Digitalne telekomunikacije ikm_2009_10

Верица Васиљевић

Висока школа електротехнике и рачунарства у Београду

Дигиталне телекомуникације

Импулсна кодна модулација

Дигиталне телкомуникације

Неуниформна квантизација

Уобичајена подела је: PCM систем са равномерном квантизацијом PCM систем са неравномерном квантизацијом

Дигиталне телкомуникације

Компресија

Униформна квантизација се користи када се са подједнаком вероватноћом јављају и велике и мале амплитуде сигнала.

Код сигнала говора мале вредности сигнала су вероватније од већих.

При преносу сигнала говора поступком PCM системима користе се две врсте компресије: µ компресија (у САД-у) А компресија (у Европи)

Дигиталне телкомуникације

µ карактеристика је представљена изразом

као стандардна вредност µ користи се 255 xmax највећа вредност на улазу уређаја за

компресију, ymax највећа вредност на излазу уређаја за

компресију,

µ карактеристика компресије

( )

1

1max

max max

xln

xy F( x ) y sgn( x ),за x x

ln

µ

µ

+

= = ≤+

Дигиталне телкомуникације

µ карактеристика компресије

Дигиталне телкомуникације

А карактеристика компресије је дата изразом

с је константа xmax највећа вредност на улазу уређаја за

компресију, ymax највећа вредност на излазу уређаја за

компресију,

A карактеристика компресије

11max max

max

xy F( x ) y ln ,за x x

c x

= = + ≤

Дигиталне телкомуникације

A карактеристика компресије

Дигиталне телкомуникације

NICAM (Nearly Instantaneous Companded Audio Multiplex) техника компресије која се углавном користи за

телевизиске стерео звучне сигнале високог квалитета. Линеарна квантизација и кодирање обављају се

резолуцијом од 14 бита. У процесу компресије:

користи се пет опсега величине 10 бита

NICAM

Дигиталне телкомуникације

NICAM

Код сигнала већег нивоа не преносе се бити мање тежине: смањује се резолуција, повећава се шум квантизације.

Дигиталне телкомуникације

NICAM

Код сигнала малог нивоа: не преносе се бити веће тежине, задржава се висока резолуција

Преносе се и 3 бита који означавају у ком од опсега се обавља компресија

Дигиталне телкомуникације

Дигитализација Дигитални подаци се касније могу поново

претворити (конвертовати) у аналогни сигнал

Аналогно дигитална конверзија се обавља употребом кодера (codec)

Импулсна кодна модулација Делта модулација

Аналогни подаци, дигитални сигнал

Дигиталне телкомуникације

Импулсна кодна модулација PCM (Pulse Code Modulation)

Уколико се: узимају узорци (одмерци) сигнала у

регуларним временским интервалима брзином која је двоструко већа од

највеће учестаности у спектру сигнала, онда ти узорци носе све информације о

оригиналном сигналу

Импулсна кодна модулација

Дигиталне телкомуникације

Код импулсне кодне модулације - PCM система сваки одбирак независно се кодира.

Величина претходног одбирка не утиче на величину текућег одбирка.

Учестаност одабирања је двоструко већа од максималне учестаности у спектру сигнала

PCM систем

Дигиталне телкомуникације

Говор се ограничава на мање од 4000Hz

Захтева се 8000 узорака у секунди Аналогни узорци

PAM (Pulse Amplitude Modulation)

Импулсна кодна модулација

Дигиталне телкомуникације

Сваком узорку додељује се дигитална вредност Систем са 4 бита омогућава 16 нивоа

Квантизација уноси грешку (назива се шум квантизације) Апроксимација значи да је немогуће тачно

реконструисати оригинални сигнал

Импулсна кодна модулација

Дигиталне телкомуникације

Систем са 8 битова омогућава 256 нивоа Квалитет се може упоредити са аналогним

преносом 8000 узорака по секунди сваки представљен са 8 битова даје 64kb/s

256

Импулсна кодна модулација

Дигиталне телкомуникације

PCM

Дигиталне телкомуникације

PCM блок дијаграм

Дигиталне телкомуникације

Квантизациони нивои нису равномерно распоређени.

Умањује се свеукупно изобличење (дисторзија) сигнала.

Може се такође одрадити компримовањем

Нелинеарно кодовање

Дигиталне телкомуникације

PCM систем

Између одбирака преношених сигнала постоји одређена веза (кроскорелација) Величина кроскорелације зависи од природе

сигнала.

Ако су познате вредности претходног одбирка може се претпоставити (са великом вероватноћом) колико се вредност следећег одбирка разликује од текућег одбирка.

Дигиталне телкомуникације

Диференцијална PCM

Могуће је преносити само разлику суседних одмерака.

Смањује се амплитудски опсег сигнала у коме се обавља квантизација и кодирање. Потребно је преносити мањи број бита у односу на онај

потребан при преносу информација о апсолутној вредности одбирака

Дигиталне телкомуникације

Делта модулација је врста диференцијалне импулсно кодне модулације,

Када је велики корак квантизације ∆ : омогућава модулатору да прати брзе промене

улазног сигнала

Делта модулација

Дигиталне телкомуникације

Када је мали корак квантизације ∆: Јавља се појава “преоптерећење услед

стрмине”

Делта модулација

Дигиталне телкомуникације

Једнобитни делта модулатор

Делта модулатор - демодулатор