Передача аналоговых сигналов по цифровым системам связи

Рассмотрим этот процесс на примере голосового сигнала на пути его передачи от микрофона одного телефонного аппарата к громкоговорителю другого. микрофон преобразует звуки речи в аналоговый сигнал, передаваемый по абонентскому шлейфу к АТС. Если вызов адресован абоненту, находящемуся в зоне действия той же АТС, то коммутационная аппаратура просто замыкает абонентские шлейфы друг на друга, никак не вмешиваясь в процесс голосового обмена. Если же голос предстоит передавать дальше, то установленное на АТС оборудование оцифровывает его и передает полученную последовательность цифр по магистральным каналам связи. На противоположном конце АТС-адресат получает поток цифровых данных, восстанавливает по ним аналоговый голосовой сигнал и передает этот сигнал по абонентскому шлейфу на телефонный аппарат. Оцифровывать голос при передаче начали в первую очередь потому, что цифровой сигнал более устойчив к помехам и его использование позволяет повысить качество связи. Поскольку все преобразования из аналоговой формы в цифровую производятся на аппаратном уровне, они не приводят к ощутимым для абонента задержкам (при использовании современной аппаратной базы суммарная задержка, связанная с оцифровкой- восстановлением, составляет около 125 мкс).

Одной из прикладных задач общей теории связи является повышение помехоустойчивости цифровой передачи речи (ЦПР – цифровая передача речи). Методы ЦПР (кодирования речи) ведут свою историю от первых, еще аналоговых, вокодеров (VOice CODer), схем распознавания речи с магнитного носителя и способов прямого цифрового представления непрерывного сигнала (АЦП). Соответствующие устройства называют кодерами (при прямом преобразовании), декодерами (при обратном преобразовании) или кодеками. В последние десятилетия применялись низкоэффективные устройства ЦПР; создание высокоэффективных устройств сдерживалось неразвитостью элементной базы. Сейчас же практически любая разработка реализуется "в железе" и поступает на рынок в считанные месяцы.

В современных устройствах используются алгоритмы, рекомендованные Международным союзом электросвязи для конкретных скоростей передачи (стандарты кодирования речи), алгоритмы для кодеков стандартов сетей передачи (например, GSM и Inmarsat), национальные стандартизированные алгоритмы (в частности, стандарт США на скорость 4,8 кбит/с). Кроме того, кодеки могут изготавливаться по оригинальным специализированным алгоритмам.

Сегодня появляются все новые и новые конфигурации систем передачи на базе разнородного оборудования, что, в первую очередь, связано с появлением частных сетей и использованием сетей передачи данных для передачи речи. Перед продавцами как систем передачи, так и их частей, а также перед руководителями предприятий, системными аналитиками и инженерами, администраторами сетей возникает задача согласования компонентов оборудования, необходимого для заданных схем организации связи. При этом многие стараются оптимизировать создаваемые системы передачи по различным критериям - цене, набору "высоких технологий", компактности аппаратных средств, удобству эксплуатации и другим.

Обобщенная структурная схема системы передачи аналогового сигнала по цифровому каналу связи приведена на рис.1 (ИС - источник сигнала, КИ - кодер источника, КК - кодер канала, М - модулятор, ДМ - демодулятор, ДК - декодер канала, ДИ - декодер источника, ПИ - приемник сообщения, P - вероятность ошибки на канал Pош).

Рис.1 Структурная схема системы передачи аналогового сигнала по цифровому каналу связи.