5 Равномерное квантование

Равномерным (линейным) называется квантование, если шаг квантования (∆) остается постоянным в допустимых пределах возможных значений.

Амплитудная характеристика имеет два характерных участка: зону квантования и зону ограничения. Если входной АИМ – сигнал удовлетворяет условиям (-U₀)≤ U_вх≤ U₀, то он попадает в зону квантования. Если это условие не удовлетворяется, то сигнал попадает в зону ограничения. В результате произойдет ограничение максимального значения сигнала, и ему будет присвоено значение U_огр.

Рис. Амплитудная характеристика квантующего устройства Uвых=f(Uвх) с равномерным шагом квантования

Ограничение мгновенных значений сигнала приводит к появлению шумов ограничения. Обычно уровень сигнала на входе канала ИКМ выбирается так, чтобы вероятность превышения U_мах >U‌₀‌ была достаточно малой, поэтому определяющими в системах ИКМ являются шумы квантования. Средняя мощность шума квантования: Р_ш.кв.=∆²/12, где ∆- шаг квантования.

Максимальное число уровней квантования:

М =(2U_мах /∆) + 1= (2U_огр. /∆) + 1

Необходимое число уровней при равномерном квантовании М=512…2048.

Недостатком равномерного квантования является то, что относительная ошибка шума квантования велика для слабых сигналов и уменьшается с возрастанием уровня квантования.

ε_кв – абсолютная ошибка шума квантования;

γ_кв – относительная ошибка шума квантования.

γ_кв= ε_кв/U_кв

Устранить недостатки равномерного квантования можно используя неравномерное (нелинейное) квантование.

Неравномерное квантование

Неравномерным называется квантование, если шаг квантования изменяется в допустимых пределах амплитудных значений, возрастая с увеличением уровня сигнала.

Относительная ошибка шума квантования будет практически постоянна на всем диапазоне изменения входного сигнала.

Неравномерное квантование позволяет сократить число шагов квантования. Для обеспечения требуемого качества при равномерном квантовании необходимо М = 2048, что соответствует m=11 (разрядность код. группы), а при неравномерном квантовании для тех же показателей М=128, m=7, следовательно, существенно упрощается аппаратура. Рис. АХ квантующего устройства с неравномерным шагом квантования

6. . Принцип построения оборудования оконечной станции ЦСП

Сигналы U₁(t)…U_n(t), отображающие передаваемое сообщение, поступают на вход ФНЧ, который ограничивает спектр сигнала частотой F_в. На выходе ФНЧ включены АИМ–модуляторы (их функцию выполняют электронные ключи), которые осуществляют дискретизацию по времени аналогового сигнала с f_д.=8кГц. Сигналы с выхода АИМ–модулятора каждого из КИ объединяются в групповой АИМ–сигнал, который поступает на вход кодера. Управляют работой модуляторов канальные импульсы КИ₁ — КИ_n, поступающие от ГО_пер. Импульсы подаются на модуляторы каналов поочередно (первый, второй и т.д.), что и обеспечивает правильное формирование группового АИМ-сигнала.

Кодирование отсчетов осуществляется нелинейным кодером, использующим амплитудную характеристику, изменяющуюся по А-закону. Для управления приборами АТС передаются сигналы управления и взаимодействия (СУВ), которые поступают на Передатчик СУВ, где под действием дискретных импульсных последовательностей от ГО_пер., объединяются в групповой СУВ.

В устройстве объединения (УО) формируется цикл передачи, т.е. на его вход поступают кодовые комбинации КИ, кодовые комбинации соответствующих СУВ и кодовые комбинации цикловой синхронизации от передатчика СС. На выходе УО формируется цикловой цифровой сигнал, где строго фиксируются положения информационных и служебных КИ. Сформированная однополярная последовательность импульсов поступает на ПК_пер., на выходе, которого формируется линейный код (AMI, HDB-3).

В процессе передачи по линии связи цифровой сигнал периодически подвергается восстановлению (регенерации) на РЛ и РС.

Процесс обработки сигналов на приемной станции происходит в обратном порядке. Линейный код преобразовывается в однополярную импульсную последовательность с помощью ПК_пр.. Далее сигнал поступает на ВТЧ и Пр.СС. В ВТЧ осуществляется выделение fт., которая используется для синхронизации ГО_пер. и ГО_пр. Пр.СС выделяет СС, который обеспечивает правильное декодирование и распределение амплитудных отсчетов информационных сигналов по своих телефонным каналам, а так же обеспечивает распределение СУВ по сигнальным каналам. УР разделяет групповой ИКМ и групповой СУВ. Пр.СУВ распределяет сигналы СУВ по соответствующим каналам. Декодер осуществляет преобразование группового ИКМ сигнала в групповой АИМ сигнал. ВС выделяет из группового АИМ амплитуду отсчета, соответствующую данному номеру канала. Восстановление аналогового сигнала осуществляется с помощью ФНЧ.

На странице 24 представлена схема организации передающей и приемной части ЦСП, где:

Пер. (Пр.) СУВ – передатчик (приемник) сигналов управления и взаимодействия;

ФНЧ – фильтр нижних частот;

М – модулятор;

ГО_{пер.(пр.)} – генераторное оборудование передачи и приема;

Пер.(Пр.)СС – передатчик (приемник) синхросигнала;

ЗГ – задающий генератор;

УО – устройство объединения;

ПК пер.(пр.) – преобразователь кода передачи (приема);

РЛ – регенератор линейный;

НРП – необслуживаемый регенерационный пункт;

РС – регенератор станционный;

УР – устройство разделения;

ВС – временной селектор;

ВТЧ – выделитель тактовой частоты.