Решение. 30-канальная система, используемая для телефонной связи в Европе, имеет 32 временных интервала ( 2 из них используются для выравнивания кадров и синхронизации

30-канальная система, используемая для телефонной связи в Европе, имеет 32 временных интервала (2 из них используются для выравнивания кадров и синхронизации сигналов). Каждый входной аналоговый сигнал речевого диапазона дискретизуется с частотой Найквиста 8кГц и подается на 8-битовое АЦП.

Скорость передачи =2,048 Мбит/с,поэтому минимальная полоса частот составляет 2,048/2=1,024 МГц

Полоса частот эквивалентной тридцатиканальной системы с частотным разделением, при условии, что каждый канал имеет ширину полосы 4 кГц, равна 30 * 4 кГц=120 кГц

Таким образом, по сравнению с системами с частотным разделением, при цифровой передаче сигналов требуется полоса пропускания на порядок больше, чем при эквивалентной аналоговой передаче.

При увеличении количества уровней квантования улучшается отношение сигнала к шуму дискретизации. Для получения приемлемых значений отношения сигнала к шуму квантования сигналов с малой амплитудой при линейном квантовании нужно большое количество уровней квантования. Это приводит к излишне большим значениям отношения сигнала к шуму квантования для сигналов с большей амплитудой и связано с соответствующим увеличением ширины полосы частот.

Когда существует неопределенность в статистиках входного сигнала, можно создать неравномерное устройство квантования, дающее большее отношение сигнал/шум, чем равномерное и использующее то же количество бит на уровень. Это реализуется с помощью деления входной динамической области на неравномерные интервалы так, что мощность шума, взвешенная вероятностью появления на каждом интервале, является одинаковой. Можно смоделировать неравномерное квантующее устройство как последовательность операторов, показанных на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 Неравномерное устройство квантования как последовательность операторов: сжатие, равномерное квантование и расширение

Сначала входной сигнал отображается с помощью нелинейной функции, называемой компрессором в альтернативную область уровней. Эти уровни равномерно квантуются и квантованные уровни сигнала затем отображаются с помощью дополняющей нелинейной функции, называемой экспандером в выходную область уровней. Вся операция называется компандирванием. В ранних системах функции сжатия были гладкими логарифмическими. Большинство современных систем использует кусочно-линейную аппроксимацию функции логарифмического сжатия. В США характеристика устройства сжатия описывается мю-законом, введенным компанией Bell-System. В Европе используется компандер, реализующий А –закон (стандарт ССITT – Consultative Committee for International Telephone and Telegraphy – Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии).

Основные источники искажения аналогового сигнала, восстановленного из дискретных, квантованных и переданных импульсов связаны с устройством АЦП и воздействием канала. С устройством АЦП связаны:

• Шум квантования – необходимость аппроксимации исходного сигнала квантованными выборками. Величина шума квантования обратно пропорциональна числу уровней квантования.
• Насыщение устройства квантования. Для аппроксимации значений из непрерывного диапазона значениями из конечного множества устройство выделяет L уровней. Диапазон входных значений, для которых разница между входом и выходом незначительна, называется рабочим диапазоном преобразователя. Если входное значение не принадлежит этому диапазону, значения на входе и выходе отличаются сильнее и говорят, что преобразователь работает в режиме насыщения. В общем случае насыщение устраняется путем автоматической регулировки усиления (automatic gain control), которое расширяет рабочий диапазон преобразователя.
• Синхронизация случайного смещения. При наличии случайного смещения выборки дискретизация уже не является равномерной и происходит эффект, равносильный частотной модуляции узкополосного сигнала. Управлять синхронизацией случайного смещения можно посредством развязки по питанию и использования кварцевых генераторов.

С воздействием канала связаны искажения: