Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования сигнала

 

Аналого-цифровое преобразование сигналов.

Для преобразования любого аналогового сигнала (звука, изображения) в цифровую форму необходимо выполнить три основные операции: дискретизацию, квантование и кодирование.

Дискретизация - представление непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений (отсчетов). Эти отсчеты берутся в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом, который называется интервалом дискретизации. Величину, обратную интервалу между отсчетами, называют частотой дискретизации. На рисунке 1 показаны исходный аналоговый сигнал и его дискретизированная версия. Картинки, приведенные под временными диаграммами, получены в предположении, что сигналы являются телевизионными видеосигналами одной строки, одинаковыми для всего телевизионного растра.

Рисунок 1- Аналого-цифровое преобразование. Дискретизация.

 

Понятно, что чем меньше интервал дискретизации и, соответственно, выше частота дискретизации, тем меньше различия между исходным сигналом и его дискретизированной копией. Ступенчатая структура дискретизированного сигнала может быть сглажена с помощью фильтра нижних частот. Таким образом и осуществляется восстановление аналогового сигнала из дискретизированного. Но восстановление будет точным только в том случае, если частота дискретизации по крайней мере в 2 раза превышает ширину полосы частот исходного аналогового сигнала (это условие определяется известной теоремой Котельникова). Если это условие не выполняется, то дискретизация сопровождается необратимыми искажениями. Дело в том, что в результате дискретизации в частотном спектре сигнала появляютсся дополнительные компоненты, располагающиеся вокруг гармоник частоты дискретизации в диапазоне, равном удвоенной ширине спектра исходного аналогового сигнала. Если максимальная частота в частотном спектре аналогового сигнала превышает половину частоты дискретизации, то дополнительные компоненты попадают в полосу частот исходного аналогового сигнала. В этом случае уже нельзя восстановить исходный сигнал без искажений. Теория дискретизации приведена во многих книгах.

Рисунок 2 -Аналого-цифровое преобразование. Искажение дискретизации.

 

Пример искажений дискретизации приведен на рисунок 2. Аналоговый сигнал (предположим опять, что это видеосигнал ТВ строки) содержит волну, частота которой сначала увеличивается от 0,5 МГц до 2,5 МГц, а затем уменьшается до 0,5 МГц. Этот сигнал дискретизируется с частотой 3 МГц. На рисунке 2 последовательно приведены изображения: исходный аналоговый сигнал, дискретизированный сигнал, восстановленный после дискретизации аналоговый сигнал. Восстанавливающий фильтр нижних частот имеет полосу пропускания 1,2 МГц. Как видно, низкочастотные компоненты (меньше 1 МГц) восстанавливаются без искажений. Волна с частотой 1,5 МГц исчезает и превращается в относительно ровное поле. Волна с частотой 2,5 МГц после восстановления превратилась в волну с частотой 0,5 МГц (это разность между частотой дискретизации 3 МГц и частотой исходного сигнала 2,5 МГц). Эти диаграммы-картинки иллюстрируют искажения, связанные с недостаточно высокой частотой пространственной дискретизации изображения. Если объект телевизионной съемки представляет собой очень быстро движущийся или, например, вращающийся предмет, то могут возникать и искажения дискретизации во временной области. Примером искажений, связанных с недостаточно высокой частотой временной дискретизации (а это частота кадров телевизионного разложения), является картина быстро движущегося автомобиля с неподвижными или, например, медленно вращающимися в ту или иную сторону спицами колеса (стробоскопический эффект).Если частота дискретизации установлена, то искажения дискретизации отсутствуют, когда полоса частот исходного сигнала ограничена сверху и не превышает половины частоты дискретизации.

Если потребовать, чтобы в процессе дискретизации не возникало искажений ТВ сигнала с граничной частотой, например, 6 МГц, то частота дискретизации должна быть не меньше 12 Мгц. Однако, чем ближе частота дискретизации к удвоенной граничной частоте сигнала, тем труднее создать фильтр нижних частот, который используется при восстановлении, а также при предварительной фильтрации исходного аналогового сигнала. Это объясняется тем, что при приближении частоты дискретизации к удвоенной граничной частоте дискретизируемого сигнала предъявляются все более жесткие требования к форме частотных характеристик восстанавливающих фильтров - она все точнее должна соответствовать прямоугольной характеристике. Следует подчеркнуть, что фильтр с прямоугольной характеристикой не может быть реализован физически. Такой фильтр, как показывает теория, должен вносить бесконечно большую задержку в пропускаемый сигнал. Поэтому на практике всегда существует некоторый интервал между удвоенной граничной частотой исходного сигнала и частотой дискретизации.

