасываются вне зависимости от их значения. Таким образом, ошибка квантования возрастает с номером сегмента.

Нелинейное декодирование осуществляется так. По структуре кодовой комбинации P XYZ ABCD определяется знак отсчета и номер сегмента (по XYZ). Для известного номера сегмента задается эталонное напряжение UЭТN, соответствующее нижней границе N сегмента. После этого по известной комбинации ABCD определяется положение отсчета внутри сегмента. Наконец с целью минимизации ошибки квантования добавляется напряжение, равное половине шага квантования в данном сегменте DN. С учетом сказанного напряжение на выходе декодера можно представить в виде:

UАИМ=

где A,B,C,D принимают значение 0 или 1, а UNЭТ и DN для А-компрессора определены ранее. В качестве примера рассмотрим кодирование и декодирование значения АИМ сигнала:

UАИМ = +934 D 0 . В двенадцати разрядном коде оно будет иметь вид:

(+1×29+1×28+1×27+1×25+1×22+1×21)

В соответствии с таблицей 4.2.2 номер сегмента N=6 и первый нуль заменяются на 110, следующие за ними четыре значения 1110 остаются, а остальные значения отбрасываются. Восьмиразрядный код принимает вид

P XYZ ABCD

1 1 1 0 1 1 01

При декодировании получим

UАИМ = +512×D 0+(1×8+1×4+0×2+1×1+0.5)×32×D 0 = (512+432)×D 0 = 944×D 0

Ошибка при восстановлении составила +10 D 0, что меньше половины шага квантования D6=32.

 

– 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: Компандирование в ЦСП

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

Цифровой сигнал
Прежде чем рассмотреть процедуру его формирования сформулируем основные принципиальные отличия аналоговых и цифровых сигналов. Аналоговый сигнал представляет из себя бесконечную последовательность

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

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