[Список тем][вступление] страницы темы: [1][2]
Для передачи голоса или данных, рассматриваемых в общем случае как сигнал, имеющий определённые характеристики, используется канал связи, организуемый между передатчиком и приёмником. Если нет, то насколько он искажается при прохождении по каналу связи. Уровень допустимых искажений сигнала, а точнее отношение сигнал/шум, согласно известной формуле Шеннона Хартли, определяет, нaряду с шириной полосы пропускания, емкость канала связи или допустимую скорость передачи сигнала.
При передаче сигнала на дальние расстояния энергетически выгодно использовать высокочастотную несущую, параметры которой модулируются передаваемым сигналом. Для передачи голоса по каналам связи обычно используют 2 метода модуляции несущей: амплитудную (АМ) и частотную (ЧМ). В процессе модуляции (а это операция нелинейная) симметрично несущей f0 появляются левые и правые боковые частоты f0 ± nΔf, где Δf - основная полоса частот, занимаемая сигналом. Для АМ n = 1, для ЧМ n зависит от индекса модуляции и может быть принято равным, например 7. Полоса частот, занимаемая модулируемым сигналом (или его спектр), которая и составляет в этом случае требуемую ширину полосы частот канала передачи, равна для АМ 2Δf, а для ЧМ 14Δf. ЧМ передача позволяет существенно уменьшить искажения передаваемого сигнала, особенно в канале с паразитной амплитудной модуляцией и затуханиями амплитуды, каким является радиоэфир, однако требует и существенного (в нашем случае в 7 раз) расширения требуемой полосы частот канала связи. На это идут, если передаваемый сигнал один, как например в УКВ ЧМ трансляции, которая позволяет передавать 15 кГц речевого спектра, но требует полосы канала 210 кГц. АМ трансляция передает основную полосу частот - 5 кГц, требуя полосы канала всего 10 кГц.
Из приведенного выше примера ясно, что при выборе метода модуляции предпочтение было отдано АМ. Более того основная полоса частот передаваемого речевого спектра была оптимизирована по индексу артикуляции (принятому равным 0.7), соответствующему уровню разборчивости слов 85-90%, и составила 3100 Гц. Эта полоса размещалась в диапазоне 300-3400 Гц.
Учитывая, что указанная полоса частот должна фильтроваться реальным, а не идеальным, аналоговым полосовым фильтром, имеющим конечную крутизну спада частотной характеристики в переходной полосе, было предложено использовать полосу в 4 кГц в качестве расчетной ширины основной полосы стандартного телефонного канала (защитная полоса между двумя соседними каналами при этом составляет 900 Гц).
Наряду с использованием аналоговых (АМ) можно использовать импульсные методы модуляции, в частности, амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), что позволяет улучшить энергетические характеристики процесса передачи в целом, если учесть, что длительность излучаемого импульса может быть мала по сравнению с периодом несущей. Импульсные методы модуляции основаны на процессе дискретизации передаваемого аналогового сигнала, т.е. использовании последовательности выборок (выборочных значений) аналогового сигнала, взятых периодически с частотой дискретизации fд. Она выбирается из условия возможности последующего восстановления аналогового сигнала без искажений из дискретизированного сигнала с помощью фильтра нижних частот. для сигнала с ограниченным спектром, к которому относится и сигнал стандартного телефонного канала, имеющий частоту среза fср = 4 кГц, применима теорема Котельникова-Найквиста, определяющая fд = 2 fср. Отсюда получаем, что для стандартного телефонного канала частота дискретизации составляет 8 кГц (т.е. выборки аналогового сигнала следуют с периодом дискретизации Тд = 125 мкс).
Следующим логичным шагом может быть квантование амплитуд импульсных выборок - процесс определения для каждой выборки эквивалентного ей численного (цифрового) значения. Указанные два шага (дискретизация и квантование) определяют процессы, осуществляемые при импульсно-кодовой модуляции. Они позволяют перейти от аналогового представления речевого сигнала к цифровому.
Численное значение каждой выборки в этой схеме может быть далее представлено (закодировано) в виде 7 или 8 битного двоичного кода (на практике при использовании аналого-цифровых преобразователей (АЦП) двоичное кодирование осуществляется непосредственно при квантовании). Такое кодирование (часто называемое кодификацией) дает возможность передать 128 (27) или 256 (28) дискретных уровней амплитуды речевого сигнала, обеспечивая качественную передачу речи формально с динамическим диапазоном порядка 42 или 48 дБ. Учитывая, что выборки должны передаваться последовательно, получаем двоичный цифровой поток со скоростью 56 кбит/с (8 кГц х 7 бит) в случае 7 битного кодирования или 64 кбит/с (8 кГц х 8 бит) в случае 8 битного кодирования.
Использование ИКМ (известной с 1938г., но реализованной только в 1962г.) в качестве метода передачи данных позволяет:
[Список тем][вступление] страницы темы: [1][2]