Квантование представляет собой замену величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин - уровней квантования. Другими словами, квантование - это округление величины отсчета. Уровни квантования делят весь диапазон возможного изменения значений сигнала на конечное число интервалов - шагов квантования. Расположение уровней квантования обусловлено шкалой квантования. Используются как равномерные, так и неравномерные шкалы. На рис. 3 показаны исходный аналоговый сигнал и его квантованная версия, полученная с использованием равномерной шкалы квантования, а также соответствующие сигналам изображения.

Рисунок 3- Аналого-цифровое преобразование. Квантование.

 

Искажения сигнала, возникающие в процессе квантования, называют шумом квантования. При инструментальной оценке шума вычисляют разность между исходным сигналом и его квантованной копией, а в качестве объективных показателей шума принимают, например, среднеквадратичное значение этой разности. Временная диаграмма и изображение шума квантования также показаны на рис. 3 (изображение шума квантования показано на сером фоне). В отличие от флуктуационных шумов шум квантования коррелирован с сигналом, поэтому шум квантования не может быть устранен последующей фильтрацией. Шум квантования убывает с увеличением числа уровней квантования.

Цифровое кодирование.

Квантованный сигнал, в отличие от исходного аналогового, может принимать только конечное число значений. Это позволяет представить его в пределах каждого интервала дискретизации числом, равным порядковому номеру уровня квантования. В свою очередь это число можно выразить комбинацией некоторых знаков или символов. Совокупность знаков (символов) и система правил, при помощи которых данные представляются в виде набора символов, называют кодом. Конечная последовательность кодовых символов называется кодовым словом. Квантованный сигнал можно преобразовать в последовательность кодовых слов. Эта операция и называется кодированием. Каждое кодовое слово передается в пределах одного интервала дискретизации. Для кодирования сигналов звука и изображения широко применяют двоичный код. Если квантованный сигнал может принимать N значений, то число двоичных символов в каждом кодовом слове n >= log2N. Один разряд, или символ слова, представленного в двоичном коде, называют битом. Обычно число уровней квантования равно целой степени числа 2, т.е. N = 2n.

Рисунок 4- Аналого-цифровое преобразование.

Кодовые слова можно передавать в параллельной или последовательной формах (рисунок 4). Для передачи в параллельной форме надо использовать n линий связи (в примере, показанном на рисунке, n = 4). Символы кодового слова одновременно передаются по линиям в пределах интервала дискретизации. Для передачи в последовательной форме интервал дискретизации надо разделить на n подинтервалов - тактов. В этом случае символы слова передаются последовательно по одной линии, причем на передачу одного символа слова отводится один такт. Каждый символ слова передается с помощью одного или нескольких дискретных сигналов - импульсов. Преобразование аналогового сигнала в последовательность кодовых слов поэтому часто называют импульсно-кодовой модуляцией. Форма представления слов определенными сигналами определяется форматом кода. Можно, например, устанавливать в пределах такта высокий уровень сигнала, если в данном такте передается двоичный символ 1, и низкий - если передается двоичный символ 0 (такой способ представления, показанный на рисунке 4, называют форматом БВН - Без Возвращения к Нулю). В примере рисунке 4 используются 4-разрядные двоичные слова (это позволяет иметь 16 уровней квантования). В параллельном цифровом потоке по каждой линии в пределах интервала дискретизации передается 1 бит 4-разрядного слова. В последовательном потоке интервал дискретизации делится на 4 такта, в которых передаются (начиная со старшего) биты 4-разрядного слова.

Операции, связанные с преобразованием аналогового сигнала в цифровую форму (дискретизация, квантование и кодирование), выполняются одним устройством - аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Сейчас АЦП может быть просто интегральной микросхемой. Обратная процедура, т.е. восстановление аналогового сигнала из последовательности кодовых слов, производится в цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП). Сейчас существуют технические возможности для реализации всех обработок сигналов звука и изображения, включая запись и излучение в эфир, в цифровой форме. Однако в качестве датчиков сигнала (например, микрофон, передающая ТВ трубка или прибор с зарядовой связью) и устройств воспроизведения звука и изображения (например, громкоговоритель, кинескоп) пока используются аналоговые устройства. Поэтому аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи являются неотъемлемой частью цифровых систем.

