Модуляцияның дифференциалды әдісі

Кіріспе

Аналогтық сигналдарды цифрлық ұсынудың үш әдісі бар (сандық модуляцияның 3 әдісі):

• Импульстік-кодтық модуляция (ИКМ)
• Дифференциалды импульстік код модуляциясы (ДИКМ), яғни ИКМ айырмашылық. Цифрлық модуляцияның бұл түрі болжамдық ИКМ деп аталады.
• Дельта-модуляция (DM) - болжамдық айырмашылық модуляциясы.

Барлық жағдайларда цифрлық модуляция процедурасы үш операциядан тұрады: іріктеу, кванттау және кодтау. Дискреттеу және кванттау бұрын айтылған принциптер негізінде жүзеге асырылады, атап айтқанда, Котельников теоремасының шарттарына сәйкес дискреттеу, ал кванттау - кванттаудың рұқсат етілген деңгейіне негізделген.

ИКM принципінен осы әдіспен әрбір сигнал үлгісі бөлек кодталады және сәйкесінше әрбір код тобы бір сигнал үлгісі туралы ақпаратты алып жүреді.

ДИКМ принципі-бұл жағдайда дискреттеу сәттерінде кодталған сигналдың лездік мәндері саналып, кодталмайды, бірақ сағат моментінде нақты және болжамды сигнал мәндері арасында таралады. ДИКМ кезінде і-ші сағат моментіндегі сигналдың болжамды мәні алдыңғы (М) сағат моментіндегі сигналдың мәніне тең қабылданады.

Дельта модуляциясы (ДМ) - дифференциалды (айырмашылық) модуляцияның бір түрі. ДМ -де, ИКM сияқты, аналогтық сигнал уақыт бойынша іріктеледі, бірақ ол аналогтық сигналдың квантталған мәні емес, бұл үлгідегі сағаттық интервалда алдыңғыға қатысты ұлғаюының белгісі болып табылады (іріктеу кезеңі).

Импульстік-кодалау модуляциясы (ИКМ).

Аналогты (AM) қолданумен қатар импульсті модуляциялау әдістерін, атап айтқанда амплитудалық-импульсті модуляцияны (АИМ) қолдануға болады, бұл сәулелену импульсінің ұзақтығы тасымалдаушы кезеңімен салыстырғанда аз болуы мүмкін екенін ескере отырып, тарату процесінің энергетикалық сипаттамаларын жақсартуға мүмкіндік береді. Импульсті модуляция әдістері берілетін аналогтық сигналды іріктеу процесіне, яғни fд іріктеу жиілігімен мезгіл-мезгіл алынған аналогтық сигналдың іріктеу тізбегін (іріктеу мәндерін) қолдануға негізделген. Ол төмен өту сүзгісін қолдана отырып, дискреттелген сигналдан бұрмаланбастан аналогтық сигналды кейіннен қалпына келтіру мүмкіндігі жағдайынан таңдалады. fcp = 4 кГц кесу жиілігі бар стандартты Телефон арнасының сигналы кіретін шектеулі спектрі бар сигнал үшін fд = 2 fcр анықтайтын Котельников-Найквист теоремасы қолданылады. Осыдан стандартты телефон арнасы үшін іріктеу жиілігі 8 кГц құрайды (яғни аналогтық сигналдың үлгілері Тд = 125 мкс іріктеу кезеңімен жүреді).

Келесі логикалық қадам импульстік үлгілердің амплитудасын сандық бағалау болуы мүмкін - әр үлгі үшін эквивалентті сандық (цифрлық) мәнді анықтау процесі. Бұл екі қадам (іріктеу және кванттау) импульстік-код модуляциясында жүргізілетін процестерді анықтайды. Олар сөйлеу сигналының аналогты түрінен цифрлық сигналға ауысуға мүмкіндік береді.

Осы схемадағы әр үлгінің сандық мәні бұдан әрі 7 немесе 8 биттік екілік код түрінде ұсынылуы мүмкін (кодталған) (іс жүзінде Аналогты-сандық түрлендіргіштерді (AЦП) қолданған кезде екілік кодтау тікелей кванттау кезінде жүзеге асырылады). Мұндай кодтау (көбінесе кодификация деп аталады) сөйлеу сигналының амплитудасының 128 (27) немесе 256 (28) дискретті деңгейлерін жеткізуге мүмкіндік береді, бұл 42 немесе 48 дБ динамикалық диапазонымен сөйлеудің сапалы берілуін қамтамасыз етеді. Үлгілер дәйекті түрде берілуі керек екенін ескере отырып, біз 7 биттік кодтау жағдайында 56 кбит/с (8 кГц х 7 бит) немесе 8 биттік кодтау жағдайында 64 кбит/с (8 кГц х 8 бит) жылдамдықпен екілік сандық ағынды аламыз.

[pic 1]

Сурет 1 – ИКМ кезінде 7-биттік кодтаумен екілік ағынды қалыптастыру.

ИКМ қалыптастыру үшін түрлендіру қадамдары 1 суретте көрсетілген.

PCM (1938 жылдан бері белгілі, бірақ 1962 жылы ғана енгізілген) мәліметтерді беру әдісі ретінде қолдануға мүмкіндік береді:

- цифрлық телефония жүйелері үшін - аналогты тарату әдістеріне тән кемшіліктерді жою үшін, атап айтқанда:

- сигналдың елеулі әлсіреуін және оның байланыс сеансында және сеанстан сессияға өзгеруін жою;

- бөгде шуды іс жүзінде жою;

- сөйлеудің түсініктігін жақсарту және таратудың динамикалық диапазонын ұлғайту;