Кодирование квантованых сигналов

Квантованный сигнал амплитудно-импульсной модуляции является дискретным как по времени так и по уровню, однако его непосредственная передача по каналу связи нецелесообразна из-за относительно большой вероятности ошибки при регенерации многоуровнего сигнала в случае высокого уровня помех. По этой причине многоуровневый квантованный АИМ сигнал в процессе кодирования преобразуется в двоичный. Кодирование состоит в замене по определённому правилу каждого из импульсов с квантованной амплитудой кодовой группой двоичных символов. Для этого разрешённые уровни нумеруются, а затем в соответствии каждому номеру ставится определённая кодовая комбинация (рис.4).

Дискретные значения 1.3 3.6 2.3 0.7 -0.7 -2.4 -3.4

Квантованные значения 1.5 3.5 2.5 0.5 -0.5 -2.5 -3.5

Номера уровней 5 7 6 4 3 1 0

Двоичная комбинация 101 111 110 100 011 001 000

Рисунок 4-Дискретизация, квантование дискретных значений, кодирование номеров уровней

квантования

На рисунке 4 приведена реализация непрерывного сигнала , по оси ординат отложены 8 значений уровней квантования -3.5:3.5 с шагом квантования 0.5 и с соответствующим им номерами от 0 до 7. Под рисунком приведены значения сигнала полученные после дискретизации, затем после квантования дискретных значений, приведены соответствующие квантованным значениям номера уровней, а также двоичное представление номеров уровней квантования с длиной кодового слова равной трём битам. Длина двоичного кодового слова , называемая также разрядностью двоичного кода, необходимая для кодирования числа уровней квантования находится из выражения:

Так как на одном интервале дискретизации укладывается двоичных символов (рис.4), то длительность одного бита в раз меньше интервала дискретизации , а тактовая частота следования двоичных символов соответственно превышает частоту дискретизации в раз:

Длительность передачи одного бита связана с скоростью передачи бит соотношением:

Цифровой сигнал переносящий двоичную комбинацию из рис.4 имеет вид:

Рисунок 5-Биполярное представление двоичной комбинации в форме сигнала

Рассмотрев все этапы аналого-цифрового преобразования можно составить структурную схему АЦП:

Дискретизатор

Аналоговый ФНЧ

Рисунок 6- Структурная схема АЦП

Процесс обратный аналого-цифровому преобразованию, позволяющий из цифрового сигнала получить непрерывный, носит название цифро-аналогового преобразования ЦАП рис.7.

Рисунок 7- Структурная схема ЦАП

Декодер в схеме ЦАП выполняет функцию обратную функции кодера в АЦП. Декодер каждому кодовому слову из бит ставит в соответствие импульс с определённой амплитудой, таким образом на выходе декодера будет наблюдаться сигнал квантованной амплитудно-импульсной модуляции (АИМ), из которого с помощью фильтра нижних частот выделяется аналоговый сигнал, который подавался на вход АЦП.