Цифровые сигналы можно описывать с помощью параметров, типичных для аналоговой техники, например таких, как полоса частот. Но их применимость в цифровой технике является ограниченной. Важным показателем, характеризующим цифровой поток, является скорость передачи данных. Если длина слова равна n, а частота дискретизации FD, то скорость передачи данных, выраженная в числе двоичных символов в единицу времени (бит/с), находится как произведение длины слова на частоту дискретизации: C = nFD.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит обратную операцию.

Звуковой ЦАП обычно получает на вход цифровой сигнал в импульсно-кодовой модуляции (англ. PCM, pulse-code modulation). Задача преобразования различных сжатых форматов в PCM выполняется соответствующими кодеками.

Наиболее общие типы электронных ЦАП:

- широтно-импульсный модулятор — простейший тип ЦАП. Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром нижних частот. Такой способ часто используется для управления скоростью электромоторов, а также становится популярным в Hi-Fi-аудиотехнике;

- ЦАП передискретизации, такие, как дельта-сигма-ЦАП, основаны на изменяемой плотности импульсов. Передискретизация позволяет использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности итогового преобразования; часто дельта-сигма ЦАП строится на основе простейшего однобитного ЦАП, который является практически линейным. На ЦАП малой разрядности поступает импульсный сигнал с модулированной плотностью импульсов (c постоянной длительностью импульса, но с изменяемой скважностью), создаваемый с использованием отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь выступает в роли фильтра верхних частот для шума квантования.

Большинство ЦАП большой разрядности (более 16 бит) построены на этом принципе вследствие его высокой линейности и низкой стоимости. Быстродействие дельта-сигма ЦАП достигает сотни тысяч отсчётов в секунду, разрядность — до 24 бит. Для генерации сигнала с модулированной плотностью импульсов может быть использован простой дельта-сигма модулятор первого порядка или более высокого порядка как MASH (англ. Multi stage noise SHaping). С увеличением частоты передискретизации смягчаются требования, предъявляемые к выходному фильтру низких частот, и улучшается подавление шума квантования;

- ЦАП взвешивающего типа, в котором каждому биту преобразуемого двоичного кода соответствует резистор или источник тока, подключённый на общую точку суммирования. Сила тока источника (проводимость резистора) пропорциональна весу бита, которому он соответствует. Таким образом, все ненулевые биты кода суммируются с весом. Взвешивающий метод один из самых быстрых, но ему свойственна низкая точность из-за необходимости наличия набора множества различных прецизионных источников или резисторов и непостоянного импеданса. По этой причине взвешивающие ЦАП имеют разрядность не более восьми бит;

- ЦАП лестничного типа (цепная R-2R-схема). В R-2R-ЦАП значения создаются в специальной схеме, состоящей из резисторов с сопротивлениями R и 2R, называемой матрицей постоянного импеданса, которая имеет два вида включения: прямое — матрица токов и инверсное — матрица напряжений. Применение одинаковых резисторов позволяет существенно улучшить точность по сравнению с обычным взвешивающим ЦАП, так как сравнительно просто изготовить набор прецизионных элементов с одинаковыми параметрами. ЦАП типа R-2R позволяют отодвинуть ограничения по разрядности. С лазерной подгонкой плёночных резисторов, расположенных на одной подложке гибридной микросхемы, достигается точность 20—22 бита. Основное время на преобразование тратится в операционном усилителе, поэтому он должен иметь максимальное быстродействие. Быстродействие ЦАП единицы микросекунд и ниже (то есть наносекунды). В троичных ЦАП матрица постоянного импеданса состоит из резисторов 3R-4R с терминатором 2R^[1].

Характеристики

ЦАП находятся в начале аналогового тракта любой системы, поэтому параметры ЦАП во многом определяют параметры всей системы в целом. Далее перечислены наиболее важные характеристики ЦАП.

- разрядность — количество различных уровней выходного сигнала, которые ЦАП может воспроизвести. Обычно задаётся в битах; количество бит есть логарифм по основанию 2 от количества уровней. Например, однобитный ЦАП способен воспроизвести два (2 1 {\displaystyle 2^{1}}уровня, а восьмибитный — 256 (2 8 {\displaystyle 2^{8}}уровней. Разрядность тесно связана с эффективной разрядностью (англ. ENOB, Effective Number of Bits), которая показывает реальное разрешение, достижимое на данном ЦАП.

