Импульсно кодовая модуляция (ИКМ)

Цифровые многоканальные системы передачи

 

 

Аналоговые методы модуляции связаны с тем, что модулируемые параметры принимают любые значения из некоторой заранее определенной области. Из-за того, что аналоговые методы передачи образуют определенный набор помех, которые вызывают паразитную модуляцию параметров переносчика и имеют свойства накапливаться вдоль линии передачи информации, поэтому помехоустойчивость (ПУ) в аналоговой системе передачи недостаточна для эффективной передачи множества многоканальных систем (МС).

Цифровые системы передачи (ЦСП) характеризуются тем, что цифровые параметры переносчика в процессе модуляции принимают конечное число разрешенных значений. Дискретизация аналоговых первичных сигналов производится по времени на основе теоремы Котельникова и образуют совокупность, квантованных по уровню отсчетов исходного сигнала.

 

Процесс формирования ИКМ сигнала

 

, , где Ц – целое число

- импульсы случайного процесса, определяющий шумами квантования;

- мгновенное значение исходящего сигнала, взятое в тот или иной период дискретизации;

- шаг квантования

- число разрешенных уровней квантования.

Поскольку шумы квантования представляют собой дискретизированный случайный процесс, то они, описываются некоторой плотностью распределения вероятностей и имеют некоторую мощность, которую можно вычислить через дисперсию этого процесса. Эту мощность необходимо учитывать при расчете показателей качества, например, помехоустойчивости (ПУ) или пропускная способность (ЦСП).

При формировании квантованных сигналов амплитуда последовательности импульсов равна не мгновенным значениям исходящего сигнала, а ближайшем разрешенным значениям.

Цифровые методы передачи обеспечивают более высокую помехоустойчивость (значительно меньше число распознаваемых состояний), кроме того, в ЦСП помехи вдоль линии передачи не накапливаются, т.к. используются промежуточные регенераторы.

Регенерация, основана на том, что если уровень помехи не превышает шаг квантования пополам (∆/2), то при приеме ближайший разрешенный уровень выбирается приемным устройством и недопустимые ошибки не возникают.

Наибольшую помехоустойчивость (ПУ) обеспечивают двоичные сигналы.

Сочетание метода квантования по уровню и последовательного кодирования называется ИКМ.

Обратное преобразование ИКМ в АИМ сигнал осуществляется декодером, который восстанавливает квантованную последовательность, и после ФНЧ получаем исходно-аналоговый сигнал.

Если имеем двух импульсный сигнал, то располагаем четырьмя возможными комбинациями канальных символов.

При ИКМ каждому разрешенному квантованному уровню в соответствии ставится определенная комбинация кодовых импульсов, число разрядов в котором определяется по формуле .

Зарисуем временную диаграмму, отображающую формирование ИКМ сигнала

АИМ устройство представляет собой электрический ключ, который управляется импульсами с

Квантование импульсного кода обеспечивает формирование набора разрешенных квантованных отсчетов и соответствующих им набор кодовых групп. В результате на выходе имеем нормированный по длительности двоичный сигнал. Число разрядов кодовой группы в каждом дискретизированном интервале определяется числом уровней квантования.

Регенераторы восстанавливают нормированный двоичный сигнал, декодер ставит в соответствии каждой кодовой группе импульс определенной величины.

ФНЧ формирует исходящий аналоговый сигнал (который от точности квантования может быть более или менее искажен).

Из-за простого кодирования происходит сдвиг времени на один дискрет.

Таким образом, в общем случае шаги квантования различных уровней сигнала могут быть не равны друг другу, а разрешенные уровни внутри каждого шага квантования могут быть расположены произвольно.