Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное

учреждение высшего профессионального образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Факультет заочного обучения

Кафедра систем связи

Контрольная работа №2

по дисциплине

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

для студентов заочной формы обучения специальности

210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

Профиль подготовки «Многоканальные телекоммуникационные системы»

Составители: доц. Марыкова Л.А.

САМАРА 2013

Нелинейный кодек с цифровым компандированием
Кодеры с цифровым компандированием используют элементы цифровой логики.

Динамический диапазон 2-х полярного сигнала разбит на 16 сегментов. Внутри каждого сегмента расположены 16 уровней квантования.

Шаг квантования в первых 2-х сегментах минимальный и равен .

Стандартные кодеры использую 8-ми разрядный код.

Сегм.	N сегм.	Шаг квант. 	Код сигм.	Нижняя гран.сигм.	Эталонное напряжение в пределах одного сегм.
I	0		000	0	8 4 2 
II	1		001	16	8 4 2 
III	2	2	010	32	16 8 4 2
IV	3	4	011	64	32 16 8 4
V	4	8	100	128	64 32 16 8
VI	5	16	101	256	128 64 32 16
VII	6	32	110	512	256 128 64 32
VIII	7	64	111	1024	512 256 128 64

Uкв = Uнг + а_i·_i·2^4-к

Пример: определить структуру кодовой комбинации, если отсчет имеет амплитуду +352 

Р1 Р2 Р3 Р4 Р5 Р6 Р7 Р8

1 1 0 1 0 1 1 0

Uкв = 256 + 0·128+1·64+1·32+0·16

В таком кодере для кодирования уровня внутри сегмента используется равномерное квантования и поразрядное взвешивание. Для кодирования отсчета внутри сегмента необходимо 4 эталонных напряжения. Всего в кодере используется 11 эталонных напряжений, чтобы закодировать 16² квантованных значений.

Что значительно упрощает требования к источникам эталон. и АЦП в целом.

При кодировании номера сегмента на первом шаге отсчет сравнивается с эталонным напряжением нижней границы V-го сегмента.

Если отсчет больше, то второй символ кодовой группы 1, значит отсчет находится с 5-го по 8 сегмент. Если отсчет меньше 128 ∆, то второй символ кодовой группы 0, а отсчет находится с 1 по 4 сегмент и так далее.

(На первом шаге кодируется символ 2-го разряда, на 2-м 3-го, на 4-м …).

Качество кодирования оценивается параметром помехозащищенности от шумов квантования. При переходе от одного сегмента к другому шаг квантования увеличивается в 2 раза, а угол наклона амплитудной характеристики уменьшается в 2 раза. Таким образом осуществляется компрессия сегмента. Коэффициент компрессии равен отношению величины самого большого шага квантования к самому маленькому.

Выигрыш в помехозащищенности от шума квантования равен 24 дБ. Помехозащищенность от шума квантования:

Аз шкв = Рс – Р шкв

Р шквi =

Р шкв = 10 lg



ЗУ – запоминающее устройство запоминает АИМ отсчет на весь период кодирования.

Компаратор - определяет знак разности между амплитудой отсчета, поступающего на первый вход и суммы эталонных напряжений поступающих на 2-й вход.

ИЭ - источники эталонных напряжений формируют 11 эталонных напряжений разных полярностей.

БКЭ – блок коммутации и выбора эталонных напряжений производит подключение соответствующих эталонов ко 2 входу компаратора.

ЦР - цифровой регистр производит формирование кодовой комбинации.

Ф – формирующее устройство преобразует линейный код в последовательный.

Кодирование отсчетов осуществляется за 8 тактов. За эти 8 тактов с каждого из 8 выходов цифрового регистра единичный символ через БК-блок коммутации будет подключать соответствующие эталоны ко входу компаратора.

Если U аим>Uэт на выходе К – «0»

Если U аим

«0» на выходе компаратора сохраняет «1» на соответствующем выходе цифрового регистра. «1» на выходе компаратора запрещает ее.

UАИМ = 354∆

На первом выходе цифрового регистра появляется “1”.

За 3 такта был определен номер сегмента – 5-й, в котором находится отсчет и ко второму входу компаратора осталось подключенным эталонное напряжение нижней границы пятого сегмента Uэт = 256∆.

Кодер осуществляет две операции: квантование по уровню и кодирование, то есть цифровой регистр запоминает на своих выходах комбинацию, соответствующую амплитуде квантованонного отсчета. При этом кодер производит округление всегда в меньшую сторону. То есть, ошибка квантования на выходе кодера может быть больше половины шага квантования. Кодер определяет номер уровня внутри сегмента, который пересек отсчет.

Уменьшение ошибки квантования производится при декодировании.

Декодирование цифрового сигнала состоит в преобразовании кодовой группы «Декодер ИКМ» в соответствующие им квантованные отсчетные значения аналоговых сегментов.

В декодерах величина АИМ отсчета формируется путем суммирования весовых значений символов кодовой группы.

Основным декодером является кодер взвешивания.

Декодер осуществляет цифроаналоговое преобразование кодовой группы в АИМ отсчет, то есть в отсчет необходимой полярности и амплитуды.

8-ми разрядная кодовая комбинация параллельным кодом записывается на 8 выходах цифрового регистра. В зависимости от структуры первого разряда БКЭ включает соответствующий источник эталонов. Комбинация символов со 2 по 4 разряд подключает на выход кодера эталонное напряжение, соответствующее нижней границе сегмента.

Структура символов с 5 по 8 разряды включает эталонное напряжение из выбранного сегмента и амплитуда отсчета будет складываться из всех подключенных эталонов. Для уменьшения ошибки квантования при декодировании амплитуда отсчета увеличивается на половину шага квантования внутри расшифрованного сегмента (8∆).

Пример: пусть задана комбинация 11010110

Uаим = 256∆ + 64∆ + 32∆ + 8∆ = 360∆.

ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

1. 
   Закодировать в нелинейном кодере заданные значения АИМ импульсов
   

U1 АИМ и U2 АИМ.

2. 
   Рассчитать величины ошибок квантования и сравнить их с шагом квантования в выбранном сегменте.
   
3. 
   Декодировать в нелинейном декодере полученные кодовые комбинации.
   

4. Рассчитать величины ошибок квантования на выходе декодера для двух заданных отсчетов и сравнить их с шагом квантования в выбранном сегменте.

Исходные данные к контрольной работе.

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U1 АИМ	1087,9Δ	543,9Δ	271,9Δ	135,9Δ	65,9Δ	32,9Δ	414Δ	321Δ	701Δ	211Δ
U2 АИМ	-1024Δ	-512Δ	-256Δ	-128Δ	-64Δ	-32Δ	-418Δ	-325Δ	-712Δ	-216Δ

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Задача

1. 
   Закодировать в нелинейном кодере заданное значение АИМ импульса:
   

U АИМ = 248Δ.

2. 
   Рассчитать величину ошибки квантования и сравнить ее с шагом квантования в выбранном сегменте.
   
3. 
   Декодировать в нелинейном декодере полученную кодовую комбинацию.
   
4. 
   Рассчитать величины ошибки квантования на выходе декодера для заданного отсчета и сравнить ее с шагом квантования в выбранном сегменте.
   

Решение

1. 
   U КВ = 128Δ + 1∙64Δ + 1∙32Δ + 1∙16Δ + 0∙8Δ = 240Δ
   

   Р1	Р2	Р3	Р4	Р5	Р6	Р7	Р8
   1	1	0	0	1	1	1	0

2. 
   ξКВ = 248 Δ - 240 Δ = 8 Δ > Δ/2=4Δ. Не соответствует норме.
   
3. 
   U КВ = 128Δ + 1∙64Δ + 1∙32Δ + 1∙16Δ + 0∙8Δ + 4Δ = 244Δ.
   

4. ξКВ = 248 Δ - 244 Δ = 4 Δ = Δ/2=4Δ. Соответствует норме.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

по дисциплине " Многоканальные телекоммуникационные системы "

Часть II (5 семестр)

1. Этапы формирования цифрового сигнала методом ИКМ

2. 
   Принципы кодирования сигналов.
   
3. 
   Кодек с линейной характеристикой квантования.
   
1. 
   Кодек с нелинейной характеристикой квантования.
   
2. 
   Функциональная схема оконечной станции первичной ЦСП.
   
3. 
   Структура первичного цифрового потока.
   
4. 
   Функциональная схема генераторного оборудования ЦСП.
   
5. 
   Способы тактовой синхронизации.
   
6. 
   Параметры хронирующего сигнала.
   
7. 
   Выделение хронирующего сигнала.
   
8. 
   Требования к системе цикловой синхронизации.
   
9. 
   Структура и принцип действия приемника циклового синхросигнала.
   
10. 
    Принцип построения системы сверхцикловой синхронизации.
    
11. 
    Принцип и способы мультиплексирования.
    
12. 
    Синхронное мультиплексирование.
    
13. 
    Мультиплексирование асинхронных потоков.
    
14. 
    Циклы передачи телекоммуникационных систем высших ступеней ПЦИ.
    
15. 
    Принцип регенерации сигналов.
    
16. 
    Виды помех и искажений.
    
17. 
    Коррекция межсимвольных искажений.
    
18. 
    Коэффициент ошибок регенератора.
    
19. 
    Виды линейных кодов.
    

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов / В.И Иванов, В Н Гордиенко, Г.К. Попов и др.: Под ред. Б.И Иванова - М.: Горячая линия - Телеком, 2005.

2. Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные системы: Учебник для вузов. – М: Горячая линия - Телеком, 2005. - 416 с.

3. Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н., Моченов А.Д. Цифровые системы передачи: Учебное пособие для вузов/ Под ред. А.Д. Моченова.- М.: Горячая линия - Телеком, 2007.- 351 с.

4. Крухмалев В.В., Моченов А.Д. Синхронные телекоммуникационные системы и транспортные сети: Учебное пособие для вузов. – Ростов н/Д: Рост.гос ун-т путей сообщения, 2009.- 296 с.