- максимальная частота дискретизации — максимальная частота, на которой ЦАП может работать, выдавая на выходе корректный результат. В соответствии с теоремой Котельникова, для корректного воспроизведения аналогового сигнала из цифровой формы необходимо, чтобы частота дискретизации была не менее, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала. Например, для воспроизведения всего слышимого человеком звукового диапазона частот, спектр которого простирается до 20 кГц, необходимо, чтобы звуковой сигнал был дискретизован с частотой не менее 40 кГц. Стандарт Audio CD устанавливает частоту дискретизации звукового сигнала 44,1 кГц; для воспроизведения данного сигнала понадобится ЦАП, способный работать на этой частоте. В дешёвых компьютерных звуковых картах частота дискретизации составляет 48 кГц. Сигналы, дискретизованные на других частотах, подвергаются передискретизации до 48 кГц, что частично ухудшает качество сигнала.

- монотонность — свойство ЦАП увеличивать аналоговый выходной сигнал при увеличении входного кода.

- THD+N (суммарные гармонические искажения + шум) — мера искажений и шума вносимых в сигнал ЦАПом. Выражается в процентах мощности гармоник и шума в выходном сигнале. Важный параметр при малосигнальных применениях ЦАП.

- динамический диапазон — соотношение наибольшего и наименьшего сигналов, которые может воспроизвести ЦАП, выражается в децибелах. Данный параметр связан с разрядностью и шумовым порогом.

- статические характеристики:

- DNL (дифференциальная нелинейность) — характеризует, насколько приращение аналогового сигнала, полученное при увеличении кода на 1 младший значащий разряд (МЗР), отличается от правильного значения;

- INL (интегральная нелинейность) — характеризует, насколько передаточная характеристика ЦАП отличается от идеальной. Идеальная характеристика строго линейна; INL показывает, насколько напряжение на выходе ЦАП при заданном коде отстоит от линейной характеристики; выражается в МЗР;

- усиление;

- смещение.

- частотные характеристики:

- SNDR (отношение сигнал/шум+искажения) — характеризует в децибелах отношение мощности выходного сигнала к суммарной мощности шума и гармонических искажений;

- HDi (коэффициент i-й гармоники) — характеризует отношение i-й гармоники к основной гармонике;

- THD (коэффициент гармонических искажений) — отношение суммарной мощности всех гармоник (кроме первой) к мощности первой гармоники.

 

 

2 Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Нелинейное квантование сигнала по уровню

 

Импульсно-кодовая модуляция рассматривается, как система для передачи аналоговых сигналов, таких как голос, в цифровом виде. ИКМ не является техникой модуляции, используемой в модемах. В ИКМ аналоговый сигнал стробируется со скоростью по крайней мере в два раза выше, чем наивысшая частотная компонента аналогового сигнала. Системы ИКМ на телефонных сетях стробируют 8000 раз в секунду. Каждый отсчет представляет из себя уровень напряжения, который кодируется 7-ми битным кодом. Кодирование следует логарифмическому закону для лучшего представления широкой гаммы возможных уровней речи. Эти семь бит, вместе с восьмым битом, подтверждающим наличие сигнала, образуют октет. Поэтому скорость в битах одного канала PCM составляет 8 8000 = 64 Кбит/сек. Стандартная телефонная система PCM использует временное мультиплексирование для переноса 32 каналов связи (30 для речи плюс два управляющих) и агрегатная скорость в линию равна 2,048МБит/сек. Поток бит со скоростью 2,048 МБит/сек нельзя передавать прямо в линию, и он преобразуется в трехуровневый линейный код, известный как HDB3 (High Density Bipolar 3. Код HDB3 обеспечивает передачу данных без постоянной составляющей тока, так как переходы из уровня в уровень достаточно часты для того, чтобы получить точные синхроимпульсы. На приеме поток бит декодируется и демультиплексируется.

Чтобы получить на входе канала связи (передающий конец) ИКМ-сигнал из аналогового, мгновенное значение аналогового сигнала измеряется через равные промежутки времени. Количество оцифрованных значений в секунду (или скорость оцифровки, частота дискретизации) должно быть не ниже 2-кратной максимальной частоты в спектре аналогового сигнала (по теореме Котельникова). Мгновенное измеренное значение аналогового сигнала округляется до ближайшего уровня из нескольких заранее определённых значений. Этот процесс называется квантованием, а количество уровней всегда берётся кратным степени двойки, например, 8, 16, 32 или 64. Номер уровня может быть соответственно представлен 3, 4, 5 или 6 битами. Таким образом, на выходе модулятора получается набор битов (0 и 1).

Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) основана на известном положении теоремы В. А. Котельникова о возможности представления любого непрерывного (аналогового) сигнала с ограниченным частотой спектром короткими импульсами << , частота следования которых, называемая частотой дискретизации , равна или больше 2 , а амплитуды импульсов соответствуют мгновенным значениям уровней сигнала (рис. 1.21, а). Каждый импульс при ИКМ подвергается квантованию по уровню наN частей, называемых шагами квантования (см. рис. 1). Таким образом, оказывается возможным кодировать аналоговый сигнал в момент дискретизации числами, соответствующими уровням квантования.

Рисунок 5-. Дискретизация непрерывного сигнала. Кодирование дискретного сигнала по уровню

В любой системе счисления число N можно записать в форме:

N= + (1)

где b - основание системы счисления;

n – количество разрядов числа;

Максимальное значение числа при заданном n определяется из условия

(2)

Применяя его к формуле (1.38), получим выражение

=(b-1) ( (3)

один из сомножителей которого представляет геометрическую прогрессию

(4)

следовательно,

(5)

Количество чисел, которое можно записать при заданном значении n с учетом нуля, на единицу больше и составляет . Для передачи по каналам связи чисел наиболее удобна двоичная система счисленияb=2. Это объясняется тем, что в каждом разряде такой системы может быть только два символами – единица или нуль, соответствующие двум элементарным посылкам можно кодировать уровней квантования для передачи по каналу связи (рис. 1.21, б)

Передача любого из уровней квантования осуществляется тремя элементарными посылками, кодовые обозначения которых приведены в правой части рисунок 5

Передача импульсов сопровождается искажениями их формы из – за ограничений полосы пропускания в элементах канала связи. Кроме этого, на них накладываются всевозможные помехи. Однако в связи с тем, что импульсы при ИКМ могут иметь только два состояния (единица или нуль), то их можно регенерировать, устраняя все указанные искажения, если они не превышают половины амплитуды импульса. По этой же причине в сигналах происходит накопления помех вдоль канала в результате переприема, осуществляемого с помощью регенераторов, которые являются двоичными пороговыми устройствами с двумя состояниями (единица или нуль).

Таким образом, требования к частотным искажениям канала при передаче информации в цифровом виде значительно ниже по сравнению с другими способами модуляции, а помехозащищенность такой передачи чрезвычайно высока. Возможность передачи в цифровом виде любых сигналов (аналоговых - телефонных, фототелеграфных, телевизионных и дискретных – телеграфных) делает цифровой канал универсальным средством передачи информации.

Разновидностями ИКМ являются:

- дифференциальная (или дельта) импульсно-кодовая модуляция (ДИКМ) кодирует сигнал в виде разности между текущим и предыдущим значением. Для звуковых данных такой тип модуляции уменьшает требуемое количество бит на отсчёт примерно на 25 %.

- адаптивная ДИКМ (АДИКМ, ADPCM) является разновидностью ДИКМ, которая изменяет уровень шага квантования, что позволяет ещё больше уменьшить требования к полосе пропускания при заданном соотношении сигнала и шума.

Впервые импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) была применена для голосового сигнала в 1937 году Алеком Ривсом. Это было сделано для преодоления проблемы накопления искажений и шумов в процессе ретрансляции аналоговых сигналов. Тогда впервые было применено стробирование с частотой 8кГц при 8-битовом аналого-цифровом преобразовании (АЦП). В то время еще не существовало эффективных технологических средств для реализации такой схемы.

Неравномерное квантование применяется, например, в современных цифровых телефонных сетях. Малые значения речевого сигнала более вероятны, чем большие, поэтому используется нелинейное преобразование сигнала, когда диапазон значений, при равномерном квантовании представляемый 12 двоичными разрядами (4096 уровней), квантуется на 256 (8 двоичных разрядов) неравномерно расположенных уровней согласно Рекомендации ITU-T G. Зависимость уровня квантования от его номера представляет собой кусочно-линейную аппроксимацию экспоненциального закона. В цифровых каналах связи передаются 8-разрядные номера уровней квантования, а при цифро-аналоговом преобразовании они конвертируются в 12-разрядные значения соответствующих им уровней сигнала.

