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: U₁В U₂ В U₃ В U_N 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 F_Д= 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 _кв = |U_АИМ| - |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 = F_Д×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 будет определяться разностью

= |U _Р.У- U _АИМ| (1)

где U _Р.У– напряжение рассчитанного уровня, U _{АИМ –}напряжение импульсов АИМ.

и равна:

для первого импульса = |3 В – 3,3 В| = 0,3 В

для второго импульса = |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 F_Д АИМ сигналов.

Тактовая частота определяется по формуле:

Fт = F_Д× 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 F_Д 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.