Стандартный телефонный канал

При передаче сигнала на дальние расстояния энергетически выгодно использовать высокочас­тотную несущую, параметры которой модулируются передаваемым сигналом. Для передачи

голоса по каналам связи обычно используют два метода модуляции несущей: амплитудную (AM) и частотную (ЧМ). Однако в системах фиксированной связи использовалась только AM, для которой требуемая ширина полосы частот канала передачи составляла 2 , где - поло­са частот, занимаемая сигналом (а именно - КТЧ). Более того, используя технологию уплотне­ния, основанную на АМ-ОБП, можно было отфильтровывать левую пли правую боковую со­ставляющую, а также подавлять несущую (ПН) и формировать нужную канальную фупиу (см. Главу 3, рис.3-3).

Системы связи ассоциируются у нас с системами передачи голоса или телефонной связи, которые только в последние 20 лет (в связи с развитием модемной связи) стали использоваться для передачи данных. Эти системы рассчитывались и оптимизировались для передачи речи и строились как многоканальные, использующие различные методы уплотнения каналов для пе­редачи по кабелю все большего и большего числа каналов.

Учитывая, что полоса частот КТЧ (300-3400 Гц) должна была фильтроваться реальным, а не идеальным, аналоговым полосовым фильтром, было предложено использовать полосу 4 кГц в качестве расчетной ширины основной полосы стандартного телефонного канала (СТК), защитная полоса между двумя соседними каналами при этом составляла 900 Гц, что позволяло существенной уменьшить переходную помеху между телефонными каналами.

Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ)

Цифровые методы представления сигнала были основаны на процессе дискретизации переда­ваемого голосового сигнала, т.е. использовании выборок, взятых периодически с частотой дискретизации f_д. Она выбиралась из условия последующего (в точке приема) восстановления сигнала без потерь с помощью ФНЧ (с f_cp =4 кГц) на основе теоремы Котельникова- Найквиста, утверждающей, что сигнал, спектр которого ограничен f_cp м.б. восстановлен без потерь, если частота дискретизации составляет не менее f_д=2 f_cp . Отсюда получали, что для СТК частота дискретизации составляет 8 кГц, т.е. выборки следует брать с периодом дискре­тизации Т_д = 125 мкс, (рис.8-1).

Рис.8-1. Преобразование аналогового сигнала в цифровой ИКМ-сигнал

Следующий шаг - квантование амплитуд выборок, т.е. определение эквивалентного ей цифрового значения. Указанные шаги, осуществляемые при импульспо-кодовой модуляции (ИКМ), позволяли перейти от аналогового речевого сигнала к цифровому.

Численное значение каждой выборки в этой схеме далее представлялось в виде 7-8-битпого двоичного кода. Процессы формирования ИКМ представлены на рис.8-1, повторенном здесь (см. Гл.1) для наглядности и целостности изложения.

Такое кодирование называлось нами кодификацией и позволяло передать 256 (2⁸) дискрет­ных уровнен амплитуды сигнала, что было экономно для передачи (т.к. требовало канала ОЦК со скоростью 64 кбит/с), но недостаточно с точки зрения качества передачи голоса. В резуль­тате перед кодификацией динамический диапазон голосового сигнала сжимался схемой ком-пандировапия (см. Гл.З, рис.3-8). Это обеспечивало передачу речи с динамическим диапазоном порядка 42 или 48 дБ.

Использование ИКМ в качестве метода передачи данных позволяет:

- для систем цифровой телефонии - ликвидировать недостатки аналоговых методов передачи, а именно:

· убрать существенное затухание сигнала и его изменение и от одного сеанса связи к другому;

· практически убрать посторонние шумы;

· улучшить разборчивость речи и увеличить динамический диапазон передачи;

- для систем передачи данных - организовать канал передачи на скорости 56 или 64 кбит/с.