Тема 4. Военно-полевые системы многоканальной электросвязи с ВРК. Занятие 1. ПРИНЦИПЫ ЦИФРОВОЙ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ 1. Сущность ВРК. Импульсная модуляция 2. Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) 3. Дельта модуляция

Система передачи, в которой для передачи каждого канала в ЛТ предоставляется поочередно некоторый промежуток времени, называется СП с ВРК. §1. Сущность ВРК. Импульсная модуляция

В системах передачи с ВРК первичные электрические сигналы передаются периодическими кратковременными импульсами, а канальные сигналы представляют собой импульсную последователльность, модулированную по определенному параметру. Этот параметр изменяется в соответствии с мгновенными значениями напряжения (отсчетами сигнала электросвязи) ПЭС в выбранные моменты времени. Импульсная последователльность характеризуется параметрами: амплитуда, фаза (временное положение), частота следования, длителльность импульсов. В связи с этим различают амплитудно-импульсную (АИМ), фазоимпульсную (ФИМ), частотно-импульсную (ЧИМ) и широтно- импульсную (ШИМ) модуляции, модуляции, при которых пропорционально отсчету первичного электрического сигнала изменяется соответственно амплитуда, временное положение, частота следования или длителльность импульсов.

Структурная схема многоканальной передачи сообщений с временным разделением каналов

Формирование канального и группового сигналов в МКСП с ВРК

Временные диаграммы первичного сигнала, несущей и разновидностей сигнала с ИМ

§2. Импульсно- кодовая модуляция (ИКМ)

Цифровые методы передачи информации обладают следующими преимуществами: 1. Слабое влияние неидеальности и нестабильности характеристик в аппаратуре связи на качество передачи информации. 2. Возможность использования кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки, что определяет высокую помехоустойчивость при наличии шумов и помех, а также возможность засекречивания информации и уплотнения сигналов. 3. Наличие возможности восстановления формы сигналов в ретрансляторах связи, благодаря чему ошибки и шумы не накапливаются при передаче сигналов на большие расстояния. 4. Универсальность формы представления различных сообщений (речи, телеизображения, данных и т. д.) которая обуславливает возможность унификации аппаратуры связи. 5. Низкая чувствителльность к нелинейным искажениям. 6. Простое согласование с ЭВМ и АТС, что обеспечивает создание интегральных сетей связи с возможностью автоматизации процедур передачи, обработки и накопления информации с помощью ЭВМ.

Дискрет- изатор Квантова- телль Кодер СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА x(t) t НЕПРЕРЫВНЫЙ СИГНАЛ c(t) t ЦИФРОВОЙ СИГНАЛ 123 АЦП

Дискретизация непрерывных сигналов по времени основывается на теореме отсчетов (Котелльникова): Если функция x(t) не содержит частот выше F в, то она полностью определяется последователльностью своих значений (отсчетов) в моменты, отстоящие друг от друга на t=1/ 2 F в секунд.

Рис.1. Временное представление непрерывного сигнала шаг дискретизации t выбирается из соотношения t 1/2F в

U( t) t t 2 t 4 t 3 t 5 t 6 t ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ПО ВРЕМЕНИ речевого сигнала с F В =4 к Гц t=125 мкс

Под дискретизацией понимается процесс представления непрерывного сигнала x(t) значениями лишь в определенные моменты времени, кратные интервалу (шагу) дискретизации t.

Рис.2. Отсчеты (дискретизация по времени) непрерывного сигнала если длителльность сигнала Т, то число отсчетов, при

Сущность квантования заключается в замене действителльного значения непрерывной функции x д (k t) ближайшим целым значением x кв (k t)=i k, которое соответствует определенному дискретному значению шкалы квантования i k с шагом.

Рис.3. Квантование отсчетов непрерывного сигнала

N t t 2 t 4 t 3 t 5 t 6 t 0 КВАНТОВАНИЕ ПО АМПЛИТУДЕ U max

Процесс квантования сигнала по уровню вносит ошибку квантования (шум квантования) и восстановленный сигнал отличается от исходного сигнала на величину ошибки квантования, т.е. Обычно ошибку квантования считают равномерно распределенной в интервале поэтому математическое ожидание и дисперсия ошибки равны:

Квантованные дискретные значения x кв (k t) преобразуются в соответствующие n -разрядные кодовые комбинации. Кодирование является третьей операцией в последователльности преобразования непрерывного сигнала x(t).

Рис.4. Кодирование квантованных дискретных отсчетов непрерывного сигнала

КОДИРОВАНИИЕ 7 N t t2 t4 t3 t5 t6 t t U ИКМ 101

В большинстве случаев для кодирования квантованных отсчетов используются n - разрядные цифровые двоичные коды, с помощью которых можно представить 2 n различных уровней квантования. Скорость передачи двоичных символов в канале связи определяется. В системах передачи речевого сигнала для квантования используется 256 дискретных уровней, тогда n=8, а.

Рис.5. Структурная схема формирования сигнала ИКМ Совокупность операций дискретизация по времени, квантование по уровню, кодирование, направленные на преобразование непрерывного сигнала x(t) в последователльность кодированных дискретных сигналов, характеризует систему аналого-цифрового преобразования, которая называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).

Для уменьшения погрешности квантования сжимают динамический диапазон полезных сигналов. Такое сжатие называют компрессированием динамического диапазона сигнала и связано оно с уменьшением интервала квантования полезного сигнала и, следователльно, с уменьшением мощности шумов квантования. После декодирования и восстановления сигнала выполняется обратная операция, называемая экспандированием. Этот метод называют квантование с компандированием сигнала.

§3. Дельта- модуляция

В системе с ИКМ каждый квантованный отсчет кодируется независимо от всех остальных. Анализ речевых сигналов показывает, что при переходе от одного отсчета к другому проявляется значителльная избыточность. Это позволяет на основании значений предыдущих отсчетов "предсказывать" значения данного отсчета. Избыточность при кодировании обычного сигнала ИКМ указывает на возможность значителльной экономии полосы передачи за счет применения эффективных методов кодирования.

Рис.6. Разновидности ДИКМ

Рис.7. Типовая схема формирования ДИКМ На входе квантователя действует сигнал, на выходе квантователя имеем, определяемый его параметром.

Сущность ДМ заключается в том, что в каждый дискретный момент времени t k взятия отсчета передается положителльный импульс постоянной амплитуды и длителльности если производная сигнала в этой точке положителльна и отрицателльный импульс, если производная отрицателльна.

Рис.8. Сигнал с дельта-модуляцией

В ДМ частота дискретизации выбирается больше чем 2F в. Это определяет большую корреляцию между отсчетами, что позволяет точнее предсказать текущий отсчет по предшествующим. Частота дискретизации f д ДМ численно равна скорости передачи, обычно