Неравномерное (нелинейное) квантование. Линейные устройства квантования легко реализовать и легко понять – в этом их очевидное достоинство. Вместе с тем, выбор параметров устройств равномерного квантования не предполагает никаких знаний о статистике амплитуд и корреляционных свойствах входного сигнала.

Нелинейные устройства квантования, обеспечивающие неравномерное квантование, применяются тогда, когда возникает желание учесть статистику амплитуд и корреляционные свойства входного сигнала.

Существуют приложения, для которых равномерные устройства квантования являются наилучшими. Это – обработка музыкальных сигналов, обработка изображений, контроль процессов и ряд других. Для некоторых иных приложений более приемлемы неравномерные квантующие устройства. Важнейшим примером такого рода является обработка речевых сигналов в системах связи.

Передача речи – это очень важная и специализированная область цифровой связи. Человеческая речь характеризуется уникальными статистическими свойствами,

На оси абсцисс отложены амплитуды сигнала, нормированные на среднеквадратическое значение величины таких амплитуд в типичном канале связи, а на оси ординат – вероятность. Для большинства каналов речевой связи доминируют очень низкие уровни сигналов: 50% времени напряжение, характеризующее энергию обнаруженной речи, составляет менее четверти среднеквадратического значения. Значения с большими амплитудами встречаются относительно редко: только 15% времени напряжение превышает среднеквадратическое значение.

При передаче речи система с равномерным квантованием будет неэкономной – многие уровни квантования будут использоваться довольно редко. Кроме того, в такой системе шум квантования будет одинаковым для всех амплитуд сигнала. Следовательно, при таком квантовании отношение сигнал/шум будет хуже для сигналов низких уровней, чем для сигналов высоких уровней.

Неравномерное квантование может обеспечить лучшее квантование слабых сигналов и грубое квантование сильных сигналов. Значит, в этом случае шум квантования может быть пропорциональным сигналу. Результатом является повышение общего отношения сигнал/шум – уменьшение шума для доминирующих слабых сигналов за счет повышения шума для редко встречающихся сильных сигналов. На рисунке 6 сравнивается квантование слабого и сильного сигналов при равномерном и неравномерном квантовании. Ступенчатые сигналы представляют собой аппроксимации аналоговых сигналов (после введения искажения вследствие квантования).

Рисунок 6- Равномерное и неравномерное квантование сигналов

Одним из способов получения неравномерного квантования является использование устройства с неравномерным квантованием с характеристикой, показанной на рис. 25.а. Гораздо чаще неравномерное квантование реализуется следующим образом: вначале исходный сигнал деформируется с помощью устройства, имеющего логарифмическую характеристику сжатия, показанную на рис. 25.б,а потом используется устройство квантования с равномерным шагом. Для сигналов малой амплитуды характеристика сжатия имеет более крутой фронт, чем для сигналов большой амплитуды. Следовательно, изменение данного сигнала при малых амплитудах затронет большее число равномерно размещенных уровней квантования, чем такое же изменение при больших амплитудах. Характеристика сжатия эффективно меняет распределение амплитуд входного сигнала, так что на выходе системы сжатия уже не существует превосходства сигналов малых амплитуд. После сжатия деформированный сигнал подается на вход равномерного (линейного) устройства квантования с характеристикой, показанной на рис. 25.в. После приема сигнал пропускается через устройство с характеристикой, обратной к показанной на рис. 25.б и называемой расширением, так что общая передача не является деформированной. Описанная пара этапов обработки сигнала (сжатие и расширение) в совокупности обычно именуется компандированием.

 

Список использованных источников

 

1.Оптические системы передачи: Учебник для ВУЗов /Б.В.Скворцов, В.И.Иванов, В.В.Крухмалеви др.; Под ред. В.И.Иванова. – М.: Радио и связь, 1994. -224 с.

2 Автоматическая коммутация: учебник для вузов/ Под. ред. О.Н. Ивановой. - М.: Радио и связь, 1998 – 624 с.

3 Корнышев Ю.Н., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теория телетрафика: учебник для вузов. -М.: Радио и связь, 1998.-272с.

4 Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ. В 2-х частях. Пер. с англ. - М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит.,2002.

5 Боккер П. ISDN. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия,

6 методы, системы. - М.: Радио и связь, 1999.

7 3.Лихгциндер Б.Я., Кузякин М.А., Росляков А.В., Фомичев С.М. Интеллектуальные сети связи. М.: ЭКО – ТРЕНДЗ, 2000 – 205 с.