Способ передачи с временным разделением каналов
Практическая работа № 2.2
1 Цель работы:
1.1 Ознакомиться с операциями квантования и кодирования двоичных сигналов и определением скорости передачи этих сигналов.
2 Литература:
2.1 Гайдадина, Т.М. Сети связи. Учебное пособие. - М.: КТ МТУ СИ, 2003.
2.2 Иванов, В.И. Цифровые и аналоговые системы передачи.- М. Горячая линия – Телеком, 2005.
3 Подготовка к работе:
3.1 Изучить материал по данной теме (l) стр. 38 - 40.
4 Задание:
4.1 Выполнить операцию равномерного квантования с шагом ∆ и кодирования в симметричном двоичном коде отсчетов аналогового сигнала первых трех каналов с амплитудами U1, U2, U3 и последнего канала Un для заданной системы передачи. Определить величины искажений (ошибок) квантования. Изобразить полученные в результате кодирования кодовые слова в виде сочетаний токовых и бестоковых посылок, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю - бестоковая.
4.2 Определить скорость передачи двоичного сигнала ИКМ. Первичный сигнал является телефонным, количество уровней квантования М. Количество каналов n указано в таблице 1.
Таблица 2 - Исходные данные
| № варианта | ||||||||||
| Число разрядов, m | ||||||||||
| Шаг квантованиия, ∆ В | ||||||||||
| Значения амплитуд: U1 В U2 В U3 В UN В | 26,3 18,9 4,2 8,7 | 118,6 95,6 189,3 56,4 | 98,6 34,9 56,4 16,3 | 59,8 68,6 34,5 8,3 | 124,2 23,4 74,6 98,6 | 61,7 83,9 27,3 34,8 | 145,6 93,8 20,5 112,4 | 15,5 41,4 89,3 21,9 | 67,8 12,9 54,3 32,6 | 55,4 23,6 46,8 17,7 |
4.7Сделать вывод о проделанной работе
5 Порядок выполнения работы:
5.1 Изучить материал приложения пункт 7.1и 7.2. На базе примера решения разобрать принцип равномерного квантования и кодирования в трехразрядном двоичном коде импульсов с определенной амплитудой.
5.2 Произвести расчет уровней квантования и величину ошибок квантования согласно задания (см. табл. 1) и построить диаграмму расчета уровней квантования и расчета ошибок квантования.
5.3 Закодировать рассчитанные уровни квантования в четырехразрядном двоичном кодовом слове.
5.4 Определить скорость передачи двоичных сигналов в многоканальной (задание практической работы 2.1).
6 Содержание отчета:
6.1 Наименование работы.
6.2 Цель работы.
6.3 Операция квантования и кодирования.
6.4 Расчет ошибки квантования, скорости передачи двоичного сигнала в системе передачи с ВРК.
6.4 Диаграмма определения уровней и ошибки квантования.
6.8 Вывод о проделанной работе.
7 Приложение:
7.1 Преобразование аналогового сигнала в цифровой производится в три этапа:
1 аналоговый сигнал подвергаетсяамплитудно-импульсной модуляции (АИМ)амплитуды импульсов (UАИМ) изменяются в соответствии с изменением мгновенных значений аналогового сигнала, длительность и частота следования импульсов остаются постоянными. Частота следования импульсов для одного канала ТЧ выбирается равной FД = 8 кГц. Максимальный период дискретизации для n каналов определяетсяТД = 125/n (мкс);
2квантование сигналов по амплитуде (по уровню) эквивалентно округлению амплитудных значений до ближайшего его разрешенного уровня. Диапазон возможных значений сигнала разбивается на отрезки, называемые шагом квантования ∆i. Внутри каждого шага квантования выбирают разрешенные для передачи значения сигнала - уровни квантования. При этом возникают ошибки или шумы квантования ξкв = |UАИМ| - |Uкв |, где UКВ амплитуда квантованной выборки;
3кодирование квантованных по амплитуде импульсов, каким - либо цифровым кодом. На этом этапе происходит преобразование, которое называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). В результате импульсно-кодовой модуляции получается цифровой ИКМ - сигнал. Каждый квантованный по уровню АИМ сигнал кодируется, т.е. преобразуется в определенную комбинацию прямоугольных импульсов постоянной амплитуды. Квантованные по уровню импульсы передаются соответствующим цифровым кодом. Квантованное значение амплитуды кодируется, как правило, 7 - или 8 - битным двоичным кодом. Такое квантование позволяет передать m= 27 = 128 или n = 2 8 = 256 разрешенных уровней. Скорость цифрового потока определяется по формуле υ = FД×m.
7.2 Исходные данные:
Выполнить операцию равномерного квантования и кодирования в трехразрядном двоичном коде импульсов амплитудой 3,3 В и 5,9 В. Шаг квантования ∆ = 1 В.
Пример решения:
Количество уровней квантования m связано с числом двоичных элементов соотношением m= 2n. В данном случае n = 3, значит, количество уровней квантования будет равно m = 23 = 8.
Изобразим разрешенные уровни, как это показано на рисунке 1.
Рисунок 1 – Диаграмма уровней и ошибки квантования
Квантование соответствует операции округления чисел до ближнего целого.
Поэтому после квантования высота первого импульса будет равна 3∆, а второго 6∆. Ошибка квантования ξ будет определяться разностью
ξ = |U Р.У - U АИМ | (1)
где U Р.У – напряжение рассчитанного уровня, U АИМ – напряжение импульсов АИМ.
и равна:
для первого импульса ξ = |3 В – 3,3 В| = 0,3 В
для второго импульса ξ = |6 В – 5,9 В| = 0,1 В
Для кодирования разрешенного уровня, надо закодировать номер уровня в двоичной системе счисления. При использовании системы нумерации, показанной на рисунке 1, уровню + 3 В соответствует кодовое слово 011, а уровню + 6 В соответствует кодовое слово 110. Изобразим эти кодовые слова в виде сочетания импульсов и пробелов, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю – бестоковая.
Скорость передачи двоичных сигналов в канале равна тактовой частоте и зависит от числа каналов n в цифровой системе передачи, от числа разрядов m в кодовой группе, а так же от частоты дискретизации FД АИМ сигналов.
Тактовая частота определяется по формуле:
Fт = FД × n × m (2)
Например, число каналов n для системы передачи ИКМ – 30 необходимо взять число n – 32, т.к. для расчета Fт берется на 2 канала больше с учетом передачи служебной информации, например, сигнала цикловой синхронизации, сигналов набора номера, контроля состояния каналов и т.д. Частота дискретизации FД в телефонном канале ТЧ равна 8 кГц. Если число разрядов кодовой группы m равно 8, то:
Fт = 32 × 8 × 8 =2048 кГц.
Скорость передачи двоичных сигналов равна 2048 кбит/с.